专利摘要
本发明属于无机抗菌材料领域，公开了一种微米级无机抗菌纤维及其制备方法。将氧化镁、硅酸钠和硫酸混合反应，得到聚硅酸镁化合物，然后经过喷丝板加压成型形成中空纤维，切断处理形成长度为2～4μm短纤维，干燥后得到硅镁纤维；将所得硅镁纤维用盐酸处理后水洗烘干，然后加入到硝酸银溶液中浸泡并超声处理，过滤，所得固体经葡萄糖溶液浸泡处理，水洗干燥，得到所述微米级无机抗菌纤维。本发明制备的抗菌纤维，具有纤维强度强、纳米银不容易脱落等特点，对于大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌率达到90％以上。
权利要求
1.一种微米级无机抗菌纤维的制备方法，其特征在于包括如下制备步骤：
(1)将氧化镁和硅酸钠加入到反应器中，然后加入硫酸，搅拌混合反应，得到聚硅酸镁化合物；
(2)将步骤(1)所得聚硅酸镁化合物经过喷丝板加压成型形成中空纤维，切断处理形成长度为2～4μm短纤维，干燥后得到硅镁纤维；
(3)将步骤(2)所得硅镁纤维用盐酸处理4～6h，水洗后烘干，得到改性硅镁纤维；
(4)将步骤(3)所得改性硅镁纤维加入到硝酸银溶液中浸泡并超声处理，然后过滤，所得固体经葡萄糖溶液浸泡处理，水洗干燥，得到所述微米级无机抗菌纤维；
步骤(1)中所述氧化镁和硅酸钠加入的质量比为1:1～1:5；
步骤(1)中所述硫酸的浓度为10～20wt.％；
步骤(3)中所述盐酸的浓度为5～10wt.％。
2.根据权利要求1所述的一种微米级无机抗菌纤维的制备方法，其特征在于：步骤(2)中所述的干燥是指在100～120℃干燥。
3.根据权利要求1所述的一种微米级无机抗菌纤维的制备方法，其特征在于：步骤(2)中所得硅镁纤维的硅含量为18～27wt.％、镁含量为25～35wt.％、氧含量为40～50wt.％。
4.根据权利要求1所述的一种微米级无机抗菌纤维的制备方法，其特征在于：步骤(4)中所述硝酸银溶液的浓度为0.5mg/L～1.5mg/L；所述葡萄糖溶液的浓度为1mg/L～3mg/L。
5.一种微米级无机抗菌纤维，其特征在于：通过权利要求1～4任一项所述的方法制备得到。
说明书
技术领域
本发明属于无机抗菌材料领域，具体涉及一种微米级无机抗菌纤维及其制备方法。
背景技术
微生物存在于人们生活的角角落落，螨虫、大肠杆菌、金黄色葡萄球菌等有害生物会影响人们正常的日常生活。银、铜、锌等离子，具有杀菌消毒特性，早已被人类熟知和利用。现代科学证实，纳米银在水中能分解出极微量的银离子，这种银离子能吸附水中的病毒细菌等微生物，并进入其细胞内，使病菌赖以生存的酶蛋白失去作用，从而杀死病菌。
抗菌纤维是指具有抑制真菌、病毒等有害生物的功能性作用的纤维，不但具有抗菌功能，还能够增强材料的强度。因此，在烧结碳、编制物、空气过滤材料、净水材料、无机陶瓷等方面，抗菌纤维材料具有巨大市场潜力。
目前关于抗菌纤维制备的专利已有很多，然而涉及的很多抗菌纤维大多都是以有机的纤维织物为原材料，将含银、铜、锌离子的陶瓷粉等无机抗菌剂，混入聚酯、聚酰胺或聚丙烯腈中进行纺丝而得。但是，这种混入方法制备的抗菌纤维，银与有机纤维的结合力弱，抗菌性的持久性差。此外，有机抗菌纤维的强度较弱，耐酸性差，在制备过程中会使用大量有机试剂，污染较大。
发明内容
针对以上现有技术存在的缺点和不足之处，本发明的首要目的在于提供一种微米级无机抗菌纤维的制备方法。本发明以氧化镁和硅酸钠为原料制备无机硅镁纤维，通过酸对其改性后，纤维的比表面积大，有贯穿整个结构的沸石孔道和孔隙，具有优异的多孔性和吸附性。然后，将改性纤维负载银离子，采用还原法制备纳米银纤维，对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌均具有良好的抑菌活性，抗菌持久性好。
本发明的另一目的在于提供一种通过上述方法制备得到的微米级无机抗菌纤维。
本发明目的通过以下技术方案实现：
一种微米级无机抗菌纤维的制备方法，包括如下制备步骤：
(1)将氧化镁和硅酸钠加入到反应器中，然后加入硫酸，搅拌混合反应，得到聚硅酸镁化合物；
(2)将步骤(1)所得聚硅酸镁化合物经过喷丝板加压成型形成中空纤维，切断处理形成长度为2～4μm短纤维，干燥后得到硅镁纤维；
(3)将步骤(2)所得硅镁纤维用盐酸处理4～6h，水洗后烘干，得到改性硅镁纤维；
(4)将步骤(3)所得改性硅镁纤维加入到硝酸银溶液中浸泡并超声处理，然后过滤，所得固体经葡萄糖溶液浸泡处理，水洗干燥，得到所述微米级无机抗菌纤维。
优选地，步骤(1)中所述氧化镁和硅酸钠加入的质量比为1:1～1:5。
优选地，步骤(1)中所述硫酸的浓度为10～20wt.％。
优选地，步骤(2)中所述的干燥是指在100～120℃干燥。
优选地，步骤(2)中所得硅镁纤维的硅含量为18～27wt.％、镁含量为25～35wt.％、氧含量为40～50wt.％。
优选地，步骤(3)中所述盐酸的浓度为5～10wt.％。
优选地，步骤(4)中所述硝酸银溶液的浓度为0.5mg/L～1.5mg/L；所述葡萄糖溶液的浓度为1mg/L～3mg/L。
一种微米级无机抗菌纤维，通过上述方法制备得到。
本发明的制备方法及所得到的产物具有如下优点及有益效果：
(1)本发明以氧化镁，硅酸钠等无机原料制备聚硅酸镁化合物，所制备材料具有比表面积大等特点。
(2)本发明以聚硅酸镁化合物，通过纤维成型的方法，制备具有贯穿整个结构的沸石孔道和孔隙的微米级无机纤维。
(3)本发明涉及的微米级无机纤维，纤维直径0.5～1微米。
(4)本发明中无机纤维经过酸改性后，吸附能力显著增强，吸附次甲基蓝的能力增加1倍以上。
(5)本发明制备的抗菌纤维，具有纤维强度强、纳米银不容易脱落等特点，对于大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌率达到90％以上(3～4×10
(6)本发明制备的抗菌纳米纤维是无机材料，具有耐高温的特点，可应用于抗菌烧结活性碳、抗菌陶瓷等领域。
附图说明
图1为本发明实施例1步骤(2)所得硅镁纤维A的电镜扫描图。
图2为本发明实施例2步骤(2)所得硅镁纤维B的电镜扫描图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
(1)将20g氧化镁和50g硅酸钠加入到反应器中，然后加入300mL浓度为10wt.％的硫酸，搅拌混合反应，得到聚硅酸镁化合物；
(2)将步骤(1)所得聚硅酸镁化合物经过喷丝板加压成型形成中空纤维，切断处理形成长度为2～4μm短纤维，100～120℃干燥后得到硅镁纤维A。
(3)取步骤(2)所得硅镁纤维10g用浓度为5wt.％的盐酸以料液比1:10(g/mL)常温处理5h，将处理后的纤维材料水洗至中性，于105℃烘干，得到酸改性硅镁纤维C；
(4)取步骤(3)所得改性硅镁纤维2.2g加入到硝酸银溶液(用精密分析天平称取0.0012g硝酸银，用去离子水溶解转移至100ml容量瓶并定容)中浸泡并超声处理10min，然后过滤，所得固体经浓度为2mg/L的葡萄糖溶液浸泡处理2h(固液比1:25g/mL)，水洗干燥，得到所述微米级无机抗菌纤维D。
本实施例步骤(2)所得硅镁纤维A经测试硅含量为20wt.％、镁含量为25wt.％、氧含量为50wt.％。
本实施例步骤(2)所得硅镁纤维A的电镜扫描图如图1所示(放大倍数×10000)。图中可看出本发明所得硅镁纤维的纤维直径0.5～1微米。
实施例2
(1)将30g氧化镁和40g硅酸钠加入到反应器中，然后加入300mL浓度为10wt.％的硫酸，搅拌混合反应，得到聚硅酸镁化合物；
(2)将步骤(1)所得聚硅酸镁化合物经过喷丝板加压成型形成中空纤维，切断处理形成长度为2～4μm短纤维，100～120℃干燥后得到硅镁纤维B。
(3)取步骤(2)所得硅镁纤维10g用浓度为5wt.％的盐酸以料液比1:10(g/mL)常温处理5h，将处理后的纤维材料水洗至中性，于105℃烘干，得到酸改性硅镁纤维；
(4)取步骤(3)所得改性硅镁纤维2.2g加入到硝酸银溶液(用精密分析天平称取0.0012g硝酸银，用去离子水溶解转移至100ml容量瓶并定容)中浸泡并超声处理10min，然后过滤，所得固体经浓度为2mg/L的葡萄糖溶液浸泡处理2h(固液比1:25g/mL)，水洗干燥，得到所述微米级无机抗菌纤维。
本实施例步骤(2)所得硅镁纤维B经测试硅含量为18wt.％、镁含量为29wt.％、氧含量为48wt.％。
本实施例步骤(2)所得硅镁纤维B的电镜扫描图如图2所示(放大倍数×50000)。图中可看出本发明所得硅镁纤维的纤维直径0.5～1微米。
1、以上实施例所得纤维的吸附性能测试：
(一)次甲基蓝的标准曲线绘制
(1)准确称取1.00g次甲基蓝，用去离子水溶于1000ml容量瓶，配置次甲基蓝溶液母液。
(2)将上述次甲基蓝溶液母液稀释成浓度分别为10mg/L、8mg/L、6mg/L、4mg/L、2mg/L、1mg/L的次甲基蓝溶液。
(3)用紫外分光光度计于664nm处测定吸光度。
(4)以次甲基蓝溶液浓度横坐标，吸光度为纵坐标绘制标准曲线。
(二)纤维吸附次甲基蓝的实验
(1)分别称取0.2g硅镁纤维A、硅镁纤维B和酸改性硅镁纤维C于250ml锥形瓶，加入100ml浓度为10mg/L的次甲基蓝溶液。
(2)将上述锥形瓶放在恒温水浴摇床于25℃、转速150震荡处理4h。
(3)将震荡后的溶液经离心机于3000r/min离心5min，得到上清液。
(4)取上述上清液用紫外分光光度计于664nm处测定吸光度，得到吸附率。
测试所得三种纤维材料吸附次甲基蓝溶液的结果如表1所示：
表1不同纤维材料吸附次甲基兰的性能
由表1结果可以看出，本发明中无机纤维经过酸改性后，吸附能力显著增强，吸附次甲基蓝的能力增加1倍以上。
2、以上实施例所得纤维的抗菌性能测试：
(1)称取蛋白胨5.0g、牛肉膏2.5g、氯化钠2.5g用500ml热水溶解，得到液体培养液。
(2)分别取上述配制好的培养液30ml，加入五个100ml锥形瓶，分别编号1、2、3、4、5。
(3)分别取上面配置好的培养液9ml，加入九个10ml试管，分别编号1、2、3、4、5、6、7、8、9。将剩余培养液转移至500ml锥形瓶。
(4)将上述锥形瓶和试管包扎好放入高压灭菌锅121℃灭菌20min。
(5)分别称取三份0.1g硅镁纤维B和负载银离子后的微米级无机抗菌纤维D与移液枪、酒精灯等紫外灭菌1h。
(6)分别取1ml活化后的大肠杆菌和金黄色葡萄球菌菌悬液，加到试管1和2进行稀释，再从1和2中分别取1ml培养液至3和4号试管，控制两种菌的量在(3～4×10
(7)无菌环境下向1和2号锥形瓶中加入0.1ml稀释后的大肠杆菌，并向2号锥形瓶中各加入已灭菌的纤维。
(8)无菌环境下向3和4号锥形瓶中加入0.1ml稀释后的金黄色葡萄球菌，并向4号锥形瓶中加入已灭菌的纤维。
(9)无菌环境下将剩余的纤维加到5号锥形瓶。
(10)将1～5号锥形瓶中的细菌放在水浴恒温摇床37℃，震荡速率150r/min培养12h。
(11)以9号试管中的培养液为空白组，大肠杆菌于紫外600nm处测定吸光度，金黄色葡萄球菌于紫外620nm处测定吸光度，以吸光度至作为微生物数量的评价指标。
测试所得硅镁纤维B和负载银离子后的微米级无机抗菌纤维D的抑菌效果比较如表2所示。
表2两种纤维材料的抑菌效果比较
由表2结果可以看出，本发明所得负载银离子后的微米级无机抗菌纤维相比未改性的无机硅镁纤维的抑菌效果得到了显著的提高，对于大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌率达到90％以上。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其它的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
一种微米级无机抗菌纤维及其制备方法专利购买费用说明
Q：办理专利转让的流程及所需资料
A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。
1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。
2：按规定缴纳著录项目变更手续费。
3：同时提交相关证明文件原件。
4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。
Q:专利著录项目变更费用如何缴交
A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式
Q：专利转让变更，多久能出结果
A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。
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