[发明专利]一种具有抗菌功能凹凸棒土材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及抗菌功能材料技术领域，具体是一种具有抗菌功能凹凸棒土材料及其制备方法。

背景技术

凹凸棒土是指以凹凸棒石（attapulgite）为主要组分的一种粘土矿物。凹凸棒石为一种晶质水合镁铝硅酸盐矿物，具有独特的层链状结构特征。目前凹凸棒土的应用范围覆盖石油、化工、建材、造纸、医药、农业等诸多方面。特别是凹凸棒土独有的结构特点赋予其具有一定的吸附性能，使其在污水处理，空气净化，医用等领域得到广泛的应用。其吸附作用主要包括物理吸附和化学吸附。物理吸附的实质是通过范德华力将吸附质分子吸附在凹凸棒土的内外表面。晶体结构内部沸石通道的存在赋予了凹凸棒土巨大的内比表面积，同时由于单个晶体呈现细小的棒状、针状和纤维状及较高的表面电荷，在分散时棒状纤维并不保持原先的方位，呈现毡状物无规则的沉淀。干燥后，它们密集在一起形成大小不均的次生孔隙。这一特征使得凹凸棒土的比表面积很大。此外晶体内部沸石孔道尺寸大小一致，使其具有分子筛的作用。凹凸棒土的化学吸附作用是其吸附作用的重要体现，其吸附主要有: (1)电荷不平衡引起的吸附主要是通过不同价态的离子与晶体中的Mg²⁺、Al³⁺、Fe³⁺发生交换, 造成电荷不平衡，以及凹凸棒土表面电荷分布不平衡带来的吸附效应； (2) Si-O-Si中氧硅键的断裂可以与被吸附的物质形成共价键，产生较强的吸附能力。由于凹凸棒土具有强大的吸附作用，且表面含有较高的正电荷，因此在抗菌基质材料的筛选上占有极大的优势。

现实使用中，用凹凸棒土作为基质材料往往需要对凹凸棒土进行改性，然后提高凹凸棒土的吸附性能或粘结性能等，以提高其在污水处理、空气净化及建筑材料方面的应用较为常见，但是将凹凸棒土作为基质原料，应用在抗菌功能材料方面的报道还较少。申请号03131757.X报导了凹凸棒石-银纳米复合抗菌材料及其制备方法，但相关重金属与材料复合工序复杂，成本较高，而且使用不当还会造成重金属污染。

发明内容

本发明的发明目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种原料消耗少、绿色环保、工艺简单、生产成本低，以凹凸棒土为基质材料的抗菌功能材料及其方法。

本发明以如下技术方案解决上述技术问题：

发明首先提供了一种具有抗菌功能凹凸棒土材料，所述抗菌功能凹凸棒土材料由功能水剂和凹凸棒土制备获得，所述功能水剂为含有胺基的物质的水溶液。

优选地，所述含有胺基的物质为己二酰肼，2-咪唑烷酮，L-赖氨酸，尿素，壳聚糖，氯化铵中的一种或多种。

优选地，所述功能水剂的质量浓度为10%～30%。所述功能水剂和凹凸棒土粉体的用量质量比为1：5～1：20。

发明同时提供了凹凸棒土改性制备抗菌功能材料的方法，它的操作步骤如下：

S1. 称取含有胺基的物质溶于水中，搅拌溶解均匀配制功能水剂；

S2. 在凹凸棒土球体上喷S1所述的功能水剂，再加入凹凸棒土粉体，再喷功能水剂，制得半成品；

S3. 烘干，采用一定温度烘干至水分少于总质量分数的2%，得到最终成品。

其中，S2所述的凹凸棒土球体的直径为2mm-3mm的球体。在喷功能水剂之后，可重复一次或多次以下步骤：加入凹凸棒土粉体，再喷功能水剂；直至成为3mm-5mm的球体，成为半成品。

所述含有胺基的物质具体包括己二酰肼，2-咪唑烷酮，L-赖氨酸，尿素，壳聚糖，氯化铵等；

所述功能水剂的浓度为10%～30%。

所述制粒过程中改性原料的用量与凹凸棒土粉体的用量质量比为1：5～1：20。

所述烘干过程中的烘干温度为50℃～80℃。

优选地，可以采用以下方案实施：

S1. 功能水剂配置：称取一定量改性原料，溶于一定量水中，搅拌溶解均匀。配制成含一定浓度的功能水剂；

S2. 制粒：将预制内核2mm-3mm的凹土小球装入制粒机中，喷少量S1中的功能水剂——加少量凹凸棒土粉体——开动设备搅拌——重复喷少量功能水剂加少量凹凸棒土——逐渐加大加入功能水剂量和加入凹凸棒土粉量——成球3mm-5mm，停止加功能水剂——继续滚圆30-60min——补加一定量凹凸棒——继续滚圆得到半成品。整个生产过程时间在2-3个小时；

S3. 烘干，采用一定温度烘干至水分少于总质量分数的2%，得到最终成品。