抗微生物和抗病毒性组合物以及其制备方法_3

文档序号:8515142阅读:来源:国知局
30至60°C。
[0090] 温度为l〇°C以下会降低反应速率,从合成效率方面考虑是不优选的。温度为90°C 以上增加了热供应,从成本方面考虑是不优选的。用于合成氧化亚铜粒子的反应时间优选 地是约0. 5至5分钟。如果反应时间小于0. 5分钟,贝U不能完全还原铜(II)离子。反应时 间无需为5分钟以上,因为从成本方面考虑是不优选的。可以通过膜滤器过滤用合成的二 氧化硅涂覆的氧化亚铜粒子。
[0091] (2)用二氧化硅涂覆层涂覆氧化亚铜粒子的步骤
[0092] 在这个步骤中,将获得的氧化亚铜粒子与可水解的二氧化硅源在溶剂中混合,并 水解二氧化硅源以用二氧化硅涂覆氧化亚铜粒子,使得以100质量份的氧化亚铜粒子为基 准计,二氧化硅涂覆层的含量是5至20质量份。
[0093] 在这个方法中,二氧化硅涂覆层是通过水解二氧化硅源形成的无定形的二氧化硅 膜。二氧化硅源包括上述的二氧化硅源(四乙氧基硅烷等)。不特别地限定溶剂,优选地包 括醇类。特别地,更优选乙醇。
[0094] 在将氧化亚铜粒子与二氧化硅源混合之前,优选地制备氧化亚铜的分散体。氧化 亚铜的分散体能够通过在溶剂如乙醇中添加并分散步骤(1)获得的氧化亚铜粒子,并任选 地添加分散剂,用球磨分散。
[0095] 优选地,在水解过程中,将二氧化硅源添加至氧化亚铜的分散体,并搅拌2小时, 添加氨水,并水解二氧化硅源。在水解期间,可以使用催化剂如盐酸。
[0096] 将二氧化硅源的全部添加量设定为在水解后最终获得的抗微生物和抗病毒性材 料中以100质量份氧化亚铜粒子为基准计所述二氧化硅涂覆层的含量是5至20质量份。此 种二氧化硅源的全部添加量取决于所用的二氧化硅源、催化剂等,但是以100质量份氧化 亚铜粒子为基准计,二氧化硅源(换算为二氧化硅)通常是约5至35质量份。水解时间通 常是约9至15小时。
[0097] (3)粉碎步骤
[0098] 在步骤(2)后,干燥、分离,并然后粉碎固体内容物,以获得本发明的抗微生物和 抗病毒性材料。
[0099] 可采用膜滤器过滤来分离固体内容物。分离的固体内容物在粉碎前根据需要在50 至80°C干燥。使用粉碎处理机如球磨机、混合机、罐磨机(pot mill)、以及研钵和杵等实施 粉碎处理。优选地,此处例举的粉碎手段易于将粉碎能调节为小,以易于调节抗微生物和抗 病毒性材料的BET比表面积落在5至IOOmVg的范围内。在各种粉碎期间可以混合二氧化 硅的碎片。
[0100] 3.抗微生物和抗病毒性组合物
[0101] 本发明的抗微生物和抗病毒性组合物包含本发明的上述抗微生物和抗病毒性材 料。此种抗微生物和抗病毒性组合物优选地除了抗微生物和抗病毒性材料外还包含光催化 物质。包含的光催化物质能够在光照射下将氧化铜(II)还原为氧化亚铜(氧化铜(I)), 其中所述氧化铜(II)是从氧化铜(I)转变来的,并随后失去了抗微生物和抗病毒性能。结 果,几乎可以永久地保持抗微生物和抗病毒性能。
[0102] 光催化物质
[0103] 光催化物质应该能够将氧化铜(II)在光照射下还原为氧化铜(I),优选地其含有 光催化剂作为主组分。"主组分"是指光催化剂以60质量%以上的含量包含在光催化物质 中。
[0104] 光催化剂包括化合物半导体,例如金属氧化物和金属氧氮化物。其中,从多样性的 观点来看,二氧化钛或氧化钨是优选的,且二氧化钛是特别优选的。
[0105] 已知二氧化钛具有金红石、锐钛矿和板钛矿的晶体结构,但是可以不加特定限制 地进行应用。本发明人理解:金红石类型具有比较高的抗微生物和抗病毒性能。金红石类 型具有大的真比重,因此几乎不分散在液体中,从而难以获得透明的涂层剂。从实用观点来 看,重要的是对于具有高透明度的涂层剂使用锐钛矿类型或板钛矿类型,即使锐钛矿类型 和板钛矿类型具有比金红石类型稍差的抗微生物和抗病毒性能。因此,可以根据生产率和 用途选择二氧化钛的晶体结构。
[0106] 从房屋使用的观点来看,光催化物质优选为可见光应答型光催化剂。
[0107] 光催化物质更优选地为可见光应答型光催化剂,其中包含选自二氧化钛和氧化钨 的至少一种的基材的表面用选自铜(II)离子和铁(III)离子的至少一种离子修饰。从增 加光吸收的量的观点看,可见光应答型光催化剂的基材优选地含有选自掺杂有过渡金属和 非金属中的至少任一种的二氧化钛和掺杂有过渡金属和非金属中的至少任一种的氧化钨 的至少一种。
[0108] 不特别地限定作为可见光应答型光催化剂的二氧化钛。例如,可以使用各自具有 锐钛矿、金红石或板钛矿的晶体结构的单晶二氧化钛或具有两种或多种晶体结构的联合的 二氧化钛。不特别地限定作为可见光应答型光催化剂的氧化钨。例如,可以使用各自具有 三斜晶体结构、单斜晶体结构和四方晶体结构的氧化钨。
[0109] 不特别地限定作为可见光应答型光催化剂的铜(II)离子和铁(III)离子,只要这 些离子可以在光催化剂中被修饰以改善在可见光照射下的光催化活性。例如,在光催化剂 中被修饰的铜(Π )离子和铁(III)离子分别包括铜(II)离子和铁(III)离子的氧化物、 氢氧化物、氯化物、硝酸盐、硫酸盐和乙酸盐或者有机复合物。其中,氧化物和氢氧化物是优 选的。
[0110] 不特别地限定作为可见光应答型光催化剂的过渡金属和非金属,只要它们被掺杂 在二氧化钛中以产生杂质水平使得可以增加可见光的吸收。例如,过渡金属包括钒、铬、铁、 铜、钌、铑、钨、镓和铟。非金属包括碳、氮和硫。在二氧化钛或氧化钨晶体中,为了保持电荷 平衡,可以掺杂多种过渡金属,或者可以共同掺杂过渡金属和非金属。
[0111] 作为这些催化剂,示例性的铜(II)离子修饰的二氧化钛在专利文献 JP2011-079713A的第0029-0032段中有记载。示例性的铜(II)离子修饰的氧化钨在专利 文献JP2009-226299A的第0028-0031段中有记载。示例性的共同掺杂有铜(II)离子修饰 的钨和镓的二氧化钛在专利文献JP2011-031139A的第0013-0021段中有记载。
[0112] 光催化物质优选地具有高的结晶度,特别地60%以上的结晶度。高的结晶度能够 抑制由于光激发引起的电子和正孔的结合。这提高了铜(II)接受电子的可能性,从而能够 改善还原性。
[0113] 光催化物质优选地具有小的平均粒径,特别地500nm以下,更优选地300nm以下, 还更优选地IOOnm以下。小的平均粒径能够减少由于光激发引起的电子到达光催化物质表 面所需的时间。这提高了铜(II)接受电子的可能性,从而能够改善还原性。
[0114] 从由还原能力所致的抗微生物和抗病毒性能的持续性的观点来看和从初期的抗 微生物和抗病毒性能平衡的观点来看,光催化物质在光催化物质以及抗微生物和抗病毒性 材料总量中的比例优选地为70至99. 9质量%,更优选地为80至99质量%,还更优选地为 90至98质量%。
[0115] 抗微生物和抗病毒性组合物除了含有抗微生物和抗病毒性材料以及光催化物质 之外,还可以含有固体内容物,只要所述固体内容物不损害本发明的功效即可。以固体内容 物为基准计,抗微生物和抗病毒性材料以及光催化物质在抗微生物和抗病毒性组合物中的 总量优选地是90质量%以上,更优选地是95质量%以上,还更优选地99. 9质量%以上。当 抗微生物和抗病毒性组合物不含有光催化物质时,抗微生物和抗病毒性材料在抗微生物和 抗病毒性组合物中的比例优选地是90质量%以上,更优选地是95质量%以上,还更优选地 是99. 9质量%以上。
[0116] 可通过将本发明的抗微生物和抗病毒性材料或其分散体混合在上述光催化物质 的分散体中获得含有光催化物质以及抗微生物和抗病毒性材料的抗微生物和抗病毒性组 合物。
[0117] 4.抗微生物和抗病毒性组合物的分散体
[0118] 本发明的抗微生物和抗病毒性组合物的分散体(下文中有时称为"本发明的分散 体")含有1至30质量%的上述本发明的抗微生物和抗病毒性组合物、40至98. 98质量% 的非水性有机溶剂、和〇. 01至10质量%的可溶于非水性有机溶剂的碱性物质.
[0119] 在本发明的分散体中,如上所述调节含量比例,以使抗微生物和抗病毒性组合物 可以被均匀地分散和稳定地保存。
[0120] 含量为1质量%或以上的抗微生物和抗病毒性组合物能够发挥抗微生物和抗病 毒性能。含量为30质量%或以下的抗微生物和抗病毒性组合物能够使本发明的分散体可 以被稳定地保存以改善便利性。抗微生物和抗病毒性组合物在抗微生物和抗病毒性组合物 的分散体中的浓度优选为2至20质量%、更优选3至10质量%。
[0121] 以浓度40质量%以上含有非水性有机溶剂能够稳定地保存抗微生物和抗病毒性 组合物。浓度98. 98质量%或更少能够确保抗微生物和抗病毒性组合物的量,以发挥抗微 生物和抗病毒性能。非水性有机溶剂的浓度优选地是58至97. 90质量%,更优选地75至 96. 84 质量% .
[0122] 浓度为0. 01质量%或以上的溶解在非
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