专利名称：一种载银碳微球抗菌剂的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种抗菌材料的制备方法，特别是涉及一种基于无机非金属碳材料的抗菌材料的制备方法。
背景技术：
随着全球经济的迅速发展，人民生活水平不断提高，在对生活品质的追求趋向于健康、环保的同时，也日益注重抗菌材料在生活 中的应用。目前抗菌材料主要应用于纺织品、室内装潢材料、汽车装饰、空调家电、食品包装保鲜材料、医疗用品等方面，在我们日常生活中的地位越来越重要。抗菌材料的核心是抗菌剂，抗菌剂有无机抗菌剂和有机抗菌剂之分。无机抗菌剂耐热性好、毒性低、抗菌谱光、有效期长、没有二次污染、不产生耐药性，是应用较为广泛的一类抗菌剂。碳材料具有很高的应用价值，碳微球是一种应用广泛的、重要的碳材料之一。碳微球具有良好的化学稳定性、热稳定性、吸附性能，优良的导电和导热性以及较强的抗腐蚀氧化能力，可以应用于锂离子电极负极材料、高强度碳材料、催化剂载体、气体吸附剂、纳米器件及功能纤维制备添加剂等诸多领域。但是，碳微球在抗菌方面的应用还是一个新的技术空白，有待于进一步的研究和探讨。
发明内容
本发明的目的是提供一种载银碳微球抗菌剂的制备方法，以碳微球为载体，通过银离子与碳微球的相互作用制成载银碳微球抗菌剂，以提高抗菌剂的抗菌效果。本发明载银碳微球抗菌剂的制备方法包括以下步骤
a).将碳微球均勻分散于水中；
b).向所述碳微球水分散液中加入过量的硝酸溶液，于60 90°C搅拌反应20 40min ；
c).中和过量的硝酸，分离固形物，洗涤、干燥得到酸化碳微球；
d).将所述酸化碳微球加入过量的硝酸银溶液中，于25 75°C搅拌反应2 7h，得到载银碳微球抗菌剂。可以采用任何一种常规的化学或物理分散手段，如添加分散剂、机械搅拌、超声波分散等，将碳微球均匀地分散在水中。优选地，本发明采用超声波分散手段，以频率40kHz、功率30 100W的超声波将碳微球分散在水中。上述方法中，所使用的硝酸溶液及硝酸银溶液的浓度对于获得酸化碳微球和载银碳微球抗菌剂并无直接的影响。但一般地，优选使用6. 3 6. 8mol/L的硝酸溶液，以及
O.05 O. 35mol/L的硝酸银溶液。本发明制备得到的载银碳微球抗菌剂先以无水乙醇进行洗涤，再以去离子水洗涤。
本发明制备得到的载银碳微球抗菌剂可以广泛应用于各种领域，例如，作为水净化处理剂、气体过滤剂、微生物污染处理剂、纺织纤维添加剂等。本发明制备得到的载银碳微球抗菌剂为黑色球体，直径< 700nm，对金黄色葡萄球球菌、大肠杆菌有良好的抑菌性能，抑菌环直径分别为19mm和21mm。本发明以碳微球为原料，银离子为抗菌材料，将碳微球酸化处理后载银制成载银碳微球抗菌剂，方法工艺简单，产物物理化学性能稳定，产物纯度高达98%，抗菌性能好，可在多种高附加值产品上作为抗菌剂使用。
图I为原始碳微球的场发射扫描电镜形貌图。图2为酸化碳微球的场发射扫描电镜形貌图。 图3为载银碳微球抗菌剂的场发射扫描电镜形貌图。图4为原始碳微球、酸化碳微球，载银碳微球抗菌剂的X射线衍射光谱比较图。图5为实施例I载银碳微球抗菌剂对金黄色葡萄糖球菌、大肠杆菌的抗菌效果图。
具体实施例方式实施例I
称取2g碳微球于三口烧瓶中，加入去离子水400mL，置于超声波清洗器中，以40kHz、60W的超声波超声分散15min,加入6. 6mol/L硝酸溶液80mL,搅拌下升温至80°C,保温搅拌30min,自然冷却，向反应液中滴加6mol/L的氢氧化钠溶液进行中和反应,至反应液pH值为6 7，抽滤，滤饼以去离子水洗涤，120°C下干燥4h，得到酸化碳微球。称取酸化碳微球I. 5g于三口烧瓶中，加入O. 2mol/L的硝酸银溶液300mL,搅拌下升温至65°C反应5. 5h，自然冷却，离心分离。收集沉淀物，以无水乙醇洗涤、抽滤，重复5次；再用去离子水洗涤、抽滤，至滤液中无银离子检出。滤饼于120°C下干燥4h，得到载银碳微球抗菌剂，密闭避光保存。用场发射扫描电镜对原始碳微球、酸化碳微球、载银碳微球抗菌剂的形貌结构进行观察，图I至图3所示分别为原始碳微球、酸化碳微球、载银碳微球的电镜图。由图I可以看出，碳微球直径比较均一，粒径< 700nm;有明显的团聚现象，表面光滑且没有其它物质附着在表面。由图2可以看出，团聚现象得到明显改善，碳微球表面更加光滑，且表面也没有其他物质附着，说明硝酸氧化过程除去了碳微球的表面杂质。由图3可以明显看到银颗粒附着在碳微球的表面。用X射线衍射仪对产物的结构和成分进行分析。图4中(a)为原始碳微球、(b)为酸化碳微球、(c)为载银碳微球的XRD图谱。由图4可知，碳元素峰的位置和晶面都未发生变化，可知碳微球在酸化前后和载银前后，晶体结构未发生变化，保持了原来的形态。由图4(c)看出，在2Θ=38.0°、44.3°处出现银的衍射峰，说明Ag被吸附到碳微球表面，与图3结果一致。应用例I
按照抗菌剂所占质量百分比为O. 5%，将纯PET母粒与实施例I制备的抗菌剂混合，以双螺杆挤出机共混得到Ag/CMSs抗菌PET功能纤维母粒。
以Ag/CMSs抗菌PET功能纤维母粒与纯PET切片混合均匀，通过母粒熔融共混纺丝可以制备出抗菌纤维。实施例2
采用抑菌环法实验，对实施例制备得到的载银碳微球抗菌剂的抗菌性能进行测试。图5为载银碳微球抗菌剂对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抗菌效果图，由图5可以看出，对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌的抑菌环直径分别为19mm和21mm，说明载银碳微球抗菌剂具有良好的抗菌性能。实施例3
称取2g碳微球于三口烧瓶中，加入去离子水500mL，置于超声波清洗器中，以40kHz、80W的超声波超声分散IOmin,加入6. 4mol/L硝酸溶液80mL,搅拌下升温至60°C,保温搅拌35min,自然冷却，向反应液中滴加6mol/L的氢氧化钠溶液进行中和反应,至反应液pH值为6 7，抽滤，滤饼以去离子水洗涤，120°C下干燥4h，得到酸化碳微球。称取酸化碳微球I. 5g于三口烧瓶中，加入O. 3mol/L的硝酸银溶液300mL,搅拌下升温至35°C反应4. 5h，自然冷却，离心分离。收集沉淀物，以无水乙醇洗涤、抽滤，重复5次；再用去离子水洗涤、抽滤，至滤液中无银离子检出。滤饼于120°C下干燥4h，得到载银碳微球抗菌剂，密闭避光保存。实施例4
称取2g碳微球于三口烧瓶中，加入去离子水400mL，置于超声波清洗器中，以40kHz、45W的超声波超声分散18min，加入6. 7mol/L硝酸溶液80mL，搅拌下升温至85°C，保温搅拌28min,自然冷却，向反应液中滴加6mol/L的氢氧化钠溶液进行中和反应,至反应液pH值为6 7，抽滤，滤饼以去离子水洗涤，120°C下干燥4h，得到酸化碳微球。称取酸化碳微球I. 5g于三口烧瓶中，加入O. 15mol/L的硝酸银溶液300mL,搅拌下升温至50°C反应3h，自然冷却，离心分离。收集沉淀物，以无水乙醇洗涤、抽滤，重复5次；再用去离子水洗涤、抽滤，至滤液中无银离子检出。滤饼于120°C下干燥4h，得到载银碳微球抗菌剂，密闭避光保存。
权利要求
1.一种载银碳微球抗菌剂的制备方法，包括以下步骤 a).将碳微球均勻分散于水中； b).向所述碳微球水分散液中加入过量的硝酸溶液，于60 90°C搅拌反应20 40min ； c).中和过量的硝酸，分离固形物，洗涤、干燥得到酸化碳微球； d).将所述酸化碳微球加入过量的硝酸银溶液中，于25 75°C搅拌反应2 7h，得到载银碳微球抗菌剂。
2.根据权利要求I所述的载银碳微球抗菌剂的制备方法，其特征是以频率40kHz、功率 30 100W的超声波将碳微球分散在水中。
3.根据权利要求I所述的载银碳微球抗菌剂的制备方法，其特征是所述硝酸溶液的浓度为 6. 3 6. 8mol/L。
4.根据权利要求I所述的载银碳微球抗菌剂的制备方法，其特征是所述硝酸银溶液的浓度为 0. 05 0. 35mol/L。
5.根据权利要求I所述的载银碳微球抗菌剂的制备方法，其特征是得到的载银碳微球抗菌剂先以无水乙醇洗涤，再以去离子水洗涤。
6.以权利要求I制备方法制备得到的载银碳微球抗菌剂。
7.权利要求6载银碳微球抗菌剂作为水净化处理剂的应用。
8.权利要求6载银碳微球抗菌剂作为纺织纤维添加剂的应用。
全文摘要
本发明涉及一种载银碳微球抗菌剂的制备方法，是将碳微球均匀分散于水中，加入过量硝酸溶液酸化得到酸化碳微球，再将酸化碳微球加入过量硝酸银溶液中制备得到载银碳微球抗菌剂。本发明方法工艺简单，产物物理化学性能稳定，抗菌性能好，可以广泛作为水净化处理剂、气体过滤剂、微生物污染处理剂、纺织纤维添加剂等应用。
文档编号D01F1/10GK102960366SQ201210513449
公开日2013年3月13日 申请日期2012年12月5日 优先权日2012年12月5日
发明者侯文生, 牛梅, 任建喜, 戴晋明, 陈旭红 申请人:太原理工大学