专利名称：多功能广谱纳米抗菌材料及其制备方法
因此，本发明的目的在于克服已有技术使用的抗菌材料功能单一、防护面窄的缺陷，从而提供一种多功能广谱纳米抗菌材料，及其制备方法。本发明的目的是通过如下的技术方案实现的本发明提供一种多功能广谱纳米抗菌材料，包括一基底材料，其特征为该基底材料涂敷了抗菌涂层，所述的抗菌涂层包括疏水分散剂、纳米级银的正离子抗菌粉末、具有远红外辐射特性的纳米粒子以及锐钛矿TiO2粒子。该基底材料可以是各种纺织品、包括无纺布、针织物和机织物，或其它多孔材料，或其它固体材料。具有可选择的多孔尺寸，基底材料也能被用作过滤器以切断传染链。最好该基础材料是能够过滤0.5微米以上的细尘、水基和液化气溶胶。在实际应用中作为载体的基底材料不限于口罩，也不限于织物。例如，可以是包括运动服、病服、制服等等的各类服装。可以是包括床单、被罩、枕头等等的床上用品。可以是大小便失禁用的产品例如尿片和内裤等等。可以是防护器材例如口罩、手套、鞋子、帽子等等。可以是家居中的其它物体诸如毯子、家具、空调器滤网、墙壁、图画等等。本发明还提供一种多功能广谱纳米抗菌材料的制备方法，包括如下步骤1)准备一个基底材料，该基底材料是织物，或涂敷了功能高分子涂层的材料；基底材料具有可选择的多孔尺寸，能够过滤0.5微米以上的细尘、水基和液化气溶胶；2)制备多功能抗菌组份的乳液，包括组份1疏水分散剂，用以在基底材料的表面提供疏水及可透气的功能；比如Oleophobol C，它是ciba的丙烯酸氟烃酯类拒水拒油织物整理剂，以水为溶剂的水乳液，在本发明中用于对织物进行拒水处理。其同类的产品还有美国3M的Scotchgard FC，杜邦的Zepel，日本大金工业株式会社Unidyne TG等。Oleophobol C在本发明中的应用范围是40～80g/L。同现有的技术相比，本发明中Oleophobol C有三种重要功能，第一为基体材料提供疏水作用，有效地切断感染源，第二，它本身具有优良的成膜性，而且与基体材料和纳米粒子有很大的亲和力，可协同纳米粒子在基体表面上形成牢固的薄膜，无须再用其他的树脂成膜剂，所以处理后的产品都具有良好的透气性，纺织品手感优良，第三它本身就是优良的分散乳化剂，可以有效地分散相当数量的纳米级粉末；组份2具有接触杀菌机制的纳米级银的正离子抗菌粉末，可以抑制细菌繁殖、孢子和乙型肝炎病毒；比如用MFS200 1.5～3.0g/L，(中国明日公司产品)提供银正离子杀菌功能的纳米粉末，以及MC2A 1.5～3.0g/L，(中国明日公司产品)主要成分Al2O3，通过远红外辐射提供抗菌特性的无机纳米材料。组份3具有远红外辐射特性的纳米粒子，可以提供由远红外辐射的杀菌机制产生的抗菌功能，可以杀死金色葡萄球菌、链球菌、肺炎和大肠杆菌；比如用STK1.5～3.0g/L，(中国明日公司产品)以锌钙盐为主要抗菌成分，配以特殊远红外材料复合而成的无机抗菌材料。组份4锐钛矿TiO2粒子，可以提供在紫外光、日光和/或其它光源下通过光催化氧化将细菌分解成为CO2和H2O的杀菌机制产生的抗菌功能，还具有把由组份2和组份3杀死的细菌产生的有害物质分解成为CO2和H2O的功能，以确保安全和防护的功效；比如用HR3 1.5～3.0g/L，(中国明日公司产品)锐钛型二氧化钛纳米粒子，具有光催化功能的纳米抗菌材料。在制备纳米抗菌整理剂的过程中，按配方要求将各纳米粉体组分称好，加入Oleophobol C，再加入少量去离子水，按照1～1.5ml/L的浓度加入冰醋酸。开动高速搅拌机，在1200rpm速度下搅拌10分钟，用去离子水将以上混合物稀释到一定的体积后，再用超声波分散仪处理20分钟，成功制备的分散乳液在24小时之内无沉淀。
3)把步骤2)制备的乳液通过浸渍、填充、涂覆或喷洒之中任一种方法涂敷到作为载体的基底材料上；4)把该材料进行干燥和焙烘固化，干燥温度应该在60～80℃，最好采用具有吹风装置的转鼓式烘燥机进行，以吹掉未附着的纳米粒子。焙烘温度130～150℃，处理3分钟。对于手术用口罩，由于其采用无纺布制作，过高的温度会导致软化、收缩等的破坏现象，另外也会对医用口罩的粘合结构造成一定的不利影响，所以对于以无纺布为原料的医用口罩，焙烘温度在110～120℃，处理3～5分钟。经过焙烘后，Oleophobol C协同高度分散的纳米粒子在基体的表面上就会形成牢固的抗菌薄膜，赋予处理的材料持久抗菌性能。
5)把该材料用清水清洗并再次用吹风干燥，得到多功能广谱纳米抗菌材料。
这样，就可以得到具有广谱抗菌功效的多功能材料了。


图1是用本发明的纳米广谱抗菌材料制备方法处理的手术用口罩的外层的电子扫描显微镜相片；图2是用本发明的纳米广谱抗菌材料制备方法处理的手术用口罩的中层外表的电子扫描显微镜相片；图3是用本发明的纳米广谱抗菌材料制备方法处理的手术用口罩的内层的电子扫描显微镜相片；图4是用本发明的纳米广谱抗菌材料制备方法处理的N95手术用口罩的外观；图5是用本发明的纳米广谱抗菌材料制备方法处理的N95手术用口罩的外表面的电子扫描显微镜相片；图6是用本发明的纳米广谱抗菌材料制备方法涂敷纤维表面的电子扫描显微镜相片；图7是用本发明的纳米广谱抗菌材料做抗菌试验结果的相片。

现在我们以口罩为例，该口罩的材料是多层无防布，该材料能够过滤0.5微米以上的细尘、水基和液态气溶胶。把这材料作为基底材料并用下列功能性组份配方的乳液进行处理配方11.Oleophobol C(杜邦产品)50g/L 用于提供疏水性，成膜性，分散剂三种性能。
2.MFS200(中国明日公司产品)1.8g/L 通过银的正离子的抗菌功能提供抗菌特性的纳米粉末。
3.STK(中国明日公司产品)1.8g/L 通过远红外辐射提供抗菌特性的纳米粉末。
4.HR3(中国明日公司产品)1.8g/L 锐钛矿TiO2纳米级粒子，具有光催化功能的抗菌剂，耐热性能高。
配方21.Oleophobol C(ciba产品)60g/L 用于提供疏水性，成膜性，分散剂三种性能。
2.MFS200(中国明日公司产品)2.5％*通过银的正离子的抗菌功能提供抗菌特性的纳米粉末。
3.MC2A(中国明日公司产品)2.5％*主要成分氧化铝，通过远红外辐射提供抗菌特性的纳米粉末。
4.STK(中国明日公司产品)2.5％*通过远红外辐射提供抗菌特性的纳米粉末。
5.HR3(中国明日公司产品)2.5％*锐钛矿TiO2纳米级粒子以提供光催化氧化特性*＝重量百分比当把上述配方的乳液通过浸渍、填充、涂覆或喷洒之中任一种方法涂敷到作为载体的口罩的各层上后，该口罩就同时具有乳胶各组份所赋与的疏水杀菌功能了。当然，在涂敷操作后还要对该口罩进行干燥和焙烘固化，然后再要进行清洗和再干燥处理才能使用。
图1中相片所示的是手术口罩的外层经过纳米乳液处理后放大4,000倍的显微外观。图2是同一口罩的中层的外表面经过纳米乳液处理后放大3,000倍的显微外观。图3是同一口罩的内层经过纳米乳液处理后放大4,000倍的显微外观。图4是N95口罩的整体外观。图5是N95口罩外表面放大20倍的显微外观。图6是纤维表面被纳米乳胶被覆后放大30,000倍的显微外观。图7是抗菌测试的结果，在图7中可见被覆在口罩上的纳米材料表现出对右边的金色葡萄球菌(伤口/肠内的/潜伏的呼吸道病原体)和左边的大肠杆菌具有有效的抑制效果。
在实际应用中，载体当然不限于口罩。例如，可以是各种纺织品、包括无纺织物、针织物和机织物，或其它多孔材料，或其它固体材料。具有可选择的多孔尺寸，基底材料也能被用作过滤器以切断传染链。最好该基础材料是能够过滤0.5微米以上的细尘、水基和液化气溶胶。纺织的、非纺织的织物、或其它材料，或其它涂敷了功能高分子涂层的材料；可以是包括运动服、病服、制服等等的各类服装；可以是包括床单、被单、枕头等等的床上用品；可以是大小便失禁用的产品例如尿片和底裤等等；可以是防护器材例如口罩、手套、鞋子、帽子等等；可以是家居中的其它物体诸如毯子、家具、空调器滤网、墙壁、图画等等。


本发明涉及一种多功能广谱纳米抗菌材料及其制备方法。该抗菌材料包括基底材料，及其表面涂敷的疏水分散剂、纳米级银的正离子抗菌粉末、具有远红外辐射特性的纳米粒子和锐钛矿TiO