含银、锌离子的羟基磷灰石无机抗菌剂及其制造方法

摘要

一种含银、锌离子的羟基磷灰石无机抗菌剂，该无机抗菌剂是以羟基磷灰石为载体，其特征是该无机抗菌剂的主要原材料成分及用量为：Ca(OH) 260～70重量份；H3PO4 40～50重量份；AgNO3 1～3重量份；Zn(NO3) 2 4～6重量份；辅料为氨水及锌－镁氧化物固溶体；该羟基磷灰石的化学分子式为Ca10 (PO4) 6 (OH) 2；该无机抗菌剂的化学组成为：Ag－Zn－Ca10 (PO4) 6 (OH) 2。制造流程是：(1)Ca(OH) 2的溶解(2)沉淀羟基磷灰石(3)升温搅拌(4)反应溶液检查(5)过滤、水洗、干燥(6)离子交换制成抗菌剂(7)抗变色处理(8)抗菌剂检验(9)无机抗菌剂成品；本发明以锌－镁氧化物固溶体抗菌材料与银－锌－羟基磷灰石无机抗菌剂结合，抗菌效率高、成本低，具经济实用性。

说明书

技术领域

本发明涉及一种无机抗菌剂及其制造方法，特别涉及一种抑菌率高、成本低的含银、锌离子的羟基磷灰石无机抗菌剂及其制造方法。

背景技术

随着我国经济建设的迅猛发展，人民生活水平的提高，人们对生活的质量、环境的保护及身体健康更加重视，特别是经历了非典型肺炎的侵袭和禽流感病毒的考验，提高和加强公共环境卫生设施的建设迫在眉睫，如何有效地降低高密度人群大面积爆发恶性传染病的几率，提高人们的防病、防疫水平是摆在政府、医务工作者和科研人员面前的重要课题。

目前，无机防霉抗菌剂的广泛应用是人民生活水平提高的一个重要标志，添加了抗菌剂的抗菌产品可以使家电产品、卫生用品、医疗用品、公共场所的设施及装饰材料、包装材料不带病菌、病毒，阻止病菌传染，降低传染病的发病率，提高人民的健康水平，但是，由于现有抗菌产品的载体成本高，企业投资大，广泛应用受到局限，在技术上，其高温抗变色处理会导致抗菌效率不高，有待进一步研究改进。

有鉴于此，为了克服上述缺点，本创作人根据自己的实际经验及技术理念，经研究、试验，而终有本发明产生。

发明内容

本发明是要提供一种含银、锌离子的羟基磷灰石无机抗菌剂及其制造方法，以解决使其具抑菌率高、抗变色及成本低的技术问题。

解决上述技术问题所采用的技术方案是这样的：

一种含银、锌离子的羟基磷灰石无机抗菌剂，该无机抗菌剂是以羟基磷灰石为载体，其特征是：该无机抗菌剂的主要原材料成分及用量为：

Ca(OH)₂  60～70重量份；  H₃PO₄      40～50重量份；

AgNO₃    1～3重量份；    Zn(NO₃)₂   4～6重量份；

辅料为氨水及锌-镁氧化物固溶体；

该羟基磷灰石的化学分子式为Ca₁₀(PO₄)₆(OH)₂；

该含银、锌离子的羟基磷灰石无机抗菌剂的化学组成为：

Ag-Zn-Ca₁₀(PO₄)₆(OH)₂。

一种含银、锌离子的羟基磷灰石无机抗菌剂的制造方法，其特征是，该制造方法的流程是：

(1)Ca(OH)₂的溶解：Ca(OH)₂用无机酸调至全溶；

(2)沉淀羟基磷灰石：该Ca(OH)₂溶液中加入H₃PO₄混合，在80～100℃条件下反应5～8小时生成羟基磷灰石Ca₁₀(PO₄)₆(OH)₂，其化学反应式如下：

上述反应过程中，由于Ca(OH)₂的溶解必须在酸性条件下进行，而羟基磷灰石只有在强碱条件下才能单独生成，因此反应过程中H₃PO₄用氨水将反应溶液调至pH＞10；

(3)升温搅拌：反应完成后，升温到80～120℃继续搅拌，直至反应液的pH下降至中性(pH≈7)；

(4)反应溶液检查：用AgNO₃溶液检查反应溶液中的磷酸根，反应溶液中不存在磷酸根时停止搅拌；

(5)过滤、水洗、干燥：当温度降到常温时进行过滤、水洗、干燥，生成纳米级的羟基磷灰石粉(HA粉)；

(6)离子交换制成抗菌剂：将羟基磷灰石粉在AgNO₃及Zn(NO₃)₂的水溶液中进行离子交换，离子交换时的条件是：AgNO₃的重量份为HA的1～3％，Zn(NO₃)₂的重量份为HA的4～6％，交换温度为80～100℃，时间为12小时，生成含银、锌离子的羟基磷灰石无机抗菌剂；

(7)抗变色处理：包括抗变色高温处理及抗变色光屏蔽处理，其中，抗变色高温处理是采用加热1200℃高温处理2小时；抗变色光屏蔽处理是采用一种氧化物固溶体作光屏蔽剂，对含Ag、Zn无机抗菌剂作抗变色光屏蔽处理，从而防止含Ag、Zn的无机抗菌剂在光照条件下的变色趋势；

(8)抗菌剂检验：抗菌剂的抗菌性能检测，主要通过对金黄色葡萄球菌及大肠杆菌的抑菌率来检测抗菌性能，要求抑菌率之差＞26％；

(9)无机抗菌剂成品：通过上述工艺流程制作、检验的合格产品；

该纳米级的羟基磷灰石粉末尺寸长度小于10nm，宽度≈30nm；

该氧化物固溶体为锌-镁氧化物固溶体；

该用以过滤的滤布为1000～1200目。

本发明的银、锌离子的羟基磷灰石无机抗菌剂，采用锌-镁氧化物固溶体抗菌材料与银-锌-羟基磷灰石无机抗菌剂结合，抑制了银-锌无机抗菌剂遇热、遇光变色的趋势，采用这种工艺比采用高温处理工艺抗菌性能显著提高，以银、锌离子为主要活性杀菌成分，以羟基磷灰石作为抗菌活性成份的载体，其羟基磷灰石是人体骨骼的基本组成物，与人体具有十分好的相容性，对人体无任何毒性，对环境无污染，由于羟基磷灰石的独特性能之一是有广谱的吸附和浓缩细菌的作用，便于金属离子抑制和杀灭细菌，又由于羟基磷灰石有良好的离子交换能力，形成广谱的抗菌剂，抑制和杀灭病毒、病菌，再由于羟基磷灰石有极高的稳定性，高至1000℃以上或更高温度不相变，制成的抗菌剂对光热稳定性高于沸石等，其抗毒效率高且成本低，从而解决了使其具抑菌率高、抗变色及成本低的技术问题。

本发明抑菌率高、成本低，制造方法简便，其优点如下：

1、本发明采用羟基磷灰石作为抗菌活性成份的载体，由于羟基磷灰石是无毒的，对人体无毒害，其安全性高。

2、本发明采用锌-镁氧化物固溶体抗菌材料与银-锌-羟基磷灰石无机抗菌剂结合，抑制了银-锌无机抗菌剂遇热、遇光变色的趋势，具广谱抗菌性、抗变色、抗菌效率高、寿命长的特点。

3、本发明兼具金属离子及活性氧协同抑菌的特点，其抗菌效率高而成本低，具经济实用性。

4、本发明耐高温经久耐用，加入到陶瓷、塑料、纤维及涂料中，可制成抗菌陶瓷、抗菌塑料、抗菌衣物、抗菌纸张、抗菌涂料，应用范围广。

附图说明

图1为本发明的制造工艺流程图。

具体实施方式

如图1所示，为本发明的制造工艺过程流程图，该含银、锌离子的羟基磷灰石无机抗菌剂是以羟基磷灰石为载体，其中，该无机抗菌剂的主要原材料成分及用量为：

Ca(OH)₂  60～70重量份；  H₃PO₄      40～50重量份；

AgNO₃    1～3重量份；    Zn(NO₃)₂   4～6重量份；

辅料为氨水及锌-镁氧化物固溶体；

该羟基磷灰石的化学分子式为Ca₁₀(PO₄)₆(OH)₂；

该含银、锌离子的羟基磷灰石无机抗菌剂的化学组成为：

Ag-Zn-Ca₁₀(PO₄)₆(OH)₂。

一种含银、锌离子的羟基磷灰石无机抗菌剂的制造方法是：

(1)Ca(OH)₂的溶解：Ca(OH)₂用无机酸调至全溶；

(2)沉淀羟基磷灰石：该Ca(OH)₂溶液中加入H₃PO₄混合，在80～100℃条件下反应5～8小时生成羟基磷灰石Ca₁₀(PO₄)₆(OH)₂，其化学反应式如下：

上述反应过程中，由于Ca(OH)₂的溶解必须在酸性条件下进行，而羟基磷灰石只有在强碱条件下才能单独生成，因此反应过程中H₃PO₄用氨水将反应溶液调至pH＞10；

(3)升温搅拌：反应完成后，升温到80～120℃继续搅拌，直至反应液的pH下降至中性(pH≈7)；

(4)反应溶液检查：用AgNO₃溶液检查反应溶液中的磷酸根，反应溶液中不存在磷酸根时停止搅拌；

(5)过滤、水洗、干燥：当温度降到常温时进行过滤、水洗、干燥，生成纳米级的羟基磷灰石粉(HA粉)，该纳米级的羟基磷灰石粉末尺寸长度小于10nm，宽度≈30nm，该用以过滤的滤布为1000～1200目；

(6)离子交换制成抗菌剂：将羟基磷灰石粉在AgNO₃及Zn(NO₃)₂的水溶液中进行离子交换，离子交换时的条件是：AgNO₃的重量份为HA的1～3％，Zn(NO₃)₂的重量份为HA的4～6％，交换温度为80～100℃，时间为12小时，生成含银、锌离子的羟基磷灰石无机抗菌剂；

(7)抗变色处理：包括抗变色高温处理及抗变色光屏蔽处理，其中，抗变色高温处理是采用加热1200℃高温处理2小时；抗变色光屏蔽处理是采用锌-镁氧化物固溶体对含Ag、Zn无机抗菌剂作抗变色光屏蔽处理，从而防止含Ag、Zn的无机抗菌剂在光照条件下的变色趋势；

(8)抗菌剂检验：抗菌剂的抗菌性能检测，主要通过对金黄色葡萄球菌及大肠杆菌的抑菌率来检测抗菌性能，要求抑菌率之差＞26％；

(9)无机抗菌剂成品：通过上述工艺流程制作、检验的合格产品。

该含银、锌离子的羟基磷灰石无机抗菌剂的抗菌性能测试结果见表1及表2。

表1  含银、锌离子的羟基磷灰石无机抗菌剂的抗菌率

抗菌时间  金黄色葡萄球菌  抑菌率  ％  大肠杆菌  抑菌率  ％  抑菌率  抑菌率之差  抑菌率  抑菌率之差1小时  97.02  80.36  97.35  67.942小时  99.99  88.33  99.91  72.36

表2  同类抗菌剂的抗菌效果抑菌率的比较

产品名称    2小时    4小时    24小时大肠杆菌％金黄色葡萄球菌％大肠杆菌％金黄色葡萄球菌％大肠杆菌％金黄色葡萄球菌％HA99.499.99————英国产品————＞99＞99日本产品——3742＞99＞99

由以上对比可以看出，该含银、锌离子的羟基磷灰石无机抗菌剂2小时的抑菌效果与国外对比产品24小时的抑菌效果相当。

本发明的应用试验表明：该含银、锌离子的羟基磷灰石无机抗菌剂加入瓷釉中经1280℃烧成抗菌陶瓷，其陶瓷的抑菌率达90％以上；在无菌实验室的全部内墙及实验柜内壁用本发明的抗菌剂加入涂料中，粉刷后内墙及实验柜没有霉菌发生。

综上所述，本发明的功效有明显的提升，具经济实用性，符合发明专利各要件，故依法提出发明专利申请。