[发明专利]一种纳米铜抗菌材料、抗菌涂料及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种纳米铜抗菌材料、抗菌涂料及其制备方法与应用。本发明通过将可溶性铜盐和还原剂分别溶解于溶剂中得到均相的铜盐溶液和均相的还原剂溶液；将铜盐溶液、还原剂溶液同时泵入处于热浴状态下的微通道反应管中，在管内30～90℃下反应0.5～30min，在反应管中持续泵出的反应产物即为均匀分散的纳米铜抗菌材料。该纳米铜抗菌材料可进一步制备为抗菌涂料以应用到基材表面的抑制细菌生长或杀死细菌的涂层中。本发明抗菌涂料的制备简单，可直接将连续化制备过程获得的纳米铜抗菌材料应用于抗菌涂料配方，无需分离，避免传统间歇制备方法停工、分离、洗涤等操作带来的三废污染和安全风险，有利于工业应用。

技术领域

本发明属于化学工程技术领域，尤其涉及一种纳米铜抗菌材料及其连续化制备方法与应用，以及涉及一种抗菌涂料及其制备方法与应用。

背景技术

抗生素的发明和应用是现今抑制细菌生长或杀死细菌的重要手段，但由于抗生素的广泛使用和滥用，细菌对抗生素产生耐药性已经成为一种普遍现象，各种传染病又再次成为全球面临的最大健康挑战；此外，常规抗菌剂不仅发展了多重耐药性，而且还会引发各种不良副作用。因此，对于其他替代抗菌技术和材料的需求日趋紧迫，而无机金属材料因高效的广谱抗菌性能力备受各界关注，特别是其中铜制剂因其无公害、无残留、不产生抗药性的优势已成功应用于农药领域并取得了不菲的成绩，具有成为高效、低成本抗菌材料的巨大潜力。更重要的是，作为人体必需微量元素之一，铜的低毒性对于其应用在生医领域应用具有其他材料无法比拟的优势(ACS Appl.Mater.Interfaces 2016,8,16584-16594；2019，11，73-83)。更进一步，纳米铜材料因其极高的比表面积和极小的尺寸则具有更佳的抗菌的能力(Trends in Biotechnology 2012,30,499-511)。

目前制备纳米铜材料的方法主要方法是间歇法，但是该方法的反应时间长，并且需分离、干燥等后处理步骤。中国专利CN201110009443.3通过电化学方法，将铜前驱体与有机醇密封在高压反应釜中，在200℃高温、30大气压下反应2～3小时，再经离心分离、干燥等步骤制备纳米铜粉。Xuedong Wu等(Green Chem.,2011,13,900)以氯化铜为原料，柠檬酸为催化剂，在80℃下反应16小时，经8000rpm获得纳米铜粒子。中国专利CN201910999944.7报到了一种油溶性纳米铜的制备方法，其将铜前驱体与有机修饰剂混合，在20～80℃下反应0.5～3h，调节pH为7～9，在20～85℃下加入还原剂反应0.5～24h，得到油溶性纳米铜反应液，经减压蒸馏获得纳米铜。但是，以上方法均存在过程复杂、反应时间长、后处理工艺易产生三废等问题，此外，上述方法都是在间歇反应釜中分批制备，存在反应时间长、设备体积大等缺点。

有鉴于此，提供一种方法简单、低成本、连续化的纳米铜抗菌材料的制备方法成为本领域急需解决的技术问题。

发明内容

本发明的首要目的在于提供一种纳米铜抗菌材料的制备方法，旨在解决现有制备技术过程复杂、反应时间长、后处理工艺三废等问题。

本发明的再一目的在于提供上述制备方法得到的纳米铜抗菌材料。

本发明的另一目的在于提供上述纳米铜抗菌材料在作为抑制细菌生长或杀死细菌的抗菌产品中的应用。

本发明的再一目的在于提供由上述纳米铜抗菌材料为基础制备的抗菌涂料。

本发明的再一目的在于提供上述抗菌涂料的制备方法及其应用。

本发明是这样实现的，一种纳米铜抗菌材料的制备方法，该方法包括以下步骤：

(1)将可溶性铜盐和还原剂分别溶解于溶剂(溶剂用量以能全部溶解溶质为准)中得到均相的铜盐溶液和均相的还原剂溶液；其中，所述还原剂为抗坏血酸、次亚磷酸钠、硼氢化四丁基铵中的一种；所述溶剂为水、乙醇、甲醇中的一种；