CN113337903A - 一种抗病毒聚丙烯无纺布及其制备方法 - Google Patents

一种抗病毒聚丙烯无纺布及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种抗病毒聚丙烯无纺布及其制备方法，所述聚丙烯无纺布由聚丙烯抗菌母粒与聚丙烯为原料制备而成，其中，所述聚丙烯抗菌母粒中负载银‑铈沸石材料。所述聚丙烯无纺布制备方法包括以下步骤：(1)取NaY型沸石负载银离子和铈离子得载银‑铈沸石材料；(2)取聚丙烯加热至熔融，加入载银‑铈沸石材料，搅拌共混造粒，制得聚丙烯抗菌母粒；(3)将聚丙烯抗菌母粒与聚丙烯均匀混合后，熔融，过滤，纺丝成网，最后经高温压辊烫平制成抗病毒聚丙烯无纺布。本发明提供的抗病毒聚丙烯无纺布是采用载银‑铈沸石材料作为抗病毒剂，综合了银系无机抗菌抗病毒剂和稀土材料的抗菌性能优点，并结合沸石的优异吸附性能，协同提高无纺布的抗病毒性能。

Description

一种抗病毒聚丙烯无纺布及其制备方法
技术领域
本发明涉及聚丙烯无纺布，同时涉及该聚丙烯无纺布的制备方法。
背景技术
无纺布具有防潮、透气、柔韧、质轻、阻燃、无毒无味、价格低廉、可循环再用等特点。目前，医疗和公共卫生领域对无纺布的需求逐渐加大，对无纺布织品的抗菌以及抗病毒性能提出更高的要求。
目前，对无纺布基材进行抗菌抗病毒功能处理的方法主要分为两类：一是负载抗菌抗病毒剂至纺丝原纤维中，或制备好的无纺布通过后续的化学改性或物理浸渍的工艺，将抗菌抗病毒剂吸附或接枝在无纺布的表面上。
抗菌抗病毒剂根据成分的不同主要可以分为天然的，有机合成的和无机的三大类。天然抗菌抗病毒剂耐热性差，药效短，未实现大规模市场化。有机合成的小分子抗菌抗病毒剂热稳定性较差，加工温度较低(小于200度)，应用受到很大的限制。而在无机抗菌抗病毒剂中，以纳米银或载银材料的抗病毒性能最高。但纳米银制备工艺复杂，稳定性差，而载银材料的成本较高，在无纺布的应用难以推广。
有鉴于此，有必要设计一种具有强的抗病毒性能，但成本较低的抗病毒无纺布。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有较强的抗病毒性能，但成本较低且工艺简单的抗病毒聚丙烯无纺布。
本发明通过以下技术方案实现发明目的：一种抗病毒聚丙烯无纺布，由聚丙烯抗菌母粒与聚丙烯为原料制备而成，其中，所述聚丙烯抗菌母粒中负载银-铈沸石材料。
所述聚丙烯抗菌母粒中的载银-铈沸石材料负载总量为20-30wt％。
所述聚丙烯抗菌母粒与聚丙烯的质量比例为3-5％:95-97％。
本发明另一个目的在于，提供上述抗病毒聚丙烯无纺布的制备方法。
具体地，一种抗病毒聚丙烯无纺布的制备方法，包括以下步骤：
(1)制备载银-铈沸石材料：取NaY型沸石负载银离子和铈离子得载银-铈沸石材料。
(2)制备聚丙烯抗菌母粒：取聚丙烯加热至熔融，加入载银-铈沸石材料，搅拌共混造粒，制得聚丙烯抗菌母粒。
(3)制备抗病毒聚丙烯无纺布：将聚丙烯抗菌母粒与聚丙烯均匀混合后，熔融，过滤，纺丝成网，最后经高温压辊烫平制成抗病毒聚丙烯无纺布。
作为本发明的实施例，所述步骤(1)中，取NaY型沸石于280-300度煅烧3-5小时后，分散于硝酸银和硝酸铈混合溶液中，避光搅拌1.5-2.5小时，洗涤烘干后焙烧，冷却后研磨制得载银-铈沸石材料。
所述焙烧温度为400-500度，焙烧时间1-2小时。
硝酸银和硝酸铈混合溶液中，硝酸银浓度为20-30g/L，硝酸铈的浓度为25-35g/L。进一步地，硝酸银浓度为24-26g/L，硝酸铈的浓度为29-31g/L。
本发明的有益效果是：
1.本发明提供的抗病毒聚丙烯(PP)无纺布是采用载银-铈沸石材料作为抗病毒剂，先与PP粉体制成聚丙烯抗菌母粒，再与聚丙烯混合纺丝制备而成，综合了银离子和稀土离子的抗菌性能优点，并结合沸石的优异吸附性能，协同提高无纺布的抗病毒性能。
本发明提供的无纺布可释放的游离银离子，根据Fenton反应机理，游离银离子可以与蛋白质，核酸等生物大分子的特异性位点结合生成复合物，在溶液中存在溶解氧和水的条件下，这种复合物会持续不断地发生循环的氧化还原反应，在生物大分子附近生成大量羟基自由基。羟基自由基有强氧化性，对于生物大分子的结构有很强的破坏作用，使得病毒等微生物灭活。银离子可以和病毒核苷酸中磷酸基上的氧原子发生化学键合，在磷酸基上产生偶极矩，诱导产生环磷酸苷，同时使得连接2个相邻核苷酸的磷酸二酯键发生断裂，从而使病毒的核酸链发生断裂，影响病毒遗传信息的复制；对于DNA病毒，银离子可以在DNA双螺旋结构中形成嘌呤/银/嘧啶的化学键，取代相邻的嘌呤与嘧啶之间的氢键，形成一种更稳定的螺旋结构，从而阻碍DNA的解螺旋，使病毒难以有效繁殖；如果病毒表面的蛋白质上含有巯基，银离子可以与巯基发生不可逆的结合，从而导致蛋白质变性，失活。
本发明提供的无纺布还可释放稀土铈离子，可与细胞壁、细胞膜、酶、蛋白质、DNA和RNA作用，抑制微生物的生长。稀土离子与钙离子半径相似，且与氧、硫、氮的络合能力大于钙离子，是钙离子优异的拮抗剂。稀土离子的加入改变了微生物细胞膜的通透性，同样抑制微生物的生长。
银离子和稀土离子的复合使用，当含有紫外线的光照射到无纺布时，由于外层的价电子存在，产生电子和空穴，大部分电子被稀土元素的外层价电子带俘获，产生的电子-空穴浓度远远高于未引入稀土；与此同时，跃迁到稀土元素价电子带的部分电子也极易被银原子所夺而形成银负离子，由于以上两激活，进一步强化无纺布的抗病毒性能。
2.本发明采用NaY型沸石作为载体，通过离子交换法，进行银离子和铈离子的双重负载，制得的载银-铈沸石材料作为抗病毒的活性因子，利用沸石的微孔孔道结构有效固载金属离子，将其与银离子和铈离子进行有机地结合，并通过共混熔融纺丝工艺修饰负载至无纺布纤维的表面和内部，从而使制得的无纺布具有高效持久的抗病毒功能。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细描述，需指出的是，以下所述实施例旨在便于对本发明的理解，而对其不起任何限定作用。
实施例一
(1)制备载银-铈沸石材料：将200目NaY型沸石于280度煅烧5小时后，分散于25g/L硝酸银和30g/L硝酸铈混合溶液中(溶液pH＝5)，避光搅拌2小时，洗涤烘干后于450度焙烧1小时，冷却后研磨制得1250目的载银-铈沸石材料。
(2)制备聚丙烯抗菌母粒：将聚丙烯加热至200度，聚丙烯熔融，于熔体内加入载银-铈沸石材料，加入量为聚丙烯质量的25wt％，即负载量为25wt％，搅拌共混造粒，制得聚丙烯抗菌母粒。
(3)制备抗病毒聚丙烯无纺布：将聚丙烯抗菌母粒与聚丙烯按5％:95％的质量比例均匀混合后，进行挤压熔融得到熔体。熔体过滤去除杂质，纺丝成网，最后经高温压辊烫平制成抗病毒PP无纺布。
制成的无纺布经广东微生物分析检测中心按ISO 18184：2019(E)作抗病毒活性试验，甲型流感H3N2的抗病毒活性率达98.3％，人冠状病毒的抗病毒活性率达97.1％，证明制成的无纺布具有良好的抗病毒性能，满足医疗和公共卫生领域对无纺布的需求。
表1：抗病毒PP无纺布抗甲型流感病毒H3N2的结果
Figure BDA0003095808870000051
表2：抗病毒PP无纺布抗人冠状病毒HCoV-229E的结果
Figure BDA0003095808870000052
实施例二
与实施例一不同的是：聚丙烯抗菌母粒与聚丙烯的质量比为3％:97％。无纺布抗病毒效果与实施例一相当。
实施例三
与实施例一不同的是：硝酸银和硝酸铈混合溶液中，硝酸银浓度为25.5g/L，硝酸铈浓度为30.5g/L硝酸铈。无纺布抗病毒效果与实施例一相当。
实施例四
与实施例一不同的是：硝酸银和硝酸铈混合溶液中，硝酸银浓度为26g/L，硝酸铈浓度为31g/L硝酸铈。无纺布抗病毒效果与实施例一相当。
实施例五
(1)制备载银-铈沸石材料：将200目NaY型沸石于300度煅烧3小时后，分散于25g/L硝酸银和30g/L硝酸铈混合溶液中(溶液pH＝5)，避光搅拌2-小时，洗涤烘干后于450度焙烧1小时，冷却后研磨制得12050目的载银-铈沸石材料。
(2)制备聚丙烯抗菌母粒：将聚丙烯加热至220度，聚丙烯熔融，于熔体内加入载银-铈沸石材料，加入量为聚丙烯质量的20wt％，即负载量为20wt％，搅拌共混造粒，制得聚丙烯抗菌母粒。
(3)制备抗病毒聚丙烯无纺布：将聚丙烯抗菌母粒与聚丙烯按5％:95％的质量比例均匀混合后，进行挤压熔融得到熔体。熔体过滤去除杂质，纺丝成网，最后经高温压辊烫平制成抗病毒PP无纺布。
无纺布抗病毒效果与实施例一相当。
实施例六
与实施例五不同的是：聚丙烯抗菌母粒与聚丙烯的质量比为4％:96％。无纺布抗病毒效果与实施例一相当。
实施例七
与实施例五不同的是：硝酸银和硝酸铈混合溶液中，硝酸银浓度为24.5g/L，硝酸铈浓度为29.5g/L硝酸铈。无纺布抗病毒效果与实施例一相当。
实施例八
与实施例五不同的是：硝酸银和硝酸铈混合溶液中，硝酸银浓度为24g/L，硝酸铈浓度为29g/L硝酸铈。无纺布抗病毒效果与实施例一相当。
实施例九
(1)制备载银-铈沸石材料：将200目NaY型沸石于280度煅烧4小时后，分散于25g/L硝酸银和30g/L硝酸铈混合溶液中(溶液pH＝5)，避光搅拌2-小时，洗涤烘干后于450度焙烧1小时，冷却后研磨制得12050目的载银-铈沸石材料。
(2)制备聚丙烯抗菌母粒：将聚丙烯加热至210度，聚丙烯熔融，于熔体内加入载银-铈沸石材料，加入量为聚丙烯质量的30wt％，即负载量为30wt％，搅拌共混造粒，制得聚丙烯抗菌母粒。
(3)制备抗病毒聚丙烯无纺布：将聚丙烯抗菌母粒与聚丙烯按5％:95％的质量比例均匀混合后，进行挤压熔融得到熔体。熔体过滤去除杂质，纺丝成网，最后经高温压辊烫平制成抗病毒PP无纺布。
无纺布抗病毒效果与实施例一相当。
实施例十
与实施例九不同的是：硝酸银和硝酸铈混合溶液中，硝酸银浓度为24.5g/L，硝酸铈浓度为29.5g/L硝酸铈。无纺布抗病毒效果与实施例一相当。
实施例十一
与实施例九不同的是：硝酸银和硝酸铈混合溶液中，硝酸银浓度为24g/L，硝酸铈浓度为29g/L硝酸铈。无纺布抗病毒效果与实施例一相当。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种抗病毒聚丙烯无纺布，其特征是，由聚丙烯抗菌母粒与聚丙烯为原料制备而成，其中，所述聚丙烯抗菌母粒中负载银-铈沸石材料。
2.根据权利要求1所述的抗病毒聚丙烯无纺布，其特征是，所述聚丙烯抗菌母粒中的载银-铈沸石材料负载总量为20-30wt％。
3.根据权利要求1所述的抗病毒聚丙烯无纺布，其特征是，所述聚丙烯抗菌母粒与聚丙烯的质量比例为3-5％:95-97％。
4.权利要求1-3任一项所述抗病毒聚丙烯无纺布的制备方法，其特征是，包括以下步骤：
(1)制备载银-铈沸石材料：取NaY型沸石负载银离子和铈离子得载银-铈沸石材料；
(2)制备聚丙烯抗菌母粒：取聚丙烯加热至熔融，加入载银-铈沸石材料，搅拌共混造粒，制得聚丙烯抗菌母粒；
(3)制备抗病毒聚丙烯无纺布：将聚丙烯抗菌母粒与聚丙烯均匀混合后，熔融，过滤，纺丝成网，最后经压辊烫平制成抗病毒聚丙烯无纺布。
5.根据权利要求4所述抗病毒聚丙烯无纺布的制备方法，其特征是，所述步骤(1)中，取NaY型沸石于280-300度煅烧3-5小时后，分散于硝酸银和硝酸铈混合溶液中，避光搅拌1.5-2.5小时，洗涤烘干后焙烧，冷却后研磨制得载银-铈沸石材料。
6.根据权利要求5所述抗病毒聚丙烯无纺布的制备方法，其特征是，所述焙烧温度为400-500度，焙烧时间1-2小时。
7.根据权利要求5所述抗病毒聚丙烯无纺布的制备方法，其特征是，硝酸银和硝酸铈混合溶液中，硝酸银浓度为20-30g/L，硝酸铈的浓度为25-35g/L。
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