[发明专利]抗菌多孔基材及其制备和使用方法

说明书

技术领域

本发明涉及抗菌空气过滤器、其制备方法和使用方法。

背景技术

人类常常在生存环境中被微生物例如细菌、霉菌、酵母菌、病毒及其它感染性试剂所感染。在寻找抗菌材料方面的研究工作正在深入进行，所述抗菌材料包括各种天然和无机物质，例如茶提取物、壳聚糖、银、铜、锌，还有许多其它的物质。已经知道，银具有抗菌活性。银可以有效抵御超过650种的细菌菌株。银的抗菌活性取决于银阳离子(Ag⁺)，其可以与含有硫、氧或氮的生物分子上的电子供体基团强烈地结合。银离子通过置换其它主要金属离子例如Ca²⁺或Zn⁺来起作用。人们普遍认为，重金属与蛋白反应，导致蛋白的失活。人们还普遍相信，重金属通过结合(combing)酶的-SH基团而与蛋白反应，导致蛋白的失活。

目前正在深入研究纳米颗粒的用途，并提出了一些涂覆方法和表面处理方法。通常，合成具有纳米范围粒径的材料需要特殊技术。此外，为了获得含有纳米颗粒的材料，需要非常规的方法，这是由于大部分形成技术的能源消耗量很大。已经使用了许多物理和化学方法，例如真空沉积，分子束外延，溅射，激光辅助的真空烧蚀，化学气相沉积。这些技术需要专业的设备，并且需要在很高的温度下进行。

为了形成纳米颗粒材料，已经开发了一些低温方法和工艺。例如，离子植入方法，离子束辅助沉积方法(IBAD)和磁控溅射方法，这些方法都需要很高的初始投资，维护和操作成本很高，并且需要非常专门的操作技能。已经介绍了较简单的方法，例如无电电镀和浸染(padding)或辊轧方法，然而，这些方法的沉积率较低，产生较多的纳米颗粒淤渣浪费，并且纳米颗粒的粘附力低，有容易脱落的倾向。

对于施加薄膜，旋涂已经使用了几十年，并且现在用于纳米颗粒的沉积。向心加速度会引起树脂蔓延到基材的边缘，并最终脱离基材的边缘，在表面上留下树脂的薄膜。旋涂的困难之一是再现性。限定旋转工艺的参数的微小变化可以导致涂膜的急剧改变。旋涂引发的其它困难包括沉积率较低，这导致纳米颗粒的更大浪费(最多可达到98％)，工艺所涉及的化学试剂是危险品，并且纳米颗粒的粘附力低，产生容易脱落的倾向。

在最近几年，越来越多的科学证据表明，即使在最大和最工业化的城市中，房间、办公室、商业建筑和汽车内的空气比室外空气的污染更严重。其它研究工作表明，人们大约90％的时间是在室内度过的。由此，对许多人来说，由于接触空气污染，在室内比在户外对健康造成的危险可能更大。

有机官能化硅烷技术已经用于处理表面，例如衣服，以便赋予它们抗菌性能。

本发明试图至少部分地克服现有方法的一些上述缺点。

发明内容

在整个文件中，除非有与此相反的陈述，否则应该将术语“包括”、“包含”等等理解为非穷尽性的列举，或换句话说，是指“包括但不限于”。

按照本发明的第一个方面，提供了制备用作过滤器的抗菌基材的方法，其包括下列步骤：将多孔材料浸泡在银纳米颗粒胶体中；用硅烷季铵聚合物涂覆已经嵌入银纳米颗粒的多孔材料，这样可以降低银纳米颗粒的损失。

不希望被任何理论所束缚，颗粒与细菌的结合可能取决于可获得的相互作用的表面积。与更大的颗粒相比，具有可获得的用于相互作用的更大表面积的更小颗粒具有更强的抗菌效果。

用非常低的初始投资就可以有成本效益地实现这种新方法，并且维护和操作成本很便宜。进一步的，该方法是非常简单的工艺，具有相对低水平的技术专长的人就可以在环境条件下进行该方法。由于在银纳米颗粒嵌入步骤期间，在环境条件下使用纯银纳米溶胶(不使用任何其它化学试剂)，可以回收任何未使用的银纳米溶胶，进行重新使用。这可以降低银纳米溶胶的消耗量。该工艺可以提供银纳米颗粒的良好的粘附力和均匀性。聚合物涂层可以保持银纳米颗粒在初始沉积的状态，这就可以降低银纳米颗粒从过滤器基材中浸出。进一步的，该工艺非常清洁，这是由于只产生很少的废淤渣。

该方法可以进一步包括用试剂例如氢氯酸或硝酸或硫酸或臭氧或UV刻蚀多孔材料的表面的步骤，和/或，用丙酮或醇洗涤多孔材料的预处理步骤，和/或，干燥抗菌基材的步骤。

按照本发明的另一个方面，提供了用作过滤器的抗菌基材，过滤器包括嵌入了银纳米颗粒的多孔材料，所述多孔材料具有硅烷季铵聚合物涂层。

按照本发明的再一个方面，提供了包括抗菌过滤器的空气处理装置，所述抗菌过滤器包括嵌入了银纳米颗粒并具有硅烷季铵聚合物涂层的多孔材料。

该装置可以进一步包括除臭剂和/或空气清新剂或香料筒

附图说明

参考下列附图来以实施例的方式描述本发明，其中：