CN108866816A - 一种抑菌无纺布及其制备方法和应用 - Google Patents

一种抑菌无纺布及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种抑菌无纺布及其制备方法和应用，所述抑菌无纺布经过开松、梳理、铺网、水刺、烘干和收卷步骤制备得到，其中所述水刺步骤采用双氧水溶液进行水刺。本发明的抑菌无纺布可解决现有无纺布的抑菌效果不好的缺点，具有高效的贴肤柔软性和韧性，纹理细腻，亲水性强，利用含有石墨烯材料的双氧水进行水刺，可使得常温高压下石墨烯材料与无纺布纤维的接触更加紧密，高压下将石墨烯材料击至纤维内部，结合牢固，进一步改善无纺布的机械性能，提高透气率和吸水率，并且石墨烯与双氧水的氧化抗菌配合提高无纺布的抗菌功效，改善无纺布的贴肤柔软性和韧性，并且能促进皮肤表面微循环，可用于多种纺织品的制备。

Description

一种抑菌无纺布及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于纺织材料技术领域，涉及一种抑菌无纺布及其制备方法和应用。
背景技术
无纺布又称不织布，是由定向的或随机的纤维而构成，是新一代环保材料，具有防潮、透气、柔韧、质轻、不助燃、容易分解、无毒无刺激性，在许多领域都有应用，其中，无纺布作为面膜、湿巾以及医疗卫生等产品的基材，要求其具有更加高度的吸水性和湿态下更好的韧性，对于这些更加高端产品来说，不但要有很好的透气性，还要具有很好的抑菌效果。
CN103437065A公开了一种高透面膜无纺布及其制造方法，其采用纤维素短纤为原料，相互杂乱缠结为高透面膜无纺布，该无纺布存在的问题是1)抗菌、抑菌效果不理想，2)制造出的无纺布保水性能不高。
CN104328523A公开了一种包含石墨烯的粘胶纤维及其制备方法，其在纺丝之前，向粘胶液中引入石墨烯，获得的粘胶纤维显著提高了断裂强度，但是对于无纺布的抗菌、抑菌作用以及保水性也并没有显著的提高。
因此，在本领域，开发一种具有更高抑菌效果、保水性强的无纺布是本领域需要解决的技术问题。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种抑菌无纺布及其制备方法和应用。本发明制备得到的抑菌无纺布可解决现有无纺布的抑菌效果不好的缺点，具有高效的贴肤柔软性和韧性，纹理细腻，亲水性强，可以满足面膜、湿巾以及医疗卫生等产品对材料的要求。
为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：
一方面，本发明提供一种抑菌无纺布的制备方法，所述方法包括开松、梳理、铺网、水刺、烘干和收卷步骤，其中所述水刺步骤采用双氧水溶液进行水刺。
在本发明中采用双氧水进行水刺，可以增强无纺布的抑菌功效，无纺布的纤维经过水刺相互杂乱缠结成贴肤柔软的无纺布。
优选地，所述双氧水溶液的摩尔溶度小于等于5mmol/mL，例如5mmol/mL、4.8mmol/mL、4.5mmol/mL、4.3mmol/mL、4mmol/mL、3.8mmol/mL、3.5mmol/mL、3.3mmol/mL、3mmol/mL、2.8mmol/mL、2.5mmol/mL、2.2mmol/mL、2mmol/mL、1.8mmol/mL、1.5mmol/mL、1.2mmol/mL、1mmol/mL、0.8mmol/mL、0.5mmol/mL、0.3mmol/mL或0.1mmol/mL，优选小于等于3mmol/mL，进一步优选1-3mmol/mL，如果双氧水溶液的浓度过高，则双氧水容易分解吗，产生原料的浪费以及不利的影响。
优选地，所述双氧水溶液中含有石墨烯材料。
优选地，所述双氧水溶液中石墨烯材料的质量百分比浓度为3％以下，例如3％、2.8％、2.5％、2.3％、2％、1.8％、1.5％、1.3％、1％、0.8％、0.5％、0.3％或0.1％，优选0.5-1％，如果双氧水中石墨烯材料的质量百分比浓度过高，则石墨烯材料容易团聚，不利于石墨烯的分散，并且不利于石墨烯在纤维上的附着力。
优选地，所述水刺在常温高压下进行，所述高压为压力1×106～5×106Mpa，例如1×106Mpa、1.3×106Mpa、1.5×106Mpa、1.8×106Mpa、2×106Mpa、2.2×106Mpa、2.5×106Mpa、2.8×106Mpa、3×106Mpa、3.5×106Mpa、3.8×106Mpa、4×106Mpa、4.3×106Mpa、4.5×106Mpa、4.8×106Mpa或5×106Mpa。
本发明在常温高压下，利用含有石墨烯材料的双氧水进行水刺，可以使得常温高压下双氧水溶液喷射至无纺布纤维上时，石墨烯材料与无纺布纤维的接触更加紧密，高压下将石墨烯材料击至纤维内部，结合牢固，进一步改善无纺布的机械性能，提高透气率以及吸水率，并且纤维内部的石墨烯能够与双氧水的氧化抗菌配合来提高无纺布的抗菌功效，并且可以改善无纺布的贴肤柔软性和韧性，使得纹理细腻、亲水性强。
优选地，所述无纺布的原料包括基材纤维，所述基材纤维为涤纶纤维、锦纶纤维、丙纶纤维、粘胶纤维、甲壳素纤维、超细纤维、天丝纤维、蚕丝纤维、竹纤维、木浆纤维或海藻纤维中的任意一种或至少两种的组合，优选粘胶纤维、甲壳素纤维或蚕丝纤维中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，所述无纺布的原料包括所述基材纤维和石墨烯材料组成的复合纤维。在本发明中利用基材纤维和石墨烯材料组成的复合纤维作为无纺布的原料。
石墨烯材料和基材纤维组成的复合纤维作为原料，使得做成的无纺布可以进一步增加皮肤表面的微循环，提高了该无纺布适用于面膜等高端纺织品的可行性，并且使得做成的无纺布在横向和纵向上的强力进一步提高。并且使用该复合纤维作为原料，可以使得纤维内部含有石墨烯成分，然后通过水刺将石墨烯喷涂到复合纤维表面，使得复合纤维表面也含有石墨烯成分，不仅促进石墨烯内外的吸附使得石墨烯不易脱落，更加促进了抑菌性能。
优选地，所述复合纤维中石墨烯材料的质量百分比含量小于等于3％，例如3％、2.8％、2.5％、2.3％、2％、1.8％、1.5％、1.3％、1％、0.8％、0.5％、0.3％或0.1％，优选1-2.5％。如果复合纤维中石墨烯材料的质量百分比含量过高不仅使得复合纤维强度下降，也不利于纺丝。
优选地，所述复合纤维的长度为38-51mm，例如38mm、39mm、40mm、41mm、42mm、43mm、44mm、45mm、46mm、47mm、48mm、49mm、50mm或51mm，当复合纤维的长度小于38mm时，不利于纤维之间搭接，当复合纤维的长度大于51mm时，则不再适合应用水刺方法来进行制备抑菌无纺布。
优选地，所述石墨烯包括以不同原料制备得到的石墨烯，所述不同原料包括石墨、含碳气体或生物质资源中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述石墨烯材料为以生物质资源为原料制备的石墨烯；
其中，以生物质资源为原料制备得到的石墨烯可以简称为生物质石墨烯，可以是含有单层石墨烯、少层石墨烯、石墨烯纳米片层结构，并负载金属/非金属化合物，层数不大于10层的二维纳米炭材料，甚至可以是在以上基础上包含石墨化炭、金属/非金属化合物的复合炭材料；所述生物质石墨烯还包括通过对生物质资源水热碳化法制备的石墨烯。
优选地，所述生物质石墨烯采用济南圣泉公司的生物质石墨烯，即以农林废弃物为主要原料，通过水解、催化处理、热处理等步骤获得的含有石墨烯的碳纳米材料复合物，其主要特征为含有石墨烯、无定型碳和非碳非氧元素，所述非碳非氧元素包括Fe、Si和Al元素，所述非碳非氧元素含量为复合物的0.5wt％～6wt％。如专利申请号为201510819312.X制备的产品。所述生物质石墨烯的主要指标示例性的可以是：电导率＞3000S/m，优选＞5000S/m；比表面积＞150m2/g，优选＞300m2/g；拉曼光谱IG/ID＞2，优选＞3；C/O＞35.0。
作为本发明的优选技术方案，所述抑菌无纺布的制备方法为：以基材纤维和石墨烯材料组成的复合纤维为无纺布的原料，经过开松、梳理、铺网、水刺、烘干和收卷步骤制备所述抑菌无纺布，其中所述水刺步骤采用含有石墨烯材料的双氧水溶液在常温高压下进行水刺，所述双氧水溶液中石墨烯材料的质量百分比浓度为3％以下，所述双氧水溶液的摩尔溶度小于等于5mmol/mL，所述高压为压力1×106～5×106Mpa，所述复合纤维中石墨烯材料的质量百分比含量小于等于3％，所述复合纤维的长度为38-51mm。
另一方面，本发明提供了一种由如上所述制备方法制备得到的抑菌无纺布。
经过本发明所述的制备方法制备得到的抑菌无纺布纤维更柔软，纤维做成的无纺布保水性能更好，可以增加皮肤表面的微循环，提高了该无纺布适用于面膜的可行性。做成的无纺布在横向和纵向上的强力都很高，并且具有很高的抗菌抑菌效果。
另一方面，本发明提供如上所述的抑菌无纺布在纺织用品制备中的应用。
优选地，所述纺织用品为但不限于面膜、口罩、卫生纱布。
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明的抑菌无纺布可解决现有无纺布的抑菌效果不好的缺点，无纺布的纤维经过水刺相互杂乱缠结成贴肤柔软的无纺布，具有高效的贴肤柔软性和韧性，纹理细腻，亲水性强。
(2)本发明在常温高压下，利用含有石墨烯材料的双氧水进行水刺，可以使得常温高压下双氧水溶液喷射至无纺布纤维上时，石墨烯材料与无纺布纤维的接触更加紧密，高压下将石墨烯材料击至纤维内部，结合牢固，进一步改善无纺布的机械性能，提高透气率以及吸水率，并且纤维内部的石墨烯能够与双氧水的氧化抗菌配合来提高无纺布的抗菌功效，改善无纺布的贴肤柔软性和韧性，并且能促进皮肤表面微循环，可用于多种纺织品的制备。
(3)石墨烯材料和基材纤维组成的复合纤维作为原料，使得做成的无纺布可以进一步增加皮肤表面的微循环，提高了该无纺布适用于面膜等高端纺织品的可行性，使得抑菌性能进一步提高。
附图说明
图1为本发明制备得到的抑菌无纺布的纤维结构示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
实施例1
在本实施例中，通过以下方法制备无纺布，所述方法包括以下步骤：
采用粘胶纤维和生物质石墨烯组成的复合纤维为无纺布的原料，所述复合纤维的长度为38mm。
经过开松、梳理、铺网、水刺、烘干、收卷步骤制备所述抑菌无纺布，其中所述水刺步骤采用含有生物质石墨烯的双氧水溶液在常温高压下进行水刺，所述双氧水溶液中生物质石墨烯的质量百分比浓度为1％，所述双氧水溶液的摩尔溶度为3mmol/mL，所述高压为压力2×106Mpa，所述复合纤维中生物质石墨烯的质量百分比含量为2％。
图1为本实施例制备得到的无纺布的纤维结构示意图。
实施例2
在本实施例中，通过以下方法制备无纺布，所述方法为：
采用粘胶纤维和生物质石墨烯组成的复合纤维为无纺布的原料，所述复合纤维的长度为45mm。
经过开松、梳理、铺网、水刺、烘干、收卷步骤制备所述抑菌无纺布，其中所述水刺步骤采用含有生物质石墨烯的双氧水溶液在常温高压下进行水刺，所述双氧水溶液中生物质石墨烯的质量百分比浓度为0.5％，所述双氧水溶液的摩尔溶度为1mmol/mL，所述高压为压力4×106Mpa，所述复合纤维中生物质石墨烯的质量百分比含量为2.5％。
实施例3
在本实施例中，通过以下方法制备无纺布，所述方法为：
采用粘胶纤维和生物质石墨烯组成的复合纤维为无纺布的原料，所述复合纤维的长度为51mm。
经过开松、梳理、铺网、水刺、烘干、收卷步骤制备所述抑菌无纺布，其中所述水刺步骤采用含有生物质石墨烯的双氧水溶液在常温高压下进行水刺，所述双氧水溶液中生物质石墨烯的质量百分比浓度为3％，所述双氧水溶液的摩尔溶度为5mmol/mL，所述高压为压力3×106Mpa，所述复合纤维中生物质石墨烯的质量百分比含量为3％。
实施例4
在本实施例中，通过以下方法制备无纺布，所述方法为：
采用粘胶纤维和生物质石墨烯组成的复合纤维为无纺布的原料，所述复合纤维的长度为40mm。
经过开松、梳理、铺网、水刺、烘干、收卷步骤制备所述抑菌无纺布，其中所述水刺步骤采用含有生物质石墨烯的双氧水溶液在常温高压下进行水刺，所述双氧水溶液中生物质石墨烯的质量百分比浓度为1.5％，所述双氧水溶液的摩尔溶度为4mmol/mL，所述高压为压力1×106Mpa，所述复合纤维中生物质石墨烯的质量百分比含量为1％。
实施例5
在本实施例中，通过以下方法制备无纺布，所述方法为：
采用粘胶纤维和生物质石墨烯组成的复合纤维为无纺布的原料，所述复合纤维的长度为48mm。
经过开松、梳理、铺网、水刺、烘干、收卷步骤制备所述抑菌无纺布，其中所述水刺步骤采用含有生物质石墨烯的双氧水溶液在常温高压下进行水刺，所述双氧水溶液中生物质石墨烯的质量百分比浓度为2％，所述双氧水溶液的摩尔溶度为2.5mmol/mL，所述高压为压力5×106Mpa，所述复合纤维中生物质石墨烯的质量百分比含量为1.5％。
实施例6
该实施例与实施例1不同之处仅在于水刺时使用不含有任何石墨烯材料的双氧水溶液进行水刺，其他条件与实施例1相同。
实施例7
该实施例与实施例2不同之处仅在于水刺时使用不含有任何石墨烯材料的双氧水溶液进行水刺，其他条件与实施例2相同。
实施例8
该实施例与实施例3不同之处仅在于水刺时使用不含有任何石墨烯材料的双氧水溶液进行水刺，其他条件与实施例3相同。
实施例9
该实施例与实施例4不同之处仅在于水刺时使用不含有任何石墨烯材料的双氧水溶液进行水刺，其他条件与实施例4相同。
实施例10
该实施例与实施例5不同之处仅在于水刺时使用不含有任何石墨烯材料的双氧水溶液进行水刺，其他条件与实施例5相同。
实施例11-15
与实施例1-5分别相比，不同之处在于将实施例1-5中使用的石墨烯材料由生物质石墨烯替换为氧化石墨烯。
实施例16-20
与实施例1-5分别相比，不同之处在于将实施例1-5中使用的石墨烯材料由生物质石墨烯替换为常州第六元素材料科技股份有限公司生产的“型号：SE1430”的石墨烯。
实施例21-25
与实施例1-5分别相比，不同之处在于将无纺布的原料替换为不含有任何石墨烯材料的粘胶纤维。
实施例26-30
与实施例6-10分别相比，不同之处在于将无纺布的原料替换为不含有任何石墨烯材料的粘胶纤维。
对实施例1-30制备得到的无纺布进行物性指标数据测定，结果如表1所示。
表1
由表1数据可以看出，本发明制备得到的无纺布抑菌率可以高达99％，具有良好的抑菌功效。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的抑菌无纺布及其制备方法和应用，但本发明并不局限于上述实施例，即不意味着本发明必须依赖上述实施例才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明所选用原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (10)

1.一种抑菌无纺布的制备方法，其特征在于，所述方法包括开松、梳理、铺网、水刺、烘干和收卷步骤，其中所述水刺步骤采用双氧水溶液进行水刺。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述双氧水溶液的摩尔溶度小于等于5mmol/mL，优选小于等于3mmol/mL，进一步优选1-3mmol/mL。
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述双氧水溶液中含有石墨烯材料；
优选地，所述双氧水溶液中石墨烯材料的质量百分比浓度为3％以下，优选0.5-1％。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述水刺在常温高压下进行，所述高压为压力1×106～5×106Mpa。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述无纺布的原料包括基材纤维，所述基材纤维为涤纶纤维、锦纶纤维、丙纶纤维、粘胶纤维、甲壳素纤维、超细纤维、天丝纤维、蚕丝纤维、竹纤维、木浆纤维或海藻纤维中的任意一种或至少两种的组合，优选粘胶纤维、甲壳素纤维或蚕丝纤维中的任意一种或至少两种的组合。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述无纺布的原料包括所述基材纤维和石墨烯材料组成的复合纤维；
优选地，所述复合纤维中石墨烯材料的质量百分比含量小于等于3％，优选1-2.5％；
优选地，所述复合纤维的长度为38-51mm。
7.根据权利要求3-6中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述石墨烯材料包括以不同原料制备得到的石墨烯，所述不同原料包括石墨、含碳气体或生物质资源中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述石墨烯材料为以生物质资源为原料制备的石墨烯。
8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述抑菌无纺布的制备方法为：以基材纤维和石墨烯材料组成的复合纤维为无纺布的原料，经过开松、梳理、铺网、水刺、烘干和收卷步骤制备所述抑菌无纺布，其中所述水刺步骤采用含有石墨烯材料的双氧水溶液在常温高压下进行水刺，所述双氧水溶液中石墨烯材料的质量百分比浓度为3％以下，所述双氧水溶液的摩尔溶度小于等于5mmol/mL，所述高压为压力1×106～5×106Mpa，所述复合纤维中石墨烯材料的质量百分比含量小于等于3％，所述复合纤维的长度为38-51mm。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的制备方法制备得到的抑菌无纺布。
10.根据权利要求9所述的抑菌无纺布在纺织用品制备中的应用；
优选地，所述纺织用品为面膜、口罩或卫生纱布。
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