CN112120017B - 纳米缓释凝胶杀菌剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种纳米缓释凝胶杀菌剂及其制备方法。该纳米缓释凝胶杀菌剂包括独立的二氧化氯缓释凝胶和酸性激发缓释球；其中，所述二氧化氯缓释凝胶包括碳基纳米包覆结构和缓释凝胶体；所述碳基纳米包覆结构包括二氧化氯前体物质和包覆所述二氧化氯前体物质的碳基纳米包浆材料；所述酸性激发缓释球包括低分子量聚乙二醇和酸性物质。本发明的纳米缓释凝胶杀菌剂能够大幅延长使用时间，具有优异的缓释效果和杀菌效果，适用于各种不宜大面积喷洒消毒剂的场所。
Description
技术领域
本发明涉及一种杀菌剂，特别涉及一种缓释凝胶杀菌剂，及其制备方法。
背景技术
二氧化氯(ClO2)是一种黄绿色至橙黄色的气体，是国际上公认为安全、无毒的绿色消毒剂。二氧化氯的除菌性能在于它与微生物接触时能释放出新生态氧和次氯酸分子，对微生物细胞有较好的吸附性和穿透性，可有效地氧化细胞内含硫基的酶，破坏酶系统，同时使蛋白质中的氨基酸氧化分解，快速控制微生物蛋白质合成，达到抑制细菌的生长或杀灭的效果，对芽孢、病毒、藻类、真菌、铁血菌、硫酸盐还原菌等有很好的杀灭作用，而对高等动物细胞结构完全无影响。
随着2020年初新冠病毒的爆发，消毒杀菌工作成为常态。大规模喷洒酒精和84消毒剂等作用范围有限，无法杀灭环境中的所有病毒。其只能短暂地作用于物体表面，无法满足消毒所需的时间，也就无法达到消毒效果。同时酒精和84消毒液等会带来安全隐患。二氧化氯消毒效果好，对人身体无毒害，是消毒的首选。由于二氧化氯化学性质活泼，不太稳定，虽然制成了不易挥发、不易分解的二氧化氯水溶液，但液体二氧化氯活化后的释放期短，且运输、存储和使用均不方便。
因此，当前急需一种既对人体无害又能持续保持杀菌作用的消毒产品。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种对人体无害又能持续杀菌的纳米缓释凝胶，通过纳米包浆技术实现反应型二氧化氯的缓慢释放，从而达到持续杀菌的目的。
根据本发明的一个方面，提供一种纳米缓释凝胶杀菌剂，包括独立的二氧化氯缓释凝胶和酸性激发缓释球；
其中，所述二氧化氯缓释凝胶包括碳基纳米包覆结构和缓释凝胶体；
所述碳基纳米包覆结构包括二氧化氯前体物质和包覆所述二氧化氯前体物质的碳基纳米包浆材料；
所述酸性激发缓释球包括低分子量聚乙二醇和酸性物质。
优选地，所述二氧化氯缓释凝胶和酸性激发缓释球在使用前以100:(1-8)的质量比混合。
优选地，所述缓释凝胶体包括高分子吸水树脂和高分子量聚乙二醇。
优选地，所述二氧化氯前体物质是亚氯酸钠，所述酸性物质选自柠檬酸、草酸、酒石酸和盐酸中的一种或多种。
优选地，所述碳基纳米包浆材料为纳米壳聚糖。
优选地，所述高分子吸水树脂为聚丙烯酸树脂。
根据本发明的另一方面，一种制备纳米缓释凝胶杀菌剂的方法，包括以下步骤：
将碳基纳米包浆材料分散在水中形成包浆体系；
向所述包浆体系加入二氧化氯前体物质，混合均匀，得到混合浆液；
向所述混合浆液添加高分子吸水树脂和高分子量聚乙二醇，形成二氧化氯缓释凝胶；
将低分子量聚乙二醇与酸性物质制成酸性激发缓释球；
使用前将所述二氧化氯缓释凝胶与酸性激发缓释球混合。
优选地，所述高分子量聚乙二醇为PEG4000，所述低分子量聚乙二醇为PEG1000。
具体地，根据本发明的纳米缓释凝胶杀菌剂由于首先在二氧化氯前体物质表面形成了碳基纳米包浆材料的包覆层，再在该包覆结构外形成高分子吸水树脂形成的凝胶体，由此形成的二氧化氯缓释凝胶在与酸性激发缓释球混合时，促使二氧化氯能缓慢释放，由此能够大幅延长使用时间，具有优异的缓释效果和杀菌效果，适用于各种不宜大面积喷洒消毒剂的场所。
附图说明
参考随附的附图，本发明更多的目的、功能和优点将通过本发明实施方式的如下描述得以阐明，其中：
图1示出了根据实施例1和对比例1的杀菌剂的释放曲线。
具体实施方式
根据本发明提供的纳米缓释凝胶杀菌剂，包括独立的二氧化氯缓释凝胶和酸性激发缓释球，优选二者的质量比为100:(1-8)，更优选质量比为100:5。
其中，二氧化氯缓释凝胶包括碳基纳米包覆结构和包覆该碳基纳米包覆结构的缓释凝胶体。碳基纳米包覆结构包括二氧化氯前体物质和包覆所述二氧化氯前体物质的碳基纳米包浆材料。碳基纳米包浆材料可为纳米壳聚糖，其平均粒径可为0.8-1.5nm。二氧化氯前体物质可以是在酸性物质刺激下能转化成二氧化氯的物质，例如可为亚氯酸钠。
上述酸性激发缓释球能够使二氧化氯前体物质转化生成的二氧化氯气体缓慢释放出来。
上述缓释凝胶体由高分子吸水树脂作为凝胶剂，高分子量聚乙二醇作为稳定剂形成。该高分子吸水树脂可为聚丙烯酸树脂，优选数均分子量为8000-15000的聚丙烯酸树脂。该高分子量聚乙二醇的数均分子量可为3500-4500，优选PEG4000。
该缓释凝胶体在碳基纳米包覆结构外表面进一步形成凝胶体，使得碳基纳米包覆结构内被包覆的二氧化氯前体物质生成的二氧化氯气体的释放速度被进一步延缓，使得杀菌活性持续时间更长。
酸性激发缓释球包括低分子量聚乙二醇和酸性物质。低分子量聚乙二醇的数均分子量可为800-1050，优选PEG1000。
该酸性物质是可以与上述二氧化氯前体物质反应生成二氧化氯的酸性物质，例如可为柠檬酸、草酸、酒石酸和盐酸中的一种或多种，优选柠檬酸。
二氧化氯缓释凝胶和酸性激发缓释球在使用前混合，优选以100:(1-8)，例如100:5的质量比混合。二氧化氯前体物质(例如亚氯酸钠)和酸性物质(例如柠檬酸)作为反应物，二者在室温下可生成气态二氧化氯。
本发明还提供了一种制备纳米缓释凝胶杀菌剂的方法，包括以下步骤：
将碳基纳米包浆材料分散在水中形成包浆体系；
向包浆体系加入二氧化氯前体物质，混合均匀，得到混合浆液；
向混合浆液添加高分子吸水树脂和高分子量聚乙二醇，形成二氧化氯缓释凝胶(即待激发胶体)；
将低分子量聚乙二醇与酸性物质制成酸性激发缓释球；
使用前将二氧化氯缓释凝胶与酸性激发缓释球混合。
根据一个具体实施方式，本发明的凝胶杀菌剂由以下质量百分比的原料制成：亚氯酸钠5％-8％，柠檬酸3％-5％，高分子吸水树脂7％-10％，碳基纳米包浆材料0.5％-2％，高分子量聚乙二醇2％-5％，低分子聚乙二醇3％-6％，余量为去离子水。
本发明的纳米缓释凝胶杀菌剂制备方法简单，即用即放置酸性激发缓释球，将配置好的凝胶敞口放置于室温下，即可实现缓释出二氧化氯对空气进行杀菌的效果，并且能大幅延长杀菌剂的使用时间。产品制备和使用方法简单，二氧化氯缓释效果与杀菌效果好，适用于办公、学校、社区、汽车等不适宜大面积喷洒消毒剂的多种场所。
以下通过实施例进一步说明本发明，但本发明不限于此。
实施例1
①将0.8g纳米壳聚糖溶解在20g去离子水中，加入5g亚氯酸钠搅拌均匀，形成纳米缓释包浆体系；
②将7g聚丙烯酸树脂和3g PEG4000在54g水中混合均匀，并加入到纳米缓释包浆体系中，再次搅拌均匀，形成二氧化氯缓释凝胶；
③将5g柠檬酸与5.2gPEG1000充分混合，形成酸性激发缓释凝胶球；
④分别分装，密封，制得成品；
⑤使用时将酸性激发缓释凝胶球放置到二氧化氯缓释凝胶中使二氧化氯缓释凝胶活化。
实施例2
①将2g纳米壳聚糖溶解在35g去离子水中，加入8g亚氯酸钠搅拌均匀，形成纳米缓释包浆体系；
②将8g聚丙烯酸树脂和5g PEG4000在44g水中混合均匀，并加入到纳米缓释包浆体系中，再次搅拌均匀，形成二氧化氯缓释凝胶；
③将3g柠檬酸与3gPEG1000充分混合，形成酸性激发缓释凝胶球；
④分别分装，密封，制得成品；
⑤使用时将酸性激发缓释凝胶球放置到二氧化氯缓释凝胶中使二氧化氯缓释凝胶活化。
实施例3
①将1.3g纳米壳聚糖溶解在28g去离子水中，加入6.5g亚氯酸钠搅拌均匀，形成纳米缓释包浆体系；
②将9g聚丙烯酸树脂和4g PEG4000在42.7g水中混合均匀，并加入到纳米缓释包浆体系中，再次搅拌均匀，形成二氧化氯缓释凝胶；
③将4g柠檬酸与4.5gPEG1000充分混合，形成酸性激发缓释凝胶球；
④分别分装，密封，制得成品；
⑤使用时将酸性激发缓释凝胶球放置到二氧化氯缓释凝胶中使二氧化氯缓释凝胶活化。
对比例1
①在20g去离子水中，加入5g亚氯酸钠搅拌均匀，形成亚氯酸钠溶液；
②将7g聚丙烯酸树脂和3g PEG4000在54.8g水中混合均匀，并加入到上述体系中，再次搅拌均匀；
③将5g柠檬酸与5.2gPEG1000充分混合，形成酸性激发缓释球；
④分别分装，密封，制得成品；
⑤使用时将酸性激发缓释球放置凝胶体系中使二氧化氯缓释凝胶活化。
对以上实施例1和对比例1制得的二氧化氯缓释凝胶进行二氧化氯浓度及释放时间测试，结果示于图1中。
测试方法：在5m3密闭空间内检测空气中的二氧化氯浓度。
由图1可见，根据实施例1的凝胶杀菌剂(系列1)与根据对比例1的杀菌剂(系列2)相比，具有显著更长的释放时间，由此具有更长的有效时间。
结合这里披露的本发明的说明和实践，本发明的其他实施例对于本领域技术人员都是易于想到和理解的。说明和实施例仅被认为是示例性的，本发明的真正范围和主旨均由权利要求所限定。
Claims (1)
1.一种纳米缓释凝胶杀菌剂，其特征在于，包括独立的二氧化氯缓释凝胶和酸性激发缓释球；
其中，所述二氧化氯缓释凝胶包括碳基纳米包覆结构和缓释凝胶体；
所述碳基纳米包覆结构包括二氧化氯前体物质和包覆所述二氧化氯前体物质的碳基纳米包浆材料；
所述酸性激发缓释球包括低分子量聚乙二醇和酸性物质；
所述二氧化氯缓释凝胶和酸性激发缓释球在使用前以100:(1-8)的质量比混合；所述缓释凝胶体包括高分子吸水树脂和高分子量聚乙二醇；
低分子量聚乙二醇为PEG1000；
所述高分子量聚乙二醇为PEG4000；
所述碳基纳米包浆材料为纳米壳聚糖，所述高分子吸水树脂为分子量为8000-15000的聚丙烯酸树脂；
制备所述纳米缓释凝胶杀菌剂的方法，包括以下步骤：
将碳基纳米包浆材料分散在水中形成包浆体系；
向所述包浆体系加入二氧化氯前体物质，混合均匀，得到混合浆液；
向所述混合浆液添加高分子吸水树脂和高分子量聚乙二醇，形成二氧化氯缓释凝胶；
将低分子量聚乙二醇与酸性物质制成酸性激发缓释球；所述二氧化氯前体物质是亚氯酸钠，所述酸性物质为柠檬酸；
所述纳米缓释凝胶杀菌剂由以下质量百分比的原料制成：亚氯酸钠5％-8％，柠檬酸3％-5％，高分子吸水树脂7％-10％，碳基纳米包浆材料0.5％-2％，高分子量聚乙二醇2％-5％，低分子量 聚乙二醇3％-6％，余量为去离子水。
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