納米鋅抗菌復合物及其制備方法和應用
【技術領域】
[0001] 本發明涉及抗菌劑，更特別地涉及納米鋅抗菌復合物。此外，本發明還涉及納米鋅 抗菌復合物的制備方法，以及所述納米鋅抗菌復合物的應用。
【背景技術】
[0002] 微生物，是包括細菌、病毒、真菌以及一些小型的原生生物、顯微藻類等在內的一 大類生物群體，它個體微小，與人類關系密切。涵蓋了有益跟有害的眾多種類，廣泛涉及食 品、醫藥、工農業、環保等諸多領域。
[0003] 能引起人類和動植物疾病的細菌稱為病原菌。這些微生物在合適的濕度與溫度等 環境下能夠迅速繁殖，通過接觸傳播疾病，影響人們身心健康。因此研究人們能夠方便使 用，容易實現抗菌功能的抗菌劑具有重要意義。
[0004] 抗菌包括抑菌、滅菌、殺菌、防霉、防腐，具體見下表。采用化學或物理方法殺滅細 菌或者阻止細菌生長繁殖的過程是抗菌的總稱。抗菌劑能夠在一定時間內，使某些微生物 (細菌、真菌、酵母菌、藻類及病毒等）的生長或繁殖保持在必要水平以下的化學物質。
[0005]
[0006]
[0007]目前，比較普遍的是采用物理抗菌，其通過接觸細菌，造成微生物共有成分破壞或 產生功能障礙，使蛋白質凝固，破壞細胞合成酶的活性，細胞喪失分裂增殖能力而死亡的過 程。
[0008] 無機抗菌劑因其長效低濃度等特點備受人們關注。無機抗菌劑中，因其金屬 離子不同而具有強弱不同的抗菌效果，其中抗菌性大小排序為：Hg>Ag>Cd>Cu>Zn>Fe>Ni 等，但是僅僅具有抗菌性是不夠的，還要求其不要對人體造成傷害，Hg、Cd、Pb等金屬 也具有抗菌能力，但對人體有害。金屬離子的安全性排序為：Ag>C〇>Ni>Al>Zn>Cu= Fe>Mn>Sn>Ba>Mg>Ca，所以就安全性和抗菌性共同考慮的結果，以Ag離子最好，其次是Cu系 和Zn系，因此以無機化合物為載體的這三種無機抗菌劑獲得了廣泛的應用。Cu離子因其本 身帶有顏色，會影響產品的表現力，銀因其易氧化變色、價格昂貴、容易團聚等問題，使用范 圍均受到限制。
[0009] 金屬鋅由于本身的抗菌能力為金屬銀的1/1000,導致大多數研究機構和生產廠家 都把精力集中于Ag和納米銀的改性研發中來提高其作為抗菌劑的性能，從而忽略了鋅作 為抗菌劑的諸多優點，對其研究很少。實際上，納米鋅抗菌劑能夠克服納米銀抗菌劑在實際 應用中的諸多缺陷，如容易氧化、變黑、價格昂貴，難分散等，并且具備顯著的抗菌效果、大 大延長了抗菌時效性、尤其是可以較為容易地分散于相應的制品中，如塑料、紡織纖維、漿 料、水性液體、油溶性液體中，極大擴展了應用范圍。因此，研究開發納米鋅抗菌劑能夠極大 地滿足社會要求。
【發明內容】
[0010] 為解決上述技術問題，本發明提供一種納米鋅抗菌復合物及其制備方法和應用， 本發明的納米鋅抗菌復合物具有高穩定性（不氧化、不變色、無毒、無味）、低劑量、抗菌高 效、安全無毒、抗菌時效長、操作容易安全等突出特性，尤其是可以較為容易地分散于相應 的制品中，很大程度的豐富了應用范圍，簡化了操作手續，使得實用性更強。
[0011] 本發明的納米鋅抗菌材料是基于納米鋅的一種復合物，這種復合物的抗菌性能在 諸多方面可以和納米銀媲美甚至超過納米銀的性能。本發明提供的納米鋅復合抗菌劑具 有高穩定性（不氧化、不變色、無毒、無味）、低劑量、抗菌高效、安全無毒、抗菌時效長、操作 容易安全等突出特性，通過了SGS、歐洲強制標準（ROHS)毒性檢測實驗，急毒性口服實驗， 皮膚刺激實驗，皮膚過敏實驗，以及日本工業標準（JIS)抗菌實驗，具有高度安全性，對人 體無毒、無害、無刺激、無過敏反應。采用本發明的納米鋅復合抗菌材料制成的抗菌塑料， 經檢測，結果顯示對金黃色葡萄球菌、大腸桿菌、銅綠假單胞菌和白念珠菌均有較強的抗菌 效果，2次測試平均抗菌率在99 %~100 %之間，納米鋅復合抗菌材料可以廣泛應用于紡織 業、醫療機構、疾控疫控、日化產品、日用品、塑料、油墨、鋼材、自潔系統、養殖、公共場所等 的防霉、防腐、抗菌應用。
[0012] 在一個方面中，本發明提供了一種納米鋅抗菌復合物，用于制備所述納米鋅抗菌 復合物的各原料組成及其重量份數為：
[0013] 鋅鹽 0.1-10重量份；
[0014] 穩定劑 40-85重量份；
[0015] 表面活性劑1-10重量份；
[0016] 還原劑 0.5-5重量份。
[0017] 在優選的實施方式中，所述鋅鹽為草酸鋅、硫酸鋅、氯化鋅、磺酸鋅或醋酸鋅。在更 優選的實施方式中，所述鋅鹽為醋酸鋅。
[0018] 在優選的實施方式中，穩定劑為C2-C6低級醇或帶有羥基的水溶性高聚物。在更優 選的實施方式中，所述C2-C6低級醇選自由乙醇、異丙醇、丙二醇、丙三醇或一縮二乙二醇構 成的組中的一種或兩種。在更優選的實施方式中，帶有羥基的水溶性高聚物選自淀粉類衍 生物或纖維素類衍生物。在更優選的實施方式中，所述淀粉類衍生物優選為羥甲基淀粉或 羥乙基淀粉。在更優選的實施方式中，所述纖維素類衍生物優選為羥甲基纖維素、羥乙基纖 維素或羥甲基丙基纖維素。
[0019] 在優選的實施方式中，表面活性劑選自聚環氧乙烷或環氧乙烷和環氧丙烷的嵌段 共聚物。
[0020] 在優選的實施方式中，還原劑選自葡萄糖、抗壞血酸、甲醛或硼氫化鈉。
[0021] 在優選的實施方式中，所述的穩定劑包括第一穩定劑和第二穩定劑，所述納米鋅 抗菌復合物采用如下的步驟來制備：
[0022] (1)在反應容器中加入鋅鹽和第一穩定劑，配制成前驅物溶液；
[0023] (2)將步驟（1)獲得的前驅物溶液置入超聲波反應槽中，通過超聲波產生空化作 用；
[0024] (3)加入表面活性劑、還原劑和第二穩定劑，在超聲空化效應產生的熱點區域進行 反應，反應結束后獲得反應液；
[0025] (4)將步驟（3)獲得的反應液導入真空烘箱中進行再結晶，烘干后形成納米鋅粒 子，獲得納米鋅抗菌復合物；
[0026] 其中，第一穩定劑和第二穩定劑可以是相同的或不同的；在步驟（1)中加入20-55 重量份的第一穩定劑，并在步驟（3)中加入20-65重量份的第二穩定劑，第一穩定劑和第二 穩定劑的重量份之和為40-85重量份；
[0027] 并且其中，所獲得納米鋅粒子的粒徑不大于30納米。
[0028] 在另一個方面中，本發明提供一種納米鋅抗菌復合物的制備方法，所述方法包括 如下步驟：
[0029] (1)在反應容器中加入鋅鹽和第一穩定劑，配制成前驅物溶液；
[0030] (2)將步驟（1)獲得的前驅物溶液置入超聲波反應槽中，通過超聲波產生空化作 用；
[0031] (3)加入表面活性劑、還原劑和第二穩定劑，在超聲空化效應產生的熱點區域進行 反應，反應結束后獲得反應液；
[0032] (4)將步驟（3)獲得的反應液導入真空烘箱中進行再結晶，烘干后形成納米鋅粒 子，獲得納米鋅抗菌復合物。
[0033] 在優選的實施方式中，在步驟（1)中加入20-55重量份的第一穩定劑，并在步驟 (3)中加入20-65重量份的第二穩定劑，第一穩定劑和第二穩定劑的重量份之和為40-85重 量份；第一穩定劑和第二穩定劑可以是相同的或不同的。
[0034] 在優選的實施方式中，所獲得納米鋅粒子的粒徑不大于30納米。
[0035] 使用時，根據具體情況配制成納米鋅抗菌溶液，進行抗菌效果檢測。
[0036] 在又一個方面中，本發明提供了所述納米鋅抗菌復合物在紡織業、醫療機構、疾控 疫控、日化產品、日用品、塑料、油墨、涂料、鋼材、自潔系統、養殖、公共場所等的防霉、防腐、 抗菌中的應用。
【具體實施方式】
[0037] 下文將對本發明的實施例進行進一步的描述，其中，各實施例僅為本發明的優選 的實施方式，其僅為示例性的，并且不意圖構成對本發明范圍的限定。本領域技術人員可以 根據上文的說明以及下文對實施例的描述作出多種不同的改進和變形，其均不會背離本發 明的精神和實質。據此，本發明的范圍僅意圖通過各項權利要求所要求保護的范圍來進行 限定。
[0038] 實施例1
[0039] 在反應容器中加入2g醋酸鋅和20g乙醇，配制成前驅物溶液；將上述溶液放入超 聲波反應槽中超聲分散30min后，加入聚環氧乙焼、60g丙二醇和3. 5g抗壞血酸，超聲反 應60min后，將反應液置于60°C真空烘箱烘干10h，形成納米粒子，粒徑約為20nm。
[0040] 將所獲得的納米鋅抗菌復合物制成抗菌塑料，經江蘇省疾控中心檢測，結果顯示 對金黃色葡萄球菌、大腸桿菌、銅綠假單胞菌和白念珠菌均有較強的抗菌效果，2次測試平 均抗菌率在99%~100%之間。
[0041] 實施例2
[0042] 在反應容器中加入I. 3g醋酸鋅和30g異丙醇，配制成前驅物溶液；將上述溶液放 入超聲波反應槽中超聲分散30min后，加入聚環氧乙焼、50g丙二醇和3g抗壞血酸，超聲 反應60min后，將反應液置于60°C真空烘箱烘干10h，形成納米粒子，粒徑約