CN113684677A - 一种抗菌服装面料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种抗菌服装面料及其制备方法，该面料包括涤纶纤维，所述涤纶纤维表面设有抗菌涂料层；所述抗菌涂料层的制备原料包括聚氨酯丙烯酸酯、抗菌材料；所述抗菌材料的制备原料包括氧化石墨烯、纳米银、氧化锌和二氧化钛；所述抗菌涂料的厚度为1μm～100μm。本发明的抗菌服装面料具有高效吸附和去除细菌病毒的功能，在废弃和回收环节可以大大降低细菌和病毒对环境的二次扩散和污染。
Description
技术领域
本发明属于服装材料技术领域，具体涉及一种抗菌服装面料及其制备方法。
背景技术
纺织品由于自身具有微孔结构，穿着者本身的体温、人体散发的湿气以及皮肤的代谢物等为微生物提供了合适的生长环境，使纺织品成为最适合细菌和真菌等微生物滋生和繁殖的温床。纺织品上滋生的细菌，不仅使纤维制品变色、发霉、脆化降解等,而且对人体皮肤产生异常的刺激并诱发各种皮肤疾病，影响人体健康。
生产具有抗菌功能的纺织品是使人们免受或少受细菌侵害的有效途径之一，因此具有抗菌功能的纺织品越来越受到人们的青睐。
相关技术中抗菌织物面料大多是在织物上结合有机或无机抗菌材料，利用抗菌剂对成品面料进行浸染处理加工，使面料获得抗菌性能，这种处理方式操作简单，成本低，但面料的抗菌效果和耐洗度都比较低，使用性能受到限制，降低了功能性面料的使用寿命。
因此，需要开发一种抗菌服装面料，该面料的抗菌性能好且抗菌持久性好。
发明内容
为解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种抗菌服装面料，该面料的抗菌性能好且抗菌持久性好。
本发明还提供了上述抗菌服装面料的制备方法。
本发明第一方面提供了一种抗菌服装面料，包括涤纶纤维，所述涤纶纤维表面设有抗菌涂料层；所述抗菌涂料的制备原料包括聚合物、抗菌材料；
所述抗菌材料的制备原料包括氧化石墨烯、纳米银、氧化锌和二氧化钛；
所述聚合物包括聚氨酯丙烯酸酯；
所述抗菌涂料层的厚度为1μm～100μm。
本发明通过将石墨烯抗菌涂料涂覆在涤纶纤维表面，并将石墨烯、纳米银、氧化锌和二氧化钛等活性抗菌成分固定在聚合物中，提高了石墨烯和涤纶纤维之间的附着力，并使活性抗菌成分固着在纤维表面，极大地提升了面料的抗菌持久性。
根据本发明的一些实施方式，所述抗菌材料包括以下重量份数的制备原料：氧化石墨烯50份～100份、纳米银5份～10份、氧化锌10份～15份和二氧化钛20份～30份。
根据本发明的一些实施方式，所述抗菌材料的制备方法，包括以下步骤：
S1、将所述二氧化钛和所述氧化锌分散在水中，制得二氧化钛分散液；再将银盐和还原剂依次添加至二氧化钛分散液中反应，固液分离，收集固相，制得无机纳米颗粒；
S2、将步骤S1所述无机纳米颗粒分散至氨水中，再添加硅烷偶联剂反应，固液分离，收集固相，制得改性无机纳米颗粒；
S3、将步骤S2所述改性无机纳米颗粒添加至氧化石墨烯的分散液中反应，固液分离，收集固相，制得所述抗菌材料；
其中，所述银盐和所述还原剂反应得纳米银。
通过硅烷偶联剂和氨水对二氧化钛和氧化锌表面进行改性处理，将二氧化钛、氧化锌与石墨烯材料通过化学键进行连接，使得二氧化钛、氧化锌和纳米银与石墨烯材料形成稳定的连接；从而避免在洗涤过程中，出现抗菌活性成分的流失。
同时二氧化钛与硅烷偶联剂反应后，表面疏水作用增强，进一步抑制了洗涤过程中对抗菌活性成分的影响。
根据本发明的一些实施方式，所述银盐为硝酸银。
根据本发明的一些实施方式，所述还原剂为水合肼。
根据本发明的一些实施方式，所述银盐和所述还原剂的摩尔比为1：0.1～1.2。
根据本发明的一些实施方式，步骤S1中所述反应的时间为0.5h～2h。
根据本发明的一些实施方式，所述氨水的摩尔浓度为1mol/L～10mol/L。
根据本发明的一些实施方式，所述硅烷偶联剂和所述二氧化钛的质量比为1:2～10。
根据本发明的一些实施方式，步骤S2中所述反应的温度为80℃～90℃。
根据本发明的一些实施方式，步骤S2中所述反应的时间为1h～10h。
根据本发明的一些实施方式，所述氧化石墨烯的分散液中氧化石墨烯的质量浓度为0.5mg/mL～10mg/mL。
根据本发明的一些实施方式，步骤S3中所述反应的温度为50℃～70℃。
根据本发明的一些实施方式，步骤S3中所述反应的时间为2h～5h。
根据本发明的一些实施方式，所述抗菌涂料，包括以下重量份数的制备原料：所述抗菌涂料，还包括以下制备原料：异氰酸酯固化剂、光引发剂和流平剂。
根据本发明的一些实施方式，所述抗菌涂料，包括以下重量份数的制备原料：聚氨酯丙烯酸酯20份～50份；抗菌材料10份～15份，异氰酸酯固化剂2份～5份，光引发剂0.5份～2份和流平剂0.1份～0.5份。
根据本发明的一些实施方式，所述光引发剂为酮类光引发剂。
根据本发明的一些实施方式，所述光引发剂为1-羟基-环已基-苯甲酮。
根据本发明的一些实施方式，所述流平剂为有机硅表面助剂。
根据本发明的一些实施方式，所述异氰酸酯固化剂包括芳香族异氰酸酯、脂肪族异氰酸酯、脂环族异氰酸酯中的至少一种。
本发明第二方面提供了上述的抗菌服装面料的方法，包括以下步骤：在所述涤纶纤维表面涂覆抗菌涂料，涂覆后固化，水洗、整理和定型。
在制备过程中，通过整理剂在织物表面形成一层功能性高分子膜，具有较好的防水、防油效果，不容易玷污固体污物，并且当织物被玷污后，也很容易的在水中被洗除。
根据本发明的一些实施方式，所述固化的能量为180mj/cm2～420mj/cm2。
根据本发明的一些实施方式，所述固化的时间为1min～60min。
根据本发明的一些实施方式，所述水洗在水洗剂中进行；所述水洗剂由以下质量百分数的制备原料组成：5％～10％的净洗剂、3％～4％的柔软剂和余量为水。
根据本发明的一些实施方式，所述水洗的温度为30℃～40℃。
根据本发明的一些实施方式，所述水洗的时间为20min～30min。
根据本发明的一些实施方式，所述整理在整理剂中进行；所述整理剂包括含氟整理剂。
通过含氟整理剂在服装面料表面形成一层功能性高分子膜，具有较好的防水、防油效果，不容易玷污固体污物，并且当服装面料被玷污后，也很容易的在水中被洗除。
根据本发明至少一种实施方式，具备如下有益效果：
本发明的抗菌服装面料采用纳米银、石墨烯、氧化锌和二氧化钛作为抗菌的活性组分，其中银离子具有干扰微生物的代谢过程，可达到抑制其的活动、生长和繁殖的效果，进而具有杀菌和抑制病毒的作用；二氧化钛具有光催化作用，在光照下可以产生强氧化物质，这些强氧化性物质可以使得有害生物失活、分解几乎所有对人体或环境有害的有机物质和部分无机物质，因此具有抗菌、降解有机物、净化空气和自洁功能；石墨烯具有较强的吸附和分解力，可以有效吸附细菌和病毒，同时细菌的细胞在石墨烯上无法生长，而人类细胞却不会受损，同样存在抗菌效果；在银离子、二氧化钛和石墨烯的协效下，可以更有效的抑菌杀菌，去异味。本发明的抗菌服装面料具有高效吸附和去除细菌病毒的功能，在废弃和回收环节可以大大降低细菌和病毒对环境的二次扩散和污染。
具体实施方式
以下将结合实施例对本发明的构思及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。
本发明的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
下面详细描述本发明的具体实施例。
实施例1
本实施例为一种抗菌服装面料及其制备方法。
本实施例的抗菌服装面料，包括以下制备原料：
本实施例的抗菌服装面料，包括涤纶纤维，涤纶纤维表面涂覆有抗菌涂料层；
抗菌涂料层的制备原料包括聚氨酯丙烯酸酯(帝斯曼公司的NeoRad U-25-20D)50份；抗菌材料10份，异氰酸酯固化剂(HDI)5份，光引发剂(天津久日新材公司的184)2份和流平剂(比克公司的BYK-333)0.5份。
本实施例中抗菌材料的制备原料包括：氧化石墨烯100份、纳米银10份、氧化锌10份(CAS号：1314-13-2)和二氧化钛(P25)20份。
本实施例中抗菌材料的制备方法，包括以下步骤：
S1、将二氧化钛(P25、20份)分散在水中，制得二氧化钛分散液；再将银盐(硝酸银，15份(硝酸银的摩尔质量为170g/mol，单质银为108g/mol))和还原剂(水合肼与银盐的摩尔比为1:0.3)依次添加至二氧化钛分散液中反应1h，固液分离，收集固相，制得纳米银/二氧化钛颗粒(纳米银的粒径为)；
S2、将步骤S1中纳米银/二氧化钛颗粒分散至氨水(1mol/L，500份)中，再添加硅烷偶联剂(KH550，5份)在90℃反应1h，固液分离，收集固相，制得改性纳米银/二氧化钛颗粒；
S3、将步骤S2中改性纳米银/二氧化钛颗粒添加至氧化石墨烯分散液(0.5mg/mL，以氧化石墨烯计重量份数为100份)中反应在90℃反应4h，固液分离，收集固相，制得所述抗菌材料。
本实施例的防水游戏服装面料的制备方法，包括以下步骤：
S1、在涤纶长丝表面涂覆抗菌涂料层，流平固化(流平时间为1min，流平温度为50℃，固化的能量为220mj/cm2)在流平时间：1min，流平温度：50℃；涂料层的厚度为25μm；
S3、加入5％的净洗剂(净洗剂6501)和4％的柔软剂(SOFINOLTSUBAKI)对织造后的面料进行水洗处理，水温控制在40℃，水洗20min；
S4、加入整理剂(德科纳米，Texnology-560，含氟三防整理剂)浸轧经过步骤S3处理过的面料30min，然后再在100℃下焙烤，最后定型处理，制得防水游戏服装面料。
实施例2
本实施例为一种抗菌服装面料及其制备方法，与实施例1的差异在于：抗菌涂料中各组分的重量份数不同。
抗菌涂料的制备原料包括聚氨酯丙烯酸酯(帝斯曼公司的NeoRad U-25-20D)40份；抗菌材料10份，异氰酸酯固化剂(HDI)4份，光引发剂(天津久日新材公司的184)2份和流平剂(比克公司的BYK-333)0.4份。
实施例3
本实施例为一种抗菌服装面料及其制备方法，与实施例1的差异在于：
抗菌涂料中各组分的重量份数不同。
抗菌涂料的制备原料包括聚氨酯丙烯酸酯(帝斯曼公司的NeoRad U-25-20D)40份；抗菌材料15份，异氰酸酯固化剂(HDI)5份，光引发剂(天津久日新材公司的184)2份和流平剂(比克公司的BYK-333)0.4份。
对比例1
本实施例为一种抗菌服装面料及其制备方法，与实施例1的差异在于：不添加氧化石墨烯。
对比例2
本实施例为一种抗菌服装面料及其制备方法，与实施例1的差异在于：不添加二氧化钛。
对比例3
本实施例为一种抗菌服装面料及其制备方法，与实施例1的差异在于：不添加氧化锌。
根据GB/T20944.3-2008《纺织品-抗菌性能的评价第三部分：振荡法》对产品进行抗菌性能测试。
耐菌持久性测试：标准洗涤100次后，再进行抗菌性能测试。
测试方法：GB/T20944.3-2008《纺织品-抗菌性能的评价第三部分：振荡法》，灭菌方法：高压蒸汽灭菌；振荡液：0.03mol/L磷酸缓冲液；接触温度：24℃±1℃；接触时间18小时；测试菌种：大肠杆菌；初始浓度：2.5*104CFU/ML；测试样：0.75g。
表1实施例1～3和对比例1～3制得的防水游戏服装面料性能测试结果
| 抗菌性能 | 抗菌耐久性 | |
| 实施例1 | 99.9％ | 95.4％ |
| 实施例2 | 99.9％ | 96.7％ |
| 实施例3 | 99.9％ | 94.3％ |
| 对比例1 | 97.5％ | 80.4％ |
| 对比例2 | 96.3％ | 83.2％ |
| 对比例3 | 95.3％ | 78.1％ |
从表1中得知，本申请实施例1～3中的服装面料的抗菌性能和抗菌耐久性能优异。
综上所述，本发明的抗菌服装面料采用纳米银、石墨烯和二氧化钛作为抗菌的活性组分，其中银离子具有干扰微生物的代谢过程，可达到抑制其的活动、生长和繁殖的效果，进而具有杀菌和抑制病毒的作用；二氧化钛具有光催化作用，在光照下可以产生强氧化物质，这些强氧化性物质可以使得有害生物失活、分解几乎所有对人体或环境有害的有机物质和部分无机物质，因此具有抗菌、降解有机物、净化空气和自洁功能；石墨烯具有较强的吸附和分解力，可以有效吸附细菌和病毒，同时细菌的细胞在石墨烯上无法生长，而人类细胞却不会受损，同样存在抗菌效果；在银离子、二氧化钛和石墨烯的协效下，可以更有效的抑菌杀菌，去异味。本发明的抗菌服装面料具有高效吸附和去除细菌病毒的功能，在废弃和回收环节可以大大降低细菌和病毒对环境的二次扩散和污染。
上面结合具体实施方式对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。此外，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
Claims (10)
1.一种抗菌服装面料，其特征在于：包括涤纶纤维，所述涤纶纤维表面设置有抗菌涂料层；所述抗菌涂料的制备原料包括聚氨酯丙烯酸酯、抗菌材料；
所述抗菌材料的制备原料包括氧化石墨烯、纳米银、氧化锌和二氧化钛；
所述抗菌涂料层的厚度为1μm～100μm。
2.根据权利要求1所述的一种抗菌服装面料，其特征在于：所述抗菌材料包括以下重量份数的制备原料：氧化石墨烯50份～100份、纳米银5份～10份、氧化锌10份～15份和二氧化钛20份～30份。
3.根据权利要求2所述的一种抗菌服装面料，其特征在于：所述抗菌材料的制备方法，包括以下步骤：
S1、将所述二氧化钛和所述氧化锌分散在水中，制得二氧化钛分散液；再将银盐和还原剂依次添加至二氧化钛分散液中反应，固液分离，收集固相，制得无机纳米颗粒；
S2、将步骤S1所述无机纳米颗粒分散至氨水中，再添加硅烷偶联剂反应，固液分离，收集固相，制得改性无机纳米颗粒；
S3、将步骤S2所述改性无机纳米颗粒添加至氧化石墨烯的分散液中反应，固液分离，收集固相，制得所述抗菌材料；
其中，所述银盐和所述还原剂反应得纳米银。
4.根据权利要求3所述的一种抗菌服装面料，其特征在于：所述银盐为硝酸银；优选地，所述还原剂为水合肼；优选地，所述银盐和所述还原剂的摩尔比为1：0.1～1.2。
5.根据权利要求3所述的一种抗菌服装面料，其特征在于：步骤S1中所述反应的时间为0.5h～2h；优选地，所述氨水的摩尔浓度为1mol/L～10mol/L；优选地，所述硅烷偶联剂和所述二氧化钛的质量比为1:2～10；优选地，步骤S2中所述反应的温度为80℃～90℃；优选地，步骤S2中所述反应的时间为1h～10h；优选地，所述氧化石墨烯的分散液中氧化石墨烯的质量浓度为0.5mg/mL～10mg/mL；优选地，步骤S3中所述反应的温度为50℃～70℃；优选地，步骤S3中所述反应的时间为2h～5h。
6.根据权利要求1所述的一种抗菌服装面料，其特征在于：所述抗菌涂料，还包括以下制备原料：异氰酸酯固化剂、光引发剂、增稠剂和流平剂；优选地，所述抗菌涂料，包括以下重量份数的制备原料：聚氨酯丙烯酸酯20份～50份；抗菌材料10份～15份，异氰酸酯固化剂2份～5份，光引发剂0.5份～2份、增稠剂0.5份～1.5份和流平剂0.1份～0.5份。
7.一种制备如权利要求1至6任一项所述的抗菌服装面料的方法，其特征在于：包括以下步骤：在所述涤纶纤维表面涂覆抗菌涂料，涂覆后固化，水洗、整理和定型。
8.根据权利要求7所述的一种方法，其特征在于：所述固化的能量为380mj/cm2～420mj/cm2。
9.根据权利要求7所述的一种方法，其特征在于：所述水洗在水洗剂中进行；所述水洗剂由以下质量百分数的制备原料组成：5％～10％的净洗剂、3％～4％的柔软剂和余量为水；优选地，所述水洗的温度为30℃～40℃；优选地，所述水洗的时间为20min～30min。
10.根据权利要求7所述的一种方法，其特征在于：所述整理在整理剂中进行；所述整理剂包括含氟整理剂。
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