一种纳米抗菌材料的制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种纳米抗菌材料的制备方法，属于材料制备技术领域。本发明针对纳米抗菌材料是将纳米材料与金属离子如Ag+等混合后制备而成，金属材料释放后，材料的抗菌功能消失，从而材料就失去了作用，同时金属离子的释放也会引起环境的污染的问题，本发明通过以膨润土作为载体基质，通过草酸钠进行钠化，添加N?羟基琥珀酰亚胺作为双功能交联剂，辅以超声振荡，对膨润土进行改性，通过提取竹笋壳中的抗菌物质，与改性膨润土进行结合交联，增加抗菌性能，随后利用十八烷基二甲基苄基氯化铵对膨润土进行表面再次改性，增强其表面与壳聚糖的结合能力，从而制备出无金属离子，无需缓释且抗菌效率高，对环境无污染的纳米抗菌材料。
【专利说明】
一种纳米抗菌材料的制备方法
技术领域
[0001 ]本发明涉及一种纳米抗菌材料的制备方法，属于材料制备技术领域。
【背景技术】
[0002]现代社会，由于环境的破坏和人口的增长，各种疾病频现。由于纳米材料本身具有的特殊性质，现已广泛地用于各项领域，在医学领域也得到了广泛的应用。已知金属中的银、铜、钛都具有一定的抗菌功效，并且这三种金属对人类而言都是安全的，有关这三种的纳米材料近年来也得到了研究和应用。
[0003]随着纳米技术的发展，近年来出现了纳米层状银型无机抗菌材料，即银纳米抗菌材料。这种抗菌材料在水中呈中性，不溶于水和有机溶剂，耐酸、耐盐和弱碱，对热和光稳定性好，也是靠接触反应破坏微生物活性的，其抗菌成分为银离子，抗菌效果持久；同时，在光的作用下，银离子能起到催化活性中心的作用，激活水和空气中的氧，产生活性氧离子，而活性氧离子具有很强的氧化能力，能在短时间内破坏细菌地增殖能力，致使细胞死亡，从而达到抗菌目的。
[0004]现有纳米抗菌材料是将纳米材料与金属离子如Ag+等混合后制备而成。利用金属离子Ag+地抗菌活性，通过其缓慢释放而达到抗菌的目的。其主要问题是，金属材料释放后，材料的抗菌功能消失，从而材料就失去了作用，同时金属离子的释放也会引起环境的污染。
【发明内容】
[0005]本发明所要解决的技术问题:针对纳米抗菌材料是将纳米材料与金属离子如Ag+等混合后制备而成，金属材料释放后，材料的抗菌功能消失，从而材料就失去了作用，同时金属离子的释放也会引起环境的污染的问题，本发明通过以膨润土作为载体基质，通过草酸钠进行钠化，添加N-羟基琥珀酰亚胺作为双功能交联剂，辅以超声振荡，对膨润土进行改性，通过提取竹笋壳中的抗菌物质，与改性膨润土进行结合交联，增加抗菌性能，随后利用十八烷基二甲基苄基氯化铵对膨润土进行表面再次改性，增强其表面与壳聚糖的结合能力，从而制备出无金属离子，无需缓释且抗菌效率高，对环境无污染的纳米抗菌材料。
[0006]为解决上述技术问题，本发明采用如下所述的技术方案是:
(1)取膨润土放入90°C烘箱中干燥6?8h，再放入碾磨机中进行研磨，过300目筛，将过筛颗粒与蒸馈水在烧杯中按固液比1:3在400r/min搅拌50?55min，随后分别加入膨润土质量1.3?1.8%的N-羟基琥珀酰亚胺及膨润土质量0.6?0.8%的草酸钠，使用质量分数为40%氢氧化钠溶液调节pH至7.5?8.0 ；
(2)在上述pH调节后将烧杯移至超声波振荡器中，在0.9?1.2MHz下振荡改性4?7h，再将烧杯置于50?60 0C下静置陈化30?40min，趁热减压过滤，使用蒸馏水冲洗滤渣，直至冲洗液pH至中性，随后将滤渣置于105 °C烘箱中干燥过夜后放入纳米研磨机进行研磨，过400目筛，得改性膨润土，备用；
(3)按重量份数计，取40?50份竹笋壳、20?25份丙烯酸铵、55?60份质量分数为50%的乙醇溶液及10?15份谷氨酸钠放入发酵罐中，再加入竹笋壳质量0.8?1.0%的乳酸菌粉，设定温度为40?45°C，以160r/min搅拌发酵I?3天，随后将发酵混合物与无水乙醇按质量比1: 2?3，放入超声波提取器中，在40?45°C，3?5MHz下，提取40?50min，收集提取液，并放入离心机中在5000r/min下离心分离10?15min，收集上清液；
(4)将上清液放入旋转蒸发仪中旋转浓缩至原体积的40?45%，按重量份数计，取30?40份浓缩液、10?15份十八烷基二甲基苄基氯化铵及55?60份步骤(2)备用改性膨润土放入高效乳化机中搅拌至乳状液，再将乳状液和壳聚糖按质量比10?12:1，混合均匀，并置于微波反应器中振荡I?2h后减压过滤，使用蒸馏水冲洗滤渣至冲洗液呈中性，再将滤渣置于100°C干燥箱中干燥过夜，并粉碎，过300目筛，S卩可得到纳米抗菌材料。
[0007]经检测本发明所得的纳米抗菌材料得:将纳米抗菌材料与蒸馈水按料液比1:5?7，混合均匀得，金黄色葡萄球菌抑菌率为92?96%，大肠肝菌抑菌率为94?98%，金黄色葡萄球菌抑菌率为83?86%，变形杆菌抑菌率为93?96%，抗菌时间为传统纳米抗菌材料的2?3倍。
[0008]本发明与其他方法相比，有益技术效果是:
(1)本发明所得的纳米抗菌材料无金属离子，无需缓释且抗菌效率高，对环境无污染的；
(2)本发明所得的纳米抗菌材料抗菌时间为传统纳米抗菌材料的2?3倍，操作简单，易于操作。
【具体实施方式】
[0009]取膨润土放入90°C烘箱中干燥6?8h，再放入碾磨机中进行研磨，过300目筛，将过筛颗粒与蒸馈水在烧杯中按固液比1:3在400r/min搅拌50?55min，随后分别加入膨润土质量1.3?1.8%的N-羟基琥珀酰亚胺及膨润土质量0.6?0.8%的草酸钠，使用质量分数为40 %氢氧化钠溶液调节pH至7.5?8.0;在上述pH调节后将烧杯移至超声波振荡器中，在0.9?1.2MHz下振荡改性4?7h，再将烧杯置于50?60 °C下静置陈化30?40min，趁热减压过滤，使用蒸馏水冲洗滤渣，直至冲洗液PH至中性，随后将滤渣置于105°C烘箱中干燥过夜后放入纳米研磨机进行研磨，过400目筛，得改性膨润土，备用；按重量份数计，取40?50份竹笋壳、20?25份丙烯酸铵、55?60份质量分数为50%的乙醇溶液及10?15份谷氨酸钠放入发酵罐中，再加入竹笋壳质量0.8?1.0%的乳酸菌粉，设定温度为40?45°(:，以16(^/1^11搅拌发酵I?3天，随后将发酵混合物与无水乙醇按质量比1: 2?3，放入超声波提取器中，在40?450C，3?5MHz下，提取40?50min，收集提取液，并放入离心机中在5000r/min下离心分离10?15min，收集上清液；
将上清液放入旋转蒸发仪中旋转浓缩至原体积的40?45%，按重量份数计，取30?40份浓缩液、10?15份十八烷基二甲基苄基氯化铵及55?60份备用改性膨润土放入高效乳化机中搅拌至乳状液，再将乳状液和壳聚糖按质量比10?12:1，混合均匀，并置于微波反应器中振荡I?2h后减压过滤，使用蒸馏水冲洗滤渣至冲洗液呈中性，再将滤渣置于100°C干燥箱中干燥过夜，并粉碎，过300目筛，S卩可得到纳米抗菌材料。
[0010]实例I
取膨润土放入90°C烘箱中干燥6h，再放入碾磨机中进行研磨，过300目筛，将过筛颗粒与蒸馈水在烧杯中按固液比1: 3在400r/min搅拌50min，随后分别加入膨润土质量1.3%的N-羟基琥珀酰亚胺及膨润土质量0.6%的草酸钠，使用质量分数为40%氢氧化钠溶液调节pH至7.5;在上述pH调节后将烧杯移至超声波振荡器中，在0.9MHz下振荡改性4h，再将烧杯置于50°C下静置陈化30min，趁热减压过滤，使用蒸馏水冲洗滤渣，直至冲洗液pH至中性，随后将滤渣置于105°C烘箱中干燥过夜后放入纳米研磨机进行研磨，过400目筛，得改性膨润土，备用；按重量份数计，取40份竹笋壳、25份丙烯酸铵、60份质量分数为50%的乙醇溶液及15份谷氨酸钠放入发酵罐中，再加入竹笋壳质量0.8%的乳酸菌粉，设定温度为40°C，以160r/min搅拌发酵I天，随后将发酵混合物与无水乙醇按质量比1:2，放入超声波提取器中，在400C，3MHz下，提取40min，收集提取液，并放入离心机中在5000r/min下离心分离1min，收集上清液;将上清液放入旋转蒸发仪中旋转浓缩至原体积的40 %，按重量份数计，取30份浓缩液、15份十八烷基二甲基苄基氯化铵及60份备用改性膨润土放入高效乳化机中搅拌至乳状液，再将乳状液和壳聚糖按质量比10:1，混合均匀，并置于微波反应器中振荡Ih后减压过滤，使用蒸馏水冲洗滤渣至冲洗液呈中性，再将滤渣置于100°C干燥箱中干燥过夜，并粉碎，过300目筛，即可得到纳米抗菌材料。
[0011 ]经检测本发明所得的纳米抗菌材料得:将纳米抗菌材料与蒸馏水按料液比1:5，混合均匀得，金黄色葡萄球菌抑菌率为92%，大肠肝菌抑菌率为94%，金黄色葡萄球菌抑菌率为83%，变形杆菌抑菌率为93%，抗菌时间为传统纳米抗菌材料的2倍。
[0012]实例2
取膨润土放入90°C烘箱中干燥Sh，再放入碾磨机中进行研磨，过300目筛，将过筛颗粒与蒸馈水在烧杯中按固液比1: 3在400r/min搅拌55min，随后分别加入膨润土质量1.8%的N-羟基琥珀酰亚胺及膨润土质量0.8%的草酸钠，使用质量分数为40%氢氧化钠溶液调节pH至8.0;在上述pH调节后将烧杯移至超声波振荡器中，在1.2MHz下振荡改性7h，再将烧杯置于60°C下静置陈化40min，趁热减压过滤，使用蒸馏水冲洗滤渣，直至冲洗液pH至中性，随后将滤渣置于105°C烘箱中干燥过夜后放入纳米研磨机进行研磨，过400目筛，得改性膨润土，备用；按重量份数计，取50份竹笋壳、20份丙烯酸铵、55份质量分数为50 %的乙醇溶液及10份谷氨酸钠放入发酵罐中，再加入竹笋壳质量0.8%的乳酸菌粉，设定温度为40°C，以160r/min搅拌发酵3天，随后将发酵混合物与无水乙醇按质量比1:3，放入超声波提取器中，在45°C，5MHz下，提取50min，收集提取液，并放入离心机中在5000r/min下离心分离15min，收集上清液;将上清液放入旋转蒸发仪中旋转浓缩至原体积的45 %，按重量份数计，取40份浓缩液、10份十八烷基二甲基苄基氯化铵及55份备用改性膨润土放入高效乳化机中搅拌至乳状液，再将乳状液和壳聚糖按质量比12:1，混合均匀，并置于微波反应器中振荡2h后减压过滤，使用蒸馏水冲洗滤渣至冲洗液呈中性，再将滤渣置于100°C干燥箱中干燥过夜，并粉碎，过300目筛，即可得到纳米抗菌材料。
[0013]经检测本发明所得的纳米抗菌材料得:将纳米抗菌材料与蒸馈水按料液比1:7，混合均匀得，金黄色葡萄球菌抑菌率为96%，大肠肝菌抑菌率为98%，金黄色葡萄球菌抑菌率为86%，变形杆菌抑菌率为96%，抗菌时间为传统纳米抗菌材料的3倍。
[0014]实例3
取膨润土放入90°C烘箱中干燥7h，再放入碾磨机中进行研磨，过300目筛，将过筛颗粒与蒸馈水在烧杯中按固液比1: 3在400r/min搅拌52min，随后分别加入膨润土质量1.5%的N-羟基琥珀酰亚胺及膨润土质量0.7%的草酸钠，使用质量分数为40%氢氧化钠溶液调节pH至7.8;在上述pH调节后将烧杯移至超声波振荡器中，在1.0MHz下振荡改性6h，再将烧杯置于55 °C下静置陈化35min，趁热减压过滤，使用蒸馏水冲洗滤渣，直至冲洗液pH至中性，随后将滤渣置于105°C烘箱中干燥过夜后放入纳米研磨机进行研磨，过400目筛，得改性膨润土，备用；按重量份数计，取45份竹笋壳、22份丙烯酸铵、58份质量分数为50 %的乙醇溶液及12份谷氨酸钠放入发酵罐中，再加入竹笋壳质量0.9%的乳酸菌粉，设定温度为42°C，以160r/min搅拌发酵2天，随后将发酵混合物与无水乙醇按质量比1:2.5，放入超声波提取器中，在42 0C，4MHz下，提取45min，收集提取液，并放入离心机中在5000r/min下离心分离12min，收集上清液;将上清液放入旋转蒸发仪中旋转浓缩至原体积的42%，按重量份数计，取35份浓缩液、12份十八烷基二甲基苄基氯化铵及58份备用改性膨润土放入高效乳化机中搅拌至乳状液，再将乳状液和壳聚糖按质量比11:1，混合均匀，并置于微波反应器中振荡1.5h后减压过滤，使用蒸馏水冲洗滤渣至冲洗液呈中性，再将滤渣置于100°C干燥箱中干燥过夜，并粉碎，过300目筛，S卩可得到纳米抗菌材料。
[0015]经检测本发明所得的纳米抗菌材料得:将纳米抗菌材料与蒸馏水按料液比1:6，混合均匀得，金黄色葡萄球菌抑菌率为94%，大肠肝菌抑菌率为96%，金黄色葡萄球菌抑菌率为85%，变形杆菌抑菌率为94%，抗菌时间为传统纳米抗菌材料的2.5倍。
【主权项】
1.一种纳米抗菌材料的制备方法，其特征在于具体制备步骤为: (1)取膨润土放入90°C烘箱中干燥6?8h，再放入碾磨机中进行研磨，过300目筛，将过筛颗粒与蒸馈水在烧杯中按固液比1:3在400r/min搅拌50?55min，随后分别加入膨润土质量1.3?1.8%的N-羟基琥珀酰亚胺及膨润土质量0.6?0.8%的草酸钠，使用质量分数为40%氢氧化钠溶液调节pH至7.5?8.0 ； (2)在上述pH调节后将烧杯移至超声波振荡器中，在0.9?1.2MHz下振荡改性4?7h，再将烧杯置于50?60 0C下静置陈化30?40min，趁热减压过滤，使用蒸馏水冲洗滤渣，直至冲洗液pH至中性，随后将滤渣置于105 °C烘箱中干燥过夜后放入纳米研磨机进行研磨，过400目筛，得改性膨润土，备用； (3)按重量份数计，取40?50份竹笋壳、20?25份丙烯酸铵、55?60份质量分数为50%的乙醇溶液及10?15份谷氨酸钠放入发酵罐中，再加入竹笋壳质量0.8?1.0%的乳酸菌粉，设定温度为40?45°C，以160r/min搅拌发酵I?3天，随后将发酵混合物与无水乙醇按质量比1: 2?3，放入超声波提取器中，在40?45°C，3?5MHz下，提取40?50min，收集提取液，并放入离心机中在5000r/min下离心分离10?15min，收集上清液； (4)将上清液放入旋转蒸发仪中旋转浓缩至原体积的40?45%，按重量份数计，取30?40份浓缩液、10?15份十八烷基二甲基苄基氯化铵及55?60份步骤(2)备用改性膨润土放入高效乳化机中搅拌至乳状液，再将乳状液和壳聚糖按质量比10?12:1，混合均匀，并置于微波反应器中振荡I?2h后减压过滤，使用蒸馏水冲洗滤渣至冲洗液呈中性，再将滤渣置于100°C干燥箱中干燥过夜，并粉碎，过300目筛，S卩可得到纳米抗菌材料。
【文档编号】C08K13/06GK105924688SQ201610484292
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年6月28日
【发明人】郭舒洋, 宋奇
【申请人】郭舒洋