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纳米杀菌材料1基本介绍纳米杀菌材料是将抗菌剂通过一定的方法和技术制成纳米级杀菌剂,再与杀菌载体通过一定的方法和技术制备而成的具有杀菌功能的材料。纳米杀菌材料的核心是纳米杀菌剂。纳米杀菌剂大体上可以分为无机系、有机系和天然生物系三类。天然系杀菌剂目前尚不能实现大规模市场化生产;无机系杀菌剂以银系杀菌剂为主导;有机系以吡啶盐、四价铵盐和乙醇等主要成分。目前最为广泛的是耐热性好、抗菌谱广、有效期长的无机抗菌剂。纳米杀菌材料是近年研发的一类新型保健抗菌材料。纳米杀菌材料在日常的纤维服装,家用电器,卫生陶瓷制品,食品包装以及建筑用的钢板、涂料等领域,其中26%用于家居用品,20%用于家庭纤维制品,16%用于厨具和餐具,15%用于衣物,6%用于家电用品,6%用于医疗用品,5%用于鞋和地毯等,2%用于文具,4%用于其它。2常用杀菌剂2.1金属型纳米杀菌剂以纳米银杀菌剂为代表。纳米银杀菌剂把具有杀菌作用的银离子通过溶胶-凝胶、离子交换等技术依附在纳米级的载体上,如SiO2、TiO2、磷酸复盐等,或者通过一定技术制成纳米银粉作为杀菌剂。2.2光催化型纳米抗菌剂以纳米TiO2为代表,具有光催化性能的一类半导体无机材料。纳米TiO2主要基于光催化反应使有机物分解而具有抗菌、防臭效果的,在阳光尤其是在紫外线照射下能自行分解出自由移动的电子和带正电的空穴,形成空穴-电子对。3应用纳米银杀菌剂是首先投入商业化使用的杀菌剂。光催化半导体纳米二氧化钛类杀菌剂是新一类杀菌剂。应用:(1)纳米杀菌涂料(TiO2、ZnO及纳米载银杀菌材料等);(2)纳米杀菌纤维;(3)纳米杀菌塑料、纳米杀菌陶瓷(银系杀菌陶瓷及纳米TiO2杀菌陶瓷)、纳米杀菌玻璃、纳米杀菌金属制品等。4生产技术4.1纳米银杀菌剂(1)纳米银制备方法直接法(真空气体冷凝法、溅射法、激光高温燃烧法、机械研磨法)、间接法(还原法)、生物还原法(天然材料还原法、微生物体系法)。(2)离子交换法和络合-被覆法离子交换法用抗菌金属离子与载体中平衡电价作用的钠、钾、钙等阳离子相交换。该方法是目前最为常见的纳米抗菌材料制备方法,无机载体如架状硅酸盐、层状硅酸盐、磷酸盐等内部存在丰富空穴或孔道的矿物质均可。(3)络合-被覆法通过抗菌金属离子与络合剂硫代硫酸钠等络合,然后用硅胶吸附带负电的络合金属离子或金属离子,最后用溶胶-凝胶法外涂覆二氧化硅获得抗菌产品。(4)本体加入法以抗菌离子作为原料之一参与纳米级载体的纳米抗菌材料合成方法之一。该法主要应用于可溶性玻璃抗菌材料的制备,在成分设计时将抗菌金属离子的盐作为组成的一部分,按照玻璃的通常方法制备玻璃抗菌材料。4.2纳米TiO2抗菌剂(1)纳米TiO2制备方法(I)气相法:气相化学反应、表面反应、均相成核、核凝结4个步骤。用于气相法制备TiO2的母体主要有TiCl4和醇钛盐两类,制备采用的途径包括TiCl4和O2氧化法、醇钛盐直接热裂解和醇钛盐气溶胶水解等。气相法制备TiO2粒径细小均匀,但产量低,成本高,常用于实验室制备,产业化较少。(II)液相法:常用方法,以金属醇盐水解法和共沉淀为典型,其中共沉淀法是目前TiO2光催化型抗菌剂最经济、成本最低的制备方法之一。(2)纳米TiO2薄膜溶胶-凝胶法、化学气相沉积法(CVD)、自组装成膜法、电泳法和直接用活性二氧化钛粉末的简易成膜方法等。5生产企业(1)舟山明日纳米材料有限公司开发的纳米纳米复合银系抗菌粉末MFS350.,可广泛用于化纤、塑料用品、涂料、水处理、化妆品等领域。该公司还制备了新型的STK系列抗菌材料,用于涂料、塑料与化纤。(2)上海维来新材料科技有限公司该公司制成了高效、持久、广谱抗菌等特点的纳米抗菌系列产品,还开发了“好维来”六合一抗菌负离子环保乳胶漆。纳米银抗菌剂、纳米银抗菌整理剂(3)北京赛特瑞科技发展有限公司纳米层状银系无机抗菌防霉母粒及系列纤维制品(4)上海润河纳米材料科技有限公司创建纳弗(NAFUR)品牌,在纳米银系无机抗菌剂、抗菌母粒、纳米银胶等。(5)中科院江苏泰兴纳米材料厂研发了以磷酸复盐为载体的银系无机抗菌剂,商品名为HN-300,粒径小于0.3微米(6)成都交大晶宇科技有限公司以四针状氧化锌晶须为基础长效杀菌剂。(7)国外(I)国外抗菌剂使用的代表是日本,著名品牌有Zeomic、NOVAOR、(II)美国APACIAER(载银羟基磷灰石)、WA291,银系抗菌剂。(III)美国陶氏化学银离子纺织抗菌剂SilvadurET(IV)瑞士汽巴精细化学品公司的银系无机抗菌剂CibaIrgaguardB50006市场分析6.1市场需求我国抗菌材料研发单位近30家,抗菌制品生产商300多家。200