CN106436020A - 一种纳米银抗菌熔喷无纺布的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种抗菌无纺布的制备方法，特别涉及一种高效、长效纳米银抗菌熔喷无纺布的制备方法。将两亲性超支化聚合物的苯、甲苯、三氯甲烷或四氯化碳溶液与硝酸银水溶液混合搅拌，经静置分液、旋转蒸发，得到两亲性超支化聚合物的高浓度溶液。采用喷洒的方法将该高浓度溶液喷到熔喷无纺布的原料颗粒或切片中，并不断翻搅，再经熔喷无纺布的加工工序后，即可得到纤维中含有纳米银颗粒的抗菌无纺布。本发明利用两亲性超支化聚合物在熔喷无纺布纤维中原位控制生成纳米银，所生成的纳米银具有粒径小、分散均匀、结合牢度高的特点，同时无需对现有的熔喷无纺布生产设备进行升级改造，加工简单、方便。

Description

一种纳米银抗菌熔喷无纺布的制备方法
技术领域
本发明涉及一种抗菌无纺布的制备方法，特别涉及一种高效、长效纳米银抗菌熔喷无纺布的制备方法。
背景技术
熔喷无纺布由于其制备工艺简单、成本低廉，在日常生活中具有广泛的应用，如衣用辅料、包装材料、空气过滤、水体过滤材料、一次性医用材料等。正是由于其广泛的应用，对于其高性能和功能性提出了更高的要求，例如抗菌、阻燃、防静电等功能性无纺布产品。其中，抗菌无纺布具有最为广泛的应用前景，特别是与人们日常生活密切相关的领域，比如食品包装用无纺布，口罩、空调等空气过滤用无纺布，医用无纺布等。所以，抗菌无纺布的研制具有广阔的应用前景和重要的实用价值。
目前，抗菌纺织品材料的制备都是通过在纺织纤维中或纺织品上添加抗菌剂来实现的，包括无机抗菌材料和有机抗菌材料。其中，银系抗菌剂，特别是纳米银，由于其高效、广谱的抗菌效果受到越来越多的关注。利用纳米银对熔喷无纺布进行改性，赋予其高效的抗菌功能，主要通过两类方法来实现。一是在熔喷无纺布的制备中，通过在原料中添加纳米银粉体或含高浓度纳米银颗粒的切片，经熔融混合后，喷丝，成网，制备成纳米银抗菌无纺布。尽管该方法制备纳米银抗菌无纺布是在无纺布成型过程中直接添加纳米银，加工工艺简便，避免了如后整理所需要的设备、人力等成本的投入，也避免了胶黏剂的使用而对无纺布产品性能产生的影响。然而，这种通过混合纺丝的方法来制备纳米银抗菌无纺布仍然存在一些问题，比如纳米银粉体易团聚，在混合熔融的过程中不易分散，干燥的纳米银粉体颗粒较大，不如液体中分散的纳米银颗粒小。
另一种是对成型的无纺布产品进行后整理，使其纤维表面上附着纳米银颗粒，以制备纳米银抗菌无纺布。然而，后整理法需要对无纺布进行重新整理加工，通过浸渍或喷涂，以及烘干等工序进行后整理。需要额外的增加设备、人力等成本投入，且整理的抗菌无纺布中纳米银分布均匀性差。同时，后整理都是在纤维成形后在纤维表面上固着纳米银，存在纳米银与纤维结合牢度差的问题。为了提高纳米银颗粒与纤维的结合牢度，以及在纤维上的分散程度，整理中往往使用大量胶黏剂和分散剂，而相关胶黏剂、分散剂的使用会影响无纺布本身的使用性能，如手感、虑阻等。后整理中的原位生成法避免了有关胶黏剂的使用，虽然在一定程度上提高了纳米银的结合牢度，但纳米银还是在纤维表面与之结合，无法保证长期的牢度，特别是恶劣的使用条件下，如频繁的水洗、摩擦等。所以，在纤维中添加纳米银，才能保证纳米银与纤维的永久性结合。因此，如何以简便的加工工艺实现小颗粒纳米银在纤维中的均匀分散，同时不添加分散剂、胶黏剂，以简洁、高效的绿色加工工艺制备长效、高效纳米银抗菌无纺布产品是目前需要解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种工艺简单、抗菌性能长久稳定，具有小颗粒纳米银在纤维中均匀分散的熔喷无纺布的制备方法。
本发明的技术方案是提供一种纳米银抗菌熔喷无纺布的制备方法。先将两亲性超支化聚合物溶解于有机溶剂中制备成两亲性超支化聚合物溶液，所述的两亲性超支化聚合物为内部含有氨基的亲水性超支化结构、外部为亲油性直链的核壳结构超支化聚合物；将上述溶液与硝酸银水溶液混合后搅拌，静置分层后用分液漏斗将两亲性超支化聚合物溶液分离出来；分离出来的两亲性超支化聚合物溶液在室温下真空旋转蒸发得到高浓度溶液；将得到的高浓度溶液按一定质量比喷洒到熔喷无纺布原料颗粒或切片中，混合均匀后经过熔喷工艺加工，得到内含粒径为2～30nm的纳米银抗菌熔喷无纺布。
本发明所述的有机溶剂包括苯、甲苯、三氯甲烷、四氯化碳，所述高浓度溶液浓度为100～500g/L，原料颗粒与添加的两亲性超支化聚合物高浓度溶液的质量比为500:1～10000:1，所述熔喷无纺布原料颗粒包括但不限于PP、PET、PE、PU、PA6、PLA中的一种或多种混合原料颗粒。
超支化聚合物是一类具有类球形分子结构，富含大量端基，高溶解性、低粘度、高活性的聚合物。由于其内部存在着大量可调的空腔结构和活性基团，在控制制备纳米材料方面表现出独特的优势。利用具有氨基的单体分子合成制备的超支化聚合物具有三维立体结构，表面分布大量伯氨基，内部含有亚氨基和叔氨基，且具有良好的水溶性。基于其表面大量伯氨基，可以在其末端接枝亲油性长直链分子，得到具有内部亲水、外部亲油的具有核壳结构的两亲性超支化聚合物。由于这种两亲性超支化聚合物外部具有大量亲油性长链的包裹，能够很好的溶解在有机溶剂内，并且由于其紧凑的球形分子结构，能够在溶液中形成单分子胶束。同时，由于其内部含有亚氨基和叔氨基，在与硝酸银水溶液混合搅拌时能够从水溶液中萃取、络合银离子到聚合物内部，并分散在有机溶剂中。经浓缩后喷洒到熔喷无纺布原料中（如聚丙烯PP粒子），边喷洒边翻搅使其混合均匀，同时溶剂进一步挥发。然后经螺杆加热熔融、混合后，喷丝成网。这样两亲性超支化聚合物能够在熔喷无纺布的纤维中均匀分散，同时在熔融混合的过程中，由于加热作用，络合在两亲性超支化聚合物内部亚氨基和叔氨基上的银离子会被其自身还原成银单质，并在两亲性超支化聚合物内部形成纳米银颗粒。并且由于两亲性超支化聚合物外部长链的包裹作用，以及在纺丝原料中的分散，使得生成的纳米银颗粒较小，粒径分布较窄。
与现有技术相比，本发明具有以下优势：
（1）与传统的熔喷无纺布生产前端添加纳米银粉体或者无纺布产品成型后进行纳米银后整理不同，本发明是在制备熔喷无纺布的同时在熔喷无纺布的纤维中原位生成纳米银。该方法不仅可有效避免纳米银颗粒团聚，确保纳米银在无纺布中分布均匀，而且通过两亲性超支化聚合物的调控作用，所生成的纳米银具有较小的粒径和较窄的粒径分布。
（2）通过两亲性超支化聚合物将纳米银分散、固定在无纺布纤维中，使得纳米银与纤维具有很高的结合牢度，从而使其具有优异的耐洗性和长效的抗菌效果。
（3）本发明纳米银抗菌熔喷无纺布的制备无需添加额外的设备或对设备进行升级改造，利用现有的生产设备即可加工，简单方便，可极大的节约生产成本。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步描述。
将两亲性超支化聚合物溶解于与水不相溶的有机溶剂中，制备成浓度为5～50g/L的溶液，所述的与水不相溶的有机溶剂包括苯、甲苯、三氯甲烷、四氯化碳；将5～50g/L的两亲性超支化聚合物溶液与0.001～0.1mol/L的硝酸银水溶液按体积比1:2～2:1混合后搅拌10～30分钟；静置分层后用分液漏斗将两亲性超支化聚合物溶液分离出来；分离出来的两亲性超支化聚合物溶液经室温下真空旋转蒸发去除部分溶剂，浓缩后得到浓度为100～500g/L高浓度溶液；采用喷洒的方法将高浓度溶液喷到熔喷无纺布的原料颗粒中，并不断翻搅，原料颗粒与添加的两亲性超支化聚合物高浓度溶液的质量比为500:1～10000:1，所述的熔喷无纺布原料颗粒包括但不限于PP、PET、PE、PU、PA6、PLA中的一种或多种混合原料颗粒；经熔喷工艺加工后即可得到内含粒径为2～30nm的纳米银抗菌熔喷无纺布产品。
实施例1：
将10g两亲性超支化聚合物溶解于500ml三氯甲烷中，再将500ml浓度为0.001mol/L的硝酸银水溶液加入到上述三氯甲烷溶液中，充分搅拌15分钟。静置分层后用分液漏斗将三氯甲烷溶液分离出来，再用旋转蒸发仪在室温下真空旋转蒸发去除部分三氯甲烷，得到50ml 200g/L的高浓度两亲性超支化聚合物溶液。将高浓度溶液喷洒到500kg聚乳酸颗粒中，并不断翻搅。经熔喷无纺布的生产加工后得到纤维中含有粒径为2～6nm纳米银的聚乳酸熔喷无纺布产品。

Claims (5)

1.一种纳米银抗菌熔喷无纺布的制备方法，其特征在于：将两亲性超支化聚合物溶解于有机溶剂中制备成两亲性超支化聚合物溶液，所述的两亲性超支化聚合物为内部含有氨基的亲水性超支化结构、外部为亲油性直链的核壳结构超支化聚合物；将上述溶液与硝酸银水溶液混合后搅拌，静置分层后用分液漏斗将两亲性超支化聚合物溶液分离出来；分离出来的两亲性超支化聚合物溶液在室温下真空旋转蒸发得到高浓度溶液；将得到的高浓度溶液按一定质量比喷洒到熔喷无纺布原料颗粒或切片中，混合均匀后经过熔喷工艺加工，得到内含粒径为2～30nm的纳米银抗菌熔喷无纺布。
2.根据权利要求1所述的纳米银抗菌熔喷无纺布的制备方法，其特征在于：所述有机溶剂包括苯、甲苯、三氯甲烷、四氯化碳。
3.根据权利要求1所述的纳米银抗菌熔喷无纺布的制备方法，其特征在于：所述高浓度溶液浓度为100～500g/L。
4.根据权利要求1所述的纳米银抗菌熔喷无纺布的制备方法，其特征在于：原料颗粒与添加的两亲性超支化聚合物高浓度溶液的质量比为500:1～10000:1。
5.根据权利要求1所述的纳米银抗菌熔喷无纺布的制备方法，其特征在于：所述熔喷无纺布原料颗粒包括但不限于PP、PET、PE、PU、PA6、PLA中的一种或多种混合原料颗粒。
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