CN113293604A - 一种抗菌、亲水的无纺布及其制备方法与应用 - Google Patents

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Abstract

本发明属于无纺布技术领域，公开了一种抗菌、亲水的无纺布及其制备方法与应用。所述无纺布的制备方法包括以下步骤：(1)采用等离子体对无纺布基布进行表面活化处理，得到基布A；(2)将所述基布A浸泡于聚乙二醇和羧甲基壳聚糖的混合水溶液中进行接枝复合，再在所述基布A表面涂覆抗菌亲水增强剂，干燥，得到基布B；所述抗菌亲水增强剂为包含肉桂醛、海藻酸钠和聚乙烯吡咯烷酮的水溶液；(3)将所述基布B浸入CaCl2溶液中，交联完成后，洗涤并烘干，制得无纺布。所述无纺布具备优异的抗菌性能和亲水性能，且所用原料的安全性已得到充分验证，能够满足医疗卫生领域和化妆品领域的实际需求。

Description

一种抗菌、亲水的无纺布及其制备方法与应用
技术领域
本发明属于无纺布技术领域，公开了一种抗菌、亲水的无纺布及其制备方法与应用。
背景技术
无纺布又称不织布，是一种不需要纺纱织布而形成的织物，是将纺织短纤维或者长丝进行定向或随机成列形成纤网结构，然后采用机械、热粘或化学等方法加固而成。无纺布具有防潮、透气、柔韧、质轻、不助燃、容易分解、价格低廉、可再生利用的特点，被广泛地应用于壁纸、手提袋、医疗卫生、建筑装饰、服装、汽车内部装饰等领域。
在类型和用途各异的无纺布产品中，对于一些用于医疗卫生领域或化妆品领域的无纺布产品(例如止血用无纺布，面膜用无纺布产品)，在无纺布产品的抗菌性能和亲水性能等方面有较高要求。但目前制造无纺布产品所需的原料纤维本身在以上两方面的要求上都较难达到以上要求，因此常常会通过加入抗菌剂和亲水整理剂的方式对无纺布产品的性能进行改进。然而，采用该方法所制得的无纺布产品往往在持久性、安全性和有效性等方面会有所不足，不能很好的满足实际需要，已成为领域内亟待解决的问题。
因此，希望提出一种兼顾优良抗菌性和亲水性的无纺布产品。
发明内容
本发明旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种抗菌、亲水的无纺布及其制备方法与应用，所述无纺布具备优异的抗菌性能和亲水性能，且所用原料的安全性已得到充分验证，能够满足医疗卫生领域和化妆品领域的实际需求。
本发明提供了一种无纺布的制备方法，包括以下步骤：
(1)采用等离子体对无纺布基布进行表面活化处理，得到基布A；
(2)将所述基布A浸泡于聚乙二醇和羧甲基壳聚糖的混合水溶液中进行接枝复合，再在所述基布A表面涂覆抗菌亲水增强剂，干燥，得到基布B；所述抗菌亲水增强剂为包含肉桂醛、海藻酸钠和聚乙烯吡咯烷酮的水溶液；
(3)将所述基布B浸入CaCl2溶液中，交联完成后，洗涤并烘干，制得无纺布。
本发明先采用等离子体对无纺布基布表面进行活化，使其表面性质发生变化，极性基团增多，能有效提高无纺布的亲水性，同时提供更多的接枝位点；再以聚乙二醇作为改性调节剂，可以增强羧甲基壳聚糖与无纺布基布表面产生接枝复合的效果，从而更好发挥羧甲基壳聚糖的抗菌性能。
由于单一羧甲基壳聚糖所起到的抗菌性能仍较为有限，经反复筛选后发现羧甲基壳聚糖与肉桂醛两种抗菌剂的结合能够产生较好的协同增效作用，可有效降低肉桂醛的添加浓度。而为了克服肉桂醛水溶性、挥发性大而在无纺布中较难得到应用的缺陷，本发明还使用具有吸湿性和粘结性的聚乙烯吡咯烷酮使肉桂醛能够有效附着于无纺布上，并与羧甲基壳聚糖配合产生优良的抗菌效果；但该方案的缺点在于聚乙烯吡咯烷酮不仅溶于水还溶于有机溶剂，其稳定性有所不足，故本发明设计采用海藻酸钠与之复配，将混合液涂覆至无纺布表面后，再与氯化钙反应生成具有高吸水性且不溶于水的海藻酸钙水凝胶，不仅有效提高了稳定性，还可进一步改善无纺布产品的亲水性和抗菌持久性，取得了预期之外的效果。
优选的，步骤(1)所述无纺布基布的材质选自聚丙烯或聚对苯二甲酸乙二醇酯。
优选的，步骤(1)所述等离子体为氧气等离子体或空气等离子体。
优选的，步骤(1)进行表面活化处理的真空度为30-110Pa，温度为30-55℃，气体流量为30-300sccm，功率为100-220W，处理时间为3-15min。
优选的，步骤(2)所述聚乙二醇和羧甲基壳聚糖的混合水溶液中聚乙二醇的质量分数为8-20％，羧甲基壳聚糖的质量分数为2-4％。
优选的，步骤(2)所述抗菌亲水增强剂中包含以下质量分数的组分：海藻酸钠2-3％，肉桂醛0.05-0.4％，聚乙烯吡咯烷酮3-6％。
优选的，步骤(3)所述CaCl2溶液中CaCl2的质量分数为1.5-2.5％。
优选的，步骤(3)所述交联的时间为3-6h，交联的温度为22-28℃。
本发明还提供了一种无纺布，由上述制备方法所制得。
本发明还公开了上述无纺布在医药卫生或化妆品领域的应用。
相对于现有技术，本发明的有益效果如下：
(1)本发明对无纺布基布进行等离子体的表面活化处理，不仅提高了无纺布基布的亲水性能，并在聚乙二醇的作用下，使得羧甲基壳聚糖与无纺布基布发生有效的接枝复合，提高了抗菌抑菌性能；
(2)本发明为了进一步提高抗菌性能，将羧甲基壳聚糖与肉桂醛配合使用，取得了优良的效果，并有效降低了肉桂醛的添加浓度，避免了因肉桂醛添加过多造成刺激性过大的缺陷，从而使最终所制得的无纺布能够被应用于面膜等对气味要求较高的产品中；
(3)本发明采用聚乙烯吡咯烷酮作为粘结剂使肉桂醛更好的附着于无纺布中，克服了肉桂醛水溶性差的缺陷，并采用海藻酸钠与钙离子反应生成亲水的水凝胶，有效提高了稳定性，并进一步改善了无纺布产品的亲水性和抗菌持久性；
(4)本发明所用原料的安全性均已得到充分验证，可靠性强，能够满足医疗卫生领域和化妆品领域的实际需求。
具体实施方式
为了让本领域技术人员更加清楚明白本发明所述技术方案，现列举以下实施例进行说明。需要指出的是，以下实施例仅为本发明的优选实施例，对本发明要求的保护范围不构成限制作用，任何未违背本发明的精神实质和原理下所做出的修改、替代、组合，均包含在本发明的保护范围内。
以下实施例中所用的原料、试剂或装置如无特殊说明，均可从常规商业途径得到，或者可以通过现有已知方法得到。
实施例1
本实施例提供一种无纺布，其制备方法包括以下步骤：
(1)采用氧气等离子体对无纺布基布(材质为聚对苯二甲酸乙二醇酯)进行表面活化处理，表面活化处理的真空度为40Pa，温度为35℃，气体流量为100sccm，功率为120W，处理时间为5min，处理完成后得到基布A；
(2)将基布A浸泡于含15wt％聚乙二醇和3wt％羧甲基壳聚糖的混合水溶液中进行接枝复合，反应18h；再在基布A表面涂覆抗菌亲水增强剂，干燥，得到基布B；该抗菌亲水增强剂中包含以下质量分数的组分：海藻酸钠3％，肉桂醛0.1％，聚乙烯吡咯烷酮5％，其余为水；
(3)将基布B浸入1.5wt％的CaCl2溶液中，于25℃下交联6小时后，洗涤后烘干，制得无纺布。
实施例2
本实施例提供一种无纺布，其制备方法包括以下步骤：
(1)采用氧气等离子体对无纺布基布(材质为聚丙烯)进行表面活化处理，表面活化处理的真空度为60Pa，温度为35℃，气体流量为80sccm，功率为100W，处理时间为12min，处理完成后得到基布A；
(2)将基布A浸泡于含12wt％聚乙二醇和4wt％羧甲基壳聚糖的混合水溶液中进行接枝复合，反应18h；再在基布A表面涂覆抗菌亲水增强剂，干燥，得到基布B；该抗菌亲水增强剂中包含以下质量分数的组分：海藻酸钠3％，肉桂醛0.2％，聚乙烯吡咯烷酮6％，其余为水；
(3)将基布B浸入2wt％的CaCl2溶液中，于25℃下交联5小时后，洗涤后烘干，制得无纺布。
对比例1
本对比例提供一种无纺布，其制备方法与实施例1基本相同，区别之处仅在于：步骤(2)中不添加聚乙二醇。
对比例2
本对比例提供一种无纺布，其制备方法与实施例1基本相同，区别之处仅在于：步骤(2)中抗菌亲水增强剂不含有肉桂醛。
对比例3
本对比例提供一种无纺布，其制备方法与实施例1基本相同，区别之处仅在于：步骤(2)抗菌亲水增强剂中不含有聚乙烯吡咯烷酮。
对比例4
本对比例提供一种无纺布，其制备方法与实施例1基本相同，区别之处仅在于：步骤(2)中抗菌亲水增强剂不含有海藻酸钠，且不进行步骤(3)中与CaCl2交联的操作。
产品效果测试
亲水性能测试
取实施例1-2，对比例1-4所制得的无纺布产品进行如下性能测试：1.利用接触角测试仪测试其水接触角；2.以同样条件浸入蒸馏水中30min后，进行亲水保水性能测试；3.按照GB15979-2002测试无纺布对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌的抑菌率；测试结果如表1所示：
表1无纺布性能测试结果
Figure BDA0003024248770000051
由表1可知，实施例1-2所制得的无纺布产品具有较小的水接触角和较高的保水率，同时对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌具有很好的抑制杀灭效果，表明其具备优良的亲水保水性能和抗菌性能。
对比例1中无纺布对微生物的抑菌效果发生较大程度的减弱，表明聚乙二醇的加入有助于羧甲基壳聚糖与无纺布基布的接枝，从而避免羧甲基壳聚糖的流失，增强抗菌性能。
对比例2中无纺布对微生物的抑菌效果发生明显的减弱，表明实施例1中肉桂醛的添加量虽少，在抗菌亲水增强剂中所占质量分数仅为0.1％，但肉桂醛与羧甲基壳聚糖可起到协同增效作用，使得在较低肉桂醛用量的情况下便取得优异的抗菌抑菌效果。
对比例3所用抗菌亲水增强剂中不含聚乙烯吡咯烷酮，会造成肉桂醛与无纺布的粘合效果变差，无法与无纺布上的羧甲基壳聚糖实现良好的协同抗菌效应，从而使对于金黄色葡萄球菌和大肠杆菌抑菌性能的下降。同时，由于缺少聚乙烯吡咯烷酮与海藻酸钠的配合使用，还会导致对比例3中无纺布亲水性和保水性的一定程度的减弱。
对比例4所用抗菌亲水增强剂不含有海藻酸钠，且不进行步骤(3)中与CaCl2交联的操作，造成了亲水性和保水性的明显下降，显示出海藻酸钠与聚乙烯吡咯烷酮配合使用的重要性。
除此之外，通过对实施例1和对比例4所制得无纺布产品进行稳定性测试，结果显示实施例1所制得无纺布产品在常温蒸馏水中浸泡24h后，其亲水性和抗菌性的减弱幅度较小，均小于10％；而对比例4中所制得无纺布产品在常温蒸馏水中浸泡24h后，其亲水性能下降约25％，抗菌性能下降约22％，表明海藻酸钠的加入有效提高了稳定性，并进一步改善了无纺布产品的亲水性和抗菌持久性。

Claims (10)

1.一种无纺布的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)采用等离子体对无纺布基布进行表面活化处理，得到基布A；
(2)将所述基布A浸泡于聚乙二醇和羧甲基壳聚糖的混合水溶液中进行接枝复合，再在所述基布A表面涂覆抗菌亲水增强剂，干燥，得到基布B；所述抗菌亲水增强剂为包含肉桂醛、海藻酸钠和聚乙烯吡咯烷酮的水溶液；
(3)将所述基布B浸入CaCl2溶液中，交联完成后，洗涤并烘干，制得无纺布。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述无纺布基布的材质选自聚丙烯或聚对苯二甲酸乙二醇酯。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述等离子体为氧气等离子体或空气等离子体。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)进行表面活化处理的真空度为30-110Pa，温度为30-55℃，气体流量为30-300sccm，功率为100-220W，处理时间为3-15min。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述聚乙二醇和羧甲基壳聚糖的混合水溶液中聚乙二醇的质量分数为8-20％，羧甲基壳聚糖的质量分数为2-4％。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述抗菌亲水增强剂中包含以下质量分数的组分：海藻酸钠2-3％，肉桂醛0.05-0.4％，聚乙烯吡咯烷酮3-6％。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述CaCl2溶液中CaCl2的质量分数为1.5-2.5％。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述交联的时间为3-6h，交联的温度为22-28℃。
9.一种无纺布，其特征在于，由权利要求1-8中任一项所述的制备方法制得。
10.权利要求9所述无纺布在医药卫生或化妆品领域的应用。
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