一种散热缓释型抗菌人造草的制作方法

本发明涉及人造草技术领域，尤其涉及一种散热缓释型抗菌人造草。

背景技术：

由于传统的人造草不具备散热功能，或者散热性能较差，所以，在相同环境下，草丝和草坪系统温度较天然草高出很多，从而产生一系列不良的影响，如，在太阳的照射或高温环境下，草丝易变软，人造草坪的整体运动性能降低，从而影响草坪的整体舒适性；人造草坪的高温还可能会对运动者造成伤害，如皮肤被灼伤；草丝和草坪长期处于高温状态下，容易老化，使用寿命缩短等等。

另外，传统的人造草坪也不具备抗菌功能，在自然环境中，随着草坪的使用时间增加，草坪表面会滋生大量的细菌，这些细菌若不能得到有效的抑制，将会对人的健康产生不好的影响；若使用杀菌液杀菌，则需间隔一段时间定期喷洒杀菌液，此种方法较为麻烦，且成本较高，而且杀菌液的使用也会缩短草坪的使用寿命。目前，虽然也有抗菌人造草被研发出来，但是该抗菌人造草抗菌时效性较短，不具备长期有效的抗菌性能。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于：提供一种散热缓释型抗菌人造草，该抗菌人造草散热性能好，且抗菌时效性长。

本发明的目的采用如下技术方案实现：

一种散热缓释型抗菌人造草，包括基底和设于基底上的人造草丝，所述人造草丝按如下重量份数的组分制备而成：负载纳米银的二氧化硅5-10份、基体树脂75-95份、抗氧剂1-2份、爽滑剂1-2份、色母粒3-10份、光稳定剂2-5份。

本发明在人造草丝中添加负载纳米银的二氧化硅。其中，纳米银是采用纳米技术研制出的无机抗菌材料，由于量子效应、小尺寸效应和具有极大的比表面积，因而具有传统无机抗菌剂所无法比拟的优良抗菌效果和安全性，是一种具有长效性、抗菌范围较广和耐热性抗菌剂。而二氧化硅比表面积较大，比表面积可达到100㎡/g，且具有多孔微观结构，将纳米银填充和吸附至微孔中，随着时间的推移，纳米银从二氧化硅的微孔中脱附而缓慢释放，从而使得人造草丝能够达到长久有效的抗菌效果。另外，二氧化硅和纳米银本身都具有导热性能，将两种材料搭配使用，使得人造草丝的导热效果更佳，从而有效地降低草坪的整体温度；二氧化硅作为本身作为一种无机填充剂，能增强草丝的拉伸强度和耐磨性，而将负载纳米银的二氧化硅填充到草丝中，耐磨效果更佳。

作为进一步实施例，所述负载纳米银的二氧化硅按如下方法进行制备，

(1)将硝酸银固体溶于去离子水中，在室温条件下搅拌30min，配制成硝酸银水溶液，加入一定量的氨水，制成络合银氨溶液，络合银氨溶液中的银氨离子为0.5mol/l，在向络合银氨溶液中加入一定量的水合肼还原剂，得到纳米银溶液；

(2)将二氧化硅倒入去离子水中，充分搅拌20min，使二氧化硅均匀分散到水中，得到二氧化硅悬浮液；

(3)将所述纳米银溶液与所述二氧化硅悬浮液混合，加入十二烷基苯磺酸钠水溶液，升温至70℃，均匀搅拌1小时，再恒温1小时，过滤后，得到沉淀的二氧化硅纳米银；再用无水乙醇对沉淀进行洗涤、干燥，制得负载纳米银的二氧化硅材料。

本实施例中，先将硝酸银还原成纳米银，然后用二氧化硅吸附纳米银，从而制得负载纳米银的二氧化硅。该操作方法简单方便。

作为进一步实施例，所述负载纳米银的二氧化硅按如下方法进行制备，

(1)将二氧化硅搅拌分散至去离子水中，得到二氧化硅悬浮液，二氧化硅与水的重量体积比为10g/l；

(2)将硝酸银溶于去离子水中，加入氨水，制成络合银氨溶液，络合液中的硝酸银浓度为0.85mol/l，氨的浓度为1.5mol/l；

(3)再将络合银氨溶液加入到二氧化硅悬浮液中，悬浮液与络合银氨溶液的体积比为1:3，在40℃吸附银氨离子5小时，使得银氨离子吸附于二氧化硅中；

(4)再在向步骤3中络合银氨溶液和二氧化硅悬浮液的混合液中加入摩尔浓度为0.65mol/l的丙二醇，加入1mol/l氨水，再加入摩尔浓度为0.15mol/l的硅酸酯，在35℃下反应8小时，得到白色悬浮液；

(5)将白色悬浮液使用去离子水离心洗涤，再分散至水中，加入摩尔浓度为0.5mol/l的还原剂柠檬酸，再45℃下搅拌反应4小时，使用去离子水离心洗涤、干燥，制得负载纳米银的二氧化硅材料。

本实施例采用分步吸附的方法，对银离子进行吸附，从而提高银离子的利用效率。第一步吸附，先络合银氨溶液加入到二氧化硅悬浮液中，让银离子填充满二氧化硅的微孔；第二步吸附，将混合液加入丙二醇中，使得二氧化硅分散均匀，再加入氨水，使得剩余的银离子形成银氨离子，以便二氧化硅将该银氨离子吸附于表面，其次，利用硅酸酯将其进行包裹、固定，从而增加二氧化硅表面附着的银离子量，进而增强草丝的抗菌能力、延长草丝的抗菌时效。

作为进一步实施例，所述人造草丝按如下方法进行制备，

将各组分称量好，放入高混壶中混合均匀，然后用单螺杆挤出机组挤出、牵伸、定型、收卷，制得所述人造草丝；其中，单螺杆挤出机温度控制在170-250℃，转速控制在200-2000rmp。

作为进一步实施例，所述基体树脂为lldpe、hdpe、pp、poe中的一种或多种。

作为进一步实施例，所述抗氧剂为2,6-三级丁基-4-甲基苯酚、双(3,5-三级丁基-4-羟基苯基)硫醚、十二碳醇酯、硫代二丙酸双酯中的一种或多种。

作为进一步实施例，光稳定剂为苯甲酸(2,2,6,6-四甲基-4-羟基哌啶)酯、癸二酸双(2,2,6,6-四甲基-4-羟基哌啶)酯、氮基三[乙酸(2,2,6,6-四甲基-4-羟基哌啶)酯]和n、n′-双(2,2,6,6-四甲基哌啶基)己二胺、亚磷酸三(1,2,2,6,6-五甲基-4-羟基哌啶)酯、癸二酸双(1,2,2,6,6-五甲基-4-羟基哌啶)酯和2-乙基-2-(4-羟基-3,5-三级丁基苄基)丙二酸双(1,2,2,6,6-五甲基-4-羟基哌啶)酯中的一种或多种。

作为进一步实施例，爽滑剂为硬脂酸丁酯、乙撑双硬脂酰胺中的一种。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：

1、本发明中，纳米银是采用纳米技术研制出的无机抗菌材料，由于量子效应、小尺寸效应和具有极大的比表面积，因而具有传统无机抗菌剂所无法比拟的优良抗菌效果和安全性，是一种具有长效性、抗菌范围较广和耐热性抗菌剂。而二氧化硅比表面积较大，比表面积可达到100㎡/g，且具有多孔微观结构，将纳米银填充和吸附至微孔中，随着时间的推移，纳米银从二氧化硅的微孔中脱附而缓慢释放，再结合二氧化硅的迁移能力，即草丝中间的二氧化硅缓慢迁移至草丝表面，缓慢有效地向草丝表面提供纳米银，脱附的纳米银能够释放银离子，使得草丝表面的银离子能够维持在一定浓度上，从而使得人造草丝能够达到长久且有效的抗菌效果。

2、二氧化硅和纳米银本身都具有导热性能，将两种材料搭配使用，使得人造草丝的导热效果更佳，从而有效地降低草坪的整体温度。

3、二氧化硅作为本身作为一种无机填充剂，能增强草丝的拉伸强度和耐磨性，而将负载纳米银的二氧化硅填充到草丝中，耐磨效果更佳；且草丝不容易软化，从而保证了草坪的整体舒适性。

附图说明

图1为1个月后人造草丝表面的纳米银颗粒微观分析图；

图2为3个月后人造草丝表面的纳米银颗粒微观分析图；

图3为6个月后人造草丝表面的纳米银颗粒微观分析图。

具体实施方式

下面，结合具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

负载纳米银的二氧化硅的制备方法：

实施例1：

(1)将硝酸银固体溶于去离子水中，在室温条件下搅拌30min，配制成硝酸银水溶液，加入一定量的氨水，制成络合银氨溶液，络合银氨溶液中的银氨离子为0.5mol/l，在向络合银氨溶液中加入一定量的水合肼还原剂，得到纳米银溶液；

(2)将二氧化硅倒入去离子水中，充分搅拌20min，使二氧化硅均匀分散到水中，得到二氧化硅悬浮液；

(3)将所述纳米银溶液与所述二氧化硅悬浮液混合，加入十二烷基苯磺酸钠水溶液，升温至70℃，均匀搅拌1小时，再恒温1小时，过滤后，得到沉淀的二氧化硅纳米银；再用无水乙醇对沉淀进行洗涤、干燥，制得负载纳米银的二氧化硅材料。

实施例2：

(1)将二氧化硅搅拌分散至去离子水中，得到二氧化硅悬浮液，二氧化硅与水的重量体积比为10g/l；

(2)将硝酸银溶于去离子水中，加入氨水，制成络合银氨溶液，络合液中的硝酸银浓度为0.85mol/l，氨的浓度为1.5mol/l；

(3)再将络合银氨溶液加入到二氧化硅悬浮液中，悬浮液与络合银氨溶液的体积比为1:3，在40℃吸附银氨离子5小时，使得银氨离子吸附于二氧化硅中；

(4)再在向步骤3中络合银氨溶液和二氧化硅悬浮液的混合液中加入摩尔浓度为0.65mol/l的丙二醇，加入1mol/l氨水，再加入摩尔浓度为0.15mol/l的硅酸酯，在35℃下反应8小时，得到白色悬浮液；

(5)将白色悬浮液使用去离子水离心洗涤，再分散至水中，加入摩尔浓度为0.5mol/l的还原剂柠檬酸，再45℃下搅拌反应4小时，使用去离子水离心洗涤、干燥，制得负载纳米银的二氧化硅材料。

人造草丝的制备方法：

(1)将各组分按如下重量份数称量好，负载纳米银的二氧化硅5-10份、基体树脂75-95份、抗氧剂1-2份、爽滑剂1-2份、色母粒3-10份、光稳定剂2-5份；

(2)将称量好的原料放入高混壶中混合均匀，然后用单螺杆挤出机组挤出、牵伸、定型、收卷，制得所述人造草丝；其中，单螺杆挤出机温度控制在170-250℃，转速控制在200-2000rmp。

性能检测：

抗菌性能检测1：

检测方法：对采用实施例2的负载纳米银的二氧化硅制得的人造草丝进行表面微观分析，对比不同时段中人造草丝表面纳米银颗粒的数量，如图1-图3所示。

通过观察图1-图3，可知，草丝表面的纳米银颗粒数量会随着时间的推移，从二氧化硅微孔中不断脱附出来。由于纳米银可以释放银离子，而银离子依靠静电引力牢固吸附在带负电的细胞壁上，并进一步穿透细胞壁进入菌体内，使得细胞的蛋白质凝固，破坏细胞成酶活性，从而导致细胞因丧失分裂能力而死亡。所以，随着时间的推移，本发明的人造草丝表面分布的纳米银越多，能释放的银离子浓度也就越大，人造草丝的抗菌和杀菌效果也就越强。

散热性能检测2：

检测方法：使用红外扫描测温枪测试不同季节、不同时段的草坪在自然环境中，太阳照射下的表面温度。对照组为常规人造草坪，实验组为添加实施例2的负载纳米银的二氧化硅的草坪。

表1人造草丝不同季节、时段的表面温度记录表

由上表1可知，本发明的人造草坪的表面温度无论是在不同季节，还是在不同时段均比常规草坪低。本发明的人造草坪由于添加了二氧化硅和纳米银，从而很好地将人造草坪的热量传导至环境中，有效地降低了草坪的整体温度。

上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。