本发明涉及宠物用品领域，具体涉及一种石墨烯复合抗菌猫砂材料及其制备方法。
背景技术：
：猫是许多家庭中的宠物，长期在室内生活，饲养宠物猫的过程中，需要注意其粪尿排泄物带来的污染问题。猫砂是用来掩埋粪便和尿液的宠物用品，它会很快将粪尿中的水分吸收并膨胀结团，再由铲屎官定时清理。但是，即使主人及时将粪便铲除，也难以避免微量大小便残留，导致猫砂滋生病菌和产生异味。宠物猫爱干净，喜欢刨坑掩埋粪便，难免在爪子上粘附猫砂微粒，携带细菌。宠物猫咪在室内到处活动，甚至爬沙发、卧床，在人们身上撒娇酣睡，享受关心爱抚。猫携带的病菌随着猫主的四处活动，肆无忌惮地攻城略地，在室内、寝具、衣服上繁殖，而猫咪又喜欢每日自己舔舐全身，保持毛发干净，因此，当老人、儿童、猫咪免疫力较低时，很容易受病菌侵扰，引起不适。目前，市场上常用的猫砂一般都是根据猫咪排便习性，用来掩盖粪便和尿液的物质，通常具有较好的吸水性，能将粪尿里的水分吸收并结团，但是大多存在以下缺陷：1、滥用抗菌成分，导致猫咪的免疫力下降。可以使用的抗菌材料有限，抗菌效果单一，抗菌效果有限，使用一段时间后，抗菌作用丧失，例如有机类抗菌材料，耐热性和稳定性较差，使用一段时间后会发生分解。长时间使用易滋生细菌，免疫力差的猫咪容易感染细菌。2、除味效果差。为了掩盖粪尿的味道，加入大量增香剂，不能很好的去除排泄物臭味，长期使用还会伤害猫咪的嗅觉，对其皮肤造成刺激，有害于猫的身体健康。技术实现要素：针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种石墨烯复合抗菌猫砂材料，具有抗菌性能好，持久抗菌，除臭效果好，安全环保的特点；本发明还提供其制备方法，科学合理、简单易行。本发明所述的石墨烯复合抗菌猫砂材料，由如下重量份数的原料制成：复合抗菌材料1-10份、环境矿物材料20-80份和活性胶凝材料1-10份；其中，所述的复合抗菌材料由纳米石墨烯片、纳米铁粉、纳米铜粉和纳米氧化铈制成，所述的纳米石墨烯片为多层纳米石墨烯片，粒径50-500纳米；所述的环境矿物材料由火山灰、膨润土、沸石、纳米二氧化钛、粉煤灰和碳酸氢钠制成，所述的纳米二氧化钛为锐钛型二氧化钛，粒径为50-500纳米；所述的活性胶凝材料由石膏粉和去离子水制成。优选地，所述的复合抗菌材料由如下重量份数的原料制成：纳米石墨烯片10-50份、纳米铁粉5-20份、纳米铜粉5-20份和纳米氧化铈1-10份。纳米石墨烯片，是用廉价的层状石墨晶体采用绿色低成本特殊工艺制备而成，为山东木齐健康科技有限公司市售产品。石墨烯纳米片是厚度为纳米级的二维碳材料，具有独特的性能，例如高导热、高导电、抗菌性、高化学稳定性和远红外辐射性等。纳米铁粉、纳米铜粉，是用纳米技术制成的纳米级金属材料，具有较高的活性，与石墨烯碳材料可以形成无数原电池点，具有微电解降解异味功能。纳米氧化铈，是一种较好的催化和抗菌材料，且具有广谱的抗菌性能。添加到石墨烯表面形成无数的催化科技点，与石墨烯协同起到更好的抗菌抑菌效果。优选地，所述的环境矿物材料由如下重量份数的原料制成：火山灰5-20份、膨润土10-40份、沸石2-10份、纳米二氧化钛1-5份、粉煤灰5-20份和碳酸氢钠1-5份。纳米二氧化钛，有强烈的光催化氧化效应，与纳米石墨烯复合能够快速、高效地分解有机物，生成二氧化碳和水。与此同时，能够达到抗菌防污、亲水除臭的效果。所述的活性胶凝材料由石膏粉和去离子水按1-10:10-40的质量比配制而成。活性胶凝材料，采用石膏粉制成，可减少有机粘合剂，更有利于宠物的生存环境。本发明主要是利用环境矿物材料的微孔吸附特性和载体功能，负载稀土铁铜石墨烯复合抗菌材料制成具有抗菌除臭功能的猫砂产品。本发明所述的石墨烯复合抗菌猫砂材料的制备方法，包括以下步骤：(1)将纳米氧化铈、纳米铁粉、纳米铜粉和纳米石墨烯片混合，制成复合抗菌材料，粒径控制在50-500纳米；(2)将火山灰、膨润土、沸石、纳米二氧化钛、粉煤灰和碳酸氢钠混合，研磨至粒径为200-2000目，制成环境矿物材料；(3)将复合抗菌材料与环境矿物材料混合并研磨，干燥，得复合粉体；(4)将石膏粉与去离子水混合，制成活性胶凝材料；(5)将复合粉体使用成型设备成型，成型过程中加入活性胶凝材料，烘干，得猫砂产品。步骤(5)中，所述的成型设备为挤条设备、滚球机、造粒设备、球盘机、压力喷雾设备中的一种。步骤(5)中，所述的烘干采用的设备为沸腾干燥机、窑式干燥机、闪蒸干燥机或履带式干燥机。步骤(5)中，所述的烘干温度为100-300℃，烘干时间为1-5小时。步骤(5)中，所述的猫砂产品的尺寸为1-10毫米，优选2-5毫米。所述的猫砂产品的形状为规则尺寸或不规则尺寸的颗粒。综上所述，本发明的有益效果如下：1、本发明将纳米铁/铜粉与纳米石墨烯片复合，制成铁铜碳微电解材料，能够降解有机类物质，去除异味除臭。一般铁碳微电解材料技术比较普遍，具有较好的微电解降解污水等有机物功能，本发明采用纳米铁铜复合，可以与碳材料形成更大的电位差，具有更好的微电解效果。同时，铜离子本身也具有一定的抗菌效果，对材料的综合抗菌效果有较好的提升。将纳米铁铜与纳米石墨烯复合，主要是利用石墨烯巨大的比表面积，大大提高其微电解降解效果，同时添加纳米氧化铈材料，可对微电解起到催化激活效果，还能较好的协同提升石墨烯的抗菌性能。2、通过将纳米氧化铈与石墨烯片复合，纳米氧化铈粒子均匀分散并附着于石墨烯片的表层上，大大提高氧化铈粒子的催化和抗菌性。同时，氧化铈粒子抗菌点在石墨烯巨大的表层上均匀分布，两者起到较好的协同抗菌作用。经过试验检测，复合后的抗菌效果比单一材料提高40％以上。氧化铈激活铁铜石墨烯形成的复合抗菌材料，不仅对接触到的臭味实现快速降解作用，更能接触性起到抗菌抑菌效果。所以将该复合抗菌材料应用到微孔环境矿物材料中制成抗菌猫砂，不仅抗菌还可以除臭。3、本发明的猫砂不加入增香剂，安全环保，适合长时间使用。4、本发明的制备方法，科学合理、简单易行。具体实施方式下面结合实施例对本发明做进一步说明。实施中采用的纳米石墨烯片为多层纳米石墨烯片，粒径50-500纳米；实施中采用的纳米二氧化钛为锐钛型二氧化钛，粒径为50-500纳米。实施例中用到的所有原料除特殊说明外，均为市购。实施例1所述的石墨烯复合抗菌猫砂材料，由如下重量份数的原料制成：复合抗菌材料5份、环境矿物材料50份和活性胶凝材料4份。其中，所述的复合抗菌材料由如下重量份数的原料制成：纳米石墨烯片25份、纳米铁粉15份、纳米铜粉13份和纳米氧化铈6份。所述的环境矿物材料由如下重量份数的原料制成：火山灰15份、膨润土25份、沸石7份、纳米二氧化钛3份、粉煤灰15份和碳酸氢钠3份。所述的活性胶凝材料由石膏粉和去离子水按6:25的质量比配制而成。其制备方法，由以下步骤组成：(1)将纳米氧化铈、纳米铁粉、纳米铜粉和纳米石墨烯片混合，制成复合抗菌材料，粒径控制在50-500纳米；(2)将火山灰、膨润土、沸石、纳米二氧化钛、粉煤灰和碳酸氢钠混合，研磨至粒径为200-2000目，制成环境矿物材料；(3)将复合抗菌材料与环境矿物材料混合并研磨，干燥，得复合粉体；(4)将石膏粉与去离子水混合，制成活性胶凝材料；(5)将复合粉体使用滚球机成型，成型过程中加入活性胶凝材料，成型后置于窑式干燥机200℃下烘干3小时，得猫砂产品。所述猫砂产品的直径为5毫米。实施例2所述的石墨烯复合抗菌猫砂材料，由如下重量份数的原料制成：复合抗菌材料3份、环境矿物材料60份和活性胶凝材料6份。其中，所述的复合抗菌材料由如下重量份数的原料制成：纳米石墨烯片10份、纳米铁粉12份、纳米铜粉15份和纳米氧化铈1份。所述的环境矿物材料由如下重量份数的原料制成：火山灰20份、膨润土10份、沸石2份、纳米二氧化钛1份、粉煤灰12份和碳酸氢钠1份。所述的活性胶凝材料由石膏粉和去离子水按1:10的质量比配制而成。其制备方法同实施例1。成型设备为滚球机，成型后置于沸腾干燥机100℃下干燥5小时，得猫砂产品。所述猫砂产品的直径为3毫米。实施例3所述的石墨烯复合抗菌猫砂材料，由如下重量份数的原料制成：复合抗菌材料10份、环境矿物材料40份和活性胶凝材料2份。其中，所述的复合抗菌材料由如下重量份数的原料制成：纳米石墨烯片50份、纳米铁粉5份、纳米铜粉20份和纳米氧化铈10份。所述的环境矿物材料由如下重量份数的原料制成：火山灰5份、膨润土40份、沸石10份、纳米二氧化钛5份、粉煤灰5份和碳酸氢钠2份。所述的活性胶凝材料由石膏粉和去离子水按1:40的质量比配制而成。其制备方法同实施例1。成型设备为造粒设备，成型后置于闪蒸干燥机300℃下干燥1小时，得猫砂产品。所述猫砂产品的直径为6毫米。实施例4所述的石墨烯复合抗菌猫砂材料，由如下重量份数的原料制成：复合抗菌材料1份、环境矿物材料30份和活性胶凝材料10份。其中，所述的复合抗菌材料由如下重量份数的原料制成：纳米石墨烯片35份、纳米铁粉20份、纳米铜粉5份和纳米氧化铈8份。所述的环境矿物材料由如下重量份数的原料制成：火山灰12份、膨润土30份、沸石8份、纳米二氧化钛4份、粉煤灰20份和碳酸氢钠5份。所述的活性胶凝材料由石膏粉和去离子水按1:1的质量比配制而成。其制备方法同实施例1。成型设备为球盘机，成型后置于履带式干燥机150℃下干燥4小时，得猫砂产品。所述猫砂产品的直径为4毫米。实施例5所述的石墨烯复合抗菌猫砂材料，由如下重量份数的原料制成：复合抗菌材料8份、环境矿物材料20份和活性胶凝材料8份。其中，所述的复合抗菌材料由如下重量份数的原料制成：纳米石墨烯片45份、纳米铁粉18份、纳米铜粉8份和纳米氧化铈3份。所述的环境矿物材料由如下重量份数的原料制成：火山灰16份、膨润土20份、沸石6份、纳米二氧化钛2份、粉煤灰17份和碳酸氢钠4份。所述的活性胶凝材料由石膏粉和去离子水按1:4的质量比配制而成。其制备方法同实施例1。成型设备为压力喷雾设备，成型后置于窑式干燥机250℃下干燥2小时，得猫砂产品。所述猫砂产品的直径为1毫米。实施例6所述的石墨烯复合抗菌猫砂材料，由如下重量份数的原料制成：复合抗菌材料6份、环境矿物材80份和活性胶凝材料1份。其中，所述的复合抗菌材料由如下重量份数的原料制成：纳米石墨烯片20份、纳米铁粉8份、纳米铜粉18份和纳米氧化铈6份。所述的环境矿物材料由如下重量份数的原料制成：火山灰17份、膨润土15份、沸石5份、纳米二氧化钛5份、粉煤灰8份和碳酸氢钠5份。所述的活性胶凝材料由石膏粉和去离子水按7:30的质量比配制而成。其制备方法同实施例1。成型设备为挤条设备，成型后置于沸腾干燥机200℃下干燥3小时，得猫砂产品。所述猫砂产品的长度为10毫米。对比例1所述的复合抗菌猫砂材料组成和制备方法同实施例1，不同之处在于：所述的复合抗菌材料中不含纳米石墨烯片。对比例2所述的石墨烯复合抗菌猫砂材料组成和制备方法同实施例1，不同之处在于：所述的复合抗菌材料中不含纳米氧化铈。对比例3所述的石墨烯复合抗菌猫砂材料组成和制备方法同实施例1，不同之处在于：所述的环境矿物材料中不含纳米二氧化钛。性能测试：1、吸附能力本发明制备的抗菌猫砂产品，能高效吸附甲醛、苯、氨气、二氧化硫、一氧化碳、氮氧化物等有害有机物。对宠物猫的生活环境有较好的效果。经国家环保产品质量监督检验中心检测，实施例1制备的猫砂产品24小时对甲醛的去除率达到93.5％以上。2、除臭能力除臭能力通过对氨的降解率进行测试，测试结果见表1。表1抗菌猫砂对氨的降解率为了验证本发明抗菌猫砂除臭能力的持久性，分别将实施例1、对比例1-3制备的抗菌猫砂和市售抗菌猫砂分别在空气中暴露1个月、3个月、6个月，然后对其进行测试，测试结果见表2(测试结果为12小时测试结果)。表2抗菌猫砂对氨的降解率实施例1对比例1对比例2对比例3市售1个月92.1％71.2％67.1％69.2％66.5％3个月87.2％69.8％66.5％65.3％61.3％6个月82.1％64.3％62.1％61.7％52.5％3、抗菌性能抗菌性能采用抑菌圈法进行测试。抑菌圈法又叫扩散法，是利用待测药物在琼脂平板中扩散使其周围的细菌生长受到抑制而形成透明圈，即抑菌圈，根据抑菌圈大小判定待测药物抑菌效价的一种方法。抑菌圈法操作便捷、简单易行、成本低廉、结果准确可靠，是抑菌试验的经典方法，被广泛使用。为了更好的试验，验证本发明抗菌猫砂的抗菌性能，我们采购xx品牌市售猫砂产品进行对比。分别将猫砂研磨成500目的粉体进行测试，菌种选用金黄色葡萄球菌和大肠杆菌，测试方法为抑菌圈法，测试结果见表3。根据消毒技术规范要求，抑菌圈直径大于7mm就表明具有抑菌效果，直径越大抑菌效果越好。本发明抗菌猫砂的抑菌圈直径大于10mm，具有较好的抗菌性。表3抗菌猫砂的抑菌圈测试结果(直径mm)实施例1对比例1对比例2对比例3市售金黄色葡萄球菌10.129.239.158.738.65大肠杆菌10.569.959.879.429.21为了验证本发明抗菌猫砂抗菌能力的持久性，分别将实施例1、对比例1-3制备的抗菌猫砂和市售抗菌猫砂分别在空气中暴露1个月、3个月、6个月，然后对其进行测试，测试结果见表4。表4抗菌猫砂的抑菌圈测试结果(直径mm)当前第1页12