CN112709013A - 一种抗菌抗病毒的纳米纤维膜及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种抗菌抗病毒的纳米纤维膜及其制备方法和应用。该抗菌抗病毒的纳米纤维膜的制备方法包括如下步骤：纺丝液的配制，将银纳米颗粒和氧化铜纳米颗粒加入到聚L乳酸的六氟异丙醇溶液中，超声并搅拌后得到PLLA/Ag/CuO纺丝液备用；抗菌抗病毒纤维膜的制备，用电纺丝技术将PLLA/Ag/CuO纺丝液制备成PLLA/Ag/CuO纳米纤维，然后将散落在接收器上的纳米纤维层放入真空干燥箱内去除残留溶剂即得。本发明可解决了现有口罩的中层只起到阻隔过滤作用的问题，使得口罩中层具有抗菌抗病毒的功效；本发明采用绿色环保可降解材料PLLA，解决了现有口罩中层为不可降解的聚丙烯熔喷布而对环境和人体有不良影响的问题。

Description

一种抗菌抗病毒的纳米纤维膜及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及一种纳米纤维膜，特别是指一种抗菌抗病毒的纳米纤维膜及其制备方法和 应用。
背景技术
引起新冠肺炎的病毒为冠状病毒，其能通过飞沫、粪水、气溶胶和接触等传播。有效 预防新冠肺炎的方法是佩戴口罩。目前常用口罩为防尘和医用口罩，一般起到过滤和阻隔 的效果，未有起到抑制或灭活病毒的功能。而研究显示，新冠病毒在体外存活时间可长达 3天。普通群众或医院医护人员使用过的口罩如不及时处理，可能进一步引起病毒传播和 扩散，而口罩的处理又需要特殊的设备，耗时耗力。
目前所流行使用的口罩主要有三层组成，外层有阻水作用，可以防止飞沫进入口罩里 面，中层有过滤作用，可用于阻隔90％的微小颗粒，近口鼻的内层用于吸湿。中层的主要 材料为聚丙烯(PP)熔喷布，制造时需先将聚丙烯的胶粒熔化，之后用空气将液化的聚丙烯喷成极细的丝状物料，具有静电效能，能将微粒吸附在表面。但其仅具有吸附，未有灭 菌灭病毒效用。故此，有必要开发抗菌抗病毒口罩以防止灭活细菌和病毒，达到防治的效 果。
此外，中层的主要材料为聚丙烯(PP)熔喷布，而PP为不可降解材料，其碎片有毒害作用，如不合理及时回收或处理，将对环境和人体产生不良影响。
发明内容
有鉴于此，本发明针对现有技术中的口罩不具有杀毒灭菌的作用，以及口罩废物可能 对环境和人体产生不良影响的问题，提供一种可作为口罩结构层，尤其是口罩中间结构层 的抗菌抗病毒的纳米纤维膜。
为解决上述技术问题，本发明通过以下技术方案予以实现：
一种抗菌抗病毒的纳米纤维膜，其制备方法包括如下步骤：
S1、纺丝液的配制
将银纳米颗粒(Ag)和氧化铜纳米颗粒(CuO)加入到PLLA的六氟异丙醇溶液中， 超声并搅拌后得到PLLA/Ag/CuO纺丝液备用；
PLLA的六氟异丙醇溶液的质量体积浓度为5-12w/v％，其可以是称量0.5-1.2g的聚L 乳酸加入到10mL的六氟异丙醇(HFIP)制得，将制得的PLLA的六氟异丙醇溶液放在磁力搅拌仪上经800-1000rpm的速度搅拌24h。银纳米颗粒和氧化铜纳米颗粒加入量根据聚L乳酸的质量按比例添加，添加的比例为PLLA:银纳米颗粒:氧化铜纳米颗粒 ＝0.5-1.2:0.04-0.12:0.01-0.09。
S2、抗菌抗病毒纤维膜的制备
用电纺丝技术将PLLA/Ag/CuO纺丝液制备成PLLA/Ag/CuO纳米纤维，然后将散落在接收器上的纳米纤维层放入真空干燥箱内去除残留溶剂，即制备得到含有抗菌抗病毒纳米颗粒的纳米纤维膜。
进一步地，本发明的PLLA的六氟异丙醇溶液的质量体积浓度为10w/v％，其可以是称量1g的聚L乳酸加入到10mL的六氟异丙醇制得，对应地，银纳米颗粒和氧化铜纳米颗 粒加入量根据聚L乳酸的质量按比例添加，添加的比例为聚L乳酸:银纳米颗粒:氧化铜纳 米颗粒＝1:0.06:0.02。
进一步地，电纺丝针头的规格为22G，注射泵的推进速率为1mL/h，电纺丝实验参数分别：25℃，接收距离为12cm，电压为12kV。
本发明中，银具有抗菌广谱性，并且其抗菌效果比其他金属都要高，当降低银的粒径， 达到纳米级时，因为纳米材料具有特殊的表面性能和表面效应，使得银的抗菌效果有更大 提高。而铜离子的抗菌效果仅次于银。另外，银离子和铜离子可通过电离作用，破坏病毒 的RNA，使其灭活。
将本发明的抗菌抗病毒的纳米纤维膜作为口罩的结构层，尤其是三层口罩的中间结构 层：1、本发明可解决了现有口罩的中层只起到阻隔过滤作用的问题，使得口罩中层具有抗 菌抗病毒的功效；2、本发明采用绿色环保可降解材料PLLA，解决了现有口罩中层为不可 降解的聚丙烯熔喷布而对环境和人体有不良影响的问题。
附图说明
图1为PLLA/Ag/CuO纳米纤维膜的电镜照片。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合具体实施例进 行详细描述。
本发明的一种抗菌抗病毒的纳米纤维膜，其制备方法包括如下步骤：
S1、纺丝液的配制
将银纳米颗粒(Ag)和氧化铜纳米颗粒(CuO)加入到PLLA的六氟异丙醇溶液中， 超声并搅拌后得到PLLA/Ag/CuO纺丝液备用；
PLLA的六氟异丙醇溶液的质量体积浓度为5-12w/v％，将PLLA的六氟异丙醇溶液放 在磁力搅拌仪上经800-1000rpm的速度搅拌24h。银纳米颗粒和氧化铜纳米颗粒加入量根据 聚L乳酸的质量按比例添加，添加的比例为PLLA:银纳米颗粒:氧化铜纳米颗粒＝0.5-1.2: 0.04-0.12:0.01-0.09。
S2、抗菌抗病毒纤维膜的制备
用电纺丝技术将PLLA/Ag/CuO纺丝液制备成PLLA/Ag/CuO纳米纤维，然后将散落在接收器上的纳米纤维层放入真空干燥箱内去除残留溶剂，即制备得到含有抗菌抗病毒纳米颗粒的纳米纤维膜。
优选实施例
一种抗菌抗病毒的纳米纤维膜，其制备方法包括如下步骤：
S1、纺丝液的配制
称量1g的聚L乳酸PLLA加入10mL的六氟异丙醇(HFIP)中，使所配制的PLLA溶 液质量体积浓度为10w/v％。然后把溶液放在磁力搅拌仪上在800-1000rpm的速度下搅拌 24h备用。
分别称量0.06g的银纳米颗粒(Ag)和0.02g的氧化铜纳米颗粒(CuO)，加入到上述质量分数为10w/v％的PLLA的六氟异丙醇溶液中，超声并搅拌30min后，制备得到 PLLA/Ag/CuO纺丝液备用。
S2、抗菌抗病毒纤维膜的制备
将5mL PLLA/Ag/CuO纺丝液抽取入5mL注射器中；然后把去掉针尖并磨平的金属针头与注射器连接，针头的规格为22G。将有纺丝液的注射器放在注射泵上固定，并设定注 射泵的推进速率为1mL/h；然后将高压发生器一端与金属针头连接，另一端与接地的接收 器连接，其中接收器为包裹有铝箔的硬板。打开推进泵和高压发生器，针头处形成泰勒锥， 纺丝液喷出形成纳米纤维。实验参数分别：25℃，接收距离为12cm，电压为12kV。接收 在铝箔上的纳米纤维放入真空干燥箱内1-3天去除残留溶剂后，从铝箔上取下 PLLA/Ag/CuO纳米纤维膜，电镜照片如图1所示，即制备得到含有抗菌抗病毒纳米颗粒的 纳米纤维膜。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说， 在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视 为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种抗菌抗病毒的纳米纤维膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、纺丝液的配制
将银纳米颗粒和氧化铜纳米颗粒加入到聚L乳酸的六氟异丙醇溶液中，超声并搅拌后得到PLLA/Ag/CuO纺丝液备用；
S2、抗菌抗病毒纤维膜的制备
用电纺丝技术将PLLA/Ag/CuO纺丝液制备成PLLA/Ag/CuO纳米纤维，然后将散落在接收器上的纳米纤维层放入真空干燥箱内去除残留溶剂，即制备得到含有抗菌抗病毒纳米颗粒的纳米纤维膜。
2.根据权利要求1所述的抗菌抗病毒的纳米纤维膜的制备方法，其特征在于，
所述步骤S1中，聚L乳酸的六氟异丙醇溶液的质量体积浓度为5-12w/v％，银纳米颗粒和氧化铜纳米颗粒加入量根据聚L乳酸的六氟异丙醇溶液中聚L乳酸的质量按比例添加，添加的比例为PLLA:银纳米颗粒:氧化铜纳米颗粒＝0.5-1.2:0.04-0.12:0.01-0.09。
3.根据权利要求1所述的抗菌抗病毒的纳米纤维膜的制备方法，其特征在于，
所述步骤S1中，聚L乳酸的六氟异丙醇溶液制得后需在磁力搅拌仪上经800-1000rpm的速度搅拌24h。
4.根据权利要求1所述的抗菌抗病毒的纳米纤维膜的制备方法，其特征在于，
PLLA的六氟异丙醇溶液的质量体积浓度为10w/v％，银纳米颗粒和氧化铜纳米颗粒加入量根据聚L乳酸的六氟异丙醇溶液中聚L乳酸的质量按比例添加，添加的比例为PLLA:银纳米颗粒:氧化铜纳米颗粒＝1:0.06:0.02。
5.根据权利要求1所述的抗菌抗病毒的纳米纤维膜的制备方法，其特征在于，
所述步骤S2中，电纺丝针头的规格为22G，注射泵的推进速率为1mL/h，电纺丝实验参数分别：25℃，接收距离为12cm，电压为12kV。
6.一种抗菌抗病毒的纳米纤维膜，其特征在于，其是根据权利要求1-5任一项所述的制备方法制得。
7.根据权利要求1-5任一项所述的制备方法制得的抗菌抗病毒的纳米纤维膜在口罩生产中作为口罩结构层的应用。
8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，抗菌抗病毒的纳米纤维膜作为三层口罩的中间结构层。
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