CN112726196A - 一种抗菌抗紫外线聚乙烯无纺布及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种抗菌抗紫外线聚乙烯无纺布，所述聚乙烯无纺布表面依次粘附有抗污层和抗菌抗紫外线层，其中，抗污层的原料为多巴胺和聚乙烯吡咯烷酮，抗菌抗紫外线层为改性二氧化硅。本发明还公开了上述抗菌抗紫外线聚乙烯无纺布的制备方法，包括如下步骤：S1、在多巴胺和聚乙烯吡咯烷酮的混合溶液中浸泡聚乙烯无纺布后，洗涤，干燥得到中间布料；S2、在改性二氧化硅分散液中浸泡中间布料后，洗涤，干燥得到抗菌抗紫外线聚乙烯无纺布。本发明具有良好的抗菌抗紫外线性能。本发明具有良好的抗菌抗紫外线性能。

Description

一种抗菌抗紫外线聚乙烯无纺布及其制备方法
技术领域
本发明涉及无纺布技术领域，尤其涉及一种抗菌抗紫外线聚乙烯无纺布及其制备方法。
背景技术
聚乙烯树脂为无毒、无味的白色粉末或颗粒，外观呈乳白色，有似蜡的手感，吸水率低。聚乙烯属于烷烃惰性聚合物，具有良好的化学稳定性。但是由于聚乙烯分子中含有少量双键和醚键，日晒、雨淋都会引起老化。
聚乙烯常用来制作薄膜、编织袋、无纺布包装袋等产品，对于一些食品用无纺布包装袋来说，由于在长期储存过程中，食品容易滋生细菌和霉菌，需要提高无纺布包装袋的抗菌性能，另外聚乙烯的抗紫外线性能不高，需要对其改善，延长其使用寿命。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种抗菌抗紫外线聚乙烯无纺布及其制备方法，本发明具有良好抗菌抗紫外线性能。
本发明提出了一种抗菌抗紫外线聚乙烯无纺布，所述聚乙烯无纺布表面依次粘附有抗污层和抗菌抗紫外线层，其中，抗污层的原料为多巴胺和聚乙烯吡咯烷酮，抗菌抗紫外线层为改性二氧化硅。
优选地，多巴胺和聚乙烯吡咯烷酮的重量比为1:2-3。
优选地，在改性二氧化硅的制备过程中，将多孔二氧化硅水分散液与硝酸银水溶液混匀，加入甲醛混匀，搅拌吸附，固液分离得到中间物料；用含氨基的硅烷偶联剂对中间物料进行接枝得到改性二氧化硅。
上述含氨基硅烷偶联剂可以为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷等。上述接枝处理可以按照本领域常规硅烷偶联剂改性方法进行。
优选地，在改性二氧化硅的制备过程中，多孔二氧化硅、硝酸银的重量比为1-1.5:1。
优选地，在改性二氧化硅的制备过程中，硝酸银、甲醛的重量比为1:0.45-0.5。
优选地，在改性二氧化硅的制备过程中，于室温搅拌吸附18-24h。
优选地，在改性二氧化硅的制备过程中，多孔二氧化硅的粒径为200-300nm，孔径≤4nm。
本发明还公开了上述抗菌抗紫外线聚乙烯无纺布的制备方法，包括如下步骤：
S1、在多巴胺和聚乙烯吡咯烷酮的混合溶液中浸泡聚乙烯无纺布后，洗涤，干燥得到中间布料；
S2、在改性二氧化硅分散液中浸泡中间布料后，洗涤，干燥得到抗菌抗紫外线聚乙烯无纺布。
优选地，在S1中，于室温浸泡30-36h。
优选地，在S2中，于室温浸泡18-24h。
优选地，多巴胺和聚乙烯吡咯烷酮的混合溶液、改性二氧化硅分散液的溶剂均为pH为8-8.5的Tris-HCl缓冲液。
优选地，在S1中，多巴胺和聚乙烯吡咯烷酮的混合溶液中，多巴胺的浓度为0.6-0.8mg/ml。
优选地，在S2中，改性二氧化硅分散液的质量分数为1-2wt％。
上述水均为去离子水。
有益效果：
本发明选用多巴胺和聚乙烯吡咯烷酮相互配合，多巴胺在聚乙烯无纺布表面粘附沉积形成聚多巴胺，聚多巴胺与聚乙烯吡咯烷酮形成氢键紧密结合，聚乙烯吡咯烷酮可以抵抗细菌、污染物在布面粘附，形成抗污层，提高本发明的抗菌性能；多孔二氧化硅与硝酸银混匀，经甲醛反应生成纳米银，搅拌吸附使得纳米银均匀分布在多孔二氧化硅的孔径和表面上，再经接枝改性在二氧化硅表面接枝上氨基得到改性二氧化硅，改性二氧化硅中的氨基可以与聚多巴胺中的邻苯二酚反应、纳米银可以与聚乙烯吡咯烷酮络合，二者相互配合使得改性二氧化硅均匀分布并牢固接枝在抗污层表面，二氧化硅和纳米银相互配合，使得本发明具有良好的抗菌抗紫外线性能，且不易产生抗菌耐药性；本发明通过抗污层和抗菌抗紫外线层相互配合，可以大幅提高聚乙烯无纺布的抗菌抗紫外线性能，并且可以适当提高原聚乙烯无纺布的机械性能。
具体实施方式
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
一种抗菌抗紫外线聚乙烯无纺布，所述聚乙烯无纺布表面依次粘附有抗污层和抗菌抗紫外线层，其中，抗污层的原料为多巴胺和聚乙烯吡咯烷酮，抗菌抗紫外线层为改性二氧化硅；多巴胺和聚乙烯吡咯烷酮的重量比为1:2；
在改性二氧化硅的制备过程中，将粒径为200-300nm，孔径≤4nm的多孔二氧化硅4.5g加入500ml水中超声分散30min，然后加入浓度为0.1g/ml硝酸银水溶液30ml混匀，加入1.35g甲醛混匀，于室温搅拌吸附24h，过滤，水洗滤饼得到中间物料；将6.0g中间物料加入质量分数为5wt％的γ-氨丙基三乙氧基硅烷的乙醇水溶液(乙醇和水的体积比为9:1)50ml中，升温至70℃，保温搅拌2h，过滤，水洗滤饼，烘干得到改性二氧化硅。
上述抗菌抗紫外线聚乙烯无纺布的制备方法，包括如下步骤：
S1、将多巴胺和聚乙烯吡咯烷酮溶解在pH为8的Tris-HCl缓冲液中，使得多巴胺的浓度为0.8mg/ml，然后加入聚乙烯无纺布(尺寸10*10cm)，于室温浸泡30h后，取出无纺布水洗，烘干得到中间布料；
S2、将改性二氧化硅均匀分散在pH为8的Tris-HCl缓冲液中，使得改性二氧化硅的质量分数为2wt％，然后加入中间布料，于室温浸泡18h后，取出无纺布水洗，烘干得到抗菌抗紫外线聚乙烯无纺布。
实施例2
一种抗菌抗紫外线聚乙烯无纺布，所述聚乙烯无纺布表面依次粘附有抗污层和抗菌抗紫外线层，其中，抗污层的原料为多巴胺和聚乙烯吡咯烷酮，抗菌抗紫外线层为改性二氧化硅；多巴胺和聚乙烯吡咯烷酮的重量比为1:3；
在改性二氧化硅的制备过程中，将粒径为200-300nm，孔径≤4nm的多孔二氧化硅3g加入500ml水中超声分散30min，然后加入浓度为0.1g/ml硝酸银水溶液30ml混匀，加入1.5g甲醛混匀，于室温搅拌吸附18h，过滤，水洗滤饼得到中间物料；将4.5g中间物料加入质量分数为5wt％的γ-氨丙基三乙氧基硅烷的乙醇水溶液(乙醇和水的体积比为9:1)50ml中，升温至70℃，保温搅拌2h，过滤，水洗滤饼，烘干得到改性二氧化硅。
上述抗菌抗紫外线聚乙烯无纺布的制备方法，包括如下步骤：
S1、将多巴胺和聚乙烯吡咯烷酮溶解在pH为8.5的Tris-HCl缓冲液中，使得多巴胺的浓度为0.6mg/ml，然后加入聚乙烯无纺布(尺寸10*10cm)，于室温浸泡36h后，取出无纺布水洗，烘干得到中间布料；
S2、将改性二氧化硅均匀分散在pH为8.5的Tris-HCl缓冲液中，使得改性二氧化硅的质量分数为1wt％，然后加入中间布料，于室温浸泡24h后，取出无纺布水洗，烘干得到抗菌抗紫外线聚乙烯无纺布。
实施例3
一种抗菌抗紫外线聚乙烯无纺布，所述聚乙烯无纺布表面依次粘附有抗污层和抗菌抗紫外线层，其中，抗污层的原料为多巴胺和聚乙烯吡咯烷酮，抗菌抗紫外线层为改性二氧化硅；多巴胺和聚乙烯吡咯烷酮的重量比为1:2.5；
在改性二氧化硅的制备过程中，将粒径为200-300nm，孔径≤4nm的多孔二氧化硅4g加入500ml水中超声分散30min，然后加入浓度为0.1g/ml硝酸银水溶液30ml混匀，加入1.4g甲醛混匀，于室温搅拌吸附20h，过滤，水洗滤饼得到中间物料；将5g中间物料加入质量分数为5wt％的γ-氨丙基三乙氧基硅烷的乙醇水溶液(乙醇和水的体积比为9:1)50ml中，升温至70℃，保温搅拌2h，过滤，水洗滤饼，烘干得到改性二氧化硅。
上述抗菌抗紫外线聚乙烯无纺布的制备方法，包括如下步骤：
S1、将多巴胺和聚乙烯吡咯烷酮溶解在pH为8.5的Tris-HCl缓冲液中，使得多巴胺的浓度为0.7mg/ml，然后加入聚乙烯无纺布(尺寸10*10cm)，于室温浸泡33h后，取出无纺布水洗，烘干得到中间布料；
S2、将改性二氧化硅均匀分散在pH为8.5的Tris-HCl缓冲液中，使得改性二氧化硅的质量分数为1.5wt％，然后加入中间布料，于室温浸泡20h后，取出无纺布水洗，烘干得到抗菌抗紫外线聚乙烯无纺布。
实验
取实施例1-3中经抗污层和抗菌抗紫外线层粘附前后的聚乙烯无纺布，性能检测，结果如表1所示。
a.按照GB/T 18830-2009测定紫外防护系数(UPF)和紫外线透过率。
b.按照FZ/T60005-1991对各组无纺布进行断裂强力测定。
c.抗菌性能检测方法为：将实施例1-3的无纺布裁剪成尺寸相同的布块，进行灭菌处理后，按照相同加入量将各组布块分别加入不同菌悬液中摇床培养12h(细菌37℃培养，真菌28℃培养)；然后分别移取100ul菌液至10ml液体培养基中摇匀培养(细菌37℃恒温培养24h，真菌28℃恒温培养4天)，统计菌落数，计算抑菌率，并以未粘附抗污层和抗菌抗紫外线层的聚乙烯无纺布(简称未处理无纺布)为空白对照组，抑菌率＝(未处理无纺布的菌落数-各组的菌落数)/未处理无纺布的菌落数*100％。
表1检测结果
Figure BDA0002865080620000061
由上表可以看，粘附抗污层和抗菌抗紫外线层后，聚乙烯无纺布具有良好的抗菌抗紫外线性能，且机械性能也有所提高。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种抗菌抗紫外线聚乙烯无纺布，其特征在于，所述聚乙烯无纺布表面依次粘附有抗污层和抗菌抗紫外线层，其中，抗污层的原料为多巴胺和聚乙烯吡咯烷酮，抗菌抗紫外线层为改性二氧化硅。
2.根据权利要求1所述抗菌抗紫外线聚乙烯无纺布，其特征在于，多巴胺和聚乙烯吡咯烷酮的重量比为1:2-3。
3.根据权利要求1或2所述抗菌抗紫外线聚乙烯无纺布，其特征在于，在改性二氧化硅的制备过程中，将多孔二氧化硅水分散液与硝酸银水溶液混匀，加入甲醛混匀，搅拌吸附，固液分离得到中间物料；用含氨基的硅烷偶联剂对中间物料进行接枝得到改性二氧化硅。
4.根据权利要求3所述抗菌抗紫外线聚乙烯无纺布，其特征在于，在改性二氧化硅的制备过程中，多孔二氧化硅、硝酸银的重量比为1-1.5:1；优选地，在改性二氧化硅的制备过程中，硝酸银、甲醛的重量比为1:0.45-0.5。
5.根据权利要求3或4所述抗菌抗紫外线聚乙烯无纺布，其特征在于，在改性二氧化硅的制备过程中，于室温搅拌吸附18-24h；优选地，在改性二氧化硅的制备过程中，多孔二氧化硅的粒径为200-300nm，孔径≤4nm。
6.一种如权利要求1-5任一项所述抗菌抗紫外线聚乙烯无纺布的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、在多巴胺和聚乙烯吡咯烷酮的混合溶液中浸泡聚乙烯无纺布后，洗涤，干燥得到中间布料；
S2、在改性二氧化硅分散液中浸泡中间布料后，洗涤，干燥得到抗菌抗紫外线聚乙烯无纺布。
7.根据权利要求6所述抗菌抗紫外线聚乙烯无纺布的制备方法，其特征在于，在S1中，于室温浸泡30-36h；优选地，在S2中，于室温浸泡18-24h。
8.根据权利要求6或7所述抗菌抗紫外线聚乙烯无纺布的制备方法，其特征在于，多巴胺和聚乙烯吡咯烷酮的混合溶液、改性二氧化硅分散液的溶剂均为pH为8-8.5的Tris-HCl缓冲液。
9.根据权利要求5-8任一项所述抗菌抗紫外线聚乙烯无纺布的制备方法，其特征在于，在S1中，多巴胺和聚乙烯吡咯烷酮的混合溶液中，多巴胺的浓度为0.6-0.8mg/ml。
10.根据权利要求5-9任一项所述抗菌抗紫外线聚乙烯无纺布的制备方法，其特征在于，在S2中，改性二氧化硅分散液的质量分数为1-2wt％。
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