CN112501786A - 一种具有抗菌和抗病毒功能的纤维材料及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种抗菌和抗病毒功能的纤维材料及其制备方法和应用。组合物包括如下组分：聚六亚甲基双胍盐酸盐、聚乙二醇、二氧化钛、二氧化硅、纳米银和氧化锌。本发明提供的组合物同时具有优异的抗菌和抗病毒的效果。粉体组合物适用于熔融纺丝工艺，可以直接与树脂原料混合，通过熔融纺丝，制备得到具有长效抗菌和抗病毒性能、以及耐水洗的无纺布，适于作为医用材料。

Description

一种具有抗菌和抗病毒功能的纤维材料及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于功能材料领域，具体涉及一种具有抗菌和抗病毒功能的纤维材料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、价格低廉、可循环再用等特点。无纺布通常用于对抗菌抑菌要求较高的医疗和卫生两大领域。而现有技术中用于医疗和卫生领域中的无纺布，多具有抗菌抑菌性能，却极少关注其在抗病毒方面的性能。
现有的抗菌剂主要包括无机抗菌剂和有机抗菌剂。其中，无机抗菌剂主要为负载抗菌性金属离子的无机物，有机抗菌剂包括胍类聚合物、季铵盐类、季膦盐类、咪唑类、吡啶类等。然而无机抗菌剂存在杀菌不即时的缺陷，有机抗菌剂具有耐热性差和易产生耐药性的问题。而对于应用范围较广的新型有机抗菌剂-胍类聚合物，其较强的水溶性，导致其很难制成粉末样品，这大大限制了其在热塑性产品加工中的应用。
因而，提供一种同时具有抗菌和抗病毒功能、加工工艺简单的纤维材料成为亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明提供一种抗菌和抗病毒组合物，其包括如下组分：聚六亚甲基双胍盐酸盐、聚乙二醇、二氧化钛、二氧化硅、纳米银和氧化锌。
根据本发明的实施方案，所述组合物包括以重量份计的如下组分：聚六亚甲基双胍盐酸盐65-80份，聚乙二醇0.5-1.5份，二氧化钛5-20份，二氧化硅5-15份，纳米银0.1-1份，氧化锌0.1-1份。
根据本发明优选的实施方案，所述组合物包括以重量份计的如下组分：聚六亚甲基双胍盐酸盐68-78份，聚乙二醇0.8-1.2份，二氧化钛8-18份，二氧化硅8-13份，纳米银0.2-0.8份，氧化锌0.2-0.8份。
根据本发明优选的实施方案，所述聚六亚甲基双胍盐酸盐和二氧化钛的重量比为(4-10):1，例如(4.5-8):1，示例性为5.6:1、5.8:1、6.7:1、7.8:1。
根据本发明的实施方案，所述组合物中聚六亚甲基双胍盐酸盐的含量为65份、66份、67份、68份、69份、70份、71份、72份、73份、74份、75份、76份、77份、79份、80份。
根据本发明的实施方案，所述组合物中聚乙二醇的含量为0.5份、0.6份、0.7份、0.8份、0.9份、1.0份、1.1份、1.2份、1.3份、1.4份、1.5份。
根据本发明的实施方案，所述组合物中二氧化钛的含量为5份、7份、9份、11份、12份、14份、15份、16份、18份、20份。
根据本发明的实施方案，所述组合物中二氧化硅的含量为5份、6份、7份、8份、9份、10份、11份、12份、13份、14份、15份。
根据本发明的实施方案，所述组合物中纳米银的含量为0.1份、0.2份、0.3份、0.4份、0.5份、0.6份、0.7份、0.8份、0.9份、1份。
根据本发明的实施方案，所述组合物中氧化锌的含量为0.1份、0.2份、0.3份、0.4份、0.5份、0.6份、0.7份、0.8份、0.9份、1份。
根据本发明的实施方案，上述各组分之和为100重量份。
根据本发明示例性的实施方案，所述组合物包括以重量份计的如下组分：聚六亚甲基双胍盐酸盐70份，聚乙二醇1.2份，二氧化钛12份，二氧化硅15份，纳米银1份，氧化锌0.8份。
根据本发明示例性的实施方案，所述组合物包括以重量份计的如下组分：聚六亚甲基双胍盐酸盐73份，聚乙二醇1份，二氧化钛13份，二氧化硅12份，纳米银0.5份，氧化锌0.5份。
根据本发明示例性的实施方案，所述组合物包括以重量份计的如下组分：聚六亚甲基双胍盐酸盐78份，聚乙二醇1.4份，二氧化钛10份，二氧化硅10份，纳米银0.4份，氧化锌0.2份。
根据本发明示例性的实施方案，所述组合物包括以重量份计的如下组分：聚六亚甲基双胍盐酸盐74份，聚乙二醇1份，二氧化钛11份，二氧化硅13份，纳米银0.7份，氧化锌0.2份。
根据本发明的实施方案，所述组合物中，聚六亚甲基双胍盐酸盐、二氧化钛和/或二氧化硅为颗粒物。例如，颗粒物的直径不超过5μm；又如，颗粒物的直径不超过3μm。
根据本发明的实施方案，所述组合物中，聚乙二醇的分子量为2000-10000。
根据本发明的实施方案，所述组合物为粉体。
本发明还提供上述抗菌和抗病毒组合物在制备纤维原料中的应用。
本发明提供一种纤维原料，其包括树脂和上述组合物。
根据本发明的实施方案，所述树脂选自加工温度在300℃以下的树脂，例如聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)和聚氨酯(PU)等中的至少一种，优选为聚乙烯(PE)和/或聚丙烯(PP)，更优选为聚丙烯。
根据本发明的实施方案，所述聚丙烯的熔融流动指数(160-299℃，2.16kg载荷)为30-50g/10min，例如36-45g/10min，示例性为30g/10min、33g/10min、35g/10min、36g/10min、38g/10min、40g/10min、43g/10min、45g/10min、48g/10min、50g/10min。
根据本发明的实施方案，所述聚丙烯可以是均聚聚丙烯或共聚聚丙烯。
根据本发明的实施方案，所述树脂与所述组合物的质量比为(99-99.9):(0.1-1)，例如(99.2-99.7):(0.3-0.8)，示例性为99.9:0.1、99.8:0.2、99.7:0.3、99.5:0.5、99:1。
根据本发明的实施方案，所述纤维原料由包含所述树脂和组合物的原料制备得到。
本发明还提供上述纤维原料在制备无纺布中的应用。优选地，所述无纺布为熔喷布。
本发明提供一种无纺布，其由所述纤维原料制备得到。优选地，所述无纺布为熔喷布。
本发明还提供上述无纺布的制备方法，包括如下步骤：将所述纤维原料熔融，熔体喷丝挤出，经牵引、冷却和收集，得到无纺布。
根据本发明的实施方案，所述熔融的温度为160-299℃，例如180-260℃，示例性为210℃、220℃、225℃、230℃。
根据本发明的实施方案，所述熔体喷丝挤出，经牵引、冷却和收集可以采用本领域已知操作。
本发明还提供上述无纺布在过滤材料、医疗卫生用材料、环境保护材料、服装材料、电池隔膜材料、擦拭材料等中的应用。
本发明还提供一种医疗卫生用制品，其含有所述无纺布。例如，所述医疗卫生用制品可以为口罩、尿片、纸巾、手术衣等。
本发明还提供上述纤维原料、无纺布和/或医疗卫生用制品在抗菌和抗病毒中的应用。
本发明的有益效果：
本发明提供一种各组分复配的粉体组合物，该粉体组合物同时具有优异的抗菌和抗病毒的效果。粉体组合物适用于熔融纺丝工艺，可以直接与树脂原料混合，通过熔融纺丝，制备得到具有长效抗菌和抗病毒性能、以及耐水洗的无纺布，适于作为医用材料。
具体实施方式
下文将结合具体实施例对本发明的技术方案做更进一步的详细说明。应当理解，下列实施例仅为示例性地说明和解释本发明，而不应被解释为对本发明保护范围的限制。凡基于本发明上述内容所实现的技术均涵盖在本发明旨在保护的范围内。
除非另有说明，以下实施例中使用的原料和试剂均为市售商品，或者可以通过已知方法制备。
除非另有说明，否则本发明上下文中的份数、含量均为重量份数、重量含量。
下述实施例和对比例中，聚六亚甲基双胍盐酸盐、二氧化钛和二氧化硅为直径不超过3μm的颗粒。聚乙二醇的分子量为2000-10000。
实施例1-4和对比例1-5
抗菌和抗病毒组合物中各组分重量份如下表所示。
表1
Figure BDA0002746376060000051
Figure BDA0002746376060000061
实施例5
将实施例1-4和对比例1-5得到的抗菌和抗病毒组合物，分别与聚丙烯(160-299℃，2.16kg载荷下的熔融流动指数为43g/10min)按照重量比为1:99混合，经过熔融纺丝，制备得到熔喷布。其中，实施例1-4对应得到的熔喷布记为S1-S4，对比例1-5对应得到的熔喷布记为D1-D5。
实施例6熔喷布S1-S4和D1-D5的抗菌和抗病毒效果
将熔喷布S1-S4、D1-D5以及不添加抗菌和抗病毒组合物的空白样品剪裁成直径为5.0cm的圆形，两片叠放在带有胶塞的无菌锥形瓶中。向锥形瓶内加入25ml灭菌的培养液，注入0.1ml浓度为105CFU/ml的菌液，盖好瓶塞后置于恒温振荡器中，室温震荡12h。振荡完成后，将菌液稀释至合理倍数，取0.1ml移入灭菌的平皿中，加入15ml培养基，混合均匀。待室温凝固后倒置平皿，于37℃恒温培养箱培养20h，菌落计数，计算抗菌率。
经测试，熔喷布S1-S4样品对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、肺炎克雷伯杆菌的杀菌率均在99％以上，甚至可以达到100％；而D1-D5熔喷布样品对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、肺炎克雷伯杆菌的杀菌率在60-75％之间，明显低于实施例效果。
经测试，熔喷布S1-S4样品对A型流感病毒(H3N2)的灭活率同样可达到99％以上，甚至可以达到100％；而D1-D5熔喷布样品对A型流感病毒的灭活率在50-70％之间，明显差于实施例效果。
实施例6长效测试和耐水洗测试
(1)长效测试：将S1熔喷布样品浸泡在水中，在开放环境中放置一年，经过清洗烘干，再次检测其抗菌和抗病毒性能。抗菌和抗病毒性能的测试过程与实施例5相同。经测试，浸泡一年后的S1无纺布样品的杀菌率和病毒灭活率能均维持在99％，与之前并无明显差异。
(2)耐水洗测试：将1g S1熔喷布样品放置在垫有三层微滤膜的漏斗中，加入200ml去离子水，静置5min，而后用真空泵进行缓慢抽滤约5min，抽至无水滴落下，而后重复进行再次抽滤，共计抽滤50次。烘干后，参照实施例5的测试过程对其进行抗菌和抗病毒性能测试。结果表明，其杀菌率和病毒灭活率下降不大：杀菌率为97％，病毒灭活率为95％。
以上实验结果说明，本发明提供的熔喷布具有优异的长效抗菌和抗病毒的性能，且耐水洗。
以上，对本发明的实施方式进行了说明。但是，本发明不限定于上述实施方式。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种抗菌和抗病毒组合物，其特征在于，所述组合物包括如下组分：聚六亚甲基双胍盐酸盐、聚乙二醇、二氧化钛、二氧化硅、纳米银和氧化锌。
2.根据权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述组合物包括以重量份计的如下组分：聚六亚甲基双胍盐酸盐65-80份，聚乙二醇0.5-1.5份，二氧化钛5-20份，二氧化硅5-15份，纳米银0.1-1份，氧化锌0.1-1份。
3.根据权利要求1或2所述的组合物，其特征在于，所述聚六亚甲基双胍盐酸盐和二氧化钛的重量比为(4-10):1。
4.根据权利要求1-3任一项所述的组合物，其特征在于，所述组合物中，聚六亚甲基双胍盐酸盐、二氧化钛和/或二氧化硅为颗粒物。例如，颗粒物的直径不超过5μm。
5.根据权利要求1-4任一项所述的组合物，其特征在于，所述组合物中，聚乙二醇的分子量为2000-10000。
6.一种纤维原料，其包括树脂和权利要求1-5任一项所述组合物。
优选地，所述树脂选自加工温度在300℃以下的树脂，例如聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)和聚氨酯(PU)中的至少一种。
优选地，所述聚丙烯的熔融流动指数(230℃，2.16kg载荷)为30-50g/10min。
优选地，所述聚丙烯为均聚聚丙烯或共聚聚丙烯。
优选地，所述树脂与所述组合物的质量比为(99-99.9):(0.1-1)。
7.一种无纺布，其由权利要求6所述纤维原料制备得到。优选地，所述无纺布为熔喷布。
8.权利要求7所述无纺布的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：将所述纤维原料熔融，熔体喷丝挤出，经牵引、冷却和收集，得到无纺布。
9.权利要求7所述无纺布在过滤材料、医疗卫生用材料、环境保护材料、服装材料、电池隔膜材料或擦拭材料中的应用。
10.一种医疗卫生用制品，其含有权利要求7所述无纺布。例如，所述医疗卫生用制品为口罩、尿片、纸巾或手术衣。
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