本发明涉及一种抗菌材料制备技术，特别是一种无机二氧化硅抗菌纳米纤维的制备方法。
背景技术：
：金属银和银离子是应用广泛的抗菌材料，具有抗菌活性高大的优点。但是银和银离子在使用过程中容易因氧化作用而变黑，活性下降。为了避免银的变色现象，一般通过银离子与络合剂络合反应形成稳定的络合银离子。另一方面，纳米银由于表面能高具有更高的抗菌活性，但纳米银的制备工艺更加复杂，导致纳米银溶胶价格昂贵。本发明通过溶胶中加入银离子，再通过热处理工程中使银离子转变成纳米银，工艺简便而抗菌性能优异，为今后银离子抗菌材料的发展提供了思路。技术实现要素：本发明要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供一种无机二氧化硅抗菌纳米纤维的制备方法。为解决技术问题，本发明的解决方案是：提供一种无机二氧化硅抗菌纳米纤维的制备方法，包括如下步骤：(1)在20℃温度和300rpm的搅拌条件下，向20质量份乙醇中加入40～50质量份的正硅酸乙酯、5质量份的浓硝酸，持续搅拌10min；然后滴加5～10质量份的去离子水，滴加完毕持续搅拌2h，得到二氧化硅溶胶；(2)在搅拌条件下，向步骤(1)的二氧化硅溶胶中加入0.1～0.3质量份agno3；然后在80℃和300rpm搅拌条件下，持续搅拌并回流120min后冷却至室温，然后在室温下陈化，得到抗菌二氧化硅溶胶；(3)陈化过程中实时测量步骤(2)中抗菌二氧化硅溶胶的粘度，当达到100～250cp时采用静电纺丝机在室温下进行纺丝；将得到的二氧化硅纤维在n2气氛下从室温升温至600℃，然后保温30min；随炉冷却至室温后，得到无机二氧化硅抗菌纳米纤维。本发明中，所述步骤(1)中，滴加速度是10ml/min。本发明中，所述步骤(3)中，控制纺丝条件为：正极电压20kv；工作距离10cm；溶液流速3ml/h。本发明中，所述步骤(3)中，升温速度为6℃/min。发明原理描述：金属银和银离子是应用广泛的抗菌材料，具有抗菌活性高大的优点。但是银和银离子在使用过程中容易因氧化作用而变黑，活性下降。为了避免银的变色现象，一般通过银离子与络合剂络合反应形成稳定的络合银离子。另一方面，纳米银由于表面能高具有更高的抗菌活性，但纳米银的制备工艺更加复杂，导致纳米银溶胶价格昂贵。本发明通过在二氧化硅纤维里面加入银离子避免了银离子被氧化，同时通过热处理过程n2气保护下使银离子原位还原成纳米银颗粒，大幅提高了抗菌活性，且工艺简单。为今后银离子抗菌材料的发展提供了思路。与现有技术相比，本发明的技术效果是：1、本发明用通过银离子在二氧化硅纤维中热处理转化为纳米银，工艺简单，能大幅提高银的抗菌活性；2、本发明提供的抗菌性能优异的二氧化硅纤维，可广泛应用于空气净化材料中。例如，将抗菌二氧化硅纤维装载入空气循环过滤装载，由于二氧化硅纤维的吸附特性，可有效吸附有害细菌，并对细菌进行杀菌处理，很好地起到空气净化的效果。具体实施方式本发明中，所述乙醇、正硅酸乙酯、浓硝酸(质量分数为30％)均为市售分析纯试剂，国药集团化学试剂有限公司。以下通过实例进一步对本发明进行描述。实施例1(1)在20℃温度和300rpm的搅拌条件下，向20质量份乙醇中加入40质量份的正硅酸乙酯、5质量份浓硝酸，持续搅拌10min；随后以10ml/min的速度滴加10质量份的水溶液，添加完成后持续搅拌2h，得到二氧化硅溶胶；(2)在搅拌条件下，向步骤(1)中二氧化硅溶胶中加入0.1质量份agno3，然后在80℃下300rpm搅拌条件下，持续搅拌并回流120min后冷却至室温，然后在室温下陈化24h，得到抗菌二氧化硅溶胶。(3)陈化过程中实时测量步骤(2)中抗菌二氧化硅溶胶的粘度，当达到100～250cp时采用深圳通力微纳tl-bm-300型静电纺丝机在室温下进行纺丝；纺丝条件：正极电压20kv；工作距离10cm；溶液流速3ml/h。(4)将得到的二氧化硅纤维在n2气氛下以6℃/min的升温速度从室温升高至600℃，然后保温30min，随炉冷却至室温，则得到无机二氧化硅抗菌纳米纤维。实施例2(1)在20℃温度和300rpm的搅拌条件下，向20质量份乙醇中加入50质量份的正硅酸乙酯、5质量份浓硝酸，持续搅拌10min；随后以10ml/min的速度滴加5质量份的水溶液，添加完成后持续搅拌2h，得到二氧化硅溶胶；(2)在搅拌条件下，向步骤(1)中二氧化硅溶胶中加入0.3质量份agno3，然后在80℃下300rpm搅拌条件下，持续搅拌并回流120min后冷却至室温，然后在室温下陈化24h，得到抗菌二氧化硅溶胶。(3)陈化过程中实时测量步骤(2)中抗菌二氧化硅溶胶的粘度，当达到100～250cp时采用深圳通力微纳tl-bm-300型静电纺丝机在室温下进行纺丝；纺丝条件：正极电压20kv；工作距离10cm；溶液流速3ml/h。(4)将得到的二氧化硅纤维在n2气氛下以6℃/min的升温速度从室温升高至600℃，然后保温30min，随炉冷却至室温，则得到无机二氧化硅抗菌纳米纤维。所获得的无机二氧化硅抗菌纳米纤维的使用方法参照实施例1。实施例3(1)在20℃温度和300rpm的搅拌条件下，向20质量份乙醇中加入45质量份的正硅酸乙酯、5质量份浓硝酸，持续搅拌10min；随后以10ml/min的速度滴加8质量份的水溶液，添加完成后持续搅拌2h，得到二氧化硅溶胶；(2)在搅拌条件下，向步骤(1)中二氧化硅溶胶中加入0.2质量份agno3，然后在80℃下300rpm搅拌条件下，持续搅拌并回流120min后冷却至室温，然后在室温下陈化24h，得到抗菌二氧化硅溶胶。(3)陈化过程中实时测量步骤(2)中抗菌二氧化硅溶胶的粘度，当达到100～250cp时采用深圳通力微纳tl-bm-300型静电纺丝机在室温下进行纺丝；纺丝条件：正极电压20kv；工作距离10cm；溶液流速3ml/h。(4)将得到的二氧化硅纤维在n2气氛下以6℃/min的升温速度从室温升高至600℃，然后保温30min，随炉冷却至室温，则得到无机二氧化硅抗菌纳米纤维。所获得的无机二氧化硅抗菌纳米纤维的使用方法参照实施例1。对比例1(1)在20℃温度和300rpm的搅拌条件下，向20质量份乙醇中加入45质量份的正硅酸乙酯、5质量份浓硝酸，持续搅拌10min；随后以10ml/min的速度滴加8质量份的水溶液，添加完成后持续搅拌2h得到二氧化硅溶胶；(2)在搅拌条件下，向步骤(1)中二氧化硅溶胶中加入0.2质量份agno3，然后在80℃下300rpm搅拌条件下，持续搅拌并回流120min后冷却至室温，然后在室温下陈化一段时间得到抗菌二氧化硅溶胶。(3)实时测量步骤(2)中抗菌二氧化硅溶胶的粘度，当达到100～250cp时采用深圳通力微纳tl-bm-300型静电纺丝机在室温下进行纺丝；纺丝条件：正极电压20kv；工作距离10cm；溶液流速3ml/h。(4)得到的二氧化硅纤维在空气(区别于n2气氛保护下)中以6℃/min的升温速度从室温升高至600℃，后保温30min，随炉冷却至室温，则得到无机二氧化硅抗菌纳米纤维。表1为不同实例二氧化硅纤维的抗菌性能比较，抗菌性能按照国家标准gb/t21510-2008方法测试，菌种为金黄色葡萄球菌。表1样品实例1实例2实例3对比例1抗菌率％100％100％100％54.8％从抗菌测试可知，实例1-3均表现出很好的抗菌性能，抗菌率达到100％，而对比例1则仅为54.8％；因此，与在空气氛围中热处理相比，本发明选择在n2气氛保护下进行热处理以获得优良的抗菌性。当前第1页1 2 3
技术特征：1.一种无机二氧化硅抗菌纳米纤维的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)在20℃温度和300rpm的搅拌条件下，向20质量份乙醇中加入40～50质量份的正硅酸乙酯、5质量份的浓硝酸，持续搅拌10min；然后滴加5～10质量份的去离子水，滴加完毕持续搅拌2h，得到二氧化硅溶胶；
(2)在搅拌条件下，向步骤(1)的二氧化硅溶胶中加入0.1～0.3质量份agno3；然后在80℃和300rpm搅拌条件下，持续搅拌并回流120min后冷却至室温，然后在室温下陈化，得到抗菌二氧化硅溶胶；
(3)陈化过程中实时测量步骤(2)中抗菌二氧化硅溶胶的粘度，当达到100～250cp时采用静电纺丝机在室温下进行纺丝；将得到的二氧化硅纤维在n2气氛下从室温升温至600℃，然后保温30min；随炉冷却至室温后，得到无机二氧化硅抗菌纳米纤维。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)中，滴加速度是10ml/min。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(3)中，控制纺丝条件为：正极电压20kv；工作距离10cm；溶液流速3ml/h。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(3)中，升温速度为6℃/min。
技术总结本发明涉及抗菌材料制备技术，旨在提供一种无机二氧化硅抗菌纳米纤维的制备。包括：以乙醇、正硅酸乙酯、浓硝酸、去离子水持续搅拌，得到二氧化硅溶胶；在二氧化硅溶胶中加入AgNO3，持续搅拌并回流，冷却后陈化，得到抗菌二氧化硅溶胶；陈化过程中当其粘度达到100～250cp时采用静电纺丝机在室温下进行纺丝；将得到的二氧化硅纤维在N2气氛下灼烧，冷却后得到无机二氧化硅抗菌纳米纤维。本发明用通过银离子在二氧化硅纤维中热处理转化为纳米银，工艺简单，能大幅提高银的抗菌活性；产品抗菌性能优异，可广泛应用于空气净化材料中。
技术研发人员：李跃;吴春春;张继;杨辉
受保护的技术使用者：浙江大学温州研究院
技术研发日：2020.12.14
技术公布日：2021.03.12
