CN109880179A

CN109880179A - 一种防霉抗菌型海绵及其制备方法

Info

Publication number: CN109880179A
Application number: CN201910234281.XA
Authority: CN
Inventors: 宋海军
Original assignee: 宋海军
Current assignee: NANTONG FENGSHENG TEXTILE Co.,Ltd.
Priority date: 2019-03-26
Filing date: 2019-03-26
Publication date: 2019-06-14

Abstract

本发明公开了一种防霉抗菌型海绵及其制备方法，采用抗菌纳米纤维作为基体材料制备的多孔的海绵可使得所制备的海绵体具有极为优秀的力学性能和极为稳定的化学性质，并且生物相容性极为优秀，相较于普通海绵体的人造成分，其对人体危害几乎为零，并且具备及其优异的抗菌效果；采用天然生物防霉剂，避免了化学药剂的使用，毒性低，防霉效果好。

Description

一种防霉抗菌型海绵及其制备方法

技术领域

本发明属于海绵制品技术领域，具体涉及一种防霉抗菌型海绵及其制备方法。

背景技术

海绵是一种极为常见的多孔材料，具有良好的吸水性，部分具有良好的弹性、变形恢复性等等性能，能够用于清洁物品或用于生产一些舒适柔软的座垫。

人造海绵作为一种日常生活用品,已经存在了几十年的历史。现在市场上销售的海绵类用品,主要由聚氨酯和聚苯乙烯制备而成,不但其生产过程会污染环境,而且废弃后的海绵很难降解。人造海绵的原料主要来源于石油,随着石油资源的不断减少,原料来源也将是一个严重的问题。进入二十一世纪后,人们对环保有了进一步的认识,势必要有一种新的环保型海绵将其替代。

目前来说，市场上海绵的生成成本与海绵密度呈正相关，密度越高成本也越高，但低密度海绵的物理性能往往不如高密度海绵，特别是在作为座垫等方面的使用，因而寻求一种低密度却有良好力学性能能够符合国际上座垫海绵所需力学性能标准的低密度高弹性海绵是一大发展方向。同时目前海绵的制备过程中产生的污染较大，海绵多为人造高聚物难以降解，发泡剂在发泡过程中对人造成危害、对环境造成污染，也是一个亟待解决的问题。

发明内容

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种防霉抗菌型海绵，所述防霉抗菌型海绵的制备原料包括以下重量份数的物质：抗菌纳米纤维素60～70份，防霉剂1～10重量份，瓜尔胶羟丙基三甲基氯化铵10～20份，发泡剂1～5份，甘油2.5～4.5重量份和硼酸5～8重量份。

作为优选，所述防霉抗菌型海绵的制备原料包括以下重量份数的物质：抗菌纳米纤维素65～70份，防霉剂3～8重量份，瓜尔胶羟丙基三甲基氯化铵15～20份，发泡剂3～5份，甘油2.5～4.5重量份和硼酸5～8重量份。

作为优选，所述的防霉剂为天然植物防霉剂。

作为优选，所述防霉剂由以下重量配比的原料组成：五倍子提取物2～30份、大蒜精油2～5份、茶树精油3～15份、益母草提取物15～30份和抗氧剂1～3份。

作为优选，所述的发泡剂为液态二氧化碳与液态氮气的混合物。

作为优选，所述的抗菌纳米纤维素为海藻酸钠和纳米共同改性的细菌纳米纤维素；

作为优选，所述的抗菌纳米纤维的制备原料以质量配比计包含以下组分：海藻酸钠10.5～40％；纳米银0.1～1％；细菌纳米纤维素59～89.6％。

作为优选，所述的细菌纳米纤维选自由醋酸菌属、根瘤菌属和杆菌属合成的纤维素。

所述防霉抗菌型海绵的制备方法包括以下制备步骤：

S1、抗菌纳米纤维素的制备：

a)将细菌纳米纤维素进行粉碎，粉碎后进行真空干燥后加入反应器中，然后加入海藻酸钠与纳米银，并加入去离子水，搅拌后得到抗菌纳米纤维素悬浮液，然后将悬浮液进行超声分散1～5小时；

b)将超声分散后的液体进行抽滤，冷冻干燥后，即得到抗菌纳米纤维素；

S2、防霉抗菌型海绵的制备：

1)将步骤S1所得的抗菌纳米纤维加入到氢氧化钠/硫脲溶液中，充分搅拌溶解的溶液A；

2)将步骤1)得到的溶液A稀释至质量分数为5～10％的溶液B，将瓜尔胶羟丙基三甲基氯化铵粉末用去离子水配制成质量分数为3～5％的水溶液，将所述水溶液与溶液B按一定比例混合，加入防霉剂、硼酸与甘油，搅拌1～2小时，得到混合液；

3)向步骤2)得到的混合液中加入发泡剂，搅拌发泡2～3小时，得到发泡液；

4)将步骤3)得到的发泡液导入模具中直接进行冷冻干燥，经冷冻干燥10～20小时后得到所述防霉抗菌型海绵。

作为优选，步骤4)所述冷冻干燥温度为-20～-25℃。

本发明采用的细菌纤维素是以纯纤维素的形式存在的，相比植物或海藻产生的纤维素，其具有更加致密的三维网络结构，纤维直径仅是植物纤维素纤维的1/10～1/100，因此，细菌纤维素具有几个独特的物理化学性质：低密度、高纯度、高结晶度、超精细纳米网络结构、高弹性模量、良好的生物相容性和生物合成的可调控性。特别经过本申请的抗菌改性后，抗菌能力大大增强，克服了由其制备的多孔的海绵在潮湿环境中易滋生细菌的缺点，因此以抗菌改性的细菌纤维素水凝胶块为基体材料制备海绵体，可使得所制备的海绵体具有极为优秀的力学性能和极为稳定的化学性质，并且生物相容性极为优秀，相较于普通海绵体的人造成分，其对人体危害几乎为零，并且具备及其优异的抗菌效果。

本发明和现有技术相比，本发明的有益效果：

1)本发明采用抗菌纳米纤维作为基体材料，为绿色环保可降解材料，具有良好的生物相容性，由其制备的多孔的海绵可使得所制备的海绵体具有极为优秀的力学性能和极为稳定的化学性质，并且生物相容性极为优秀，相较于普通海绵体的人造成分，其对人体危害几乎为零，并且具备及其优异的抗菌效果。

2)采用天然生物防霉剂，避免了化学药剂的使用，由于化学药剂都具有一定的毒性，在使用中易对人体造成危害，本发明的天然生物防霉剂毒性低，防霉效果好。

具体实施方式

下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

【实施例1】

S1、抗菌纳米纤维素的制备：

a)将80g细菌纳米纤维素进行粉碎，粉碎后进行真空干燥后加入反应器中，然后加入19g海藻酸钠与1g纳米银，并加入200mL去离子水，搅拌后得到抗菌纳米纤维素悬浮液，然后将悬浮液进行超声分散5小时；

b)将超声分散后的液体进行抽滤，-10℃下冷冻干燥后，即得到抗菌纳米纤维素；

S2、防霉抗菌型海绵的制备：

1)将70g步骤S1所得的抗菌纳米纤维加入到含5g硫脲的10L浓度为10％的氢氧化钠溶液中，充分搅拌溶解的溶液A；

2)将步骤1)得到的溶液A稀释至质量分数为10％的溶液B，将20g瓜尔胶羟丙基三甲基氯化铵粉末用去离子水配制成质量分数为5％的水溶液，将所述水溶液与溶液B按一定比例混合，加入3g防霉剂、3g硼酸与6g甘油，搅拌1小时，得到混合液；所述防霉剂由以下重量配比的原料组成：五倍子提取物15份、大蒜精油5份、茶树精油6份、益母草提取物20份和抗氧剂2份。

3)向步骤2)得到的混合液中加入3g发泡剂，搅拌发泡2小时，得到发泡液，所述的发泡剂为液态二氧化碳与液态氮气的混合物；

4)将步骤3)得到的发泡液导入模具中，在-20～-25℃下直接进行冷冻干燥10小时后，得到所述防霉抗菌型海绵。

按检测标准B/T2591-2003对其抗菌性能进行检测，检测结果如表1所示。

【实施例2】

S1、抗菌纳米纤维素的制备：

a)将70g细菌纳米纤维素进行粉碎，粉碎后进行真空干燥后加入反应器中，然后加入29.5g海藻酸钠与0.5g纳米银，并加入200mL去离子水，搅拌后得到抗菌纳米纤维素悬浮液，然后将悬浮液进行超声分散5小时；

S2、防霉抗菌型海绵的制备：

1)将65g步骤S1所得的抗菌纳米纤维加入到含5g硫脲的10L浓度为10％的氢氧化钠溶液中，充分搅拌溶解的溶液A；

2)将步骤1)得到的溶液A稀释至质量分数为8％的溶液B，将15g瓜尔胶羟丙基三甲基氯化铵粉末用去离子水配制成质量分数为4％的水溶液，将所述水溶液与溶液B按一定比例混合，加入6g防霉剂、3g硼酸与7g甘油，搅拌2小时，得到混合液；所述防霉剂由以下重量配比的原料组成：五倍子提取物30份、大蒜精油5份、茶树精油3份、益母草提取物15份和抗氧剂2份。

3)向步骤2)得到的混合液中加入3g发泡剂，搅拌发泡3小时，得到发泡液，所述的发泡剂为液态二氧化碳与液态氮气的混合物；

4)将步骤3)得到的发泡液导入模具中，在-20～-25℃下直接进行冷冻干燥15小时后，得到所述防霉抗菌型海绵。

按检测标准B/T2591-2003对其抗菌性能进行检测，，检测结果如表1所示。

【实施例3】

S1、抗菌纳米纤维素的制备：

a)将85g细菌纳米纤维素进行粉碎，粉碎后进行真空干燥后加入反应器中，然后加入14.8g海藻酸钠与0.2g纳米银，并加入200mL去离子水，搅拌后得到抗菌纳米纤维素悬浮液，然后将悬浮液进行超声分散5小时；

S2、防霉抗菌型海绵的制备：

2)将步骤1)得到的溶液A稀释至质量分数为10％的溶液B，将15g瓜尔胶羟丙基三甲基氯化铵粉末用去离子水配制成质量分数为5％的水溶液，将所述水溶液与溶液B按一定比例混合，加入8g防霉剂、4g硼酸与6g甘油，搅拌2小时，得到混合液；所述防霉剂由以下重量配比的原料组成：五倍子提取物5份、大蒜精油5份、茶树精油15份、益母草提取物30份和抗氧剂2份。

3)向步骤2)得到的混合液中加入5g发泡剂，搅拌发泡2小时，得到发泡液，所述的发泡剂为液态二氧化碳与液态氮气的混合物；

【实施例4】

S1、抗菌纳米纤维素的制备：

a)将60g细菌纳米纤维素进行粉碎，粉碎后进行真空干燥后加入反应器中，然后加入39.6g海藻酸钠与0.4g纳米银，并加入200mL去离子水，搅拌后得到抗菌纳米纤维素悬浮液，然后将悬浮液进行超声分散5小时；

S2、防霉抗菌型海绵的制备：

2)将步骤1)得到的溶液A稀释至质量分数为6％的溶液B，将15g瓜尔胶羟丙基三甲基氯化铵粉末用去离子水配制成质量分数为3～5％的水溶液，将所述水溶液与溶液B按一定比例混合，加入6g防霉剂、3硼酸与6g甘油，搅拌2小时，得到混合液；所述防霉剂由以下重量配比的原料组成：五倍子提取物14份、大蒜精油4份、茶树精油12份、益母草提取物20份和抗氧剂2份。

3)向步骤2)得到的混合液中加入4g发泡剂，搅拌发泡3小时，得到发泡液，所述的发泡剂为液态二氧化碳与液态氮气的混合物；

4)将步骤3)得到的发泡液导入模具中，在-20～-25℃下直接进行冷冻干燥20小时后，得到所述防霉抗菌型海绵。

【对比例1】

1)将70g细菌纳米纤维加入到含5g硫脲的10L浓度为10％的氢氧化钠溶液中，充分搅拌溶解的溶液A。

2)将步骤1)得到的溶液A稀释至质量分数为10％的溶液B，将20g瓜尔胶羟丙基三甲基氯化铵粉末用去离子水配制成质量分数为5％的水溶液，将所述水溶液与溶液B按一定比例混合，加入3g硼酸与6g甘油，搅拌1小时，得到混合液。

4)将步骤3)得到的发泡液导入模具中，在-20～-25℃下直接进行冷冻干燥10小时后，得到海绵。

上述说明已经充分揭露了本发明的具体实施方式。需要指出的是，熟悉该领域的技术人员对本发明的具体实施方式所做的任何改动均不脱离本发明的权利要求书的范围。相应地，本发明的权利要求的范围也并不仅仅局限于前述具体实施方式。

Claims

1.一种防霉抗菌型海绵，其特征在于：

所述防霉抗菌型海绵的制备原料包括以下重量份数的物质：抗菌纳米纤维素60～70份，防霉剂1～10重量份，瓜尔胶羟丙基三甲基氯化铵10～20份，发泡剂1～5份，甘油2.5～4.5重量份和硼酸5～8重量份。

2.根据权利要求1所述的防霉抗菌型海绵，其特征在于，所述的防霉剂为天然植物防霉剂。

3.根据权利要求2所述的防霉抗菌型海绵，其特征在于，所述防霉剂由以下重量配比的原料组成：五倍子提取物2～30份、大蒜精油2～5份、茶树精油3～15份、益母草提取物15～30份和抗氧剂1～3份。

4.根据权利要求3所述的防霉抗菌型海绵，其特征在于，所述的发泡剂为液态二氧化碳与液态氮气的混合物。

5.根据权利要求1所述的防霉抗菌型海绵，其特征在于，所述的抗菌纳米纤维素为海藻酸钠和纳米共同改性的细菌纳米纤维素。

6.根据权利要求5所述的防霉抗菌型海绵，其特征在于，所述的抗菌纳米纤维的制备原料以质量配比计包含以下组分：海藻酸钠10.5～40％；纳米银0.1～1％；细菌纳米纤维素59～89.6％。

7.根据权利要求5所述的防霉抗菌型海绵，其特征在于，所述的细菌纳米纤维选自由醋酸菌属、根瘤菌属和杆菌属合成的纤维素。

8.根据权利要求1-7任一项所述的防霉抗菌型海绵的制备方法，其特征在于，包括以下制备步骤：

S1、抗菌纳米纤维素的制备：

S2、防霉抗菌型海绵的制备：

9.根据权利要求8所述的防霉抗菌型海绵的制备方法，其特征在于：所述的细菌纳米纤维选自由醋酸菌属、根瘤菌属和杆菌属合成的纤维素。

10.根据权利要求8所述的防霉抗菌型海绵的制备方法，其特征在于：步骤4)所述冷冻干燥温度为-20～-25℃。