CN113248987A - 一种长效抗菌防雾液及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及高分子材料技术领域，公开一种长效抗菌防雾液，由按质量百分比计的以下成分组成：0.1～2.0％壳聚糖纳米纤维；0.1～2.0％水溶性高分子；1.0～30.0％表面活性剂；0.1～1.0％抗菌剂；40.0～70.0％水溶性溶剂；余量为水。本发明还公开了其制备方法和其在制备长效抗菌防雾布中的应用。本发明能够提高基材附着力和防雾性能，同时提高涂膜耐水性能，起到高效、持久防雾效果；而且具备防雾稳定性和抗菌功能。

Description

一种长效抗菌防雾液及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，具体地说是一种长效抗菌防雾液及其制备方法和应用。
背景技术
日常生活中，我们经常会遇见镜面起雾现象，如冬天玻璃窗、浴室镜面、运动眼镜、汽车玻璃、医用护目镜等由于起雾导致事物模糊不清。雾气是水汽遇冷液化形成微小的水珠，造成光线透过时发生散射，使能见度降低，影响正常视线。一般的解决方法是直接在镜片上涂抹洗洁精、洗衣液、甘油、表面活性剂(如木糖醇酯、月桂酸甘油酯等)等方式。但这些均是一种即时防雾制剂，防雾的持续时间有限，附着力差，实际使用中只能维持数小时，被擦拭或被水冲洗后防雾效果立刻消失，不能作为长效防雾制剂。
CN110184816A公开了纳米纤维素和水溶性高分子(聚乙烯醇、丙烯酸树脂等)组成的防雾液及其制备方法，通过纳米纤维素和水溶性高分子协同作用，提高涂层锁水和耐水冲淋性能，从而提高防雾效果。CN107722733B等公开了TEMPO法改性纳米纤维素、抗菌剂、吐温系列表面活性剂等组成的抗菌防雾液，提高了防雾液与基材附着力及耐擦拭和冲刷性能吧，保证优异的防雾性能、延长防雾作用时间、避免细菌滋生。但在高蒸汽环境(如医用护目镜、滑雪护目镜等)下，水溶性丙烯酸树脂、纳米纤维素等亲水性树脂的防雾性能下降较为明显。
因此，亟需开发一种长效抗菌防雾液，能够提高基材附着力和防雾性能，同时提高涂膜耐水性能，起到高效、持久防雾效果；而且具备防雾稳定性和抗菌功能。
发明内容
针对上述存在的问题，本发明的目的在于提供一种长效抗菌防雾液及其制备方法和应用。本发明的防雾液以壳聚糖纳米纤维、水溶性高分子为主要成分，利用其高比表面积、高亲水性和螯合性，提高基材附着力和防雾性能；以聚醚改性有机硅或蔗糖月桂酸单酯为防雾增强剂，利用其极低表面张力(＜22mN/m)和基材表面润湿力，降低涂膜表面水接触角，使过饱和蒸汽接触到表面时快速形成极薄的水膜，同时提高涂膜耐水性能，起到高效、持久防雾效果；以苯扎氯铵或双辛基二甲基氯化铵为抗菌剂，提供抗菌表面和防雾稳定性。
本发明为实现上述目的，采取以下技术方案予以实现：
一种长效抗菌防雾液，由按质量百分比计的以下成分组成：
Figure BDA0003120887860000021
优选地，所述壳聚糖纳米纤维的直径为1～50nm，长度为20～200nm。
优选地，所述水溶性高分子为聚乙烯醇、聚丙烯酸、透明质酸、明胶的一种或组合。
优选地，所述表面活性剂为聚醚改性有机硅、蔗糖月桂酸单酯的一种或两种。
优选地，所述抗菌剂为苯扎氯铵、双辛基二甲基氯化铵的一种或组合。
优选地，所述水溶性溶剂为甲醇、乙醇、异丙醇的一种或组合。
本发明的另一目的在于公开上述长效抗菌防雾液的制备方法，具体如下：将壳聚糖纳米纤维、水溶性高分子加入水溶性溶剂中，搅拌均匀；再加入表面活性剂、抗菌剂和水，搅拌均匀即得防雾液。
上述制备可在常温中进行。优选地，所述搅拌的速度为200～600r/min。
本发明的又一目的在于公开上述长效抗菌防雾液在制备长效抗菌防雾布中的应用，包括以下步骤：
(1)将布料浸泡在所述长效抗菌防雾液中，布料与防雾液的质量比为1/1～1/2；
(2)待布料完全吸收防雾液后烘干。
优选地，所述布料为无纺布。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
(1)本发明使用了壳聚糖纳米纤维，其本身具有较好的亲水性、抗菌活性和机械强度，能够协同表面活性剂、水溶性高分子增强防雾效果，同时提高防雾涂层的耐水性、附着力和耐磨性、防雾持效性、抗菌持效性。
(2)本发明使用了水溶性高分子，其本身具有较好的亲水性，能够增强对雾气凝胶水珠的吸附、分散/铺展作用，提高防雾涂层的防雾效果、耐水冲淋作用及有效作用时间。
(3)本发明使用了聚醚改性有机硅或蔗糖月桂酸单酯表面活性剂，在防雾体系中具有很好的体系相容性，防雾液喷涂或涂抹过程，增强液体在镜面的铺展和流平性能，防雾干燥过程，会自动迁移到涂层表面，利用其极低表面张力(＜22mN/m)和基材表面润湿力，降低涂膜表面水接触角，使过饱和蒸汽接触到表面时快速形成极薄的水膜，同时提高涂膜耐水性能，起到高效、持久防雾效果。
(4)本发明添加了苯扎氯铵、双辛基二甲基氯化铵等杀抑菌成分，使防雾液、防雾布具有抗菌功能，使用中对镜面表面进行杀菌消毒处理外，也能增强其防雾涂层的稳定性。
具体实施方式
以下结合具体实施例来对本发明作进一步的说明。
需要说明的是，本发明提供的技术方案中所采用的原料，除特殊说明外，均通过常规手段制备或通过商业渠道购买。
实施例1：
一种长效抗菌防雾液，包括：0.1wt％壳聚糖纳米纤维(直径为30nm，长度为100nm)，1wt％聚乙烯醇树脂，15wt％聚醚改性有机硅，0.1wt％苯扎氯铵，0.1wt％双辛基二甲基氯化铵，70wt％乙醇，余量为去离子水。
制备方法：将壳聚糖纳米纤维和聚乙烯醇树脂加入乙醇中，搅拌均匀，再加入聚醚改性有机硅、苯扎氯铵、双辛基二甲基氯化铵和水，继续搅拌均匀即得防雾液。
将防雾液涂抹在镜片上，待镜面干燥后测试其对水接触角、防雾效果和抗菌性能。
实施例2：
一种长效抗菌防雾液，包括：1.0wt％壳聚糖纳米纤维(直径为30nm，长度为100nm)，1wt％聚乙烯醇树脂，15wt％聚醚改性有机硅，0.1wt％苯扎氯铵，0.1wt％双辛基二甲基氯化铵，70wt％乙醇，余量为去离子水。
制备方法：将壳聚糖纳米纤维和聚乙烯醇树脂加入乙醇中，搅拌均匀，再加入聚醚改性有机硅、苯扎氯铵、双辛基二甲基氯化铵和水，继续搅拌均匀即得防雾液。
将防雾液涂抹在镜片上，待镜面干燥后测试其对水接触角、防雾效果和抗菌性能。
实施例3：
一种长效抗菌防雾液，包括：1.0wt％壳聚糖纳米纤维(直径为10nm，长度为50nm)，1wt％聚乙烯醇树脂，15wt％聚醚改性有机硅，0.1wt％苯扎氯铵，0.1wt％双辛基二甲基氯化铵，70wt％乙醇，余量为去离子水。
制备方法：将壳聚糖纳米纤维和丙烯酸树脂加入乙醇中，搅拌均匀，再加入聚醚改性有机硅、苯扎氯铵、双辛基二甲基氯化铵和水，继续搅拌均匀即得防雾液。
将防雾液涂抹在镜片上，待镜面干燥后测试其对水接触角、防雾效果和抗菌性能。
实施例4：
一种长效抗菌防雾液，包括：1.0wt％壳聚糖纳米纤维(直径为10nm，长度为50nm)，1wt％聚丙烯酸，15wt％聚醚改性有机硅，5wt％蔗糖月桂酸单酯，0.1wt％苯扎氯铵，0.1wt％双辛基二甲基氯化铵，70wt％乙醇，余量为去离子水。
制备方法：将壳聚糖纳米纤维和聚乙烯醇树脂加入乙醇中，搅拌均匀，再加入聚醚改性有机硅、蔗糖月桂酸单酯、苯扎氯铵、双辛基二甲基氯化铵和水，继续搅拌均匀即得防雾液。
上述防雾液在制备防雾布中的应用，包括以下步骤：将无纺布浸泡在防雾液中(无纺布与防雾液的重量比为1/2)，待无纺布完全润湿后，取出烘干。使用该防雾布时，先向镜片哈气，使镜片起雾，然后快速地用防雾布均匀擦拭镜面，测试其对水接触角、防雾效果和抗菌性能。
对比例1：
一种防雾液，包括：20wt％月桂酸甘油酯，40wt％乙醇，余量为去离子水。制备方法：将月桂酸甘油酯加入乙醇水溶液中，搅拌均匀即得防雾液。将防雾液涂抹在镜片上，待镜面干燥后测试其对水接触角、防雾效果和抗菌性能。
对比例2：
一种防雾液，包括：2.0wt％丙烯酸树脂，40wt％乙醇，余量为去离子水。制备方法：将丙烯酸树脂加入乙醇水溶液中，搅拌均匀即得防雾液。将防雾液涂抹在镜片上，待镜面干燥后测试其对水接触角、防雾效果和抗菌性能。
对比例3
一种防雾液，包括：1wt％聚乙烯醇树脂，15wt％聚醚改性有机硅，0.1wt％苯扎氯铵，0.1wt％双辛基二甲基氯化铵，70wt％乙醇，余量为去离子水。
制备方法：将聚乙烯醇树脂加入乙醇中，搅拌均匀，再加入聚醚改性有机硅、苯扎氯铵、双辛基二甲基氯化铵和水，继续搅拌均匀即得防雾液。
将防雾液涂抹在镜片上，待镜面干燥后测试其对水接触角、防雾效果和抗菌性能。
对比例4
一种防雾液，包括：0.1wt％壳聚糖纳米纤维(直径为30nm，长度为100nm)，1wt％聚乙烯醇树脂，0.1wt％苯扎氯铵，0.1wt％双辛基二甲基氯化铵，70wt％乙醇，余量为去离子水。
制备方法：将壳聚糖纳米纤维和聚乙烯醇树脂加入乙醇中，搅拌均匀，再加入苯扎氯铵、双辛基二甲基氯化铵和水，继续搅拌均匀即得防雾液。
将防雾液涂抹在镜片上，待镜面干燥后测试其对水接触角、防雾效果和抗菌性能。
对比例5
一种防雾液，包括：0.1wt％壳聚糖纳米纤维(直径为30nm，长度为100nm)，15wt％聚醚改性有机硅，0.1wt％苯扎氯铵，0.1wt％双辛基二甲基氯化铵，70wt％乙醇，余量为去离子水。
制备方法：将壳聚糖纳米纤维加入乙醇中，搅拌均匀，再加入聚醚改性有机硅、苯扎氯铵、双辛基二甲基氯化铵和水，继续搅拌均匀即得防雾液。
将防雾液涂抹在镜片上，待镜面干燥后测试其对水接触角、防雾效果和抗菌性能。
对比例6
一种防雾液，包括：15wt％聚醚改性有机硅，0.1wt％苯扎氯铵，0.1wt％双辛基二甲基氯化铵，70wt％乙醇，余量为去离子水。
制备方法：配置聚醚改性有机硅、苯扎氯铵、双辛基二甲基氯化铵和水溶液，将其加入乙醇中，搅拌均匀，即得防雾液。
将防雾液涂抹在镜片上，待镜面干燥后测试其对水接触角、防雾效果和抗菌性能。
对比例7
一种防雾液，包括：1wt％聚乙烯醇树脂，0.1wt％苯扎氯铵，0.1wt％双辛基二甲基氯化铵，70wt％乙醇，余量为去离子水。
制备方法：将聚乙烯醇树脂加入乙醇中，搅拌均匀，再加入苯扎氯铵、双辛基二甲基氯化铵和水，继续搅拌均匀即得防雾液。
将防雾液涂抹在镜片上，待镜面干燥后测试其对水接触角、防雾效果和抗菌性能。
对比例8
一种防雾液，包括：0.1wt％壳聚糖纳米纤维(直径为30nm，长度为100nm)，0.1wt％苯扎氯铵，0.1wt％双辛基二甲基氯化铵，70wt％乙醇，余量为去离子水。
制备方法：将壳聚糖纳米纤维加入乙醇中，搅拌均匀，再加入苯扎氯铵、双辛基二甲基氯化铵和水，继续搅拌均匀即得防雾液。
将防雾液涂抹在镜片上，待镜面干燥后测试其对水接触角、防雾效果和抗菌性能。
表1为实施例1～4和对比例1～8的性能测试数据表：
表1
Figure BDA0003120887860000061
Figure BDA0003120887860000071
其中：
1、接触角测试
本实验是利用接触角测试仪研究常温下涂抹防雾液后镜面对水的接触角。用于评价涂抹防雾液后镜面对水的亲和程度，对水接触角越低，表面对水亲和性越好，能更快速使表面水汽形成水膜。
2、防雾效果测试
本实验是研究镜面防雾效果。(1)高温防雾性能：在80℃高温水面5cm处放置涂有防雾液的镜片，使其接触水蒸气2min，目测其表面的防雾情况；(2)时效性：使用人脸模型配带涂有防雾液的护目镜，模拟日常蒸汽环境，目测其表面产生雾滴的时间。
3、抗菌测试
本实验是研究镜片抗菌涂层的抗菌性能，采取标准是《GB/T 21866-2008》，经测试，不同实施例和对比例的抗菌性能如表所示。
从表1可以得出：
对照实施例1与2，实施例2中的壳聚糖纳米纤维含量增加，产品的防雾性能增加。
对照实施例2与3，实施例3中的壳聚糖纳米纤维粒径减小，产品的防雾性能增加。
从实施例4可以看出，防雾液制成防雾镜布，用于擦拭镜面，镜面依然得到较好的防雾和抗菌性能。
对比例1仅使用其他表面活性剂(月桂酸甘油酯)时，不具备防雾效果，且抗菌效果较弱。
对比例2仅使用水溶性高分子树脂时，对水接触角较大，不具备防雾效果，也不具有抗菌效果。
对照实施例1与对比例3、5，实施例1含有壳聚糖纳米纤维、水溶性高分子和表面活性剂，对比例3含有水溶性高分子和表面活性剂，对比例含有壳聚糖纳米纤维和表面活性剂，当对比例3和5中的防雾液组分中缺少壳聚糖纳米纤维或水溶性高分子时，防雾时效性显著降低，这是由于防雾涂层耐水性、附着力、耐磨性降低所致。
对照实施例1和对比例4，对比例4中的防雾液组分中缺少表面活性剂时，涂抹防雾液镜面对水接触角增加，使雾气在表面铺展能力降低，防雾效率降低。
对照实施例1和对比例6-8，防雾液组分中缺少壳聚糖纳米纤维、水溶性高分子或表面活性剂中任意2种时，防雾性能显著降低。且如对比例8中同时缺少水溶性高分子和表面活性剂时，不具备高温防雾性能和防雾持效性，这是由于缺少表面活性剂和水溶性高分子对水雾的分散/铺展等协同作用。
实施例1同时含有壳聚糖纳米纤维、表面活性剂、水溶性高分子，三者协同作用，能够增强防雾效果，同时提高防雾涂层的耐水性、附着力和耐磨性、防雾持效性、抗菌持效性。
以上对本发明实施例所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明实施例的原理以及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只适用于帮助理解本发明实施例的原理；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例，在具体实施方式以及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种长效抗菌防雾液，其特征在于，由按质量百分比计的以下成分组成：
Figure FDA0003120887850000011
2.根据权利要求1所述的一种长效抗菌防雾液，其特征在于，所述壳聚糖纳米纤维的直径为1～50nm，长度为20～200nm。
3.根据权利要求1所述的一种长效抗菌防雾液，其特征在于，所述水溶性高分子为聚乙烯醇、聚丙烯酸、透明质酸、明胶的一种或组合。
4.根据权利要求1所述的一种长效抗菌防雾液，其特征在于，所述表面活性剂为聚醚改性有机硅、蔗糖月桂酸单酯的一种或两种。
5.根据权利要求1所述的一种长效抗菌防雾液，其特征在于，所述抗菌剂为苯扎氯铵、双辛基二甲基氯化铵的一种或组合。
6.根据权利要求1所述的一种长效抗菌防雾液，其特征在于，所述水溶性溶剂为甲醇、乙醇、异丙醇的一种或组合。
7.如权利要求1～6任一项所述一种长效抗菌防雾液的制备方法，其特征在于，将壳聚糖纳米纤维、水溶性高分子加入水溶性溶剂中，搅拌均匀；再加入表面活性剂、抗菌剂和水，搅拌均匀即得防雾液。
8.根据权利要求7所述一种长效抗菌防雾液的制备方法，其特征在于，所述搅拌的速度为200～600r/min。
9.如权利要求1～6任一项所述一种长效抗菌防雾液应用于制备长效抗菌防雾布，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将布料浸泡在所述长效抗菌防雾液中，布料与防雾液的质量比为1/1～1/2；
(2)待布料完全吸收防雾液后烘干。
10.根据权利要求9所述一种长效抗菌防雾液在制备长效抗菌防雾布中的应用，其特征在于，所述布料为无纺布。
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