[发明专利]水性聚氨酯基花簇状氧化锌纳米晶须抗菌复合材料及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及抗菌材料及其制备方法和应用领域，特别涉及一种水性聚氨酯基花簇状氧化锌纳米晶须抗菌复合材料及其制备方法和应用。

背景技术

随着科学技术的发展和人们生活水平的提高，人们的健康意识不断增强，对日常用品尤其是食品的健康化和环境的清洁化给予更高的重视。然而在人们的日常生活环境中，细菌等致病性微生物无处不在，威胁着人类的健康。近十年来，由病原微生物及其变种引发的全球性微生物灾难事件频频发生，从印度的“O139霍乱弧菌”、日本的“O157:H₇大肠杆菌”、英国的“疯牛病病毒”等事件，到至今还让人诚惶诚恐的“登革热和出血热”事件，再到“非典型性肺炎”和“禽流感”病毒等疫情的爆发和流行，给相应国家或地区造成了严重的人员伤亡和巨大的经济损失。

抗菌材料的研制与应用，可有效地降低或避免细菌的交叉传染和疾病的传播。抗菌材料是指自身具有杀灭或抑制微生物功能的一类新型功能材料。抗菌材料一般是指通过添加一定的抗菌剂，从而使材料具有抑制或杀灭表面细菌能力的一类新型功能材料，如抗菌塑料、抗菌纤维和织物、抗菌陶瓷及抗菌金属材料等。

抗菌剂是指一些微生物高度敏感，少量添加到材料中即可赋予材料抗微生物性能的化学物质。目前应用的抗菌剂主要有以下几种：1.天然抗菌剂。主要是从动植物中提炼精制而成的，如壳聚糖和日柏醇等。天然抗菌剂毒性小、安全性高，但耐热性差、使用寿命短，受到加工条件的制约，还不能实现大规模市场化。2.有机抗菌剂。主要品种有：季胺盐类、双胍类、醇类、酚类、有机金属类、吡啶类、咪唑类和噻吩类等。有机抗菌剂作用速度快，可操作性好，稳定性强，对微生物的抑制作用具有一定的特异性，但易产生微生物耐药性，并存在易迁移、耐热性差等不足，许多有机抗菌剂在高温、高压、高剪切加工条件下易分解失效，分解产物造成二次污染。3.无机抗菌剂。无机抗菌剂是通过物理吸附-离子交换等方法，将银、铜、锌等金属或金属离子负载于沸石、硅胶、二氧化钛或磷酸锆等多孔材料的表面得到的。其中，载银抗菌剂抗菌能力最强，故已商品化的抗菌剂多是银系抗菌剂。无机抗菌剂的优点是不产生耐药性、安全性好、耐热性高；不足之处是抗菌的迟效性，不能像有机抗菌剂那样能迅速杀死细菌。另外，银离子易生成氧化银或经光催化还原成金属银，故存在使制品变色的缺点。4.光催化型无机抗菌剂。主要为n型半导体材料，如TiO₂、ZnO、CdS、WO₃、SnO₂、ZrO₂等。光催化型抗菌剂无毒、无特殊气味、无刺激性，颜色稳定性好，高温下不变色、不分解，资源丰富，价格低廉。但缺点是必须在紫外光下才表现出较大的抗菌活性。

纳米科学的发展使得光催化型无机抗菌剂得到进一步的发展。但一般的零维纳米材料由于粒径小，表面积很大，很难在使用中充分分散，一般使用前都要对其进行表面包覆处理。包覆的结果一方面大大降低了纳米效应和抗菌作用的发挥，另一方面处理工艺繁琐，增加了额外的成本。所以使得不少研究者把目光转向一维的纳米材料。日本专利(特开平5-912，特开平8-133918)报导用四针状氧化锌晶须和银盐复合，制备了具有优异抗菌效果的无机抗菌剂并在不同材料和环境中获得应用(特开平5-78498，特开平78218，特开平6-140731等)，这些日本专利报导的技术利用氧化锌晶须的针状体活性中心及尖端效应，激活空气中的水和氧，产生羟基自由基(·OH)和活性氧离子(O^-2)，破坏细菌生存和增殖能力而使细菌死亡而达到抗菌效果。但由于使用普通的氧化锌晶须，其晶须根部直径粗达0.1～10μm，长度达30～100μm，其针状体活性中心少，尖端效应差；为了提高抗菌效果，要添加银离子作为主要抗菌活性成份之一，而其中银离子仍面临变色问题。中国专利03117502.3报导了一种氧化锌晶须复合抗菌剂组合物，有较高的抗菌活性，但是所述的四针状氧化锌晶须的晶格中掺杂了其它金属离子，且添加了纳米氧化锌，纳米氧化钛，硅酸钠载体等，成分复杂。

发明内容

本发明的目的是提供一种抗菌活性强，抗菌过程和效果可重复持续进行，作用稳定，也无需紫外光光催化的水性聚氨酯基花簇状氧化锌纳米晶须抗菌复合材料及其制备方法和应用。本发明最大的特点是所采用的原料无毒，制备方法工艺简单。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是：一种水性聚氨酯基花簇状氧化锌纳米晶须抗菌复合材料，它含有基体水性聚氨酯A和抗菌剂B，按重量份，复合材料中各组分的配比为：A：100份；B：0.3份～2份；