专利名称：：一种Cu-Ag网状抗菌过滤金属材料及其制备方法和应用的制作方法一种Cu-Ag网^W5t菌过滤金属材料及其制备方法和应用駄领敏本发明涉及过滤网材料的改进技术，具体为一种具有优良广谱抗菌性能的Cu-Ag复合网状抗菌过滤金属材料及其制备方法和应用，可应用于食品、饮料、酒类等气体或液体生产过滤装置以及空调中的过滤网。背景駄近年来，由微生物及其变种引发的全球性微生物灾害事件己多次发生，抗菌概念及产品己经越来越为大家所关注。在美国，食品加工企业必须获得IS09000、ISO14000或HACCP(HazardAnalysisandCriticalControlPoint)危害分析与关键控制点认证。HACCP认证是20世纪60年代美国航空航天管理局(theNationalAeronauticsandSpaceAdministration,NASA)提出的保证航空食品在加工过程中免于细菌污染及其他危害的标准[文献1:I.T.Hong,C.H.Koo,Antibacterialproperties,corrosionresistanceandmechanicalpropertiesofCu-modifiedSUS304stainlesssteel,MaterialsScienceandEngineeringA393(2005):213-222]，后来发展为一种对食品安全危害予以识别、评估和控制的系统方法，也是一个确保食品生产过glS供应链免受生物、化学和物理性危害污染的安全管理工具。在食品加工过程中，要使用压縮空气，这些压縮空气会直接接触食品。因此，压縮空气在输送进车间前要经过过滤处理以除去其中的灰尘等固体颗粒，如果过滤介质只单纯具有过滤能力，而不具备杀菌抑菌功能，长期使用后在过滤介质的表面上就会孳生出一些细菌，这样它反而会成为污染源。在饮用水生产过程中需要保证水体中的菌落数低于某一水平。[大1此，生产工艺中使用的过滤材料具有抗菌功能是必须的[文献2:陆世英，张廷凯，康喜范等，特殊钢丛书一一不锈钢，[M].北京原子能出版社，1995年9》j:P4]。每当炎炎夏日来临，在家庭或公共场所，人们为了能够在凉爽的空间内]:作或生活，都需要使用空调，而空调中的过滤网往往是细菌容易孳生的场所。室内空气在循环经过空调过滤网时，就将孳生于其上的细菌带入室内空气中。人们呼吸到这种被细菌污染的空气后就会感到头晕头痛等症状，这就是人们常说的空调病，因此，空调过滤网也应该具有抗菌功能。众所周知，Cu是抗菌金属元素。Cu能够对Eco//、S，化ms等细菌进行有效的杀灭。铜、银自古以来就被用作制造日常生活器皿的材料，前苏联宇宙飞船上就是采用银铜材料处理循环水和饮用水的。铜亦是人体中不可缺少的微量元素[文献3:S.Saint，J.GElmore，S.D.Sullivan,S.S.Emerson,T.D.Koepsell,Am.J.Med，1998,105(3):236;文献4:J.I.Greenfeld,L.Sampath,S.J.Popilskis,S.R.Brunnert^S.Styli細s,S.Modak^Crit，CareMed，1995，23(5):894;文献5:R.J.McLean,A.A.Hussain,M.Sayer,P.J.Vincent,D.J.Hughes,T.J.Smith,Can,J.Microbiol,1993，39(9):895]，特别就于中老年人来说，适量的铜对维护身体健康有重要的作用。铜和锌、铁等元素一样，都是维持大脑正常功能必不可少的元素[文献6:J.B.Bishop,LGPhillips,T.A.Mustoe，A.丄VanderZee,L.Wiersema^D.E.Roach,J.P.Heggers,D.P.Hill,E.L.Taylor,MC.Robson,J.^sc,Suig，1992，16(2):251]。人体在造血过程中，血红蛋白屮的铁，需要由来源于食物中的二价铁转化为三价铁，这样的转化过程必须有铜的参与才能完成。如果体内缺铜，就会导致铁的转化困难而诱发贫血[文献5]。铜还有防止动脉硬化预防心脏病、保护细胞不受侵害抵抗衰老、防治流行性感冒和癌症等作用[文献7:T.N.Kim，Q.L.Feng,J.O.Kim,et,al,J.Mater.Sd.Mater.Med，1998,(9):129]。目前人们在饮食中对铜元素的摄取普遍不足，与实际生理需求相差.-:,左右。这就要求人们平时要多吃一些含铜的食物，如动物的肝、牡蛎、虾、豆类和果仁等。而且，在饭后不要服用维生素C，因为这种维生素可以干扰人体对铜元素的吸收。此外，不食过度精制的谷物也是增加铜摄入量的方法之一。当然，摄入量过多，对身体健康也会带来副作用，每天摄入2毫克的铜就足以满足生理需要。由以上叙述可知，正常含量的铜对人体是无毒的，甚至是必须的，在抗菌材料中使用铜不会对人体及环境产生危害。
发明内容本发明的目的在于提供一种具有优良广谱抗衝性能的Cu-Ag复合网状抗菌过滤金属材料及其制备方法，解决细菌孳生和人体铜摄入不足等问题。本发明的技术方案是--种Cu-Ag复合网状抗菌过滤金属材料，该金属材料为在泡沫海绵或网状纤维材料为基底材料上镀金属铜膜获得的金属铜网表面镀金属银膜的复合网状结构，铜膜的厚度为20麟-100，银膜的厚度为100纳米-300纳米，复合网状结构的孔隙率为85%-95%，孑L径在150微米-500微米范围内可调。所述的Cu-Ag复合网状抗菌过滤金属材料的制备方法，以泡沫海绵或网状纤维为基底材料，负载金属Cu-Ag形成复合网状抗菌过滤金属材料，具体步骤如下:(1)基底材料的导电化处理；(2)在基底材料上镀金属铜膜；(3)热处理，将镀好的材料在700-85(TC的真空炉或有氩气保护的气氛中进行热处理1一4小时，以去除网架中的有机泡沫或纤维成份，形成金属铜网；(4)在热处理后的金属铜网表面镀金属银膜，得到负载金属Cu-Ag的复合网状广谱抗菌过滤金属材料，该复合网状抗菌过滤金属材料的镀膜由金属铜及银组成。所述的导电化处理可以是将泡沫海绵材料或网状纤维材料在含石墨粉末的溶液或导电胶溶液中浸渍处理，使泡沫海绵材料或网状纤维材料获得导电性即可。所述的镀膜可以采用常规的电镀方法进行电镀铜或银，或者采用化学镀铜、银方法进行镀膜。本发明复合网状抗菌过滤金属材料可应用于食品、饮料、酒类的气体或液体生产过滤装置，或者应用于空调中的过滤网。本发明的优点及有益效果是1、本发明利用金属Cu、Ag元素独特的生物无机化学性能(即抗菌性能)，将其负载于泡沫海绵或其它网状纤维材料上，形成金属Cu-Ag网状骨架过滤材料，在高温真空或有保护气氛的高温条件下使泡沫海绵或其它网状纤维材料分解，从而成为具有耐高温及防火性质的抗菌过滤材料。2、本发明经过科学的分析和论证，大胆采用Cu-Ag作为过滤材料，铜膜和银膜有机结合起来，复合网状抗菌过滤金属材料可以应用于食品、饮料、酒类1-:产装置中的过滤装置以及空调中的过滤网，不仅可以防止细菌的孳生，还可以增加人体X寸铜的摄入量，使人体铜含量趋于正常指标。3、本发明复合网状抗菌过滤金属材料制备方法简单易行、成^低。本发明以泡沫海绵或其它网状纤维(其他网状纤维可以为聚乙烯、聚丙烯等)为基底的材料，负载金属Cu-Ag高L率网状广谱抗菌过滤金属材料，经过导电化处理的基底材料，进行电镀Cu抗菌镀层，当铜镀膜达到所需要的厚度时，在真空炉或有氩气保护的炉子中进行热处理，形成金属铜网，最后在金属铜网表面镀金属银膜，即可得到制好的负载金属Cu-Ag复合网状广谱抗菌过滤金属材料。该复合网状抗菌过滤金属材料的镀膜由金属铜及银组成，最后的复合网状抗菌过滤金属材料仅有金属骨架存在，使之能有防火及耐高温的性能。4、采用本发明制备的复合网状抗菌过滤金属材料，具有高孔率的特点，其孔隙率可达85-95%,孑L径可在150M:-500M范围内根据需要进行调整，这种结构的优点主要有(1)比表面积大，这样可以极大程度地吸附并杀灭各种菌类；(2)孔径比较均匀且相互贯通，通孔不容易被空气或液体中的夹杂物堵塞；(3)质量轻，赋予过滤及杀灭菌性能的同时而设备重量增加甚微；(4)耐久性能好，经过一段时间使用后的网状材料通皿当方法清洗之后仍可继续使用并保持良好的杀灭菌作用。图1为金属Cu-Ag复合网状抗菌过滤金属材料的扫描电镜宏观照片。图2为金属Cu-Ag复合网状抗菌过滤金属材料的扫描电镜照片。具敝施力.式实施例1将泡沫海绵材料(孔径约为550微米)在含有石墨的溶液中浸渍后取出晾干，使其获得导电性。在如表1所示的成分配比及工艺参数条件下，对导电处理后的泡沫海绵材料进行电镀铜膜，当电镀材料的膜厚大约为25um时，从电镀溶液'j'取出，水洗后晾干，置入80(TC的真空炉中(真空度约为10Pa)保持2小时，降温后取出，去除网架中的泡沫海绵，形成金属铜网；表l电镀Cu溶液配方及工艺参数<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>最后，在如表2所示的成分配比及工艺参数条件下，200nm厚的Ag薄膜闪镀于已经制备好的金属铜网表面上；表2电镀Ag溶液配方及工艺参数<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>从而，得到负载金属Cu-Ag的复合网状广谱抗菌过滤金属材料，该复合网状抗菌过滤金属材料的镀膜由金属铜及银组成，本实施例复合网状结构的孔隙率为95%，？L径约为500微米。本发明对制备好的材料进行抗菌性能测试，具体测试方法如下1实验菌种选择采用大肠埃希氏菌(五.co//)ATCC8099，金黄色葡萄球菌(5!做ra^)ATCC6538，白色念珠菌(Ca/6/cam)ATCC10231和枯草芽孢杆菌ATCC9372等测试了材料的抗菌性能。2抗菌实验(1)菌种保藏将菌种接种于营养琼脂培养基(NA)斜面上，在(37±1)t:下培养24h后，在(0~5.)。C下保藏(不得超过l个月)，作为斜面保藏菌。(2)菌种活化将斜面保藏菌转接到平板营养琼脂培养基上，在(37±1)。C下培养24h，每天转接1次，不超过2周。试验时应采用连续转接2次后的新鲜细菌培养物(24h内转接的)。(3)菌悬液制备用接种环从(2)培养基上取新鲜细菌，加入培养液中，并依次做10倍递增稀释液，选择所需浓度菌液做实验。(4)实验样品实验样品为，a:对照样品不具备抗菌成分的海绵，尺寸大小为20X20mm25b:Cu-Ag网状抗菌材料样品尺寸大小为20X20mm2。对照样品采用酒精消毒，并用紫外线消毒灯灭菌30分钟。网状抗菌材料样品在16(TC条件下干热灭菌2h。吸取5ml无菌7jC加入到无菌培养皿中，用灭菌镊子夹起两片无菌载玻片，放入培养皿中，水面不超过上面的载玻片。用镊子夹样品放到载玻片上，再在样品上点0.2ml合适浓度的试验用菌液，使菌液与样品均匀接触。培养皿用封口膜封口。在(37±1)。C条件下培养。按同样方法将菌液加到对照样品上。每种样品均做3个平行。待菌液与样品作用到一定的时间后，从培养箱中取出培养皿，在每个培养皿中分别加入45ml洗脱液，反复^W"照样品、抗菌材料样品，将洗脱液充分摇匀后，进行梯度稀释，选取合适浓度的稀释液涂布于营养琼脂平板培养基(NA)中，在(37±1)。C下培养24小时后进行活菌计数，按GB4789.2《食品卫生微生物学检验^菌落总数测定的方法》测定活菌数。以上试验重复三次。抗菌实验结果见表2、3、4。杀菌率的计算公式为杀菌率(%)=職鄉活麟-抗,活微x!00、,对照#料活達激表3金属Ql-Ag复合网状抗菌过滤金属材料的抗菌性能<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>表4金属Cu-Ag复合网状抗菌过滤金属材料X寸大肠杆菌ATCC6099不同时间的抗菌率(％)，浓度3.5Xio6cfo/ml<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>表5Cu-Ag复合网状抗菌过滤金属材料(旧网，多次实验后)对不同浓度大肠杆菌(44113)的抗菌率，时间24小时<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>由表3、表4和表5可以看出，Cu-Ag复合网状抗菌过滤金属材料对于大肠杆菌、金黄葡萄球菌、白念珠菌和苦草芽孢杆菌这四种具有代表性的菌类都具有优良的抗菌性能，呈现出极其优越的广谱抗菌性能；Cu-Ag复合网状抗菌过滤金属材料的杀灭菌效果好且杀灭速率很高，对浓度为3.5X106dWml的大肠杆菌ATCC6099，在20粥中内其抗菌率就已经达到了99%以上，30分钟后达到了100%;Cu-Ag复合网状抗菌过滤金属材料的杀灭菌性能具有长效作用，经反复使用后对浓度高达1X101Qc&M的大肠杆菌ATCC44113仍具有极强的杀灭菌能力。实施例2与实施例1不同之处在于将聚乙烯网状纤维材料(孔径约为450微米)在含有石墨的溶液中浸渍后取出晾干，使其获得导电性。在如表1所示的成分配比及工艺参数条件下，对导电处理后的泡沫海绵材料进行电镀铜膜，当电镀材料的膜厚大约为50um时，从电镀溶液中取出，7jC洗后晾干，置入70(TC的氩气气氛屮保持4小时，降温后取出，去除网架中的纤维成份，形成金属铜网；最后，在如表2所示的成分配比及工艺参数条件下，100nm厚的Ag薄膜闪镀于己经制备好的金属铜网表面一l:;从而，得到负载金属Cu-Ag的复合网状广谱抗菌过滤金属材料，该复合网状抗菌过滤金属材料的镀膜由金属铜及银组成，本实施例复合网状结构的孔隙率为90%，孔径约为350微米。本实施例对制备好的材料进行抗菌性能测试，Cu-Ag复合网状抗菌过滤金属材料对于大肠杆菌、金黄葡萄球菌、白念珠菌和苦草芽孢杆菌这四种具有代表性的菌类都具有优良的抗菌性能，呈现出极其优越的广谱抗菌性能。实施例3与实施例1不同之处在于将聚丙烯网状纤维材料(孔径约为350微米)在含有石墨的溶液中浸渍后取出晾干，使其获得导电性。在如表1所示的成分配比及工艺参数条件下，对导电处理后的泡沫海绵材料进行电镀铜膜，当电镀材料的膜厚大约为100iim时，从电镀溶液中取出，水洗后晾干，置入850。C的氩气气氛中保持1小时，降温后取出，去除网架中的纤维成份，形成金属铜网；最后，在如表2所示的成分配比及工艺参数^f牛下，300nm厚的Ag薄膜闪镀于已经制备好的金属铜网表面上；从而，得到负载金属Cu-Ag的复合网状广谱抗菌过滤金属材料，该复合网状抗菌过滤金属材料的镀膜由金属铜及f艮组成，本实施例复合网状结构的孔隙率约为85%，孔径约为150微米。本实施例对制备好的材料进行抗菌性能测试，Cu-Ag复合网状抗菌过滤金属材料对于大肠杆菌、金黄葡萄球菌、白念珠菌和苦草芽孢杆菌这四种具有代表性的菌类都具有优良的抗菌性能，呈现出极其优越的广-谱抗菌性能。权利要求1.一种Cu-Ag复合网状抗菌过滤金属材料，其特征在于该金属材料为在泡沫海绵或网状纤维材料为基底材料上镀金属铜膜获得的金属铜网表面镀金属银膜的复合网状结构，铜膜的厚度为20微米-100微米，银膜的厚度为100纳米-300纳米，复合网状结构的孔隙率为85％-95％，孔径在150微米-500微米范围内可调。2.按照权利要求1所述的Cu-Ag复合网状抗菌过滤金属材料的制备方法，其特征在于以泡沫海绵或网状纤维为基底材料，负载金属Cu-Ag形成复合网状抗菌过滤金属材料，具体步骤如下(1)基底材料的导电化处理；(2)在基底材料上镀金属铜膜；(3)热处理，将镀好的材料在700-85(TC的真空炉或有氩气保护的气氛中进行热处理1一4小时，以去除网架中的有机泡沫或纤维成份，形成金属铜网；(4)在热处理后的金属铜网表面镀金属银膜，得到负载金属Cu-Ag的复合网状广谱抗菌过滤金属材料，该复合网状抗菌过滤金属材料的,II莫由金属铜及银组成。3.按照权利要求2所述的Cu-Ag复合网状抗菌过滤金属材料的制备方法，其特征在于所述的导电化处理是将泡沫海绵材料或网状纤维材料在含石墨粉末的溶液或导电胶溶液中浸渍处理，使泡沫海绵材料或网状纤维材料获得导电性即可。4.按照权利要求2所述的Cu-Ag复合网状抗菌过滤金属材料的制备方法，其特征在于所述的镀M^用常规的电镀方法进行电镀铜或银，或者采用化学镀铜、银方法进行镀膜。5.按照权利要求1所述的Cu-Ag复合网状抗菌过滤金属材料的应用，其特征在于该复合网状抗菌过滤金属材料应用于食品、饮料、酒类的气体或液体生产过滤装置，或者应用于空调中的过滤网。全文摘要本发明涉及过滤网材料的改进技术，具体为一种具有优良广谱抗菌性能的Cu-Ag复合网状抗菌过滤金属材料及制备方法和应用，解决细菌孳生和人体铜摄入不足等问题，可应用于食品、饮料、酒类等气体或液体生产过滤装置以及空调中的过滤网。本发明以泡沫海绵或其它网状纤维为基底材料，负载金属Cu-Ag形成高孔率网状广谱抗菌过滤金属材料。其制备方法经过导电化处理的基底材料，进行电镀Cu抗菌镀层，当铜镀膜达到所需要的厚度时，在真空炉或有氩气保护的炉子中进行热处理，形成金属铜网，最后在金属铜网表面镀金属银膜，即可得到制好的负载金属Cu-Ag复合网状广谱抗菌过滤金属材料，其孔隙率为85％-95％，孔径根据实际需求在100微米-500微米范围内可调。文档编号B01D39/12GK101190393SQ20061013436公开日2008年6月4日申请日期2006年11月24日优先权日2006年11月24日发明者于志明,敬和民,韩恩厚申请人:中国科学院金属研究所