一种具有抗菌性能的锂皂石的制备方法与流程

本发明涉及锂皂石制备，特别涉及一种具有抗菌性能的锂皂石的制备方法。

背景技术：

1、随着社会的发展和人们的生活水平的提高，对日常用品的抗菌要求也越来越高。无机抗菌剂因耐热性好、持久性强以及广谱抗菌特性受到人们的日益关注。无机抗菌剂制备方法简单，容易产业化，是目前抗菌剂领域的热门。

2、金属离子无机抗菌剂中，ag+、cu2+和zn2+是抗菌和杀菌效果最好的金属离子。其中银离子具有较好的抗菌性能，安全性好，将其负载到沸石、二氧化钛和蒙脱石等上可制备具有良好杀菌性能的抗菌剂，但是银属于贵金属，价格较贵，且银离子可与水中的氯离子、硫离子、硫酸根离子反应生成agcl、ag2s以及ag2so4等固体从而失去抗菌性能。cu2+对人体具有一定的毒性，载铜无机抗菌剂使用受到一定的限制。zn2+因其生物相容性好、持久性久备受人们关注。通过离子交换，zn2+主要以水合离子形式进入蒙脱石层间制备出载锌蒙脱石，对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌具有良好的杀菌性能（功能材料，2016，7（47），07121）。

3、锂皂石是一种含镁锂的黏土矿物，属于蒙脱石家族，结构单元由两个四面体夹一个八面体组成的2:1型层状硅酸盐矿物，具有良好的分散性、悬浮性、增稠性，绿色无毒，被广泛应用于涂料、日用品和医药等领域。锂皂石的na+、mg2+等层间阳离子可通过阳离子交换被其他金属离子或者有机阳离子插层。锂皂石作为矿物可吸附细菌，但是不显示杀菌性能。因此阳离子有机物如季铵盐被用来插层获得具有抗菌性能的锂皂石（cn103451994a）；或者其表面接枝β-环糊精后负载抗菌药物制备杀菌剂（cn105879046a）。上述锂皂石抗菌剂均是锂皂石制备后进行改性以获得抗菌杀菌性能，这些处理过程较为复杂、成本较高且对其增稠性、分散性等性能有一定的影响，限制其在涂料、日用品等领域的应用。

技术实现思路

1、发明目的：针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种具有抗菌性能的锂皂石的制备方法，通过在制备过程中直接将金属离子和季铵盐引入锂皂石，以获得具有杀菌性能的锂皂石，同时还可以增强锂皂石分散性和增稠性等性能。

2、技术方案：本发明提供了一种具有抗菌性能的锂皂石的制备方法，包括以下步骤：

3、s1：称取naoh、mgcl2·6h2o、na2sio3·9h2o、licl、尿素、h2o和硫酸盐，置于反应釜中，混合均匀；

4、s2：将所述反应釜加热到120~140℃，搅拌反应12h；然后升高温度至160~200℃，继续反应10~12h；

5、s3：将s2所得产物冷却至室温，抽滤，水洗，烘干，得锂皂石。

6、进一步地，s2后，还包括步骤：将s2所得产物冷却至80~100℃，加入季铵盐，搅拌1~3h。

7、进一步地，所述季铵盐的质量为s2所得产物质量的0.5~2%。

8、进一步地，所述季铵盐为十二烷基三甲基氯化铵、十二烷基三甲基溴化铵、十二烷基二甲基苄基氯化铵或十二烷基二甲基苄基溴化铵中的一种。

9、进一步地，s1中，所述naoh、mgcl2·6h2o、na2sio3·9h2o、licl、尿素、h2o和金属硫酸盐的质量比为3~4∶34 ~36∶82∶1.5∶1~3∶300∶0.5~2。

10、进一步地，所述金属硫酸盐为znso4或cuso4中的一种。

11、本发明的合成原理如下：第一段保温阶段，混合物中各组分反应获得锂皂石，尿素插层进入锂皂石片层，同时zn2+、cu2+通过离子交换进入锂皂石中；第二段保温阶段，进入锂皂石片层的尿素分解膨胀，扩大锂皂石片层间距，提高了金属离子与锂皂石中mg2+和na+的交换，增加zn2+、cu2+水合离子在锂皂石片层中存在，因此提高了锂皂石载铜量、载锌量；随后引入季铵盐进行二次插层，因锂皂石片层间距增大，季铵盐较易进入锂皂石片层及其表面，金属离子和季铵盐均具有杀菌性能，材料的杀菌性能增强，同时季铵盐的碳链使锂皂石表面有机化，因此具有更好的分散性和增稠性。

12、有益效果：本发明优点在于：采用多温区调控一步实现锂皂石的合成及金属离子引入锂皂石中，随后引入季铵盐进行二次插层，获得具有良好杀菌性能的有机金属离子锂皂石，同时还可提高锂皂石的分散性和增稠性等性能。

13、本发明与现有技术相比，具有以下优势：

14、合成锂皂石过程中引入尿素和金属离子，尿素进入锂皂石片层，然后变温使尿素分解膨胀扩大锂皂石片层间距，提高了金属离子的交换量和含量。

15、锂皂石制备过程中原位引入铜离子、锌离子以及随后引入季铵盐进行二次插层，一锅制备有机金属离子锂皂石杀菌剂避免了二次处理，获得的产品同时具有无机金属离子和有机季铵盐双重杀菌性能，进行有机改性，还提高了分散性和增稠性能。

16、本发明与现有锂皂石杀菌剂制备方法相比，操作过程简单，成本较低，易于大规模推广。

技术特征：

1.一种具有抗菌性能的锂皂石的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的锂皂石的制备方法，其特征在于：s2后，还包括步骤：将s2所得产物冷却至80~100℃，加入季铵盐，搅拌1~3h。

3.根据权利要求2所述的锂皂石的制备方法，其特征在于：所述季铵盐的质量为s2所得产物质量的0.5~2%。

4.根据权利要求2所述的锂皂石的制备方法，其特征在于：所述季铵盐为十二烷基三甲基氯化铵、十二烷基三甲基溴化铵、十二烷基二甲基苄基氯化铵或十二烷基二甲基苄基溴化铵中的一种。

5. 根据权利要求1所述的锂皂石的制备方法，其特征在于：s1中，所述naoh、mgcl2·6h2o、na2sio3·9h2o、licl、尿素、h2o和金属硫酸盐的质量比为3~4∶34 ~36∶82∶1.5∶1~3∶300∶0.5~2。

6.根据权利要求5所述的锂皂石的制备方法，其特征在于：所述金属硫酸盐为znso4或cuso4中的一种。

技术总结本发明涉及锂皂石制备技术领域，公开了一种具有抗菌性能的锂皂石的制备方法，步骤为：S1：称取NaOH、MgCl<subgt;2</subgt;·6H<subgt;2</subgt;O、Na<subgt;2</subgt;SiO<subgt;3</subgt;·9H<subgt;2</subgt;O、LiCl、尿素、H<subgt;2</subgt;O和金属盐，置于反应釜中，混合均匀；S2：将所述反应釜加热到120~140℃，搅拌反应12h；然后升高温度至160~200℃，继续反应10~12h；S3：将S2所得产物冷却至室温，抽滤，水洗，烘干，得锂皂石。本发明采用多温区调控一步实现锂皂石的合成及金属离子引入锂皂石中，随后引入季铵盐进行二次插层，获得具有良好杀菌性能的有机金属离子锂皂石，同时还可提高锂皂石的分散性和增稠性等性能。技术研发人员：张天志,张天毅受保护的技术使用者：江苏海明斯新材料科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/2