[发明专利]载银改性蒙脱土抗菌剂及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明属于抑菌材料技术领域，特别涉及一种载银改性蒙脱土抗菌剂及其制备方法和应用。

背景技术

在日常生活中人们会不可避免地接触到霉菌、大肠杆菌、金黄色葡萄球菌等各种细菌，因细菌引起的传染性疾病导致人类死亡的事件也频频发生。因此，通过使用抑菌材料来抑制有害微生物的生长和繁殖，减少疾病，具有十分重要的现实意义。银系抑菌剂基于其一方面可以与蛋白质、酶等分子螯合或吸附，阻碍细菌的正常新陈代谢，另一方面微量银可激活空气或者水中的氧，产生活性氧离子，与细菌及多种有机物发生氧化反应，导致DNA 链中的碱基之间的磷酸二酯键断裂，破坏微生物细胞的DNA复制，起到多重抑制或杀灭细菌的作用，成功地克服了山梨酸、甲壳素等天然抑菌剂使用寿命短、耐热性差、应用范围较窄和噻唑类等有机抑菌剂安全性差、化学稳定性较差的缺点，集稳定、广谱、高效、不会使细菌产生耐药性的优点于一身，己经成为最有发展前景的抑菌剂之一。随着纳米技术的发展，人们发现由于银纳米粒子有极小的粒径和高比表面积，能快速吸附在细菌的细胞膜表面，显著改变细菌的正常渗透性，导致细菌死亡，其有效杀菌浓度可达纳摩尔量级，使得银抗菌剂的使用进入了一个全新的时代。

由于纳米银表面能高，属于热力学不稳定体系，颗粒间极易形成尺寸较大的团聚体，导致最终应用时失去纳米银应有的抗菌功能。虽然通过微波辅助或者使用保护剂获得了较为稳定的纳米银粒子，但是如果直接将纳米银作为抗菌剂加入聚合物中又往往因为其与聚合物的相容性较差而引起相分离。因此，不少学者尝试将银负载在其他材料上后再与聚合物进行复合，其中蒙脱土由于具有独特的层状结构、巨大的比表面积、良好的吸附性能和离子交换能力而成为优良载体之一。

通过离子交换将银离子负载到经锻烧的蒙脱土上，Magana获得的载银蒙脱土对大肠杆菌的抗菌圈直径比普通蒙脱土增大了45%（Magana S M, Quintana P, Aguilar D H, Toledo J A, A′ngeles-Cha′ve C, Cort′es M A, Le′on L, Freile-Pelegr′in Y, L′opez T, S′anchez R M T. Antibacterial activity of montmorillonites modified with silver. Journal of Molecular Catalysis A: Chemical. 2008, 281: 192–199）。与Ag⁺相比，载银蒙脱土的抗菌效果甚至更好，因为蒙脱土的加入有助于细菌吸附并增大了抗菌剂表面积，可明显提高其抗菌效果；并且，将载银蒙脱土加入到聚合物中起到抗菌作用的同时还可以增强材料的力学性能和热稳定性（Roy B, Bharali P, Konwar B K, Karak N. Silver-embedded modified hyperbranched epoxy/clay nanocomposites as antibacterial materials. Bioresource Technology. 2013, 127: 175-180）。因此，通过制备载银蒙脱土获得具有良好综合性能的高效抗菌材料在最近十年已成为科研工作者广泛关注的课题。