[发明专利]一种防菌凹凸棒石的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及建筑材料领域，特别涉及一种防菌凹凸棒石的制备方法。

背景技术

凹凸棒石为一种晶质水合镁铝硅酸盐矿物，具有独特的层链状结构特征，在其结构中存在晶格置换，晶体中含有不定量的Na⁺、Ca²⁺、Fe³⁺、Al³⁺，晶体呈针状，纤维状或纤维集合状。凹凸棒石具有独特的分散、耐高温、抗盐碱等良好的胶体性质和较高的吸附脱色能力。并具有一定的可塑性及粘结力，具有介于链状结构和层状结构之间的中间结构。凹凸棒石呈土状、致密块状产于沉积岩和风化壳中，颜色呈白色，灰白色，青灰色，灰绿色或弱丝绢光泽。土质细腻，有油脂滑感，质轻、性脆，断口呈贝壳状或参差状，吸水性强。湿时具粘性和可塑性，干燥后收缩小，不大显裂纹，水浸泡崩散。悬浮液遇电介质不絮凝沉淀。凹凸棒石具有非常大的比表面积和一定的离子交换性，因此广泛用作干燥剂、防潮剂、吸附剂、催化剂载体和抗菌剂载体等。

将具有抗菌性能的锌离子和无机固体载体相结合，使这些离子稳定化。使抗菌离子缓释或抗菌剂本身产生活性氧而发挥抗菌功能，而以抗菌离子缓释为发挥抗菌功能的主要途径。可以以凹凸棒石为抗菌剂载体，通过离子交换将锌金属离子载入凹凸棒石结构中，通过缓慢释放金属离子来阻止微生物繁殖，使其具有长效杀菌抗菌性能。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明的目的在于提供一种防菌凹凸棒石的制备方法。

本发明制备原理为：在凹凸棒石的土状块体构造中，会有部分阳离子(一般为碱金属)进入凹凸棒石骨架。而在水溶液中，这些金属阳离子可以被其他金属离子所交换，包括锌等具有良好杀菌能力的重金属离子。由于凹凸棒石具有良好的热稳定性，通过离子交换进入凹凸棒石骨架结构上的重金属离子具有较高的分散状态，有利于发挥其杀菌效果，因而加入抗菌离子的凹凸棒石具有良好的杀菌能力。交换的反应式可用下式表示：BZ+C——CZ+B。

制备步骤为：将凹凸棒石磨细至200目，为了增强凹凸棒石的离子交换效果，通过超声分散方法对凹凸棒石进行改性，在温度为45～50℃情况下将凹凸棒石与乙醇加入搅拌器中，乙醇用量为凹凸棒石重量的0.8％，超声分散时间为30min；待凹凸棒石改性完成后，在温度为60℃情况下加入硫酸锌溶液，凹凸棒石与硫酸锌溶液质量比重为1：8，硫酸锌溶液浓度采用0.75mol/L，用磁力搅拌器搅拌3h，使其进行充分的离子交换和吸附，最后将交换凹凸棒石在110℃下烘干，即得锌型防菌凹凸棒石。

利用凹凸棒石和硫酸锌进行离子交换，制备出锌型无机抗菌凹凸棒石。金属离子载入量受反应温度、反应时间、硫酸锌溶液浓度、凹凸棒石与硫酸锌的用量比等因素的影响，这些参数根据试验确定。

(1)温度的选择。表1为温度与离子载入量的关系，取5g凹凸棒石，按固液比1：8加入0.75mol/L的硫酸锌溶液，在不同温度下用磁力搅拌器搅拌4h，用去离子水洗至无Cu，承接液定容到500mL，用原子吸收分光光度计测得溶液中锌离子的量，通过差减法得出交换到凹凸棒石中的锌离子量。表1温度与离子载入量的关系，表中反映离子载入量随温度增加而增加，当温度大于60℃后离子载入量变化不大，故温度选择为60℃。

表1温度与离子载入量的关系

(2)反应时间的选择。表2为反应时间与离子载入量的关系，从表中可以看出，随着交换时间的增加，抗菌凹凸棒石中的锌离子含量不断增大，离子交换在4h已趋于平衡。

表2反应时间与离子载入量的关系

(3)反应固液比的选择。表3为反应固液比与离子载入量的关系，从表中可以看出，随着反应固液比增加，离子载入量是先增加后略有下降，采用固液比1：8时，吸附到凹凸棒石中的锌离子含量最高。

表3反应固液比与离子载入量的关系

(4)硫酸锌溶液浓度的确定。表4为硫酸锌溶液浓度与离子载入量的关系，由表中可以看出，当硫酸锌溶液浓度为0.75mol/L时，凹凸棒石中锌离子含量最高。

表4硫酸锌溶液浓度与离子载入量的关系

本发明所制产品具备抗菌性能好的优点，具有较好的应用前景。

具体实施方式

以下对本实施例进行详细描述。

本实施例制备步骤为：将凹凸棒石磨细至200目，为了增强凹凸棒石的离子交换效果，通过超声分散方法对凹凸棒石进行改性，在温度为45～50℃情况下将凹凸棒石与乙醇加入搅拌器中，乙醇用量为凹凸棒石重量的0.8％，超声分散时间为30min；待凹凸棒石改性完成后，在温度为60℃情况下加入硫酸锌溶液，凹凸棒石与硫酸锌溶液质量比重为1：8，硫酸锌溶液浓度采用0.75mol/L，用磁力搅拌器搅拌3h，使其进行充分的离子交换和吸附，最后将交换凹凸棒石在110℃下烘干，即得锌型防菌凹凸棒石。