CN111945294B - 一种抗菌熔喷布及其制备方法与应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种抗菌熔喷布及其制备方法与应用，属于熔喷布生产技术领域。抗菌熔喷布包括聚丙烯层；聚丙烯层以质量份数计，包括如下原料：聚丙烯70‑90份，马来酸酐接枝聚丙烯5‑15份，抗菌母粒15‑35份；抗菌母粒由聚丙烯与银锌磷酸盐玻璃材料、石墨烯、助剂混融冷却后切割获得；其中，银锌磷酸盐玻璃材料用量占聚丙烯层总质量的0.5‑1％，石墨烯用量占聚丙烯层总质量的2‑8％，助剂占聚丙烯层总质量的0.1‑5％。本发明熔喷布抗菌性有效增强，并实现持效抗菌。

Description

一种抗菌熔喷布及其制备方法与应用

技术领域

本发明涉及熔喷布生产技术领域，更具体的说是涉及一种抗菌熔喷布及其制备方法与应用。

背景技术

熔喷布是以聚丙烯为主要原料，采用高速热空气流对模头喷丝孔挤出的熔体细流进行牵伸，形成超细纤维并收集在凝网帘或滚筒上，通过自身材料粘合而成为非织造布。其空隙多，结构蓬松，具有很好的过滤性、屏蔽性、绝热性和吸油性；可作为过滤材料、隔离材料、吸纳材料等领域。

熔喷布用作口罩过滤材料时，为保证其除菌过滤效果，通常需要进行静电驻极；然而，静电吸附除菌效果不持久，当熔喷布被水分润湿后，会造成静电释放，导致除菌失效。

因此，如何保证熔喷布的持效抗菌作用是本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种抗菌熔喷布及其制备方法与应用。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种抗菌熔喷布，包括聚丙烯层；

聚丙烯层以质量份数计，包括如下原料：

聚丙烯70-90份，马来酸酐接枝聚丙烯5-15份，抗菌母粒15-35份；

抗菌母粒由聚丙烯与银锌磷酸盐玻璃材料、石墨烯、助剂混融冷却后切割获得；

其中，银锌磷酸盐玻璃材料用量占聚丙烯层总质量的0.5-1％，石墨烯用量占聚丙烯层总质量的2-8％，助剂占聚丙烯层总质量的0.1-5％。

本发明以银锌磷酸盐玻璃材料作为抗菌剂，抗菌谱广、用量少，且作用持久；石墨烯具有良好的导电性和抑菌作用，在抗菌熔喷布中添加适量石墨烯可以提高熔喷布的过滤效率；将银锌磷酸盐玻璃材料与石墨烯通过聚丙烯及助剂制成抗菌母粒，可保证银锌磷酸盐玻璃材料与石墨烯在聚丙烯层的熔体中分散均匀，进而保证抗菌熔喷布的质量稳定性。

优选地，助剂包括偶联剂、抗氧化剂和分散剂；

偶联剂为钛酸酯偶联剂；

抗氧化剂为四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸季戊四醇酯]；

分散剂为聚乙烯吡咯烷酮或聚乙烯蜡。

以偶联剂、抗氧化剂和分散剂作为助剂制备抗菌母粒，可保证抗菌熔喷布原料分散均匀。

优选地，上述抗菌熔喷布，还包括缓释抗菌层，缓释抗菌层覆于聚丙烯层上；

缓释抗菌层以质量份数计，包括如下原料：

银锌磷酸盐玻璃材料0.1-1份，壳聚糖5-15份，海藻酸钠20-40份和聚乙烯醇30-50。

在聚丙烯层上设置缓释抗菌层，可进一步地保证抗菌熔喷布的长效抗菌作用；并且两层材料之间具有良好的结合力。

优选地，银锌磷酸盐玻璃材料以质量份数计，包括如下原料：

ZnO 10-25份，Ag₂O 0.8-1.5份，P₂O₅30-40份，碱金属氧化物10-15份；碱金属氧化物为Na₂O或K₂O。

本发明银锌磷酸盐玻璃材料抗菌谱广、耐光、耐水洗、安全性高、抑菌效果好。

一种抗菌熔喷布的制备方法，将聚丙烯、马来酸酐接枝聚丙烯与抗菌母粒混合，200-250℃熔融后喷丝铺网，获得聚丙烯层。

优选地，抗菌母粒制备方法如下：

将聚丙烯在180-300℃下熔融，加入银锌磷酸盐玻璃材料、石墨烯与助剂，混合均匀后冷却、切割，获得抗菌母粒。

优选地，银锌磷酸盐玻璃材料制备方法如下：

1)将ZnO、Ag₂O、P₂O₅与碱金属氧化物混合，1000-1200℃下熔融；

2)熔融后冷却、粉碎、过筛，得到粒径不超过10μm的银锌磷酸盐玻璃材料。

优选地，上述抗菌熔喷布的制备方法，还包括如下步骤：

(1)取pH6.0-6.3的乙酸溶液，加入壳聚糖、海藻酸钠，加热搅拌获得包被液；

(2)将银锌磷酸盐玻璃材料加入包被液中，搅拌混合；

(3)向步骤(2)获得的悬液中加入聚乙烯醇，混合后调节pH至6.8-7.2，得到缓释抗菌液；

(4)将缓释抗菌液于100-120℃喷丝铺网于聚丙烯层表面，形成缓释抗菌层；

(5)将步骤(4)得到的聚丙烯层与缓释抗菌层构成的复合材料经过100-110℃热轧，得到抗菌熔喷布。

优选地，步骤(1)中加热温度为30-40℃，步骤(2)中搅拌时间为10-20min。

优选地，步骤(3)中加入聚乙烯醇后搅拌20-40min，再进行pH调节。

优选地，聚丙烯层克重为20-60g/m²，缓释抗菌层克重为10-20g/m²。通过调整各层克重，可满足不同应用需求。

由上述技术方案可知，本发明以银锌磷酸盐玻璃材料作为抗菌剂制备获得抗菌熔喷布，抗菌效果好，使用寿命长，适用于过滤材料、隔离材料、擦拭材料、服装材料等众多领域。

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

银锌磷酸盐玻璃材料，以质量份数计，包括如下原料：

ZnO 20份，Ag₂O 1份，P₂O₅35份，Na₂O 14份。

银锌磷酸盐玻璃材料制备方法如下：

1)将ZnO、Ag₂O、P₂O₅与Na₂O混合，1000℃下熔融；

2)熔融后冷却、粉碎、过筛，得到粒径不超过10μm的银锌磷酸盐玻璃材料，该银锌磷酸盐玻璃材料结构稳定，可耐550℃以上高温。

检测银锌磷酸盐玻璃材料对实验动物的急性毒性作用：

选择健康大鼠4只，180-220g，雌雄各半，试验前禁食过夜。

使用水将银锌磷酸盐玻璃材料制成混悬液，按照1mL/100g灌胃，14d后观察统计大鼠的中毒表现和死亡数。

经实验验证，银锌磷酸盐玻璃材料的急性经口毒性LD50＞2000mg/kg；四只实验大鼠观察期满无死亡；处死观察期满的大鼠并进行解剖，无异常组织及脏器。

进一步地，使用3只皮肤完好的家兔进行皮肤刺激实验：

试验前去处家兔背部脊柱两侧的毛，不得损伤皮肤，左右各3cm×3cm，取银锌磷酸盐玻璃材料0.5g，敷贴于去毛皮肤表面，覆盖无刺激塑料膜并用纱布固定；另一侧作为空白对照；敷贴4h。实验结束后温水冲洗去毛皮肤部位。

实验结果显示，银锌磷酸盐玻璃材料敷贴部位无红斑、水肿现象，即银锌磷酸盐玻璃材料无皮肤刺激性。

实施例2

一种抗菌母粒，每30g原料如下：

聚丙烯21g，实施例1银锌磷酸盐玻璃材料0.6g，石墨烯6g，钛酸丁酯1.2g，四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸季戊四醇酯]0.6g，聚乙烯吡咯烷酮0.6g。

抗菌母粒制备方法如下：将聚丙烯在250℃下熔融，加入银锌磷酸盐玻璃材料、石墨烯、钛酸丁酯、四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸季戊四醇酯]和聚乙烯吡咯烷酮，混合均匀后冷却、切割，获得抗菌母粒。

实施例3

一种抗菌熔喷布，每120g原料如下：

聚丙烯80g，马来酸酐接枝聚丙烯10g，实施例2抗菌母粒30g；

抗菌熔喷布的制备方法如下：

将聚丙烯、马来酸酐接枝聚丙烯与抗菌母粒混合，250℃熔融后喷丝铺网，制成20g/m²抗菌熔喷布，可作为除菌过滤材料使用。

实施例4

一种抗菌熔喷布，每120g原料如下：

聚丙烯75g，马来酸酐接枝聚丙烯15g，实施例2抗菌母粒30g；

抗菌熔喷布的制备方法如下：

将聚丙烯、马来酸酐接枝聚丙烯与抗菌母粒混合，250℃熔融后喷丝铺网，制成60g/m²抗菌熔喷布，该抗菌熔喷布克重较高，可作为消毒清洁巾使用。

进一步地，多层抗菌熔喷布叠加可作为过滤装置的填料使用。

实施例5

一种抗菌熔喷布，每120g原料如下：

聚丙烯85g，马来酸酐接枝聚丙烯5g，实施例2抗菌母粒30g；

抗菌熔喷布的制备方法如下：

将聚丙烯、马来酸酐接枝聚丙烯与抗菌母粒混合，250℃熔融后喷丝铺网，制成30g/m²抗菌熔喷布，可作为抗菌过滤层用于制备口罩。

对实施例3-5中抗菌熔喷布进行抗菌性能试验，试验菌种为大肠杆菌ATCC25922、金黄色葡萄球菌ATCC6538、白色念珠菌ATCC10231。

分别对试验菌种进行活化、培养，收集菌体，使用0.03mol/L磷酸盐缓冲液稀释成浓度约10⁵CFU/mL的菌悬液。

将实施例3-5制备的抗菌熔喷布剪成10mm×10mm大小，分别称取1g，放入95mL含0.1％吐温80的PBS中，加入5mL菌悬液，不断进行搅拌，1h后吸取处理液，梯度稀释，涂平板培养后进行计数，以经过灭菌处理的等质量棉布作为对照样品，计算抑菌率，实验结果如表1所示。

表1

由上表可知，实施例3-5抗菌熔喷布对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、白色念珠菌均具有良好的抑菌效果。

实施例6

分别使用实施例3、5制备的抗菌熔喷布作为聚丙烯层，进一步制作复合抗菌熔喷布。

具体制备方法如下：

(1)称取1000mL pH6.0-6.3的乙酸溶液，加入10g壳聚糖、30g海藻酸钠，加热至37℃搅拌15min获得包被液；

(2)取0.5g银锌磷酸盐玻璃材料加入包被液中，搅拌15min混合；

(3)向步骤(2)获得的悬液中加入35g聚乙烯醇，搅拌30min混合均匀后调节pH至6.8-7.2，得到缓释抗菌液；

(4)以实施例3抗菌熔喷布作为聚丙烯层，将缓释抗菌液于110℃喷丝铺网于聚丙烯层表面，在聚丙烯层表面制成15g/m²缓释抗菌层，得到复合材料1；

以实施例5抗菌熔喷布作为聚丙烯层，将缓释抗菌液于110℃喷丝铺网于聚丙烯层表面，在聚丙烯层表面制成15g/m²缓释抗菌层，得到复合材料2；

(5)将步骤(4)得到的复合材料1、2经过110℃热轧，分别得到复合抗菌熔喷布1和复合抗菌熔喷布2。

实施例7

使用实施例3、6制备的抗菌熔喷布进行耐水、耐光实验。

其中，实施例3制备的抗菌熔喷布作为实验组1样品，

实施例6制备的复合抗菌熔喷布1作为实验组2样品，

实施例6制备的复合抗菌熔喷布2作为实验组3样品。

3组样品分别进行如下处理：

1.常温72小时浸泡处理

将实施例3制备的抗菌熔喷布以及实施例6制备的复合抗菌熔喷布1和复合抗菌熔喷布2完全浸泡于水中，常温下放置72h后取出，烘干，备用。

2. 300小时光照处理

将实施例3制备的抗菌熔喷布以及实施例6制备的复合抗菌熔喷布1和复合抗菌熔喷布2置于UVA-340灯下照射300h。

对经过1、2处理的3组样品进行抗菌试验：

以大肠杆菌ATCC 25922为试验菌种，活化、培养，收集菌体，使用0.03mol/L磷酸盐缓冲液稀释成浓度约7×10⁶CFU/mL的菌悬液。

将3组样品分别剪成10mm×10mm大小，称取10g，放入95mL含0.1％吐温80的PBS中，加入5mL菌悬液，不断进行搅拌，24h后吸取处理液，梯度稀释，涂平板培养后进行计数，并且设置添加灭菌棉布的对照组，每组设置3个平行，计算抑菌率；实验结果如表2所示。

表2

本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (4)

1.一种抗菌熔喷布，其特征在于，

包括聚丙烯层和缓释抗菌层；

所述聚丙烯层以质量份数计，包括如下原料：

聚丙烯70-90份，马来酸酐接枝聚丙烯5-15份，抗菌母粒15-35份；

所述抗菌母粒由聚丙烯与银锌磷酸盐玻璃材料、石墨烯、助剂混融冷却后切割获得；

其中，银锌磷酸盐玻璃材料用量占聚丙烯层总质量的0.5-1%，石墨烯用量占聚丙烯层总质量的2-8%，助剂占聚丙烯层总质量的0.1-5%；

所述助剂包括偶联剂、抗氧化剂和分散剂；

所述偶联剂为钛酸酯偶联剂；

所述抗氧化剂为四[β-（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯；

所述分散剂为聚乙烯吡咯烷酮或聚乙烯蜡；

所述缓释抗菌层覆于所述聚丙烯层上；

所述缓释抗菌层以质量份数计，包括如下原料：

银锌磷酸盐玻璃材料0.1-1份，壳聚糖5-15份，海藻酸钠20-40份和聚乙烯醇30-50份；

所述银锌磷酸盐玻璃材料以质量份数计，包括如下原料：

ZnO 10-25份，Ag₂O 0.8-1.5份，P₂O₅ 30-40份，碱金属氧化物10-15份；所述碱金属氧化物为Na₂O或K₂O。

2.一种抗菌熔喷布的制备方法，其特征在于，

将聚丙烯、马来酸酐接枝聚丙烯与抗菌母粒混合，200-250℃熔融后喷丝铺网，获得聚丙烯层；

所述抗菌母粒制备方法如下：

将聚丙烯在180-300℃下熔融，加入银锌磷酸盐玻璃材料、石墨烯与助剂，混合均匀后冷却、切割，获得抗菌母粒；

所述银锌磷酸盐玻璃材料制备方法如下：

1）将ZnO、Ag₂O、P₂O₅与碱金属氧化物混合，1000-1200℃下熔融；

2）熔融后冷却、粉碎、过筛，得到粒径不超过10μm的银锌磷酸盐玻璃材料；

还包括如下步骤：

（1）取pH6.0-6.3的乙酸溶液，加入壳聚糖、海藻酸钠，加热搅拌获得包被液；

（2）将银锌磷酸盐玻璃材料加入包被液中，搅拌混合；

（3）向步骤（2）获得的悬液中加入聚乙烯醇，混合后调节pH至6.8-7.2，得到缓释抗菌液；

（4）将缓释抗菌液于100-120℃喷丝铺网于聚丙烯层表面，形成缓释抗菌层；

（5）将步骤（4）得到的缓释抗菌层与聚丙烯层构成的复合材料经过100-110℃热轧，得到抗菌熔喷布。

3.根据权利要求2所述的一种抗菌熔喷布的制备方法，其特征在于，

步骤（1）中加热温度为30-40℃，步骤（2）中搅拌时间为10-20min。

4.根据权利要求2所述的一种抗菌熔喷布的制备方法，其特征在于，

步骤（3）中加入聚乙烯醇后搅拌20-40min，再进行pH调节。