金屬氧化物抗菌材料

1、金屬氧化物抗菌材料第1頁，共29頁，2022年，5月20日，22點19分，星期三4.1概述 古代就有把牡犡、海扇等貝殼燒戌粉料用於抗菌的，日本的山本元治等1994提出鹼金屬或AgO、CuO、ZnO等金屬氧化物抗菌劑和抗菌陶磁釉的專利，特點是可以在高溫中使用，熱穩(wěn)定性好、壽命長是氧化物抗菌劑的特點。 Jawai等檢測了MgO、CaO和ZnO等氧化物的抗菌性， 并認為其抗菌機理是活性氧引起的。研究人員進行了MgO、 CaO及ZnO對遺傳物質(zhì)DNA的損傷實驗(即變異性能實 驗)，變異和致癌物質(zhì)苯并蓖(Benzopyrene)中加入濃度為5mg/ml 時，變異菌數(shù)降1/2。第2頁，共29頁，2022年

2、，5月20日，22點19分，星期三4.1概述J. Sawai 等認為MgO、CaO和ZnO對抗變異和抗癌，Mg對治療高血壓，血管系統(tǒng)疾病，Zn對生殖系統(tǒng)的保健等都是有利的?？梢娊饘傺趸粌H具有抗菌性，也有一定的保健功能。特別是身體中不可缺的成分CaO、 ZnO及MgO等氧化物抗菌材料在食品飲食行業(yè)和家庭，廚房等的抗菌工程有重要意義。 第3頁，共29頁，2022年，5月20日，22點19分，星期三無機抗菌材料都要求對其性能，應(yīng)用範圍，使用技術(shù)等進行全面評估，也要考察它能在多大程度上滿足下列要求:1.廣譜的抗菌能力，殺抑各種細菌、霉菌、酵母菌、 藻類及病毒， 2.長效抗菌，抗菌材料不會快速溶出、揮

3、發(fā)，有緩釋功能3. 安全可靠，即使長期使用對人畜也是安全的: 4.生產(chǎn)和使用時，不應(yīng)對水源，空氣等環(huán)境造成污染，不生成有害物質(zhì)。 5.具有耐酸鹼和耐化學(xué)等穩(wěn)定性第4頁，共29頁，2022年，5月20日，22點19分，星期三6.耐候性好，不怕高溫，不怕海水或淡水，不怕紫外光長期照射; 7.無異味，無顏色，不影響產(chǎn)品原有的透明度，不破壞原產(chǎn)品的物理性能8.使用簡單、方便，且符合實際使用狀態(tài); 9.用途廣泛，用量少、成本低，客戶易于接受。 第5頁，共29頁，2022年，5月20日，22點19分，星期三4.2 Zno-Cao抗菌材料 4.2.1 Zno-Ca0粉末的制備 Zno 對 Cao的摩爾含量為

4、0-20%，將其于乳缽中混合，在1400。c熱處理后，用乾法游星球磨機粉磨3hrs 得到粒徑為 0.5m的Zno-Cao固溶體粉體。 第6頁，共29頁，2022年，5月20日，22點19分，星期三 CaO與ZnO的抗菌機理 氧化物抗菌材料的抗菌機理與含金屬離子的抗菌機理是不同的。以下有幾種說法。 4.2.4.1 CaO的抗菌機理 CaO的抗菌機理主要是利用它的強鹼性，它的pH值大于12，不利于細菌的成長。Sawai等否認上述觀點。他們在CaO的粉末膠體中確認了活性氧自由基，并認為鹼性引起的細菌損傷與活性氧自由基O2-引起的細菌損傷是有區(qū)別的。另外Susiyama等認為水和在CaO表面層形成濃厚

5、的抗菌作用的 OH-表面層。 第7頁，共29頁，2022年，5月20日，22點19分，星期三Zno的抗菌機理Sawai等在ZnO粉末膠體中發(fā)現(xiàn)H2O2.并用ZnO處理的細菌損傷與H2O2處理的細菌損傷是相同的。由此認為ZnO 的抗菌機理是表面產(chǎn)生的H2O2的作用。 第8頁，共29頁，2022年，5月20日，22點19分，星期三4.3鈣系列無機抗菌劑 鈣系列無機抗菌劑的主要成分是鈣氧化合物，有效成分是 鋅、銅等抗菌金屬離子。 將鈣氧化物和抗菌金屬離子通過固溶法，加工制成的全新抗菌劑。由于它耐高溫，性能穩(wěn)定、對人畜及環(huán)境安全，抗菌效果好，適應(yīng)領(lǐng)域廣闊，原料成本低，加工工藝不復(fù)雜等優(yōu)點，是一項很有開

6、發(fā)前景的無機抗菌劑。 第9頁，共29頁，2022年，5月20日，22點19分，星期三鈣系列無機抗菌劑之特點1.該抗菌劑屬鹼性材料，有中和酸性物質(zhì)或鹵化物，使之失活的能力。它可以隨意在這類原料中使用，一般不會產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)而破壞產(chǎn)品的物理穩(wěn)定性。2.該抗菌劑能在各種光照條件下，長期保持不變色，保証抗菌產(chǎn)品的性能和質(zhì)量。第10頁，共29頁，2022年，5月20日，22點19分，星期三鈣系列無機抗菌劑之特點3.具有耐高溫特點，我們曾用1200oC高溫?zé)Y(jié)該抗菌劑，并在中科院力學(xué)所采用等離子技朮，以瞬時2000。C的高溫?zé)Y(jié)該抗菌劑，進行粉碎加工后，再把加工后的二種杭菌劑做抗菌功能檢測試，抗菌效果未變。

7、說明這種結(jié)合體，經(jīng)高溫加工后，理化結(jié)構(gòu)保持完好，其中的抗菌金屬離子沒發(fā)生氧化、失活現(xiàn)象。它非常適合用作陶瓷、搪瓷等高溫加工制品使用的抗菌劑，這是它獨有的特點。第11頁，共29頁，2022年，5月20日，22點19分，星期三鈣系列無機抗菌劑之特點 4.具有速效抗菌的特點，正因為它的微溶特性，帶動了抗菌金屬離子能較快地溶出，以快速殺抑致病菌。第12頁，共29頁，2022年，5月20日，22點19分，星期三第13頁，共29頁，2022年，5月20日，22點19分，星期三鈣系列抗菌劑的抗菌特性(5)安全性能好，鈣是一種食品添加物，也是人體必需的礦物質(zhì)之一。據(jù)檢測:選6週雄性小鼠5只，按其體重2g/kg

8、 做本抗菌劑的急性口服試驗，結(jié)果未見死亡。 (6)使用方便，容易分散，成本低廉。 (7)性能穩(wěn)定，不會和含硫化合物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，故可用在含硫化劑的天然橡膠中。、 第14頁，共29頁，2022年，5月20日，22點19分，星期三鈣系列無機抗菌劑的制造工藝 首先，選擇鈣等氫氧化物作抗菌金屬離子的結(jié)合體。這種原料是制葯、橡膠等行業(yè)用的添加劑，也可用作消毒劑。例如:氫氧化鈉、氫氧化鈣、氫氧化鎂等。它本身就是一種固體鹼，對水有微溶特性。即在水中有一定的溶解度。 當(dāng)它抗菌金屬離子結(jié)合后，使金屬離子也能在一定程度上容易地，得以釋放。另一方面，由于該結(jié)合體具有的微溶特性，使結(jié)構(gòu)的抗菌金屬離子能較快速溶出，使該

9、抗菌劑具備了速效特徵。最后，該結(jié)合體原料價格十分低廉。 第15頁，共29頁，2022年，5月20日，22點19分，星期三鈣系列無機抗菌劑的制造工藝其次，選擇鋅、銅等抗菌金屬離子作為鈣等氫氧化物的結(jié)合體。眾所周知，具有抗菌功能的金屬鹽種類繁多。如：金、銀、銅、鉛、鋅、錫、鉻、鎘、鎳等。所以選擇鋅、銅這二種抗菌金屬鹽，是因為它們與結(jié)合體結(jié)合后具有廣譜的抗菌能力，它對細菌、霉菌、酵母菌以及藻類都具有優(yōu)異的殺抑功效。第16頁，共29頁，2022年，5月20日，22點19分，星期三鈣系列無機抗菌劑的制造工藝 抗菌劑的基本加工方法是采用固溶法。將鋅銅二者化合時，抗菌金屬離子便分散在固體鹼的晶格中，而且能防

10、止抗菌金屬離子晶格化，同時，保持金屬離子的活性。檢測表明，在固溶過程中，只要抗菌金屬的濃度保持在抗菌劑總量的 0.001%-0.2%，就可確保結(jié)合體(固體鹼)的結(jié)構(gòu)完整。從而確保抗菌金屬離子能穩(wěn)定在結(jié)構(gòu)內(nèi)，不致氧化、失效;也能做到抗菌金屬離子長期、穩(wěn)定地向外釋放。第17頁，共29頁，2022年，5月20日，22點19分，星期三鈣系列抗菌劑的抗菌原理 這種抗菌劑是以無機氧化物做官能團，或稱之為結(jié)合體、 吸附體。其功能是與抗菌金屬離子結(jié)合后，形成絡(luò)合物，這點和接觸型無機抗菌劑不同。將其添加到高分子材料中即可制成抗菌制品。 這類無機抗菌劑的滅菌原理是:結(jié)合體內(nèi)的抗菌金屬離子，通過緩慢地、微量地溶出，

11、和接觸型抗菌劑一樣，擊穿微生物細胞膜，和主管代謝功能的氨基酸等發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，使細胞的胞的代謝功能紊亂，無法呼吸，直至細胞死亡，實現(xiàn)滅菌。 第18頁，共29頁，2022年，5月20日，22點19分，星期三鈣系列抗菌劑的毒理檢測和抗菌功能檢測 先後于1999年1月和2003年8月中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院葯研所二次對鈣系列無機抗菌劑作了毒理檢測。結(jié)果証明:使用該抗菌劑是安全的。檢測結(jié)果見表4-3。 第19頁，共29頁，2022年，5月20日，22點19分，星期三第20頁，共29頁，2022年，5月20日，22點19分，星期三此外，在不同條件下對鈣系列無機抗菌劑本身，2003年在建材工業(yè)環(huán)境監(jiān)測中心做過10次抗

12、菌功能檢測。結(jié)果如下:1.燒結(jié)2000。C的抗菌劑對金黃色葡萄球菌滅菌率為99.28%, 2.燒結(jié)800。C的抗菌劑對金黃色葡葡球菌滅菌率為100%,3.燒結(jié)1200。C的抗菌劑對金黃色葡萄球菌滅菌率為 99.48%，對大腸桿菌滅菌率為100%，對金黃色葡萄球菌 MIC值為O.156g/L，對大腸桿菌M1C值為O.312g/L實測表明:在室溫條件下，鈣系列抗菌劑自身具有優(yōu)異的抗菌功能;即使經(jīng)過800。C、1200。c、2000。c高溫加工后，抗菌劑仍然具有抗菌功能。 第21頁，共29頁，2022年，5月20日，22點19分，星期三鈣系列抗菌劑的應(yīng)用 由於本抗菌劑具有諸多特點，使得它能在更廣泛的

13、領(lǐng)域中應(yīng)用。據(jù)不完全統(tǒng)計，這種抗菌劑已在很多材料中使用，均達 到了良好的抗菌效果。通常，將抗菌劑加工制成1.2m左右的超細粉狀顆粒，再分別按2%左右添加到各種原料中，采用傳統(tǒng)的工藝、設(shè)備，便可制成具有抗菌功能的全新產(chǎn)品。 第22頁，共29頁，2022年，5月20日，22點19分，星期三鈣系列抗菌劑的應(yīng)用鈣系列抗菌劑雖然在使用方面要比銀系列抗菌劑和光觸媒型抗菌劑要容易得多，但抗菌劑在使用中還需解決下列問題:1.內(nèi)牆涂料、水泥和丙綸長絲在添加鈣系列抗菌劑時，應(yīng)采用100-300。C的溫度先對抗菌劑加熱除水，以便于抗菌劑在原料中的分散;2.在洗衣粉中添加抗菌劑 時可在噴霧造粒前，也可在噴霧造粒之後使

14、用第23頁，共29頁，2022年，5月20日，22點19分，星期三鈣系列抗菌劑的應(yīng)用在陶瓷瓷釉中直接使用鈣系列抗菌劑時由于抗菌劑相對密度和瓷釉相對密度的差異等原因，會使抗菌劑在釉液中、塗釉後的乾燥期間、 燒結(jié)全程，逐漸沉降在瓷釉底部，表層很少甚至沒有抗菌劑，使制品的抗菌效果極差，因而需將抗菌劑制成釉液，塗在釉面，避免抗菌劑沉降。第24頁，共29頁，2022年，5月20日，22點19分，星期三第25頁，共29頁，2022年，5月20日，22點19分，星期三第26頁，共29頁，2022年，5月20日，22點19分，星期三抗菌砂 狗貓用地、公共場所、幼兒園的沙場等，一般用消毒劑或抗菌劑進行處理，但是

15、用消毒劑處理沙場裡的微生物是極其困難的。 能徹底殺滅1g沙土裡存在的1億多微生物是不容易的， 沙土中的霉菌和細菌不斷地產(chǎn)生并相互協(xié)調(diào)生存。由于細菌的作用制約著霉菌，不讓其無節(jié)制的增殖; 反過來霉菌也抑制 細菌增殖，消毒效果是暫時的。因此，利用陽光消毒和抗菌砂最有效的選擇。 第27頁，共29頁，2022年，5月20日，22點19分，星期三抗菌砂為了砂場中抑制雜菌的需要，在日本開發(fā)了抗菌砂。日本的市場為每年有30億日元，主要由石塚硝子(株)提供砂用抗菌劑。主要原料:CaCO3、脫臭劑、無機抗菌劑、麥皮主要用途:幼兒園、室內(nèi)狗貓佔地等; 特性: 與貓尿(或水分) 容易固化，保持清潔;無粉塵，抗菌效果和淨(jìng)化效果較好。 第28頁，共29頁，2022年，5月20日，22點19分，星