專利名稱：綠色生態(tài)人居抗菌自潔材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種綠色生態(tài)人居抗菌新材料，特別是應(yīng)用生態(tài)邊緣科學(xué)跨入紡織、 濾料產(chǎn)業(yè)的一種功能性抗菌自潔過濾新材料。技術(shù)背景
中國是目前世界上最大的紡織品生產(chǎn)國和出口國，纖維加工總量達到世界的1/4， 紡織品服裝占世界的1/8以上。據(jù)聯(lián)合國的統(tǒng)計資料顯示，我國每年約有70多億美元的出口商品受到“綠色貿(mào)易壁壘”的不利影響。發(fā)達國家構(gòu)筑的“綠色貿(mào)易壁壘”已成為中國紡織品及濾料產(chǎn)品出口的最大障礙，因此，建立完善的產(chǎn)品生態(tài)體系，具有重要意義。
病菌在人們的生活中無處不在，衣物吸收的分泌物、汗?jié)n、油漬、皮脂屑等物質(zhì)是病菌生存和繁衍的營養(yǎng)液，也是疾病的傳播源。病菌以驚人的速度在人類生活的空間、衣物上繁殖，在繁殖過程中會產(chǎn)生難聞的氣味，引發(fā)婦科疾病、性病、皮癬、腳癬以及皮膚感染等問題。帶菌的污染物破壞了人們的日常生活環(huán)境，影響人們身體健康，來自建筑、裝潢材料產(chǎn)生的甲醛、苯、氨、氡、室內(nèi)家用電器電磁波輻射、煤、液化氣、天然氣、香煙產(chǎn)生的煙霧，破壞了居住空間的環(huán)境，影響了人們的身體健康。
縱觀國內(nèi)外抗菌技術(shù)可分為藥物抗菌技術(shù)與物理抗菌技術(shù)兩部分。
一、藥物抗菌技術(shù)
該技術(shù)采用醫(yī)用抗菌素或消毒劑加交聯(lián)樹脂制成，制造方法和抗菌機理存在下述問題與缺陷。
1、抗菌譜較窄，致使抗菌種類少，長期穿用可破壞人體皮膚的菌群平衡。不具備廣譜的抗菌作用。
2、易出現(xiàn)遺傳性變性，產(chǎn)生細菌群的耐藥性。
3、藥物滲入人體皮膚，會殺死毛孔內(nèi)正常有益菌群、降低人體免疫力。
4、會產(chǎn)生刺激和過敏反應(yīng)。
5、會破壞組織的柔軟性和吸濕透氣性，要做到耐洗，手感就差。
6、有特定的顏色和氣味，強烈的藥物氣味會影響人文環(huán)境，對使用者不夠友好、綠色和生態(tài)，對人居環(huán)境不利。
7、國外藥物型抗菌技術(shù)及產(chǎn)品包括
①瑞士某公司生產(chǎn)的二苯醚類加交聯(lián)樹脂；
②日本公司生產(chǎn)的二苯醚類加交聯(lián)樹脂；
③日本公司生產(chǎn)的有機氮類加交聯(lián)樹脂；
④英國公司生產(chǎn)的有機氮類加交聯(lián)樹脂；
⑤日本公司生產(chǎn)的甲殼類抗菌劑。
8、國內(nèi)生產(chǎn)的同類產(chǎn)品包括
①最早出現(xiàn)的某軍工廠生產(chǎn)的藥物鞋墊處理劑。
②山東公司生產(chǎn)的有機氮加交聯(lián)樹脂。
③山東公司生產(chǎn)的吡卜酰胺的氯苯咪唑高分子化合物。
④北京某公司生產(chǎn)的四環(huán)素族抗生素加交聯(lián)樹脂。
⑤某高校生產(chǎn)的二苯醚類加交聯(lián)樹脂。
⑥某高校生產(chǎn)的磺胺嘧啶加水溶性聚氨酯。
⑦湖南、福建某公司生產(chǎn)的季銨鹽類消毒劑加有機硅偶聯(lián)劑。
⑧浙江某公司生產(chǎn)的纖維改性處理劑。
⑨某高校與江蘇公司合作開發(fā)的銅化合物類。
其他牌號眾多，抗菌基本上是上述幾類，只是交聯(lián)樹脂不同。
二、物理抗菌技術(shù)
現(xiàn)有技術(shù)中的抗菌機理是采用季銨鹽陽離子吸引帶負電荷的細菌、破壞細菌細胞壁，使其內(nèi)溶物滲出而死亡。該類產(chǎn)品雖耐陽離子表面活性劑洗滌，但日常使用的洗滌劑大多數(shù)是陰離子表面活性劑，這樣在洗滌時，陰離子表面活性劑與陽離子季銨鹽結(jié)合，會使抗菌織物喪失抗菌作用。發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提供一種綠色生態(tài)人居抗菌自潔新材料，特別是應(yīng)用生態(tài)學(xué)邊緣科學(xué)跨入紡織、濾材產(chǎn)業(yè)的一種綠色生態(tài)人居抗菌自潔新材料。 該材料具有抗菌效果優(yōu)良、持久、洗滌時不易喪失抗菌性、對人類環(huán)境無污染、綠色并生態(tài)友好，并可改善空氣質(zhì)量、且自潔、紅外輻射保健功能佳。
本發(fā)明一方面提供一種抗菌自潔材料，所述抗菌自潔材料包含作為載體的多孔納米材料、含鈰離子、銀離子和稀土永磁離子的無機納米抗菌顆粒以及納米級自潔材料；其中，所述無機納米抗菌顆粒的粒徑為IOnm lOOnm。
以所述抗菌自潔材料的總質(zhì)量為基準，所述無機納米抗菌顆粒為0.5 10質(zhì)量％ ；所述無機納米抗菌顆粒還包含鋅離子、鈦離子、鎳離子、鎂離子和鈣離子中的一種或多種。以所述抗菌自潔材料的總質(zhì)量為基準，所述納米級自潔材料為1 10質(zhì)量％。所述納米級自潔材料包含Ti+4和Ge+4中的一種或多種。
在一個實施方式中，所述抗菌自潔材料還包含紅外輻射粉末。以所述抗菌自潔材料的總質(zhì)量為基準，所述紅外輻射粉末為15 20質(zhì)量％。所述紅外輻射粉末通過以下方式獲得將7. 8 13質(zhì)量份的氧化鎂、33 35質(zhì)量份的氧化鋁、48. 7 51質(zhì)量份的石英砂混合，研磨成200目 300目的粉料，并在1150°C 1300°C高溫煅燒形成。其中，所述石英砂礦含有紅外輻射材料，選自Zr+4陽離子、Mn+4陽離子和/或Ni+4陽離子。
在一個實施方式中，所述多孔納米材料為納米三氧化二鐵、納米碳酸鈣、納米二氧化鈦、納米氧化鋅、納米氧化鋯、納米級羥基磷灰石、納米級的含少量氟或氯的天然磷酸鈣礦石中的一種或它們兩種或多種的納米復(fù)合物。
另一方面，本發(fā)明還提供一種所述抗菌自潔材料的制造方法，所述方法包括以多孔納米材料為載體，將含鈰離子、銀離子和稀土永磁離子的無機納米抗菌顆粒以及納米級自潔材料固定在所述多孔納米材料載體的表面上，由此制成所述抗菌自潔材料。以所述抗菌自潔材料的總質(zhì)量為基準，所述無機納米抗菌顆粒為0. 5 10質(zhì)量％ ；所述無機納米抗菌顆粒還包含鋅離子、鈦離子、鎳離子、鎂離子和鈣離子中的一種或多種。以所述抗菌自潔材料的總質(zhì)量為基準，所述納米級自潔材料為1 10質(zhì)量％。所述納米級自潔材料包含 Ti+4和Ge+4中的一種或多種。
在一個實施方式中，所述方法還包括將紅外輻射粉末固定在所述多孔納米材料載體的表面上。以所述抗菌自潔材料的總質(zhì)量為基準，所述紅外輻射粉末為15 20質(zhì)量％。 所述紅外輻射粉末通過以下方式獲得將7. 8 13質(zhì)量份的氧化鎂、33 35質(zhì)量份的氧化鋁、48. 7 51質(zhì)量份的石英砂混合，研磨成200目 300目的粉料，并在1150°C 1300°C 高溫煅燒形成。其中，所述石英砂礦含有紅外輻射材料，選自陽離子、Mn+4陽離子和/ 或Ni+4陽離子。
在一個實施方式中，所述多孔納米材料為納米三氧化二鐵、納米碳酸鈣、納米二氧化鈦、納米氧化鋅、納米氧化鋯、納米級羥基磷灰石、納米級的含少量氟或氯的天然磷酸鈣礦石中的一種或它們兩種或多種的納米復(fù)合物。
在一個實施方式中，所述固定包括通過物理吸附和離子交換方法固定在所述多孔納米材料載體的表面上。
本發(fā)明制造本發(fā)明抗菌自潔材料的方法首先整合物理、化學(xué)、生物學(xué)、工藝學(xué)、系統(tǒng)工程學(xué)、電子信息技術(shù)和經(jīng)濟學(xué)等體系的交叉綜合性研究。融入多個學(xué)科知識和經(jīng)驗的支持與融合，采用對環(huán)境無害的生態(tài)材料以及生產(chǎn)工藝，生產(chǎn)出對人體健康無害的生態(tài)人居抗菌自潔生產(chǎn)新材料。本發(fā)明所述方法包括以穩(wěn)定的多孔納米材料(如，二氧化鈦) 為載體或羥基磷灰石、含少量氟或氯的天然磷酸鈣礦石為載體，將具有抗菌特性功能的鈰、 銀、鋅、鈦、鎳、鎂、鈣、稀土永磁離子作為無機納米抗菌顆粒、具有自潔功能的Ti+4陽離子和 /或Ge+4陽離子、具有紅外保健功能的陽離子、Mn+4陽離子、Ni+4陽離子通過物理吸附和離子交換等方法固定在所述多孔納米材料載體的表面，由此制成本發(fā)明綠色生態(tài)人居抗菌自潔納米新材料。所述綠色生態(tài)人居抗菌自潔納米新材料可以加到相應(yīng)的產(chǎn)品中即可獲得具有抗菌自潔紅外能力的材料。以鈰(銀)的復(fù)合物(鈰離子和銀離子)、稀土永磁材料為主體抗菌體，以納米T^2和S^2等為載體，納米級粉體顆粒的特殊效益大大提高了整體的抗菌效果，使耐溫性、粉體細度、分散性和功能效應(yīng)都得到了充分的發(fā)揮。
本發(fā)明的抗菌材料是一種具有抑菌和殺菌性能的新型功能材料。可以使材料表面的抗菌成分及時通過接觸殺菌和抑制微生物繁殖、生存，進而達到長期抗菌、衛(wèi)生、安全的目的。這種抗菌方式與目前的化學(xué)滅菌、物理滅菌方式相比，具有長效、廣譜、經(jīng)濟、方便等特點，本發(fā)明的自潔功能可以抗污，有效的減少交叉感染、疾病傳播，并且免除了清洗、保潔等繁雜勞動，其抗菌效果可與制品的使用壽命同步。
本發(fā)明的各組分質(zhì)量配比范圍是使用含鈰元素的無機納米復(fù)合抗菌劑代替銀離子抗菌劑、減少了產(chǎn)品成膜后的變色性，降低了成本，提高了市場競爭力。無機納米復(fù)合抗菌劑是以多孔型納米二氧化鈦為載體，裝載鈰離子得到的納米復(fù)合抗菌劑(粒徑為IOnm IOOnm) 0. 5 10質(zhì)量％。固化劑0. 5 5質(zhì)量％，填料30 40質(zhì)量％，助劑3 6質(zhì)量％， 共聚乳液或樹脂55 65質(zhì)量％。
制備方法
1、將上述組分通過物理吸附和離子交換工藝將鈰(銀)離子固定在沸石、陶瓷、硅膠等多孔材料的表面，然后利用機械剪切力作用混配均勻。
2、研磨分散采用高速分散機在低速GOO轉(zhuǎn)/分鐘 600轉(zhuǎn)/分鐘)狀態(tài)下分散，依次加入分散劑、穩(wěn)定劑、消泡劑、防凍劑、稀土磁材料(磁微粒小于2um，粒徑分布越窄越好)，加完后攪拌速度提高到1500轉(zhuǎn)/分鐘(r/min) 2000轉(zhuǎn)/分鐘，在常溫條件下分散1. 5 2小時。然后送砂磨機或球磨機、膠體磨等磨細至規(guī)定細度再將共聚液或樹脂、稀土永磁納米材料加入混合均勻后過濾出料，即制得綠色生態(tài)人居抗菌納米材料。
本發(fā)明的技術(shù)特點
1、本發(fā)明是采用接觸反應(yīng)破壞微生物活性的，其抗菌成分為鈰(銀)離子，效果持久，同時在可見光作用下，能激活水和空氣中的氧，產(chǎn)生活性陽離子，具有很強的氧化能力， 能在很短時間內(nèi)破壞細菌的繁殖能力，致細胞死忙，從而達到優(yōu)良的抗菌防霉效果。
2、利用本發(fā)明的產(chǎn)品與纖維結(jié)合后產(chǎn)生的物理微電子產(chǎn)生正電勢、磁場可吸附細菌，使其細胞變形，改變其電子層結(jié)構(gòu)，細胞破裂，內(nèi)溶物滲出死亡，達到抗菌防霉目的。
3、具有良好的拒水和透氣性。可根據(jù)環(huán)境條件“呼吸”及調(diào)正室內(nèi)空氣的濕度。引入的T^2在稀土催化劑作用下能夠產(chǎn)生高活性自由基，這些自由基能將吸入的產(chǎn)生異物的有機物降解成無味物質(zhì)，而且這些自由基通過呼吸作用散布于空氣中，殺菌滅菌及其他對人體有害的有機物，從而達到凈化空氣、環(huán)境，保護人類健康的目的。
4、廣譜的抗菌性。經(jīng)國內(nèi)外權(quán)威醫(yī)療機構(gòu)檢測及臨床對G+菌、G—菌、真菌(霉菌) (如金黃色葡萄球菌、鏈球菌、結(jié)核桿菌、臘狀芽胞菌、大腸桿菌、綠膿桿菌、白色念珠菌、紅色毛癬菌、黑曲霉菌等病菌)均有極佳是抗菌效果。。
5、耐洗滌。與織物纖維牢固結(jié)合，提高并改善產(chǎn)品質(zhì)量，能長期保持抗菌防霉、自潔、紅外特性。
6、安全。不含甲醛及重金屬離子及其他有害物質(zhì)，長期使用對人體安全無毒、無刺激性、無副作用，對人體微生物生態(tài)平衡無影響。對工人勞動保護無影響，應(yīng)用操作簡便，長期使用效果穩(wěn)定。
7、產(chǎn)品性價比優(yōu)良，加工成本低，易于推廣應(yīng)用。
由于本發(fā)明的納米鈰(銀)系抗菌粉體平均粒徑僅為20. 165nm,能在產(chǎn)品中分散均勻，故對加工工藝沒有特殊要求。可廣泛用于塑料、陶瓷、纖維等產(chǎn)品中，以及各種棉、紗等天然纖維織物、混紡織物，用熱封、熱軋、水刺等工藝生產(chǎn)的無紡布。所得的抗菌防霉自潔紅外織物無紡布又應(yīng)用于下列領(lǐng)域
一、空調(diào)或空氣清新機等家電產(chǎn)品中作為抗菌過濾材料。
二、日用品抗菌、防臭防霉、預(yù)防交叉感染產(chǎn)品。
三、各種服裝、內(nèi)衣、襪子、鞋子、床上用品及交通工具上的臥具。
四、抗菌工作服、醫(yī)療衛(wèi)生、食品制造加工、餐飲、美容、美發(fā)、浴室等行業(yè)的服裝及用品ο
五、抗菌醫(yī)院用品、婦幼保健品、皮衣、皮具及包裝等。
以下結(jié)合實例對本發(fā)明作進一步描述具體實施方式
實施例1
在室溫下將三氯化鐵50份溶解于1000份5 %的NH4水溶液中，然后用冷凍水浴法將工業(yè)級四氯化鈦緩慢滴加到該水溶液中，在均勻攪拌下產(chǎn)生白色沉淀，然后在攪拌下加入0. 15mol高氯酸使白色沉淀溶解，得到透明液體，在95°C下加熱使其蒸發(fā)2小時，除去多余的水分，過濾所得的溶膠-凝膠體并用500份水洗滌4次，將洗滌后的溶膠-凝膠在20°C 和IOmmHg下干燥3小時得到白色微粉，放入煅燒爐中800°C下煅燒1小時得到三氧化二鐵摻雜的納米二氧化鈦基體，再經(jīng)研磨、分散、陳化干燥，加入標量的鈰離子和銀離子、稀土永磁離子復(fù)合物3g，加1 % 3 %的自潔納米粉Ti+4陽離子和/或Ge+4陽離子，紅外納米粉陽離子，再研磨制取多孔型二氧化鈦負載的鈰/銀抗菌劑。
稱取粒徑為IOnm IOOnm的多孔型納米二氧化鈦負載的鈰/銀抗菌劑0. 4 10 份，固化劑0. 5 5份，填料30 40份，助劑3 6份，共聚乳液或樹脂55 60份加入到混合機中，混配均勻，將上述混配的物料用加料器輸送到空氣級磨(ACM)中進行細粉碎，通過旋風分離器捕集被粉碎的半成品，再經(jīng)篩粉機除去雜質(zhì)和粗粉后即可制得本發(fā)明成品， 并進行包裝。
一、將本發(fā)明作1 30稀釋，形成抗菌工作液(在申請人“浙江金海環(huán)境技術(shù)股份有限公司”系列產(chǎn)品中稱為“金海1#抗菌工作液”)。
二、工藝流程
1.抗菌織物
a 流程
權(quán)利要求
1.一種抗菌自潔材料，所述抗菌自潔材料包含作為載體的多孔納米材料、含鈰離子、銀離子和稀土永磁離子的無機納米抗菌顆粒以及納米級自潔材料；其中，所述無機納米抗菌顆粒的粒徑為IOnm lOOnm。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抗菌自潔材料，其特征在于，以所述抗菌自潔材料的總質(zhì)量為基準，所述無機納米抗菌顆粒為0. 5 10質(zhì)量所述無機納米抗菌顆粒還包含鋅離子、 鈦離子、鎳離子、鎂離子和鈣離子中的一種或多種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抗菌自潔材料，其特征在于，以所述抗菌自潔材料的總質(zhì)量為基準，所述納米級自潔材料為1 10質(zhì)量％。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抗菌自潔材料，其特征在于，所述納米級自潔材料包含Ti+4陽離子和Ge+4陽離子中的一種或兩種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抗菌自潔材料，其特征在于，所述抗菌自潔材料還包含紅外輻射粉末。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抗菌自潔材料，其特征在于，以所述抗菌自潔材料的總質(zhì)量為基準，所述紅外輻射粉末為15 20質(zhì)量％。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的抗菌自潔材料，其特征在于，所述紅外輻射粉末通過以下方式獲得將7. 8 13質(zhì)量份的氧化鎂、33 35質(zhì)量份的氧化鋁、48. 7 51質(zhì)量份的石英砂混合，研磨成200目 300目的粉料，并在1150°C 1300°C高溫煅燒形成。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抗菌自潔材料，其特征在于，所述多孔納米材料為納米三氧化二鐵、納米碳酸鈣、納米二氧化鈦、納米氧化鋅、納米氧化鋯、納米級羥基磷灰石、納米級的含少量氟或氯的天然磷酸鈣礦石中的一種或它們兩種或多種的納米復(fù)合物。
9.一種權(quán)利要求1-8任一項所述抗菌自潔材料的制造方法，所述方法包括以多孔納米材料為載體，將含鈰離子、銀離子和稀土永磁離子的無機納米抗菌顆粒以及納米級自潔材料固定在所述多孔納米材料載體的表面上，由此制成所述抗菌自潔材料。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的制造方法，其特征在于，以所述抗菌自潔材料的總質(zhì)量為基準，所述無機納米抗菌顆粒為0. 5 10質(zhì)量所述無機納米抗菌顆粒還包含鋅離子、鈦離子、鎳離子、鎂離子和鈣離子中的一種或多種。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的制造方法，其特征在于，以所述抗菌自潔材料的總質(zhì)量為基準，所述納米級自潔材料為1 10質(zhì)量％。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的制造方法，其特征在于，所述納米級自潔材料包含Ti+4陽離子和Ge+4陽離子中的一種或多種。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的制造方法，其特征在于，所述方法還包括將紅外輻射粉末固定在所述多孔納米材料載體的表面上。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的制造方法，其特征在于，以所述抗菌自潔材料的總質(zhì)量為基準，所述紅外輻射粉末為15 20質(zhì)量％。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的制造方法，其特征在于，所述紅外輻射粉末通過以下方式獲得將7. 8 13質(zhì)量份的氧化鎂、33 35質(zhì)量份的氧化鋁、48. 7 51質(zhì)量份的石英砂混合，研磨成200目 300目的粉料，并在1150°C 1300°C高溫煅燒形成。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述多孔納米材料為納米三氧化二鐵、納米碳酸鈣、納米二氧化鈦、納米氧化鋅、納米氧化鋯、納米級羥基磷灰石、納米級的含少量氟或氯的天然磷酸鈣礦石中的一種或它們兩種或多種的納米復(fù)合物。
17.根據(jù)權(quán)利要求9或13所述的制造方法，其特征在于，所述固定包括通過物理吸附和離子交換方法固定在所述多孔納米材料載體的表面上。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種綠色生態(tài)人居抗菌新材料，特別是應(yīng)用生態(tài)邊緣科學(xué)跨入紡織、濾料產(chǎn)業(yè)的功能性抗菌自潔過濾新材料。在本發(fā)明中，以含鈰離子、銀離子、稀土永磁離子的無機納米抗菌顆粒為抗菌主體，在多孔型納米載體為多孔載體，并加入自潔、紅外材料，通過物理吸附和離子交換等方法固定在所述多孔載體的表面，由此形成的綠色生態(tài)人居抗菌自潔納米新材料。所述抗菌自潔納米新材料大大提高了整體的抗菌自潔效率，并使其耐溫性、粉體細度、分散性和功能性效應(yīng)都得到了充分的發(fā)揮。在本發(fā)明中，使用含鈰離子、銀離子和稀土永磁離子的無機納米抗菌顆粒代替銀離子抗菌劑，免除了產(chǎn)品成膜后的變色性，降低了成本，提高了市場競爭力。
文檔編號D01F6/92GK102511499SQ20111033102
公開日2012年6月27日 申請日期2011年10月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月27日
發(fā)明者丁宏廣 申請人:浙江金海環(huán)境技術(shù)股份有限公司