CN112695458A - 一种具有抗菌功能的熔喷无纺布及其制备方法与应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有抗菌功能的熔喷无纺布及其制备方法与应用，所述熔喷无纺布是由按质量分数计的如下组分经熔喷工艺制备得到的：超高流动性聚丙烯90％‑95％、驻极母粒1％‑5％，白油3％‑5％、抗菌剂0.1％‑4％；其中，所述超高流动性聚丙烯的熔体流动速率不小于1200g/10min，所述抗菌剂为色氨酸功能化石墨烯量子点‑银配合物。本发明的熔喷无纺布，不仅可以吸附病菌，还能将其有效杀灭，避免再次接触感染。

Description

一种具有抗菌功能的熔喷无纺布及其制备方法与应用

技术领域

本发明涉及熔喷无纺布技术领域，具体涉及一种具有抗菌功能的熔喷无纺布及其制备方法与应用。

背景技术

以前，人们一般只会在粉尘含量高的环境或者是有细菌传染的场所佩戴口罩。随着社会的发展，人们的卫生意识也在不断的提高，口罩的使用也越来越普遍。目前，普通口罩只能简单地阻挡空气中的粉尘，而一些病毒，如新型冠状病毒能够在空气中以飞沫的形式传播，这时候佩戴普通口罩并不能阻挡或消灭飞沫中的细菌或病毒，随时都有再次接触感染的风险。因此，普通口罩已不能满足人们的需求，亟需一种具有抗菌功能的口罩。

目前，广泛应用的口罩抗菌处理方法包括表面涂覆抗菌涂层、物理复合添加抗菌剂等。但是，向口罩上喷涂化学杀菌剂可能存在安全风险，通过复合添加抗菌剂使材料具有抗菌功能的方法还存在诸如抗菌剂加工稳定性、分散均匀性、迁移逸出等使用方面的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种具有抗菌功能的熔喷无纺布，该熔喷无纺布在制备过程中加入了氨基酸功能化石墨烯量子点-银配合物作为抗菌剂，抗菌效力更持久，且生物安全性更好。

为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：

本发明第一方面提供了一种具有抗菌功能的熔喷无纺布，所述熔喷无纺布是由按质量分数计的如下组分经熔喷工艺制备得到的：超高流动性聚丙烯90％-95％、驻极母粒1％-5％，白油3％-5％、抗菌剂0.1％-4％；其中，所述超高流动性聚丙烯的熔体流动速率不小于1200g/10min，所述抗菌剂为色氨酸功能化石墨烯量子点-银配合物。

本发明中，色氨酸功能化石墨烯量子点-银配合物具有很强的氧化物酶活性，可以在氧分子存在下催化产生自由基，自由基进一步氧化脂类的细胞膜，使细菌的新陈代谢紊乱，从而达到杀菌的目的。同时，石墨烯量子点通过化学键与银离子键合，从而对银离子起到了固定作用，因此抗菌效力更持久，且生物安全性更好。白油是一种溶剂，本发明通过加入白油，可降低聚丙烯流体的粘度，从而有利于通过喷嘴喷出，然后冷却形成熔喷布。

进一步地，所述色氨酸功能化石墨烯量子点-银配合物的制备方法为：

将新配制的色氨酸功能化的石墨烯量子点与硝酸银溶液混合，搅拌5-20min，使两者充分混合，此时，色氨酸功能化的石墨烯量子点配位结合；接着将混合液升温至40-100℃，反应0.1-1h；再将溶液离心，收集沉淀物，70-100℃下干燥，即得到所述色氨酸功能化石墨烯量子点-银配合物。

进一步地，所述色氨酸功能化的石墨烯量子点是以柠檬酸为碳源，色氨酸作为功能化试剂，于180℃-200℃加热2-5个小时，制备得到的。

本发明第二方面提供了所述的具有抗菌功能的熔喷无纺布的一种制备方法，包括以下步骤：

S1.将聚丙烯、驻极母粒、色氨酸功能化石墨烯量子点-银配合物和白油混合，加热溶解，搅拌均匀后通过挤出机挤出，水下切粒形成抗菌剂母料颗粒；

S2.将所述抗菌剂母料颗粒通过熔喷法工艺制备成无纺布。

进一步地，所述挤出机的挤出的温度为200℃-220℃。

本发明还提供了所述的具有抗菌功能的熔喷无纺布在制备口罩、空气净化器滤芯、一次性手术衣、被单、盖布、液体吸收垫中的应用。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1.本发明在无纺布的制备过程中加入了氨基酸功能化石墨烯量子点-银配合物作为抗菌剂，克服了银离子杀菌剂自身的稳定性不好、极其容易团聚、使用过程中溢出等缺点；其次，氨基酸功能化石墨烯量子点-银配合物抗菌剂通过化学键结合，不影响聚合物的加工成型和力学等使用性能，且接枝的抗菌成分稳定性更好，在加工过程中不会因高温高压等原因产生分解，因此抗菌能力更加持久；再次，功能化石墨烯量子点-银纳米材料作为杀菌剂，杀菌能力强，对皮肤无刺激性。

2.本发明制备的熔喷无纺布，不仅可以吸附病菌，还能将其有效杀灭，避免再次接触感染。

附图说明

图1是色氨酸功能化石墨烯量子点-银配合物的扫描电镜图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法，所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。

实施例1

1.称取10g柠檬酸放入烧杯100mL中，再加入10g色氨酸，加去离子水10mL搅拌溶解，放入烘箱200℃鼓风加热3小时，合成固体的色氨酸功能化的石墨烯量子点(Trp-GQD)。

2.本发明采用原位还原的方法来合成石墨烯量子点-银配合物(Trp-GQD-A g)，称取100mg Trp-GQD粉末于烧杯中，溶于100mL去离子水中，超声溶解2h。得到新配制的Trp-GQD溶液。

3.取3mL新配的硝酸银溶液于烧杯中，加入12mL去离子水稀释。将新配Trp-GQD溶液与500μL稀释后的硝酸银溶液混合，室温下搅拌20min，使Tr p-GQD与硝酸银充分混合，此时，银离子与Trp-GQD配位结合。

4.将混合液水浴加热升温至100℃，继续反应1h，得到Trp-GQD-Ag溶液。将溶液离心，收集沉淀并于70℃干燥，得到Trp-GQD-Ag固体粉末。

5.将抗菌剂掺入母粒中：以100份质量计，将95％聚丙烯和1％驻极母粒混合并180℃溶解，加入白油溶解的Trp-GQD-Ag，使Trp-GQD-Ag的质量占比为1％，白油质量占比为3％，然后将搅拌后的上述混合物用双螺杆挤出机挤出，经水下切粒形成抗菌剂母料颗粒，其中，双螺杆挤出机挤出的温度为200℃。

6.熔喷无纺布制作方法：将上述抗菌剂母料颗粒通过熔喷法无纺布生产工艺流程进行制备，即：熔体准备-过滤-计量-熔体从喷丝孔挤出-熔体细流牵伸与冷却-成网，制得的纤维丝制成所述的具有抗菌功能的复合纺丝熔喷无纺布。

实施例2

1.称取10g柠檬酸放入烧杯100mL中，再加入10g色氨酸，加去离子水10mL搅拌溶解,放入烘箱200℃鼓风加热3小时，合成固体的色氨酸功能化的石墨烯量子点(Trp-GQD)。

2.本发明采用原位还原的方法来合成石墨烯量子点-银配合物(Trp-GQD-A g)，称取100mg Trp-GQD粉末于烧杯中，溶于100mL去离子水中，超声溶解2h。得到新配制的Trp-GQD溶液。

3.取3mL新配的硝酸银于烧杯中，加入12mL去离子水稀释。将新配Trp-GQD溶液与500μL稀释后的硝酸银溶液混合，室温下搅拌20min，使Trp-GQ D与硝酸银溶液充分混合，此时，银离子与Trp-GQD配位结合。

4.将混合液水浴加热升温至100℃，继续反应1h，得到Trp-GQD-Ag溶液。将溶液离心，收集沉淀并于70℃干燥，得到Trp-GQD-Ag固体粉末。

5.将抗菌剂掺入母粒中：以100份质量计，将92％聚丙烯和2％驻极母粒混合并180℃溶解，加入白油溶解的Trp-GQD-Ag，使Trp-GQD-Ag的质量占比为2％，白油质量占比为4％，然后将搅拌后的上述混合物用双螺杆挤出机挤出，经水下切粒形成抗菌剂母料颗粒，其中，双螺杆挤出机挤出的温度为200℃。

6.熔喷无纺布制作方法：将上述抗菌剂母料颗粒通过熔喷法无纺布生产工艺流程进行制备，即：熔体准备-过滤-计量-熔体从喷丝孔挤出-熔体细流牵伸与冷却-成网，制得的纤维丝制成所述的具有抗菌功能的复合纺丝熔喷无纺布。

实施例3

1.称取10g柠檬酸放入烧杯100mL中，再加入10g色氨酸，加去离子水10mL搅拌溶解,放入烘箱200℃鼓风加热3小时，合成固体的色氨酸功能化的石墨烯量子点(Trp-GQD)。

2.本发明采用原位还原的方法来合成石墨烯量子点-银配合物(Trp-GQD-A g)，称取100mg Trp-GQD粉末于烧杯中，溶于100mL去离子水中，超声溶解2h。得到新配制的Trp-GQD溶液。

3.取3mL新配的硝酸银溶液于烧杯中，加入12mL去离子水稀释。将新配Trp-GQD溶液与500μL稀释后的硝酸银溶液混合，室温下搅拌20min，使Tr p-GQD与硝酸银溶液充分混合，此时，银离子与Trp-GQD配位结合。

4.将混合液水浴加热升温至100℃，继续反应1h，得到Trp-GQD-Ag溶液。然后，离心，收集沉淀，并于70℃干燥得到Trp-GQD-Ag固体粉末。

5.将抗菌剂掺入母粒中：以100份质量计，将95％聚丙烯和1％驻极母粒混合并180℃溶解，加入白油溶解的Trp-GQD-Ag，使Trp-GQD-Ag的质量占比为1％，白油质量占比为3％，然后将搅拌后的上述混合物用双螺杆挤出机挤出，经水下切粒形成抗菌剂母料颗粒，其中，双螺杆挤出机挤出的温度为220℃。

6.熔喷无纺布制作方法：将上述抗菌剂母料颗粒通过熔喷法无纺布生产工艺流程进行制备，即：熔体准备-过滤-计量-熔体从喷丝孔挤出-熔体细流牵伸与冷却-成网，制得的纤维丝制成所述的具有抗菌功能的复合纺丝熔喷无纺布。

抗菌性能测试

采用GB/T 20944.3-2008纺织品抗菌性能的评价第3部分：振荡法对实施例1制备的熔喷无纺布进行抗菌性能测试，以石墨烯量子点样、Ag⁺样、空白对比样作为对照组，所得结果如表1所示。

表1 本发明的熔喷无纺布的抗菌测试结果

从表1的结果可以看出，本发明制备的具有抗菌功能的复合纺丝熔喷无纺布，对于大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和白色念珠菌的抑菌率均达到了99％，优于石墨烯量子点样、Ag⁺样。这是因为与单独的银离子类杀菌剂相比，石墨烯量子点-银配合物中石墨烯量子点对银离子起到了固定作用，因此抗菌效力更持久，且生物安全性更好。

综上，本发明制备的熔喷无纺布，不仅可以吸附病菌，还具有良好的杀菌功能，能将其有效杀灭，避免再次接触感染。该熔喷无纺布可用于制备口罩、空气净化器滤芯、一次性手术衣、被单、盖布、液体吸收垫等。

以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims (6)

1.一种具有抗菌功能的熔喷无纺布，其特征在于，所述熔喷无纺布是由按质量分数计的如下组分经熔喷工艺制备得到的：超高流动性聚丙烯90％-95％、驻极母粒1％-5％，白油3％-5％、抗菌剂0.1％-4％；其中，所述超高流动性聚丙烯的熔体流动速率不小于1200g/10min，所述抗菌剂为色氨酸功能化石墨烯量子点-银配合物。

2.根据权利要求1所述的一种具有抗菌功能的熔喷无纺布，其特征在于，所述色氨酸功能化石墨烯量子点-银配合物的制备方法为：

将新配制的色氨酸功能化石墨烯量子点与硝酸银溶液混合，搅拌5-20min，使银离子与色氨酸功能化石墨烯量子点配位结合；接着将混合液升温至40-100℃，反应0.1-1h；再将溶液离心，收集沉淀物，70-100℃下干燥，即得到所述色氨酸功能化石墨烯量子点-银配合物。

3.根据权利要求1所述的一种具有抗菌功能的熔喷无纺布，其特征在于，所述色氨酸功能化的石墨烯量子点是以柠檬酸为碳源，色氨酸作为功能化试剂，于180℃-200℃加热2-5个小时，制备得到的。

4.根据权利要求1-3任一项所述的一种具有抗菌功能的熔喷无纺布的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1.将聚丙烯、驻极母粒、色氨酸功能化石墨烯量子点-银配合物和白油混合，加热溶解，搅拌均匀，挤出机挤出后水下切粒形成抗菌剂母料颗粒；

S2.将所述抗菌剂母料颗粒通过熔喷法工艺制备成无纺布。

5.根据权利要求4所述的一种具有抗菌功能的熔喷无纺布的制备方法，其特征在于，所述挤出机的挤出的温度为200℃-220℃。

6.权利要求1-3任一项所述的具有抗菌功能的熔喷无纺布在制备口罩、空气净化器滤芯、一次性手术衣、被单、盖布、液体吸收垫中的应用。

Images