CN112680970B - 一种抗菌面料及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种抗菌面料及其制备方法和应用，所述抗菌面料包括依次层叠的抗菌耐磨层、抗菌基布和抗菌防水层；所述制备方法包括：将抗菌纤维丝纺织成基布，并将所述基布置于含有抗菌整理液和织物整理液的抗菌混合溶液中，浸轧并烘干，得到抗菌基布；将抗菌耐磨层的原料制成抗菌耐磨涂料，并将抗菌防水层的制备原料制成抗菌防水涂料，然后将所述抗菌耐磨涂料和抗菌防水涂料分别喷涂到所述抗菌基布的两面，得到所述抗菌面料。本发明所述的抗菌面料的三层结构均具备抗菌功效，实现了面料的整体抗菌，还具备防水和自清洁的功能，面料的强度较高，适用于箱包面料的制备；其制备工艺科学高效，应用价值极高。

Description

一种抗菌面料及其制备方法和应用

技术领域

本发明属于箱包面料技术领域，尤其涉及一种抗菌面料及其制备方法和应用。

背景技术

随着科技的进步，人们对箱包面料的要求越来越高，目前对于箱包面料的改进主要集中在面料物理性能的改进，如提高面料的耐磨性、舒适性等，但对面料多功能性方面的改进相对较少。

现有技术中，大部分箱包面料通过纺织技术制备得到，纺织面料的多孔式的形状和纺织原料中高分子聚合物的化学结构有利于微生物的附着和繁殖，污染纤维从而对人体的健康造成不利影响。抗菌面料可以使织物保持卫生，避免细菌等微生物在其表面繁殖，降低微生物再次传播的风险，因此，相应的研发工作具有重要的意义及实用价值。

目前，已有一些关于抗菌面料的报道。CN205866289U公开了一种抗菌防腐阻燃的书包面料，包括阻燃纤维基层，所述阻燃纤维基层的两侧混纺有防腐层，所述阻燃纤维基层的内部纺织有抗菌纱，所述抗菌纱包括植物纤维和抗菌纤维，所述抗菌纤维包覆在所述植物纤维的外侧。通过在阻燃纤维基层设置抗菌纤维，制备得到的书包面料具有抗菌功能。由于只有与抗菌纱接触的部位才能产生抗菌作用，将抗菌纱设置在阻燃纤维基层的内部会极大地影响面料的抗菌功效。

CN109532142A公开了一种含铜离子纤维的长效抗菌面料，该技术方案通过由天然纤维网和抗菌纤维网上下复合而成，所述抗菌纤维网中包括具有抗菌功能的铜离子纤维，所述天然纤维网和所述抗菌纤维网之间还压合有聚氨酯抗菌膜。通过在纤维中混入铜离子纤维，并设置聚氨酯抗菌膜，此面料具有较强的抗菌性能，抗菌持久力也得到提升。但该面料的纤维原料均为天然纤维，耐磨性较差，不适用于对面料耐磨性有要求的产品中，应用范围较窄。

目前，现有抗菌面料大多存在抗菌效果不佳、抗菌耐久性较差及功能相对单一的问题。如何提供一种抗菌面料，在实现抗菌效果更优、抗菌持久性更好的同时，具备多种功能，应用范围更广，已成为亟待解决的问题。

发明内容

针对现有技术的不足和实际需求，本发明提供一种抗菌面料及其制备方法和应用，本发明通过依次层叠设置抗菌耐磨层、抗菌基布和抗菌防水层，三层结构均具有抗菌功能，面料的抗菌效果更好；抗菌防水层使面料具备防水的作用，还可以减少细菌真菌等病原微生物在面料表面的积聚，进一步增加了面料的抗菌效果；抗菌耐磨层延长了面料的使用寿命，实用性更高。

为达此目的，本发明采用如下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种抗菌面料，所述抗菌面料包括依次层叠的抗菌耐磨层、抗菌基布和抗菌防水层。

本发明中，将具有抗菌功能的抗菌纤维丝纺织成基布，基布成型后置于抗菌混合溶液中浸轧，这两个步骤相互配合，制备得到的抗菌基布的抗菌效果更好；抗菌防水层使抗菌面料具备了防水及自清洁的功能，液体在面料表面滚动时可带走灰尘颗粒，配合涂料中的光触媒，积沉在表面的污染物可被光照催化分解，因此可减少病原微生物在面料表面的积聚，微生物难以繁殖；抗菌耐磨层的涂料中也含有光触媒，有效抗菌的同时延长了面料的使用寿命，应用价值更高；所述抗菌面料的三层结构均具备抗菌功能，实现了面料的整体抗菌。

优选地，所述抗菌基布包括抗菌纤维丝。

优选地，所述抗菌纤维丝的制备原料包括高聚物、增塑剂和光催化抗菌材料。

优选地，所述高聚物在所述抗菌纤维丝制备原料中的重量份数为40～45份，例如可以是40份、40.5份、41份、41.5份、42份、42.5份、43份、43.5份、44份、44.5份或45份。

优选地，所述增塑剂在所述抗菌纤维丝制备原料中的重量份数为4～8份，例如可以是4份、4.5份、5份、5.5份、6份、6.5份、7份、7.5份或8份。

优选地，所述光催化抗菌材料在所述抗菌纤维丝制备原料中的重量份数为3～5份，例如可以是3份、3.5份、4份、4.5份或5份。

优选地，所述抗菌纤维丝的制备原料按重量份数计包括：高聚物40～45份、增塑剂4～8份和光催化抗菌材料3～5份。

本发明中，通过对原料组分进行合理的配比，制备得到的抗菌纤维丝抗菌效果较好，纤维丝本身也更为结实耐用；若光催化抗菌材料的添加量少于3份，则纤维丝的抗菌能力较差；若高聚物的添加量少于40份及增塑剂的添加量少于4份，则纤维丝的强度降低，制成的面料容易破损，应用性较差。

优选地，所述高聚物包括聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸丁二酯或聚对苯二甲酸丙二酯中的任意一种或至少两种的组合，例如可以是聚对苯二甲酸乙二酯或聚对苯二甲酸丁二酯和聚对苯二甲酸丙二酯的组合。

优选地，所述增塑剂包括丙二醇、丙三醇或丁二醇中的任意一种或至少两种的组合，例如可以是丙二醇和丙三醇的组合或丁二醇和丙二醇的组合。

优选地，所述光催化抗菌材料包括银掺杂纳米钨酸铋、银掺杂纳米二氧化钛或铈掺杂纳米二氧化钛中的任意一种或至少两种的组合，例如可以是银掺杂纳米钨酸铋或银掺杂纳米二氧化钛和铈掺杂纳米二氧化钛的组合。

优选地，所述TPU(热塑性聚氨酯弹性体橡胶)树脂在所述抗菌耐磨层的制备原料中的重量份数为90～95份，例如可以是90份、90.5份、91份、91.5份、92份、92.5份、93份、93.5份、94份、94.5份或95份。

优选地，所述分散剂在所述抗菌耐磨层的制备原料中的重量份数为0.1～0.5份，例如可以是0.1份、0.2份、0.3份、0.4份或0.5份。

优选地，所述抗氧化剂在所述抗菌耐磨层的制备原料中的重量份数为0.3～0.7份，例如可以是0.3份、0.4份、0.5份、0.6份或0.7份。

优选地，所述抗菌母粒在所述抗菌耐磨层的制备原料中的重量份数为3～6份，例如可以是3份、3.5份、4份、4.5份、5份、5.5份或6份。

优选地，所述抗菌耐磨层的制备原料按重量份数计包括：TPU树脂90～95份、分散剂0.1～0.5份、抗氧化剂0.3～0.7份和抗菌母粒3～6份。

优选地，所述PVC(聚氯乙烯)树脂在所述抗菌防水层的制备原料中的重量份数为90～95份，例如可以是90份、90.5份、91份、91.5份、92份、92.5份、93份、93.5份、94份、94.5份或95份。

优选地，所述分散剂在所述抗菌防水层的制备原料中的重量份数为0.5～0.8份，例如可以是0.5份、0.6份、0.7份或0.8份。

优选地，所述抗氧化剂在所述抗菌防水层的制备原料中的重量份数为0.1～0.5份，例如可以是0.1份、0.2份、0.3份、0.4份或0.5份。

优选地，所述抗菌母粒在所述抗菌防水层的制备原料中的重量份数为3～6份，例如可以是3份、3.5份、4份、4.5份、5份、5.5份或6份。

优选地，所述抗菌防水层的制备原料按重量份数计包括：PVC树脂90～95份、分散剂0.5～0.8份、抗氧化剂0.1～0.5份和抗菌母粒3～6份。

优选地，所述抗菌耐磨层和抗菌防水层的制备原料中的分散剂相同或不同。

优选地，所述分散剂包括乙烯基三乙氧基硅烷、硬脂酸钙、硬脂酸锌或甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷中的任意一种或至少两种的组合，例如可以是乙烯基三乙氧基硅烷、硬脂酸钙或硬脂酸锌和甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷的组合。

优选地，所述抗菌耐磨层和抗菌防水层的制备原料中的抗氧化剂相同或不同。

优选地，所述抗氧化剂包括β-(4'-羟基-3'-5'-二叔丁基苯基)丙酸十八碳醇酯、硫代二丙酸二月桂酯或硫代二丙酸二硬脂醇酯中的任意一种或至少两种的组合，例如可以是β-(4'-羟基-3'-5'-二叔丁基苯基)丙酸十八碳醇酯或硫代二丙酸二月桂酯和硫代二丙酸二硬脂醇酯的组合。

优选地，所述高分子树脂在所述抗菌母粒的制备原料中的质量百分比为90％～94％，例如可以是90％、90.5％、91％、91.5％、92％、92.5％、93％、93.5％或94％。

优选地，所述光触媒在所述抗菌母粒的制备原料中的质量百分比为4％～6％，例如可以是4％、4.5％、5％、5.5％或6％。

优选地，所述表面活性剂在所述抗菌母粒的制备原料中的质量百分比为1％～4％，例如可以是1％、1.5％、2％、2.5％、3％、3.5％或4％。

优选地，所述分散剂在所述抗菌母粒的制备原料中的质量百分比为0.1％～0.4％，例如可以是0.1％、0.15％、0.2％、0.25％、0.3％、0.35％或4％。

优选地，所述抗菌耐磨层和抗菌防水层的制备原料中的抗菌母粒不同，主要不同点在于两种抗菌母粒的高分子树脂的种类不同。

优选地，以所述抗菌母粒的制备原料的质量百分比为100％计，所述抗菌母粒的制备原料包括高分子树脂90％～94％、光触媒4％～6％、表面活性剂1％～4％和分散剂0.1％～0.4％。

优选地，所述光触媒包括银掺杂纳米钨酸铋和/或银掺杂纳米二氧化钛。

优选地，所述表面活性剂包括烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪酸聚氧乙烯酯或聚氧乙烯酰胺中的任意一种或至少两种的组合，例如可以是烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚或脂肪酸聚氧乙烯酯和聚氧乙烯酰胺的组合。

优选地，所述抗菌母粒、抗菌耐磨层和抗菌防水层的制备原料中的分散剂相同或不同。

优选地，所述抗菌母粒的制备方法包括：

将高分子树脂、光触媒、表面活性剂和分散剂混合，使用双螺杆挤出机挤压成条，切粒，烘干后，得到所述抗菌母粒。

优选地，所述烘干的温度为80～100℃，例如可以是80℃、81℃、82℃、83℃、84℃、85℃、86℃、87℃、88℃、89℃、90℃、91℃、92℃、93℃、94℃、95℃、96℃、97℃、98℃、99℃或100℃。

第二方面，本发明提供一种第一方面所述的抗菌面料的制备方法，所述制备方法包括：

将抗菌纤维丝纺织成基布，并将所述基布置于含有抗菌整理液和织物整理液的抗菌混合溶液中，浸轧并烘干，得到抗菌基布；

将抗菌耐磨层的制备原料制成抗菌耐磨涂料，并将抗菌防水层的制备原料制成抗菌防水涂料，而后将所述抗菌耐磨涂料和抗菌防水涂料分别喷涂到所述抗菌基布的两面，得到所述抗菌面料。

本发明中，所述抗菌纤维丝中含有光催化抗菌材料，具有抑菌功能，制成基布后在抗菌混合溶液中浸轧，进一步增加了抗菌基布的抗菌能力；向抗菌基布的两侧分别喷涂抗菌耐磨涂料和抗菌防水涂料，形成的抗菌耐磨层和抗菌防水层也具有抗菌的功能，经过上述方法制备得到的抗菌面料的三层结构均具备抗菌功能，克服了现有技术中仅与抗菌层接触的部位才具有抗菌功效的限制，实现了面料的整体抗菌，且还具有防水和自清洁的作用，面料强度也更好，应用价值更高。

优选地，所述抗菌纤维丝的制备方法包括：将高聚物、增塑剂和光催化抗菌材料混合，熔融后纺丝，制成抗菌纤维丝。

优选地，所述熔融的温度为250～270℃，例如可以是250℃、251℃、252℃、253℃、254℃、255℃、256℃、257℃、258℃、259℃、260℃、261℃、262℃、263℃、264℃、265℃、266℃、267℃、268℃、269℃或270℃，优选为258～263℃。

优选地，所述浸轧后基布的轧余率为65％～75％，例如可以是65％、66％、67％、68％、69％、70％、71％、72％、73％、74％或75％。

优选地，所述烘干的温度为80～100℃，例如可以是80℃、81℃、82℃、83℃、84℃、85℃、86℃、87℃、88℃、89℃、90℃、91℃、92℃、93℃、94℃、95℃、96℃、97℃、98℃、99℃或100℃。

优选地，所述烘干的时间为5～30min，例如可以是5min、6min、7min、8min、9min、10min、11min、12min、13min、14min、15min、16min、17min、18min、19min、20min、21min、22min、23min、24min、25min、26min、27min、28min、29min或30min。

优选地，所述喷涂通过高压喷涂装置进行。

优选地，所述高压喷涂装置包括自动喷塑机。

优选地，所述抗菌混合溶液中抗菌整理液与织物整理液的质量比为(1～3):9，例如可以是1:9、1.5:9、2:9、2.5:9或3:9。

优选地，所述纳米银在所述抗菌整理液的制备原料中的重量份数为2～6份，例如可以是2份、2.5份、3份、3.5份、4份、4.5份、5份、5.5份或6份。

优选地，所述纳米氧化锌在所述抗菌整理液的制备原料中的重量份数为1～4份，例如可以是1份、1.5份、2份、2.5份、3份、3.5份或4份。

优选地，所述铒掺杂纳米二氧化钛在所述抗菌整理液的制备原料中的重量份数为1～5份，例如可以是1份、1.5份、2份、2.5份、3份、3.5份、4份、4.5份或5份。

优选地，所述硅烷偶联剂在所述抗菌整理液的制备原料中的重量份数为1～5份，例如可以是1份、1.5份、2份、2.5份、3份、3.5份、4份、4.5份或5份。

优选地，所述分散剂在所述抗菌整理液的制备原料中的重量份数为0.5～1份，例如可以是0.5份、0.6份、0.7份、0.8份、0.9份或1份。

优选地，所述壳聚糖在所述抗菌整理液的制备原料中的重量份数为10～15份，例如可以是10份、10.5份、11份、11.5份、12份、12.5份、13份、13.5份、14份、14.5份或15份。

优选地，所述去离子水在所述抗菌整理液的制备原料中的重量份数为77～90份，例如可以是77份、78份、79份、80份、81份、82份、83份、84份、85份、86份、87份、88份、89份或90份。

优选地，所述抗菌整理液的制备原料按重量份数计包括纳米银2～6份、纳米氧化锌1～4份、铒掺杂纳米二氧化钛1～5份、硅烷偶联剂1～5份、分散剂0.5～1份、壳聚糖10～15份和去离子水77～90份。

优选地，所述硅烷偶联剂包括氨丙基三乙氧基硅烷、缩水甘油迷氧基丙基三甲氧基硅烷、甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、十六烷基三甲氧基硅烷或聚二甲基硅氧烷中的任意一种或至少两种的组合，例如可以是氨丙基三乙氧基硅烷、缩水甘油迷氧基丙基三甲氧基硅烷和甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷的组合或十六烷基三甲氧基硅烷和聚二甲基硅氧烷的组合。

优选地，所述抗菌整理液中的分散剂包括聚丙烯酰胺、甲基戊醇或脂肪酸聚乙二醇酯中的任意一种或至少两种的组合，例如可以是聚丙烯酰胺或甲基戊醇和脂肪酸聚乙二醇酯的组合。

优选地，所述抗菌整理液的制备方法包括：将纳米银、纳米氧化锌、铒掺杂纳米二氧化钛、硅烷偶联剂、分散剂和去离子水混合，加热后在恒温条件下进行超声乳化，再加入壳聚糖，分散，得到所述抗菌整理液。

优选地，所述加热的温度为80～100℃，例如可以是80℃、81℃、82℃、83℃、84℃、85℃、86℃、87℃、88℃、89℃、90℃、91℃、92℃、93℃、94℃、95℃、96℃、97℃、98℃、99℃或100℃，优选为90℃。

优选地，所述超声乳化的时间为20～40min，例如可以是20min、21min、22min、23min、24min、25min、26min、27min、28min、29min、30min、31min、32min、33min、34min、35min、36min、37min、38min、39min或40min，优选为30min。

优选地，所述抗菌耐磨涂料的制备方法为：

将TPU树脂、抗菌母粒、分散剂和抗氧化剂混合，熔融后得到抗菌耐磨涂料。

优选地，所述熔融的温度为180～205℃，例如可以是180℃、181℃、182℃、183℃、184℃、185℃、186℃、187℃、188℃、189℃、190℃、191℃、192℃、193℃、194℃、195℃、196℃、197℃、198℃、199℃、200℃、201℃、202℃、203℃、204℃或205℃。

优选地，所述抗菌防水涂料的制备方法为：

将PVC树脂、抗菌母粒、分散剂和抗氧化剂混合，加热熔融后得到抗菌防水涂料。

优选地，所述加热熔融的温度为170～200℃，例如可以是170℃、171℃、172℃、173℃、174℃、175℃、176℃、177℃、178℃、179℃、180℃、181℃、182℃、183℃、184℃、185℃、186℃、187℃、188℃、189℃、190℃、191℃、192℃、193℃、194℃、195℃、196℃、197℃、198℃、199℃或200℃。

作为优选技术方案，本发明所述抗菌面料的制备方法，具体包括以下步骤：

(1)将高聚物、增塑剂和光催化抗菌材料混合，在250～270℃下熔融后纺丝，制成抗菌纤维丝，再将所述抗菌纤维丝纺织成基布；

(2)将纳米银、纳米氧化锌、铒掺杂纳米二氧化钛、硅烷偶联剂、分散剂和去离子水混合，加热至80～100℃后，在恒温条件下超声乳化20～40min，再加入壳聚糖，分散，得到抗菌整理液，再将所述抗菌整理液与织物整理液按质量比为(1～3):9混合，得到抗菌混合溶液；

(3)而后将所述基布置于所述抗菌混合溶液中浸轧，直至基布的轧余率为65％～75％，在80～100℃下烘干5～30min，得到抗菌基布；

(4)将TPU树脂、抗菌母粒、分散剂和抗氧化剂混合，在180～205℃熔融后得到抗菌耐磨涂料；

将PVC树脂、抗菌母粒、分散剂和抗氧化剂混合，在170～200℃加热熔融后得到抗菌防水涂料；

(5)再将所述抗菌耐磨涂料和抗菌防水涂料通过自动喷塑机分别喷涂到所述抗菌基布的两面，形成抗菌耐磨层和抗菌防水层，得到所述抗菌面料。

第三方面，本发明提供了一种第一方面所述的抗菌面料在制备箱包制品方面的应用。

本发明中，通过上述方法制备得到的抗菌面料包括抗菌耐磨层、抗菌基布和抗菌防水层三层结构，且三层结构均具备抗菌能力，与现有抗菌面料相比，抗菌性能更佳，持久性更好，此外还具备自清洁和防水的能力，可以防止灰尘或其他病原微生物沉积在面料表面，进一步增强抗菌性能的同时，使用也更为方便卫生，面料强度高，结实耐用，适用于箱包面料的制备中。

优选地，所述箱包包括书包、手提包、单肩包、斜挎包或拉杆箱中的任意一种。

相比于现有技术，本发明具有如下有益效果：

(1)本发明制备的抗菌面料包括依次层叠设置的抗菌耐磨层、抗菌基布和抗菌防水层三层结构，三层结构均具备抗菌功效，克服了现有技术中抗菌面料仅与抗菌层接触的部位才具有抗菌功效的技术缺陷，实现了面料的总体抗菌，抗菌性能更佳，更持久；

(2)本发明通过在纤维纺丝过程中加入抗菌成分制备抗菌纤维丝，采用抗菌纤维丝织造成抗菌基布，再将抗菌基布进行抗菌抗病毒后整理，然后在抗菌基布两侧分别喷涂抗菌耐磨层和抗菌防水层，通过多重抗菌处理，制备得到的抗菌面料的抗菌、抗病毒及防霉效果极好，对金黄色葡萄球菌的抗菌率均不低于99.19％，对大肠杆菌的抗菌率均不低于99.26％，对白色念珠菌的抗菌率均不低于99.16％，对H1N1的抗病毒活性率均不低于99.14％，对H3N2的抗病毒活性率均不低于99.09％，防霉等级均为0级，通过对生产工艺进行优化，可以产生更好的抗菌抗病毒效果，对金黄色葡萄球菌的抗菌率均大于99.67％，对大肠杆菌的抗菌率均大于99.69％，对白色念珠菌的抗菌率均大于99.60％，对H1N1的抗病毒活性率均大于99.53％，对H3N2的抗病毒活性率均大于99.54％，应用价值更佳广泛；

(3)本发明通过在基布的一侧喷涂抗菌防水涂料，形成的抗菌防水层具有防水和自清洁的能力，防水等级可达5级，水滴可在面料表面滚动，避免浸湿内部物品的同时，还可以带走聚集在表面的灰尘及病原微生物，配合原料中的光触媒，可以在有光的条件下催化降解沉积在表面上的有机污染物，保持整洁卫生的同时，还能使附着在面料表面的细菌、霉菌等微生物难以繁衍，并使病毒灭活，进一步增加了面料的抗菌、防霉及抗病毒能力；

(4)本发明通过在基布的另一侧喷涂抗菌耐磨涂料，形成的抗菌耐磨层增加了抗菌面料的强度，制备得到的抗菌面料更为结实耐用，可应用于手提包、男女背包、单肩包、斜挎包、腰包和多种拉杆箱面料的制备中，应用范围更为广泛；

(5)本发明中抗菌面料的制备方法科学合理，高效节能，不需要十分严格的生产环境，可实现工厂化的大规模生产，具有实际应用的价值。

具体实施方式

为进一步阐述本发明所采取的技术手段及其效果，以下结合实施例对本发明作进一步地说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施方式仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。

实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件，或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可通过正规渠道商购获得的常规产品。

原料：

聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸丁二酯和聚对苯二甲酸丙二酯购自东莞市羽鹰塑胶原料有限公司；

银掺杂纳米二氧化钛、银掺杂纳米钨酸铋、铈掺杂纳米二氧化钛和铒掺杂纳米二氧化钛购自南京同曦伊可环保科技有限公司；

TPU树脂购自无锡泰泽塑化有限公司，牌号为1498；

PVC树脂购自河南浩川化工产品有限公司，牌号为SG5；

β-(4'-羟基-3'-5'-二叔丁基苯基)丙酸十八碳醇酯购自天门恒昌化工有限公司；

甲基戊醇、丙二醇、丙三醇、丁二醇、硫代二丙酸二月桂酯、硫代二丙酸二硬脂醇酯、氨丙基三乙氧基硅烷、缩水甘油迷氧基丙基三甲氧基硅烷、甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、十六烷基三甲氧基硅烷和聚二甲基硅氧烷购自南京化学试剂股份有限公司；

烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪酸聚氧乙烯酯和聚氧乙烯酰胺购自江苏省海安石油化工厂；

纳米氧化锌和纳米银购自南京保克特新材料有限公司；

聚丙烯酰胺购自上海笑谈化工科技有限公司；

脂肪酸聚乙二醇酯购自江苏德纳化学股份有限公司；

乙烯基三乙氧基硅烷和甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷购自南京硅创新材料有限公司；

硬脂酸钙和硬脂酸锌购自南京扬子精细化工有限责任公司；

壳聚糖购自南京松冠生物科技有限公司；

织物整理液购自南京国崛纺织科技有限公司。

以下实施例中，抗菌耐磨涂料以及抗菌防水涂料中的抗菌母粒均可以通过如下方式进行制备：将高分子树脂、光触媒、表面活性剂和分散剂按配比混合，使用双螺杆挤出机挤压成条，切粒，在90℃烘干后，得到所述抗菌母粒。

实施例1

本实施例提供一种抗菌面料，所述抗菌面料包括依次层叠的抗菌耐磨层、抗菌基布和抗菌防水层。

本实施例中，所述抗菌纤维丝、抗菌耐磨涂料、抗菌防水涂料和抗菌整理液的组分及重量份数如表1所示。

表1

本实施例所述抗菌面料的制备方法包括以下步骤：

(1)将高聚物、增塑剂和光催化抗菌材料混合，在250℃下熔融后纺丝，制成抗菌纤维丝，再将所述抗菌纤维丝纺织成基布；

(2)将纳米银、纳米氧化锌、铒掺杂纳米二氧化钛、硅烷偶联剂、分散剂和去离子水混合，加热至80℃后，在恒温条件下超声乳化40min，再加入壳聚糖，分散，得到抗菌整理液，再将所述抗菌整理液与织物整理液按质量比为1:3混合，得到抗菌混合溶液；

(3)而后将所述基布置于所述抗菌混合溶液中浸轧，直至基布的轧余率为65％，在80℃下烘干30min，得到抗菌基布；

(4)将TPU树脂、抗菌母粒、分散剂和抗氧化剂混合，在180℃熔融后得到抗菌耐磨涂料；

将PVC树脂、抗菌母粒、分散剂和抗氧化剂混合，在170℃加热熔融后得到抗菌防水涂料；

(5)再将所述抗菌耐磨涂料和抗菌防水涂料通过自动喷塑机分别喷涂到所述抗菌基布的两面，形成抗菌耐磨层和抗菌防水层，得到所述抗菌面料。

实施例2

本实施例提供一种抗菌面料，所述抗菌面料包括依次层叠的抗菌耐磨层、抗菌基布和抗菌防水层。

本实施例中，所述抗菌纤维丝、抗菌耐磨涂料、抗菌防水涂料和抗菌整理液的组分及重量份数如表2所示。

表2

本实施例所述抗菌面料的制备方法包括以下步骤：

(1)将高聚物、增塑剂和光催化抗菌材料混合，在270℃下熔融后纺丝，制成抗菌纤维丝，再将所述抗菌纤维丝纺织成基布；

(2)将纳米银、纳米氧化锌、铒掺杂纳米二氧化钛、硅烷偶联剂、分散剂和去离子水混合，加热至100℃后，在恒温条件下超声乳化20min，再加入壳聚糖，分散，得到抗菌整理液，再将所述抗菌整理液与织物整理液按质量比为1:9混合，得到抗菌混合溶液；

(3)而后将所述基布置于所述抗菌混合溶液中浸轧，直至基布的轧余率为75％，在100℃下烘干5min，得到抗菌基布；

(4)将TPU树脂、抗菌母粒、分散剂和抗氧化剂混合，在205℃熔融后得到抗菌耐磨涂料；

将PVC树脂、抗菌母粒、分散剂和抗氧化剂混合，在200℃加热熔融后得到抗菌防水涂料；

(5)再将所述抗菌耐磨涂料和抗菌防水涂料通过自动喷塑机分别喷涂到所述抗菌基布的两面，形成抗菌耐磨层和抗菌防水层，得到所述抗菌面料。

实施例3

本实施例提供一种抗菌面料，所述抗菌面料包括依次层叠的抗菌耐磨层、抗菌基布和抗菌防水层。

本实施例中，所述抗菌纤维丝、抗菌耐磨涂料、抗菌防水涂料和抗菌整理液的组分及重量份数如表3所示。

表3

本实施例所述抗菌面料的制备方法包括以下步骤：

(1)将高聚物、增塑剂和光催化抗菌材料混合，在260℃下熔融后纺丝，制成抗菌纤维丝，再将所述抗菌纤维丝纺织成基布；

(2)将纳米银、纳米氧化锌、铒掺杂纳米二氧化钛、硅烷偶联剂、分散剂和去离子水混合，加热至90℃后，在恒温条件下超声乳化30min，再加入壳聚糖，分散，得到抗菌整理液，再将所述抗菌整理液与织物整理液按质量比为2:9混合，得到抗菌混合溶液；

(3)而后将所述基布置于所述抗菌混合溶液中浸轧，直至基布的轧余率为70％，在90℃下烘干20min，得到抗菌基布；

(4)将TPU树脂、抗菌母粒、分散剂和抗氧化剂混合，在190℃熔融后得到抗菌耐磨涂料；

将PVC树脂、抗菌母粒、分散剂和抗氧化剂混合，在180℃加热熔融后得到抗菌防水涂料；

(5)再将所述抗菌耐磨涂料和抗菌防水涂料通过自动喷塑机分别喷涂到所述抗菌基布的两面，形成抗菌耐磨层和抗菌防水层，得到所述抗菌面料。

实施例4

与实施例3相比，本实施例中抗菌纤维丝的制备原料中铈掺杂纳米二氧化钛和银掺杂纳米钨酸铋的添加量均为1份，缺少的重量份数补加聚对苯二甲酸乙二酯0.83份、聚对苯二甲酸丁二酯0.92份、丙三醇0.08份和丙二醇0.17份，其余原料及制备方法与实施例3相同。

实施例5

与实施例3相比，本实施例中抗菌纤维丝的制备原料中铈掺杂纳米二氧化钛添加量为4份，不添加银掺杂纳米钨酸铋，其余原料及制备方法与实施例3相同。

实施例6

与实施例3相比，本实施例中抗菌耐磨涂料的制备原料中抗菌母粒的添加量为2份，即TPU树脂的添加量为1.82份、银掺杂纳米二氧化钛的添加量为0.096份、烷基酚聚氧乙烯醚的添加量为0.08份和甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷的添加量为0.004份，缺少的重量份数补加TPU树脂1.98份、乙烯基三乙氧基硅烷0.005份、甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷0.005份和硫代二丙酸二月桂酯0.01份，其余原料及制备方法与实施例3相同。

实施例7

与实施例3相比，本实施例中抗菌防水涂料的制备原料中抗菌母粒的添加量为2.5份，即PVC树脂的添加量为2.275份、银掺杂纳米钨酸铋的添加量为0.125份、聚氧乙烯酰胺的添加量为0.095份和乙烯基三乙氧基硅烷的添加量为0.005份，缺少的重量份数补加PVC树脂2.47份、甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷0.02份和β-(4'-羟基-3'-5'-二叔丁基苯基)丙酸十八碳醇酯0.01份，其余原料及制备方法与实施例3相同。

实施例8

与实施例3相比，本实施例中抗菌整理液的制备原料中纳米银的添加量为1份、纳米氧化锌的添加量为0.5份和铒掺杂纳米二氧化钛的添加量为0.5份，缺少的重量份数由去离子水补足，其余原料及制备方法与实施例3相同。

实施例9

与实施例3相比，本实施例中抗菌整理液的制备原料中不添加纳米银、纳米氧化锌和铒掺杂纳米二氧化钛，缺少的重量份数由去离子水补足，其余原料及制备方法与实施例3相同。

对比例1

与实施例3相比，本对比例中抗菌面料在制备过程中不进行抗菌耐磨涂料的制备并喷涂到抗菌基布上的步骤，即制备得到的抗菌面料只包括抗菌基布和抗菌防水层两层结构，其余原料及制备方法与实施例3相同。

对比例2

与实施例3相比，本对比例中抗菌面料在制备过程中不进行抗菌防水涂料的制备并喷涂到抗菌基布上的步骤，即制备得到的抗菌面料只包括抗菌基布和抗菌耐磨层两层结构，其余原料及制备方法与实施例3相同。

对比例3

与实施例3相比，本对比例中抗菌面料在制备过程中不进行抗菌整理液的制备、基布的浸轧及烘干的步骤，其余原料及制备方法与实施例3相同。

对比例4

与实施例3相比，本对比例中纤维丝的制备原料中不添加铈掺杂纳米二氧化钛和银掺杂纳米钨酸铋，缺少的重量份数补加聚对苯二甲酸乙二酯1.66份、聚对苯二甲酸丁二酯1.84份、丙三醇0.16份和丙二醇0.34份，所得基布无抗菌效果；

此外，将其抗菌耐磨涂料中的抗菌母粒中的银掺杂纳米二氧化钛的量增加为4.192份，其余原料及制备方法与实施例3相同。

对比例5

与实施例3相比，本对比例中耐磨涂料中的抗菌母粒的制备原料中不添加银掺杂纳米二氧化钛，缺少的重量份数由TPU树脂补足；所得耐磨涂料无抗菌效果；

此外，将其抗菌防水涂料中的抗菌母粒中的银掺杂纳米钨酸铋的量增加为0.442份，其余原料及制备方法与实施例3相同。

对比例6

与实施例3相比，本对比例中防水涂料中的抗菌母粒的制备原料中不添加银掺杂纳米钨酸铋，缺少的重量份数由PVC树脂补足；所得防水涂料无抗菌效果；

此外，将其抗菌耐磨涂料中的抗菌母粒中的银掺杂纳米二氧化钛的量增加为0.442份，其余原料及制备方法与实施例3相同。

对比例7

与实施例3相比，本对比例中抗菌面料在制备过程中，将所述抗菌耐磨涂料和抗菌防水涂料通过自动喷塑机喷涂到抗菌基布的一侧，抗菌防水涂料在最外层，抗菌基布在最内层，中间为耐磨防水涂料，其余原料及制备方法与实施例3相同。

抗菌性能检测

根据国家标准GBT 20944.3-2008《纺织品抗菌性能的评价第3部分振荡法》中的检测标准计算本发明实施例及对比例制备的抗菌面料的抗菌率。

防霉性能检测

根据国家标准GB/T 24346-2009《纺织品防霉性能的评价》中的检测标准检测本发明实施例及对比例制备的抗菌面料的防霉等级。

抗病毒性能检测

根据ISO18184:2014(E)《纺织品抗病毒性能测试方法》中的检测标准检测本发明实施例及对比例制备的抗菌面料的抗病毒活性率。

防水能力检测

根据GB/T 4745-2012《纺织品防水性能的检测和评价沾水法》中的检测标准检测本发明实施例及对比例制备的抗菌面料的防水等级。

本发明实施例1～9及对比例1～7制备的抗菌面料的抗菌、防霉、抗病毒和防水性能的检测结果如表4所示。

表4

由表4可知以下内容：

(1)将实施例1～9及对比例1～7制备的抗菌面料进行比较，可知实施例1～9制备的抗菌面料的抗菌、防霉、抗病毒及防水效果较好，其中，对金黄色葡萄球菌的抗菌率均不低于99.19％，对大肠杆菌的抗菌率均不低于99.26％，对白色念珠菌的抗菌率均不低于99.16％，对H1N1的抗病毒活性率均不低于99.14％，对H3N2的抗病毒活性率均不低于99.09％，防霉等级均为0级，防水等级均为5级，而对比例1～7制备的抗菌面料的抗菌防水效果则较差，其中，对金黄色葡萄球菌的抗菌率均不高于97.68％，对大肠杆菌的抗菌率均不高于97.59％，对白色念珠菌的抗菌率均不高于97.81％，对H1N1的抗病毒活性率均不高于96.54％，对H3N2的抗病毒活性率均不高于96.39％，防霉等级和防水等级未能全部达到最高标准；

对比例1中缺少抗菌耐磨层，对比例2中缺少抗菌防水层，对比例7中抗菌耐磨层和抗菌防水层在抗菌基布的同一侧，其抗菌、抗病毒、防霉及防水的效果稍差，说明只有同时具备抗菌耐磨层、抗菌基布和抗菌防水层三层结构，且抗菌耐磨层和抗菌防水层分别位于抗菌基布的两侧，制备得到的抗菌基布才能达到较好的抗菌效果；对比例3中未进行浸轧，抗菌效果也稍差，说明浸轧可以提高抗菌面料的抗菌能力；对比例4中抗菌面料不具备抗菌功能，对比例5中抗菌耐磨层不具备抗菌功能，对比例6中抗菌防水层不具备抗菌功能，对面料的综合性能也有一定的影响，说明只有抗菌耐磨层、抗菌基布和抗菌防水层三层结构均具有抗菌功能，才能达到最佳的抗菌抗病毒效果；

(2)将实施例1～3与实施例4～9进行比较，可知实施例1～3的抗菌和抗病毒的效果更好，对金黄色葡萄球菌的抗菌率均不低于99.67％，对大肠杆菌的抗菌率均不低于99.69％，对白色念珠菌的抗菌抑制率均不低于99.60％，对H1N1的抗病毒活性率均不低于99.53％，对H3N2的抗病毒活性率均不低于99.54％；

其中，实施例4在抗菌纤维丝的制备过程中光催化抗菌材料的添加量较少，实施例6中的抗菌耐磨层中抗菌母粒的添加量较少，实施例7中的抗菌防水层中抗菌母粒的添加量较少，说明只有当抗菌纤维丝、抗菌耐磨涂料和抗菌防水涂料的原料添加量在适当的范围内时，才能产生较好的抗菌效果；实施例8中的抗菌整理液中的纳米银、纳米氧化锌和铒掺杂纳米二氧化钛添加量较少，实施例9中的抗菌整理液中不含纳米银、纳米氧化锌和铒掺杂纳米二氧化钛，说明在织物整理液中添加特定比例的抗菌整理液时效果较好，仅使用织物整理液进行浸轧，或抗菌整理液中具有抗菌功效的物质添加量较少时，抗菌抗病毒效果也稍差；实施例5中仅添加了铈掺杂纳米二氧化钛而未添加银掺杂纳米钨酸铋，抗菌抗病毒能力稍差，说明银掺杂纳米钨酸铋和银掺杂纳米二氧化钛之间存在协同配合作用，当仅使用一种光催化抗菌材料时，无法达到最佳的抗菌抗病毒效果。

综上所述，本发明提供了一种抗菌面料及其制备方法和应用，本发明制备得到的抗菌面料包括依次层叠的抗菌耐磨层、抗菌基布和抗菌防水层，三层结构均具备抗菌、防霉和抗病毒的能力，抵抗病原微生物的效果十分明显；所述抗菌面料还具有防水和自清洁的能力，进一步增加了面料抗菌功能的同时，还保证了面料的整洁与卫生；面料强度较高，适用于箱包面料的制备；制备方法科学合理，节能高效，具有实际生产应用的价值，应用前景十分广泛。

申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细方法，但本发明并不局限于上述详细方法，即不意味着本发明必须依赖上述详细方法才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各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 (31)

1.一种抗菌面料，其特征在于，所述抗菌面料包括依次层叠的抗菌耐磨层、抗菌基布和抗菌防水层；

所述抗菌基布包括抗菌纤维丝；

所述抗菌纤维丝的制备原料按重量份数计包括：高聚物40～45份、增塑剂4～8份和光催化抗菌材料3～5份；

所述光催化抗菌材料包括银掺杂纳米钨酸铋和铈掺杂纳米二氧化钛；

所述抗菌耐磨层的制备原料按重量份数计包括：TPU树脂90～95份、分散剂0.1～0.5份、抗氧化剂0.3～0.7份和抗菌母粒3～6份；

所述抗菌防水层的制备原料按重量份数计包括：PVC树脂90～95份、分散剂0.5～0.8份、抗氧化剂0.1～0.5份和抗菌母粒3～6份；

所述抗菌面料采用如下方法进行制备，所述方法包括以下步骤：

将抗菌纤维丝纺织成基布，并将所述基布置于含有抗菌整理液和织物整理液的抗菌混合溶液中，浸轧并烘干，得到抗菌基布；

将抗菌耐磨层的制备原料制成抗菌耐磨涂料，并将抗菌防水层的制备原料制成抗菌防水涂料，而后将所述抗菌耐磨涂料和抗菌防水涂料分别喷涂到所述抗菌基布的两面，得到所述抗菌面料；

其中，所述抗菌整理液的制备原料按重量份数计包括纳米银2～6份、纳米氧化锌1～4份、铒掺杂纳米二氧化钛1～5份、硅烷偶联剂1～5份、分散剂0.5～1份、壳聚糖10～15份和去离子水77～90份。

2.根据权利要求1所述的抗菌面料，其特征在于，所述高聚物包括聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸丁二酯或聚对苯二甲酸丙二酯中的任意一种或至少两种的组合。

3.根据权利要求1所述的抗菌面料，其特征在于，所述增塑剂包括丙二醇、丙三醇或丁二醇中的任意一种或至少两种的组合。

4.根据权利要求1所述的抗菌面料，其特征在于，所述抗菌耐磨层和抗菌防水层的制备原料中的分散剂相同或不同。

5.根据权利要求4所述的抗菌面料，其特征在于，所述分散剂包括乙烯基三乙氧基硅烷、硬脂酸钙、硬脂酸锌或甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷中的任意一种或至少两种的组合。

6.根据权利要求1所述的抗菌面料，其特征在于，所述抗菌耐磨层和抗菌防水层的制备原料中的抗氧化剂相同或不同。

7.根据权利要求6所述的抗菌面料，其特征在于，所述抗氧化剂包括β-(4'-羟基-3'-5'-二叔丁基苯基)丙酸十八碳醇酯、硫代二丙酸二月桂酯或硫代二丙酸二硬脂醇酯中的任意一种或至少两种的组合。

8.一种权利要求1～7任一项所述的抗菌面料的制备方法，其特征在于，所述抗菌面料的制备方法包括：

将抗菌纤维丝纺织成基布，并将所述基布置于含有抗菌整理液和织物整理液的抗菌混合溶液中，浸轧并烘干，得到抗菌基布；

将抗菌耐磨层的制备原料制成抗菌耐磨涂料，并将抗菌防水层的制备原料制成抗菌防水涂料，而后将所述抗菌耐磨涂料和抗菌防水涂料分别喷涂到所述抗菌基布的两面，得到所述抗菌面料；

其中，所述抗菌整理液的制备原料按重量份数计包括纳米银2～6份、纳米氧化锌1～4份、铒掺杂纳米二氧化钛1～5份、硅烷偶联剂1～5份、分散剂0.5～1份、壳聚糖10～15份和去离子水77～90份。

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述抗菌纤维丝的制备方法包括：将高聚物、增塑剂和光催化抗菌材料混合，熔融后纺丝，制成抗菌纤维丝。

10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述熔融的温度为250～270℃。

11.根据权利要求10所述的制备方法，其特征在于，所述熔融的温度为258～263℃。

12.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述浸轧后基布的轧余率为65％～75％。

13.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述烘干的温度为80～100℃。

14.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述烘干的时间为5～30min。

15.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述喷涂通过高压喷涂装置进行。

16.根据权利要求15所述的制备方法，其特征在于，所述高压喷涂装置包括自动喷塑机。

17.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述抗菌混合溶液中抗菌整理液与织物整理液的质量比为(1～3):9。

18.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述硅烷偶联剂包括氨丙基三乙氧基硅烷、缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷、甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、十六烷基三甲氧基硅烷或聚二甲基硅氧烷中的任意一种或至少两种的组合。

19.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述抗菌整理液中的分散剂包括聚丙烯酰胺、甲基戊醇或脂肪酸聚乙二醇酯中的任意一种或至少两种的组合。

20.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述抗菌整理液的制备方法包括：将纳米银、纳米氧化锌、铒掺杂纳米二氧化钛、硅烷偶联剂、分散剂和去离子水混合，加热后在恒温条件下进行超声乳化，再加入壳聚糖，分散，得到所述抗菌整理液。

21.根据权利要求20所述的制备方法，其特征在于，所述加热的温度为80～100℃。

22.根据权利要求21所述的制备方法，其特征在于，所述加热的温度为90℃。

23.根据权利要求20所述的制备方法，其特征在于，所述超声乳化的时间为20～40min。

24.根据权利要求23所述的制备方法，其特征在于，所述超声乳化的时间为30min。

25.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述抗菌耐磨涂料的制备方法为：

将TPU树脂、抗菌母粒、分散剂和抗氧化剂混合，熔融后得到抗菌耐磨涂料。

26.根据权利要求25所述的制备方法，其特征在于，所述熔融的温度为180～205℃。

27.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述抗菌防水涂料的制备方法为：

将PVC树脂、抗菌母粒、分散剂和抗氧化剂混合，加热熔融后得到抗菌防水涂料。

28.根据权利要求27所述的制备方法，其特征在于，所述加热熔融的温度为170～200℃。

29.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述抗菌面料的制备方法具体包括以下步骤：

(1)将高聚物、增塑剂和光催化抗菌材料混合，在250～270℃下熔融后纺丝，制成抗菌纤维丝，再将所述抗菌纤维丝纺织成基布；

(2)将纳米银、纳米氧化锌、铒掺杂纳米二氧化钛、硅烷偶联剂、分散剂和去离子水混合，加热至80～100℃后，在恒温条件下超声乳化20～40min，再加入壳聚糖，分散，得到抗菌整理液，再将所述抗菌整理液与织物整理液按质量比为(1～3):9混合，得到抗菌混合溶液；

(3)而后将所述基布置于所述抗菌混合溶液中浸轧，直至基布的轧余率为65％～75％，在80～100℃下烘干5～30min，得到抗菌基布；

(4)将TPU树脂、抗菌母粒、分散剂和抗氧化剂混合，在180～205℃熔融后得到抗菌耐磨涂料；

将PVC树脂、抗菌母粒、分散剂和抗氧化剂混合，在170～200℃加热熔融后得到抗菌防水涂料；

(5)再将所述抗菌耐磨涂料和抗菌防水涂料通过自动喷塑机分别喷涂到所述抗菌基布的两面，形成抗菌耐磨层和抗菌防水层，得到所述抗菌面料。

30.权利要求1～7任一项所述的抗菌面料在制备箱包制品方面的应用。

31.根据权利要求30所述的应用，其特征在于，所述箱包包括书包、手提包、单肩包、斜挎包或拉杆箱中的任意一种。