[发明专利]抗菌性纳米银复合聚氨酯材料及制备方法

说明书

(一)技术领域：

本发明涉及一种抗菌性纳米银复合聚氨酯材料及制备方法，是一种可进一 步纺丝为纳米银复合聚氨酯纤维及制备纳米银复合聚氨酯膜的抗菌性复合材 料，属于医用材料领域、纺织材料领域、食品抗菌包装等技术领域。

(二)背景技术：

聚氨酯以其软硬度可调节范围广、耐低温、耐溶剂、高弹性等优点日渐受 到市场的推崇，目前已被广泛应用于轻工、家电、纺织和医疗卫生等领域。但 由于聚氨酯材料在实际的应用和保存过程中，在适宜的温度和湿度条件下极易 生长和繁殖细菌，严重威胁人类的健康，同时也会带来医疗事故和巨大的经济 损失。因此，多年来科学家一直致力于抗菌聚氨酯的选择和抗菌加工方法的研 究。

抗菌聚氨酯材料是指通过引入带有抗菌基团的抗菌剂对聚氨酯材料进行改 性，从而使聚氨酯材料具有抑制或杀灭其表面细菌能力的一类新型功能材料。 目前，常用的抗菌剂主要有天然类、无机类和有机类三大类。有机抗菌剂能有 效抑制有害细菌、霉菌的产生与繁殖，见效快。但是这类抗菌剂热稳定性较差(只 能在300℃以下使用)、易分解、持久性差，而且通常毒性较大，长时间使用对 人体有害；无机系抗菌剂的优点是具有低毒性、耐热性、耐久性、持续性、抗 菌谱广等，是纤维、塑料、建材等生活制品最适宜的抗菌剂品种。

银具有破坏细菌、病毒的呼吸功能和分裂细胞的功能，当颗粒的尺寸降低 到纳米级后，表面积急剧增加，根据Young-Laplace方程，表面积的增加将增 加银的离解程度，增加溶液中的银离子浓度，从而提高其生物化学活性，抗菌、 杀菌能力大大加强。另外，根据Henglein的研究结果，纳米级的银颗粒具有较 强的光催化能力，能够激活水和空气中的氧，产生羟基自由基(·OH)及负氧离 子(O₂-)，从而使其具有光催化杀菌的能力。将纳米银粉装载于活性碳纤维、纺 织品、涂料等产品中，可制备出具有抗菌功能的产品。

本发明以聚氨酯为分散剂和稳定剂、以N，N-二甲基甲酰胺为溶剂和还原剂， 制备了一种抗菌性纳米银复合聚氨酯材料。与其他制备方法相比，该法是在非 水溶液且不需外加其它还原剂的条件下进行，节约原料；制备方法简单、有效、 为医用材料领域、纺织材料领域、食品抗菌包装等领域抗菌材料的制备提供一 种新思路。

(三)发明内容：

本发明的目的是提供一种能够长效抗菌、毒副作用小，具有良好的生物兼 容性的，可广泛适用于医用材料领域、纺织材料领域、食品抗菌包装等领域的 抗菌性纳米银复合聚氨酯材料及制备方法。

本发明所述的抗菌性纳米银复合聚氨酯材料是由聚氨酯材料和纳米银直接 结合而成的。在该材料中，所述纳米银呈规则的球状，粒径分布窄且分散均匀， 重量百分含量为0.01％～5.0％。

本发明的目的可通过如下技术措施来实现：

a、聚氨酯原液的配置，室温下，配制重量百分含量为2％～15％的聚氨酯溶 液。

b、银盐溶液的配置，室温下，在容器内配制重量百分含量为0.01％～5.0％ 的硝酸银溶液或高氯酸银溶液。

c、常温下，向2％～15％浓度的聚氨酯原液中缓缓加入银盐溶液，聚氨酯原 液中占85％～98％的溶剂为N，N-二甲基甲酰胺和四氢呋喃，N，N-二甲基甲酰胺 与四氢呋喃的体积比为1∶0～4∶1，纯聚氨酯原液与纯银盐溶液的质量之比为 20∶1～10000∶1，同时搅拌0.5～1小时，形成均匀的混合液；

d、逐渐加热容器，使混合液温度升温至25℃～80℃，持续搅拌2～16小时 直至银离子完全还原成纳米银，得到金黄色银纳米聚氨酯溶胶；

e、将金黄色银纳米聚氨酯溶胶冷却后静置，获得抗菌性纳米银复合聚氨酯 材料，装入容器密封。

其中，所述的银盐为硝酸盐或高氯酸银，所述的还原剂为N，N-二甲基甲酰 胺，所述的溶剂为N，N-二甲基甲酰胺或N，N-二甲基甲酰胺∶四氢呋喃(体积比 为1∶0～4∶1)。

本发明的优点在于：

1、该方法简单、便于操作、在工业合成所得聚氨酯原液的基础上直接一步原 位合成纳米银复合聚氨酯抗菌剂。

2、不需外加其他还原剂，在非水溶液体系下N，N-二甲基甲酰胺，同时为溶剂 和还原剂，节约原料、简化操作。