專利名稱：一種納米銀膠體水溶液的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種納米銀膠體水溶液的制備方法。
背景技術(shù)：
銀的應(yīng)用已有數(shù)千年，到20世紀(jì)30年代有多種銀的單質(zhì)和化合物用于抗菌治療。大量研究發(fā)現(xiàn)，銀用于抗菌治療具有無毒、無過敏、無耐藥性、無交叉藥物干擾等諸多優(yōu)點，它之所以廣譜殺菌而不傷害有益菌和正常細(xì)胞，是因為病原菌是單細(xì)胞生物，它有呼吸酶來維持生存，銀遇到呼吸酶并與其結(jié)合，使細(xì)菌死亡。與普通銀相比，納米狀態(tài)下銀的殺菌能力產(chǎn)生了質(zhì)的飛躍，只用極少量的納米銀即可產(chǎn)生強(qiáng)力的殺菌作用，在環(huán)境保護(hù)、紡織服飾、水果保鮮、食品衛(wèi)生、美容等方面可廣泛應(yīng)用。
中國專利CN1266761A公開了一種納米級銀粉的制備方法，該方法是將硝酸銀制成銀氨溶液，在攪拌下逐漸加入到含有保護(hù)劑的還原劑溶液中，銀氨溶液中的銀被還原成納米級的銀粉，經(jīng)過濾、水洗，真空干燥，得到平均粒徑在50～100納米的納米銀粉。但由于該納米銀粉是粉體材料，在應(yīng)用時存在再次分散的問題，從而限制了產(chǎn)品的應(yīng)用。
2001年第19卷第1期的《感光科學(xué)與光化學(xué)》“綠色和黃色銀膠的光化學(xué)制備及其共振散射光譜研究”中公開了一種利用光照方法制備銀膠的方法；1999年第27卷第2期的《陜西師范大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)》“納米銀明膠復(fù)合膜的制作”公開了一種納米銀膠體的制備方法，該方法是將硝酸銀與硼氫化鈉混合反應(yīng)生成納米銀膠后，再將其加入到明膠溶液中分散后作膜。
以上制備方法使用的是單注滴加方法。單注滴加方法通常采用慢速滴加的方式來實現(xiàn)反應(yīng)物低濃度參加反應(yīng)，這雖然在一定程度上降低了其中一種反應(yīng)物的濃度，但是不能同時使兩種反應(yīng)物均以低濃度反應(yīng)，不能最大幅度地降低粒子的生長速度，且缺乏相應(yīng)的配套裝置輔助解決反應(yīng)物濃度問題，最終導(dǎo)致生成的顆粒較大，分布較寬。采用單注滴加方法，使生產(chǎn)周期較長，不適用于工業(yè)化生產(chǎn)；且在以上制備方法中，由于缺乏相應(yīng)的脫鹽處理工藝，反應(yīng)付產(chǎn)物及多余離子無法去除，制約了產(chǎn)品的成型，同時影響了產(chǎn)品的穩(wěn)定性和分散性，在制備工藝及制備裝置方面還需要進(jìn)一步改善。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種納米銀膠體水溶液的制備方法，采用該方法得到的納米銀膠體水溶液穩(wěn)定、分散性好、粒徑小且分布均勻。
本發(fā)明的技術(shù)方案是一種納米銀膠體水溶液的制備方法，其特征是，采用雙注控制技術(shù)，在攪拌器的攪拌下，將銀氨水溶液和還原劑水溶液同時雙注入含有保護(hù)劑水溶液的反應(yīng)體系內(nèi)，生成納米銀粒子，經(jīng)超濾脫鹽，得到平均粒徑小于50納米的納米銀膠體水溶液。
一種優(yōu)選方案，其中所述的還原劑是抗壞血酸、硼氫化鈉或檸檬酸三鈉。
一種優(yōu)選方案，其中所述的保護(hù)劑是氨基酸、聚乙烯吡咯烷酮或聚乙烯醇中的一種或幾種。
一種優(yōu)選方案，其中所述的攪拌器是定轉(zhuǎn)子攪拌器。
一種優(yōu)選方案，其中所述的攪拌器是專利號為ZL01278630.6的攪拌器。
本發(fā)明的納米銀膠體水溶液的制備方法，是采用雙注控制技術(shù)，在攪拌器的攪拌下，將銀氨水溶液和還原劑水溶液同時雙注入含有保護(hù)劑水溶液的反應(yīng)體系內(nèi)，生成納米銀粒子，經(jīng)超濾脫鹽，得到平均粒徑小于50納米的納米銀膠體水溶液。
本發(fā)明中，開始前的反應(yīng)體系為含保護(hù)劑的水溶液，其中的保護(hù)劑是氨基酸、聚乙烯吡咯烷酮或聚乙烯醇中的一種或幾種；反應(yīng)體系配有攪拌器，該攪拌器是有預(yù)稀釋功能、混合性能良好的定轉(zhuǎn)子攪拌器，在攪拌器轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)作用下，銀氨水溶液與還原劑水溶液通過加料管同時注入攪拌器定子內(nèi)，并分別與大量體系水溶液相混合，使反應(yīng)濃度得到稀釋。之后，低濃度的銀氨絡(luò)離子與還原劑分子在定子出口處相遇，快速發(fā)生氧化還原反應(yīng)。由于反應(yīng)物濃度很低，因而生成的銀粒子細(xì)??；同時，保護(hù)劑將生成的納米銀粒子保護(hù)起來，有效防止了銀粒子之間的聚集，最終得到粒徑小的納米銀粒子。反應(yīng)結(jié)束后超濾脫鹽，得到穩(wěn)定性和分散性良好的納米銀膠體水溶液。
本發(fā)明中的超濾脫鹽技術(shù)是將溶液在一定壓力下通過具有一定截留分子量的超濾柱，濾出小分子量的顆粒及雜質(zhì)離子，從而得到所需分子量的膠體溶液的方法。
本發(fā)明中，適合本發(fā)明的還原劑可以是抗壞血酸、硼氫化鈉、水合肼、檸檬酸三鈉、甲醛或過氧化氫，優(yōu)選抗壞血酸、硼氫化鈉或檸檬酸三鈉。
本發(fā)明所采用的雙注控制技術(shù)是乳劑制備中采用的雙注控制技術(shù)，該技術(shù)公開在美國專利US4439215中。
在納米銀的制備過程中，攪拌器的作用非常重要，適宜本發(fā)明的攪拌器是定轉(zhuǎn)子攪拌器，優(yōu)選專利號為ZL01278630.6的攪拌器。
具體做法是將硝酸銀2～6份(質(zhì)量，下同)溶于200～1000份純水中，加入濃度為25～28％的氨水5～40份配成銀氨水溶液；將2～8份還原劑溶于200～1000份純水中，配成還原劑水溶液；在反應(yīng)鍋內(nèi)將保護(hù)劑2～10份加純水300～600份配成水溶液，反應(yīng)鍋內(nèi)裝有定轉(zhuǎn)子攪拌器，該攪拌器由定子和轉(zhuǎn)子組成，定子上下端口各有圓形進(jìn)料口，側(cè)邊有豎縫型出口，攪拌器的轉(zhuǎn)子被一圓盤分為上下兩層，上下兩腔起稀釋溶液的作用。當(dāng)攪拌器運(yùn)轉(zhuǎn)時，大量體系內(nèi)的水溶液被吸入攪拌器的內(nèi)腔，同時銀氨水溶液和還原劑水溶液通過加料管分別由上下進(jìn)料口進(jìn)入攪拌器定子內(nèi)部，反應(yīng)物在內(nèi)腔分別被體系水溶液混合、稀釋。之后，低濃度的銀氨絡(luò)離子與還原劑分子在被轉(zhuǎn)子甩出定子時在豎縫型的出口處相遇，快速發(fā)生氧化還原反應(yīng)，瞬間生成銀粒子。其中，攪拌轉(zhuǎn)速為1500～2500轉(zhuǎn)/分，兩液勻速雙注60～180分鐘，注入結(jié)束后繼續(xù)反應(yīng)20～60分鐘。然后經(jīng)超濾脫鹽，得到平均粒徑小于50納米的納米銀膠體水溶液。
采用本發(fā)明方法制備的納米銀平均粒徑小于50納米，納米銀膠體水溶液高濃度時為棕灰色，稀釋后為金黃色透明溶液，并且穩(wěn)定性和分散性良好。
有益效果在本發(fā)明中，由于采用雙注控制技術(shù)及有預(yù)稀釋功能、混合性能良好的定轉(zhuǎn)子攪拌器，得到的納米銀粒子粒徑小且分布均勻，納米銀膠體水溶液穩(wěn)定性、分散性良好。本發(fā)明方法自動化程度高、生產(chǎn)周期短、成本低，適用于工業(yè)化生產(chǎn)。
具體實施例方式
下面結(jié)合具體實施例，對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
實施例1將硝酸銀200克溶于19.5升純水中，加入濃度為25～28％的氨水500毫升配成銀氨水溶液；將500克檸檬酸三鈉溶于20升純水中，配成檸檬酸三鈉水溶液；在反應(yīng)鍋內(nèi)將氨基酸300克加純水50升配成水溶液。反應(yīng)鍋內(nèi)裝定轉(zhuǎn)子攪拌器(專利號為ZL01278630.6)。當(dāng)攪拌器運(yùn)轉(zhuǎn)時，大量體系內(nèi)的水溶液液被吸入攪拌器的內(nèi)腔，同時銀氨水溶液和檸檬酸三鈉水溶液通過加料管分別由上下進(jìn)料口進(jìn)入攪拌器定子內(nèi)部，在內(nèi)腔分別被體系水溶液混合、稀釋。之后，低濃度的銀氨絡(luò)離子與檸檬酸三鈉分子在被轉(zhuǎn)子甩出定子時在出口處相遇，瞬間生成銀粒子。其中，攪拌轉(zhuǎn)速為1500轉(zhuǎn)/分，兩液勻速雙注140分鐘，注入結(jié)束后繼續(xù)反應(yīng)20分鐘；然后超濾脫鹽，得到平均粒徑為35納米的納米銀膠體水溶液。
實施例2將硝酸銀500克溶于99.25升純水中，加入濃度為25～28％的氨水750毫升配成銀氨水溶液；將600克抗壞血酸溶于100升純水中，配成抗壞血酸水溶液；在反應(yīng)鍋內(nèi)將氨基酸100克及聚乙烯吡咯烷酮700克加純水500升配成水溶液。反應(yīng)鍋內(nèi)裝定轉(zhuǎn)子攪拌器(專利號為ZL01278631.4)。當(dāng)攪拌器運(yùn)轉(zhuǎn)時，大量體系內(nèi)的水溶液液被吸入攪拌器的內(nèi)腔，同時銀氨溶液和抗壞血酸溶液通過加料管分別由上下進(jìn)料口進(jìn)入攪拌器定子內(nèi)部，反應(yīng)物在內(nèi)腔分別被體系水溶液混合、稀釋。之后，低濃度的銀氨絡(luò)離子與抗壞血酸分子在被轉(zhuǎn)子甩出定子時在出口處相遇，瞬間生成銀粒子。其中，攪拌轉(zhuǎn)速為2500轉(zhuǎn)/分，兩液勻速雙注180分鐘，注入結(jié)束后繼續(xù)反應(yīng)40分鐘；然后經(jīng)超濾脫鹽，得到平均粒徑為30納米的納米銀膠體水溶液。
實施例3將硝酸銀340克溶于48.6升純水中，加入濃度為25～28％的氨水1400毫升配成銀氨水溶液；將200克硼氫化鈉溶于50升純水中，配成硼氫化鈉水溶液；在反應(yīng)鍋內(nèi)將氨基酸200克及聚乙烯醇400克加純水100升配成水溶液。反應(yīng)鍋內(nèi)裝定轉(zhuǎn)子攪拌器(專利號為ZL01278630.6)。當(dāng)攪拌器運(yùn)轉(zhuǎn)時，大量體系內(nèi)的水溶液液被吸入攪拌器的內(nèi)腔，同時銀氨溶液和硼氫化鈉溶液通過加料管分別由上下進(jìn)料口進(jìn)入攪拌器定子內(nèi)部，反應(yīng)物在內(nèi)腔分別被體系水溶液混合、稀釋。之后，低濃度的銀氨絡(luò)離子與硼氫化鈉分子在被轉(zhuǎn)子甩出定子時在出口處相遇，瞬間生成銀粒子。其中，攪拌轉(zhuǎn)速為2000轉(zhuǎn)/分，兩液勻速雙注80分鐘，注入結(jié)束后繼續(xù)反應(yīng)60分鐘；然后經(jīng)超濾脫鹽，得到平均粒徑為45納米的納米銀膠體水溶液。
權(quán)利要求
1.一種納米銀膠體水溶液的制備方法，其特征是，采用雙注控制技術(shù)，在攪拌器的攪拌下，將銀氨水溶液和還原劑水溶液同時雙注入含有保護(hù)劑水溶液的反應(yīng)體系內(nèi)，生成納米銀粒子，經(jīng)超濾脫鹽，得到平均粒徑小于50納米的納米銀膠體水溶液。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米銀膠體水溶液的制備方法，其特征在于，其中所述的還原劑是抗壞血酸、硼氫化鈉或檸檬酸三鈉。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米銀膠體水溶液的制備方法，其特征在于，其中所述的保護(hù)劑是氨基酸、聚乙烯吡咯烷酮或聚乙烯醇中的一種或幾種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米銀膠體水溶液的制備方法，其特征在于，其中所述的的攪拌器是定轉(zhuǎn)子攪拌器。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的納米銀膠體水溶液的制備方法，其特征在于，其中所述的的攪拌器是專利號為ZL01278630.6的攪拌器。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種納米銀膠體水溶液的制備方法，該方法是采用雙注控制技術(shù)，在攪拌器的攪拌下，將銀氨水溶液和還原劑水溶液同時雙注入含有保護(hù)劑水溶液的反應(yīng)體系內(nèi)，生成納米銀粒子，經(jīng)超濾脫鹽，得到平均粒徑小于50納米的納米銀膠體水溶液；采用該方法得到的納米銀膠體水溶液穩(wěn)定、分散性好、粒徑小且分布均勻，并且該發(fā)明方法自動化程度高、生產(chǎn)周期短、成本低，適用于工業(yè)化生產(chǎn)。
文檔編號B22F9/24GK1586774SQ20041006910
公開日2005年3月2日 申請日期2004年7月6日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月6日
發(fā)明者宋紅芹, 閻鷹, 張進(jìn) 申請人:中國樂凱膠片集團(tuán)公司