一种纳米铜‑环氧树脂复合抑菌固溶胶的制备方法与流程

本发明涉及环保抑菌胶体领域，具体为一种纳米铜-环氧树脂复合抑菌固溶胶的制备方法。

背景技术：

胶体（colloid）又称胶状分散体（colloidaldispersion）是一种较均匀混合物，在胶体中含有两种不同状态的物质，一种分散相，另一种连续相。分散质的一部分是由微小的粒子或液滴所组成；胶体是一种分散质粒子直径介于粗分散体系和溶液之间的一类分散体系，这是一种高度分散的多相不均匀体系。按照分散剂状态分为：气溶胶、液溶胶和固溶胶。

目前纳米铜的杀菌使用方面存在以下不足方面：（1）纳米铜的抑菌涉及的领域较小，现在纳米铜的抑菌作用往往只使用在农林渔业，在物品的无菌保藏、器件的保护等方面都没有涉及。（2）目前纳米铜的抑菌使用大部分是与液体配成抑菌溶液，抑菌溶液的使用范围有局限性，难以适合工业大批量生产。

技术实现要素：

本发明的目的就是提供一种纳米铜-环氧树脂复合抑菌固溶胶的制备方法，该方法制备的纳米铜-环氧树脂复合抑菌固溶胶具有室温凝固快、抑菌效果好、使用范围广的特点。

本发明的纳米铜-环氧树脂复合抑菌固溶胶的制备方法，包括以下步骤：

1、纳米铜粉的制备：将氧化铜粉均匀混合在无水乙醇中，再依次加入包覆剂聚乙烯吡咯烷酮、活性剂十六烷基三甲基溴化铵，经充分溶解均匀后，将经过去离子水稀释的水合肼溶液滴入至上述溶液中，进行铜的还原反应；反应完成后静止2-4小时，去除上清液，将纳米铜粉反复洗涤，再经真空干燥后保存；上述体系中各物质的占比为重量百分比：氧化铜粉10-12%，无水乙醇53-55%，聚乙烯吡咯烷酮5-8%，十六烷基三甲基溴化铵0-7%，水合肼11-13%，去离子水10-13%；

2、纳米铜-环氧树脂复合固溶胶制备：将制得的纳米铜粉加入至环氧树脂中，使纳米铜粉与环氧树脂混合均匀，再加入聚酰胺固化剂混合均匀制得纳米铜抑菌胶体，上述步骤中，环氧树脂与聚酰胺固化剂的重量比为（1-2）:1，两者重量之和与纳米铜粉重量比为（1-4）:1。

本发明方法制备的纳米铜粉的xrd图谱（图1）所示，所对应的2θ角为43.3、50.4、74.1，各峰值与标准卡片上2θ角完全对应；纳米铜粉的粒度分布图（图2）显示纳米铜的粒度范围为94nm-213nm，制得的纳米铜平均粒度为124nm；图3显示的是金黄色葡萄球菌在不含本发明纳米铜固溶胶体上的菌落生长情况，金黄色葡萄球菌生长的菌落数量为224个；图4显示的是金黄色葡萄球菌在含本发明纳米铜固溶胶体上菌落的生长情况，由图可见金黄色葡萄球菌在菌落数量为0个。

本发明的纳米铜-环氧树脂复合抑菌固溶胶的制备方法，采用水合肼还原氧化铜制备纳米尺度的纯铜颗粒，纯度高，工艺简单，成本低，稳定性好；采用聚乙烯吡咯烷酮作为表面包覆剂得到稳定不易团聚的纳米铜粉，采用环氧树脂为纳米铜粉的粘结剂，聚酰胺为固化剂，得到分布均匀、性能稳定的纳米铜/环氧树脂复合胶体，该胶体可以多种形式附着在诸如玻璃、薄膜等固态表面，对大肠杆菌菌株、金黄色葡萄球菌菌株试验表明该微纳米铜/环氧树脂复合胶体具有很好的抑菌性能，适用于生活中常见的菌类腐蚀和大众公共场所细菌较多场合物品的表面抑菌。

附图说明

图1为本发明制得的纳米铜粉的xrd图谱；

图2为本发明纳米铜粉的粒度分布图；

图3为金黄色葡萄球菌在不含本发明纳米铜固溶胶体上的菌落生长情况图；

图4为金黄色葡萄球菌在含纳米铜固溶胶体上菌落的生长情况图。

具体实施方式

实施例1：

采用的技术方案是：它包括如下重量分数原料：氧化铜6g、水合肼6g、pvp2.5g、ctab2.5g、无水乙醇50ml、环氧树脂2g、聚酰胺固化剂1g，制备得到纳米铜质量分数为50%的抑菌固溶胶，制备方法如下：

第一步、制备的纳米铜粉：取50ml无水乙醇于烧杯中，向装有无水乙醇的烧杯中加入氧化铜粉6g，将氧化铜粉均匀混合在无水乙醇中；称取2.5g聚乙烯吡咯烷酮缓慢加入到上述烧杯中；同时称取2.5g十六烷基三甲基溴化铵到上述烧杯中，使包覆剂和活性剂充分溶解于无水乙醇溶液中；称取6g水合肼（80%）溶液、量取4ml去离子水稀释水合肼溶液；以0.1g/min滴入速度滴入至上述烧杯中；将上述溶液在60℃、1050r/min转速条件下反应2h；反应完成后静止4h，去除上清液得到纳米铜粉，将纳米铜粉反复洗涤3次，于真空干燥箱中70℃干燥得到纳米铜粉；

第二步、制备抑菌胶体：取3g制得的纳米铜粉加入至2g环氧树脂（e-51）中，将纳米铜粉与环氧树脂放于震荡频率为99w的超声震荡器中混合均匀，再加入1g聚酰胺固化剂再至于震荡频率为99w的超声振荡器中震荡，制得纳米铜抑菌固溶胶。

实施例2：

采用的原料质量分数如下：氧化铜6g、水合肼6g、pvp2.5g、无水乙醇50ml、环氧树脂2g、聚酰胺固化剂1g，制备方法如下：

第一步、取50ml无水乙醇于烧杯中，向装有无水乙醇的烧杯中加入氧化铜粉6g，将氧化铜粉均匀混合在无水乙醇中；称取2.5g表面聚乙烯吡咯烷酮缓慢加入到上述烧杯中，称取6g水合肼（80%）溶液、量取4ml去离子水稀释水合肼溶液；以0.1g/min滴入速度滴入至上述烧杯中；将上述溶液在60℃、1050r/min转速条件下反应2h；将上述反应静止4h，去除上清液得到纳米铜粉，将纳米铜粉反复洗涤3次，于真空干燥箱中70℃干燥得到纳米铜粉；

第二步、制备抑菌胶体：取1.28g制得的纳米铜粉加入至2g环氧树脂（e-51）中，将纳米铜粉与环氧树脂放于震荡频率为99w的超声震荡器中混合均匀，再加入1g聚酰胺固化剂再至于震荡频率为99w的超声振荡器中震荡，制得纳米铜抑菌固溶胶。

实施例3：

采用的原料为：氧化铜、水合肼、pvp、无水乙醇、环氧树脂、聚酰胺固化剂，制备得到质量分数为20%的纳米铜抑菌固溶胶。

第一步、取50ml无水乙醇于烧杯中，向装有无水乙醇的烧杯中加入氧化铜粉6g，将氧化铜粉均匀混合在无水乙醇中；称取2.5g表面聚乙烯吡咯烷酮缓慢加入到上述烧杯中，称取6g水合肼（80%）溶液、量取4ml去离子水稀释水合肼溶液；以0.1g/min滴入速度滴入至上述烧杯中；将上述溶液在60℃、1050r/min转速条件下反应2h；将上述反应静止4h，去除上清液得到纳米铜粉，将纳米铜粉反复洗涤3次，于真空干燥箱中70℃干燥得到纳米铜粉；

第二步、制备抑菌胶体：取0.75g制得的纳米铜粉加入至2g环氧树脂（e-51）中，将纳米铜粉与环氧树脂放于震荡频率为99w的超声震荡器中混合均匀，再加入1g聚酰胺固化剂再至于震荡频率为99w的超声振荡器中震荡，制得纳米铜抑菌固溶胶。

技术特征：

技术总结
一种纳米铜‑环氧树脂复合抑菌固溶胶的制备方法，其特征为，将氧化铜粉混合在无水乙醇中，依次加入聚乙烯吡咯烷酮、十六烷基三甲基溴化铵，溶解均匀后，滴入水合肼溶液进行还原反应；之后去除上清液，将纳米铜粉洗涤真空干燥后保存；再将制得的纳米铜粉加入至环氧树脂中，使纳米铜粉与环氧树脂混合，加入聚酰胺制得纳米铜抑菌胶体。本发明采用水合肼还原氧化铜制备纳米尺度的纯铜颗粒，纯度高、工艺简单、成本低、稳定性好，采用环氧树脂为纳米铜粉的粘结剂、聚酰胺为固化剂，得到分布均匀、性能稳定的复合胶体，该胶体可以多种形式附着在诸如玻璃、薄膜等固态表面，适用于生活中常见的菌类腐蚀和大众公共场所细菌较多场合物品的表面抑菌。

技术研发人员：张萌;刘欣;张杰群;肖宇群
受保护的技术使用者：江西赣大材料技术研究有限公司
技术研发日：2017.08.28
技术公布日：2018.02.13