一種新型碳納米管抗菌涂料及其制作工藝的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明專利涉及一種抗菌涂料之組分及其配置方法的技術領域，尤其是一種新型碳納米管抗菌涂料及其制作工藝，該涂料通過特殊組分的研發以及制作，具備顯著的抗菌和環境保護效果，該特性可以廣泛應用于醫院、家庭及其人群眾多的環境之中，例如各建材扶手、門窗、散熱片等容易滋生細菌的地方。
【背景技術】
[0002]碳納米管，又名巴基管，是一種具有特殊結構的一維量子材料，該特殊結構徑向尺寸為納米量級，軸向尺寸為微米量級，管子兩端基本上處于封閉狀態，碳納米管因其小尺寸效應和獨特的分子結構，具有優異的物理化學性能，一維分子材料和六邊形完美連接結構使碳納米管具有質量輕、強度高的特點；較大長徑比及sp2、sp3雜化幾率的不同使碳納米管具有優良的彈性；直徑、螺旋角以及層間作用力等存在的差異使碳納米管兼具導體和半導體的特性；獨特的螺旋狀分子結構使碳納米管構筑的吸波材料具有比一般吸收材料高得多的吸收率，此外，碳納米管還具有獨特的光學性能，良好的熱傳導性，極高的耐酸、堿性和熱穩定性；
[0003]近年來，新型納米材料和納米技術在涂料工業中獲得了大量應用，為提高涂料性能和賦予其特殊功能開辟了一條新途徑，作為一種極具發展潛力的新型納米材料，碳納米管具有金屬或半導體的導電性、極高的機械強度、儲氫能力、吸附能力和較強的微波吸收能力等特性，將其應用于涂料領域，可使傳統涂層的性能得到質的飛躍，并能賦予涂料以新的生命；2007年，耶魯大學E1教授實驗室從碳納米管的生物毒性結果中得到啟發，研究了單壁碳納米管與細菌的相互作用，結果令人振奮，單壁碳納米管表現了很好的抗菌性能，隨后，該實驗室又對碳納米管抗菌性展開了一系列深入的研究，結果表明，無論在制備膜上還是在懸浮液中，單壁碳納米管的直徑和長度都較多壁碳納米管小，并且表現出了較強的抗菌活性，因為:
[0004]1、小直徑的碳納米管有利于穿透細菌細胞壁；
[0005]2、比表面積大的碳納米管更易與細菌的細胞表面發生相互作用；
[0006]3、獨特的化學和電學性質可以傳遞更多的化學反應。
[0007]碳納米管的物理化學性質表明，碳納米管的抑菌性與其尺寸和比表面積密切相關，隨著碳納米管尺寸的減小，比表面積逐漸增大，細菌與其直接接觸并攝入的可能性也隨之增大，因而顯示出更強的抗菌性能；
[0008]但是，由于碳納米管質量輕，可以在空氣中傳播，尤其是可以吸入肺部沉積，從而能造成對肺部的不利影響，這引起了人們對碳納米管的生物效應和安全性的高度重視，目前為止國內外已經有多位學者闡述了關于碳納米管的毒理學研究，碳納米管對于體外細胞和體內細胞均有一定的毒性作用，生物毒性的主要原因是氧化應激，即碳納米管的電子活性點(受電子或給電子基團)能和氧分子發生相互作用形成超氧陰離子等一些氧自由基，再通過氧化反應產生額外的的活性氧(R0S)，產生氧化應激反應，導致體內氧化-抗氧化拮抗體系失衡，從而導致細胞凋亡或組織發生急慢性炎癥反應。
【發明內容】
[0009]本發明的目的是，提供一種新型碳納米管抗菌涂料及其制作工藝，該發明充分發揮了碳納米管的各項長處，解決了傳統碳納米管使用過程中的生物毒性以及漂浮性問題，本發明開發出來的新型的、非抗生素應用狀態下的抗菌涂料，還很好的解決了當今抗生素濫用狀態下超級細菌的產生和普通細菌的抗藥性的問題，而且通過涂料的特殊制作工藝，大大增強了該涂料在常規條件下的抗菌效果；
[0010]為了解決上述技術問題，本發明提供一種新型碳納米管抗菌涂料及其制作工藝，其中：
[0011]—種新型碳納米管抗菌涂料，包括：環保涂料、碳納米管、多肽分子和紅外線吸收劑；
[0012]—種優選實施例，所述環保涂料為硅藻泥涂料系列，通過涂料的固定方式會很輕易的將可能懸浮狀態的碳納米管進行有效的涂覆固定，避免了其在空氣中的傳播對人類肺部健康所造成的損害；
[0013]所述硅藻泥具備獨特的“分子篩”結構，具有極強的物理吸附性和離子交換功能，可以有效去除空氣中的游離甲醛、苯、氨等有害物質及因寵物、吸煙、垃圾所產生的氣味，凈化室內空氣；
[0014]一種優選實施例，所述碳納米管為單壁碳納米管；
[0015]經多次實驗驗證，選用單壁碳納米管的制作產品的穩定性及抗菌效果都是最佳，下面細介紹單壁碳納米管的優勢所在；
[0016]碳納米管可以看成是石墨烯片層卷曲而成，因此按照石墨烯片的層數可分為：單壁碳納米管和多壁碳納米管，多壁管在開始形成的時候，層與層之間很容易成為陷阱中心而捕獲各種缺陷，因而多壁管的管壁上通常布滿小洞樣的缺陷。與多壁管相比，單壁管直徑大小的分布范圍小，缺陷少，具有更高的均勻一致性；
[0017]所述單壁碳納米管直徑一般在0. 6-2nm，經試驗測定，本發明優選直徑為lnm的單壁碳納米管，此種直徑的碳納米管經實驗測試表明，具備更好的殺菌效果；
[0018]—種優選實施例，所述多肽分子為人工合成多肽分子；
[0019]當昆蟲受到外界環境刺激時產生大量的具有抗菌活性的陽離子多肽，已篩選出百余種抗菌肽，體內外實驗證實，多個抗菌肽不僅有很強的殺菌能力還能殺死腫瘤細胞，例如，從蠶體內篩選的抗菌肽D表現了很好的應用前景，并能利用基因工程技術生產，但自然多肽獲取量低，不適合大規模的工業化生產，故本發明優選采用人工合成多肽分子；
[0020]作為一種舉例說明，所述紅外線吸收劑為吸收波段在750 - lOOOnm.該吸收劑采用離子晶體作為主體，能聚攏自然環境中物體表面發出的紅外觀線或者直接采用特殊設備照射的紅外光線，離子晶體中的長光學波由于產生了一定的電偶極矩，具備強烈地吸納聚攏遠紅外光[吸收系數可達10cm]的作用，離子晶體中的自由載流子在能帶內各個能級之間的躍迀也可吸納聚攏紅外光；
[0021]作為一種舉例說明，所述離子晶體是由正、負離子或正、負離子集團按一定比例通過離子鍵結合形成的晶體，所述離子晶體硬而脆，通常具有較高的熔沸點，熔融或溶解時可以導電；
[0022]本發明將多肽分子加入到本發明之碳納米管抗菌涂料中，通過所述離子晶體對紅外線的采集，大大增強了該抗菌涂料在自然環境和特殊設備紅外光照射下，對有害細菌蛋白質的吸附能力，例如炭疽桿菌、癌細胞等，這些細菌被吸附后將被殺死，而周圍的有益活體組織不會受到影響，因為多肽分子具備選擇性粘附能力，這就很好的避免了碳納米管對人體和動物表皮接觸式的傷害；
[0023]—種優選實施例，所述本發明之一種新型碳納米管抗菌涂料按質量百分比的添加量分別是:85%的環保涂料、5%的碳納米管、3%的多肽分子和7%的紅外線吸收劑；此種配制是經過多次試驗后選擇的最優結果，即達到本發明目的之最佳配比；
[0024]—種新型碳納米管抗菌涂料的制作工藝，包括如下步驟:
[0025]步驟一、通過攪拌裝置的底部，向裝有環保涂料的攪拌裝置內緩慢推入碳納米管；
[0026]此舉通過從環保涂料液體的底部由下至上的加入所述碳納米管，可以很好的避免所述碳納米管對環境的外泄，使得所述碳納米管可以更好的融入所述環保涂料中；
[0027]步驟二、開啟所述攪拌裝置中的攪拌器，并緩緩加入多肽分子；
[0028]作為一種舉例說明，所述步驟二中的攪拌器攪拌時間為10分鐘，攪拌條件為常溫和常壓；
[0029]作為一種舉例說明，所述步驟二中的攪拌器先是順時針方向攪拌5分鐘，然后逆時針方向攪拌五分鐘，通過控制攪拌器的正反轉來達到最佳的均勻攪拌效果；
[0030]步驟三、對按步驟二中的操作規定完成的所述攪拌裝置中緩緩加入紅外線吸收劑，并繼續攪拌20分鐘；
[0031]作為一種舉例說明，所述步驟三中的攪拌條件為常溫、常壓以及避光；
[0032]作為一種舉例說明，所述步驟三中的攪拌器先是順時針方向攪拌10分鐘，然后再逆時針方向攪拌10分鐘，通過控制攪拌器的正反轉來達到最佳的均勻攪拌效果；
[0033]步驟四、對涂料進行密封、避光包裝、生產完畢；
[0034]實驗證明，碳納米管與所述紅外線吸收劑的配合，能夠更好的增加普通環境下的抗菌效果，無需特殊的紅外光發生器的照射；而且實驗證明，延長細菌與碳納米管的接觸時間能增強碳納米管的抗菌性能，在一定條件下，碳納米管與細菌作用時間越長，細菌死亡率越高，這項實驗結果更能證明本發明之抗菌涂料的優越性和環保性，涂料具備大面積、長時間接觸外部的各種條件，應用于抗菌領域，前景十分廣闊；
[0035]作為一種舉例說明，所述碳納米管可以采用石墨電弧法、催化裂解法、離子蒸發法或激光蒸發法制作而成；
[0036]本發明的有益效果:
[0037]1、該發明解決了傳統制備工藝所制造出的涂料不具備抗菌效果的不足，開拓了涂料界的新領域；
[0038]2、拓寬了碳納米管的使用領域，降低了其對人體肺部以及皮膚的傷害，在抗菌的同時，降低了抗生素的濫用對人體和未來的風險；<