CN114108320A - 一种可杀菌与杀病毒的织物 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种可杀菌以及杀病毒之选自棉织物或无纺布织物，其通过本文所述的配方和方法制备的。该配方包括含β‑环糊精的化合物，其与一种或多种至少包括锌离子的金属离子结合，及水，用于浸涂有根据本发明的各种实施方案的配方的织物提供杀菌和杀病毒性能。所制备的织物的每平方米的克重(GSM)增量为约13.0至约20.0g/m2，并具有至少为3.0的抗菌活性值和/或至少为2.5的抗病毒活性值。

Description

一种可杀菌与杀病毒的织物
技术领域
本发明涉及一种可杀菌与杀病毒的织物。更具体地，本发明提供可杀菌与杀病毒的织物，其由包括会与一种或多种金属离子结合的含β-环糊精的化合物的配方制备，该金属离子至少包括锌离子，及水。
背景技术
将织物浸泡抗菌剂(例如：杀细菌剂和杀病毒剂)以获得抗菌活性的手法在本领域已广为人知，但此种织物通常不耐用或在抗菌活性方面不稳定。尽管一些先前技术已提出相对稳定的结构，使杀菌剂/杀病毒剂与织物的纤维结合，进而提升织物对于洗涤或滚筒烘干的耐久度。这样的结构通常并不安全，可能在近距离接触下刺激穿戴者的皮肤，并在使用清洗后浸出有毒物质，如重金属包括但不限于奈米银离子，及/或挥发性有机物质包括但不限于三氯生。在以下的现有技术中皆存在这个共同的问题。
CN1432085A
CN102517774B
US20120060258A1
与此同时，生产与废水处理的成本对于纺织品与一次性产品产业来说也是重要的问题。将纺织品浸泡于杀菌剂的过程中如产生大量废水及/或涉及使用大量重金属或有毒化学物质，则在排放前需投入昂贵的处理成本。因此使用一种稳定、肌肤友好的且无毒的结构 (将杀菌剂/杀病毒剂与织物的纤维结合在一起)除了能够降低污水处理的成本外，同时也是保护环境(尤其是水生生物)的一种方式。
环糊精有望作为杀菌剂或杀病毒剂之一，以取代大部分织物所使用的有害物质，因为当细菌或病毒接触环糊精衍生物的某些官能基时，能够使结构变化及/或使某些细菌或病毒蛋白变性。
因此，需要一种含有持久且安全的环糊精复合物的新配方，以简化制备可杀菌和杀病毒织物的程序，其所涉及的有害物质更少，有利于工业规模生产。
发明内容
因此，本发明的一个方面提供了一种具杀菌及杀病毒功能且可经浸涂用于制备一种可杀菌以及杀病毒的选自无纺布或棉布织物的配方，所述配方包括至少一种含β-环糊精的化合物，其与一种或多种包括锌离子的金属离子结合，及水，使浸涂的织物对多种细菌和病毒具有杀菌和杀病毒作用。
在本发明的第一实施例中，该配方还包含一种或多种有机酸。
在本发明的第二实施例中，该配方还包含一种或多种金属盐。
在本发明的第三实施例中，与一种或多种包括锌离子的金属离子结合的含β-环糊精的化合物，其包括摩尔比为4:1的第一有机酸和所述β-环糊精，该β-环糊精包含至少一个羧酸酯单元和一个羧酸单元，且第一有机酸是乙二胺四乙酸。
在本发明的第四实施例中，一种或多种金属盐包括磷酸二氢钠、碳酸氢钠及乙酸锌。
在本发明的第五实施例中，与锌离子结合的含β-环糊精的化合物和乙二胺四乙酸: 柠檬酸:磷酸二氢钠以约11:50:15的重量比在约60℃下溶解于水中，直至完全溶解以形成第一溶液；将碳酸氢钠在室温或约25℃下溶解于水中，直至完全溶解以形成第二溶液；将乙酸锌在室温下溶解于水中，直至完全溶解以形成第三溶液。优选地，所述织物依次用第一、第二和第三溶液浸涂；该织物是棉布织物。
在本发明的第六实施例中，该配方还包含乙烯基聚合物。
在本发明的第七实施例中，该乙烯基聚合物是聚乙烯醇。
在本发明的第八实施例中，含β-环糊精的化合物，第二有机酸，乙烯基聚合物和一种或多种金属盐以2:2:2:1的重量比在约25℃下溶于水中，然后在约80℃下搅拌直到形成一彻底混合物。
在本发明的第九实施例中，该含β-环糊精的化合物是β-环糊精丙基磺酸钠。
在本发明的第十实施例中，第二有机酸是柠檬酸一水合物。
在本发明的第十一实施例中，一种或多种金属盐是乙酸锌二水合物和/或乙酸铜(II) 水合物。
在本发明的第十二实施例中，根据第六至第十一实施例中任一项的配方浸涂的织物是一种或多种无纺布，包括但不限于聚丙烯、聚乙烯、或其任意组合。
本发明的另一方面提供了一种制备可杀菌和杀病毒织物的方法，包括将根据本发明的任何一个实施例的配方浸涂到织物上。
在一个实施例中，该方法还包括在将所述配方在25℃下浸涂到织物上约5分钟之后，以约120℃干燥所述织物约10分钟。
在本方法的第一实施例中，该织物的每平方米的克重(GSM)增量为约13.0至20.0g/m2，所述织物是包括聚丙烯、聚乙烯、或其任意组合的无纺布。
在本方法的第二实施例中，该方法还包括准备第一溶液，其包括以11:50:15的重量比将与锌离子结合的含β-环糊精的化合物与乙二胺四乙酸的络合物、柠檬酸、磷酸二氢钠在60℃下完全溶解于水中，接着在60℃下将所述织物浸入第一溶液中5分钟，将所述织物浸轧并在90℃下干燥10至20分钟，将干燥温度升至120℃使织物再干燥20分钟，然后再用水冲洗干燥的织物并进行浸轧烘干，其中该织物是棉布织物。
根据本方法的第二实施例，本发明的方法还包括将浸轧烘干后的干燥织物在室温下浸入包含50g/L碳酸氢钠的第二溶液约15至20分钟，然后用水漂洗该织物并进行浸轧烘干。
根据本方法的前述实施例，本发明的方法还包括将所述干燥的织物浸入第二溶液后，在室溫下再浸入包含60g/L乙酸锌的第三溶液中约10分钟，然后用水漂洗所述织物，浸轧烘干，然后在90℃下干燥10至20分钟。
根据本方法的各个实施例，将织物依序浸入第一、第二和第三溶液中并进行相应干燥後的所述织物的每平方米的克重(GSM)增量约为15.0g/m2，所述织物是棉布织物。
或者，将重量比为2:2:2:1的β-环糊精的化合物、第二有机酸、乙烯基聚合物以及一种或多种金属盐在约25℃下溶于水中，然后在约80℃下彻底搅拌形成溶液混合物，其用于在25℃下搅拌并浸涂该织物约5分钟，然后在约120℃下干燥约10分钟而不进行浸轧。获得的涂层GSM值约为13.0至20.0g/m2，并且该织物是无纺布，包括但不限于聚丙烯、聚乙烯或其任意组合。
通过根据本文任一项所述的实施例的方法制备的织物具有至少3.0的抗细菌活性值和/或至少2.5的抗病毒活性值。
根据本发明制备的织物能够减少来自包含金黄色葡萄球菌、肺炎克雷伯菌和大肠杆菌中的一种或多种的细菌的细菌生长和活性，和/或能够减少包含H1N1和H3N2病毒株以及冠状病毒株HCoV-229E(人冠状病毒)和SARS-CoV-1(导致2003年亚洲大流行病爆发)的病毒生长和活性。
定义
在整个说明书中，除非另有规定，否则术语“一”或“一个”，将被理解为包含一个或多个，且术语“或”用于指非排他性的“或”。另外，应当理解，本文所采用的用语或术语，除非另有定义，仅是出于描述的目的，而不是限制性的。此外，本文中引用的所有出版物、专利和专利文件都通过引用整体并入本文，如同通过引用单独地并入本文。如果本文与这些文件之间的用法不一致，则以引用方式并入，所包含参考文献中的用法应被视为对本文的补充。对于不一致之处，则以本文中的用法为准。
在本文所述的制备方法中，步骤可以以任何顺序执行，而不背离本发明的原则，除非明确地叙述了时间顺序或操作顺序。在一项声称中，应说明先执行一个步骤，然后再执行几个其他步骤，这意味着第一个步骤先于任何其他步骤执行，但其他步骤可按任何适当的顺序执行，除非在其他步骤中进一步列举序列。例如，列举“步骤A、步骤B、步骤C、步骤D 和步骤E”的权利要求要素应理解为首先执行步骤A，最后执行步骤E，步骤B、C和D可以在步骤A和E之间的任何顺序中执行，并且该顺序仍在权利要求过程的文字范围内。给定的步骤或步骤子集也可以重复。此外，指定的步骤可以同时执行，除非权利要求语言明确陈述了它们是分别执行的。例如，可以在单个操作中同时执行要求保护的执行X的步骤和要求保护的执行Y的步骤，并且所得过程将落入要求保护的过程的字面范围内。
本文中的术语“结合”或关于不同化合物、分子和/或物质之间的相互作用所描述的变体是指应用该表达或术语的化合物、分子和/或物质之间的任何物理、化学和/或其他可能的键合。
具体实施方式
通过以下的实施例来详细描述本发明。应该理解的是，特定实施例仅出于说明性目的，而不应以限制性方式解释。
实施例
实施例1
下方表1提供了将杀菌剂和杀病毒剂掺入无纺布中的配方。
表1-在无纺布上的配方:
材料 含量
β-环糊精丙基磺酸钠 25克
乙酸锌二水合物 12.5克
聚乙烯醇 25克
一水柠檬酸 25克
蒸馏水 1162.5克
制备步骤:
1.首先，将聚乙烯醇(相对于水为2wt％)在80℃下溶解于水中，搅拌直至完全溶解。然后将溶液冷却至25℃，並向其中添加柠檬酸一水合物(相对于水为2wt％)、β-环糊精丙基磺酸钠(相对于水为2wt％)和乙酸锌二水合物(相对于水为1wt％)。然后将混合物在25℃下搅拌直至所有材料溶解；
2.将无纺布(例如，PE或PP)浸入由步骤1获得的混合物中，并于25℃搅拌5分钟使其完全浸入其中使织物浸湿；
3.将湿的织物在120℃下干燥10分钟。
干燥后在织物中得到约13.0至20g/m2的涂层GSM。
以下总结了掺有配方1的无纺布的杀菌活性(表2)和杀病毒活性(表3)以及该实施例中所述的方法，其分别使用测试标准ISO 20743和ISO 18184以及现有技术中已知的方法。
表2-杀菌活性:
Figure RE-GDA0003159645040000051
由表2可知，实施例1的PP无纺布在24小时试验中的杀菌活性(Log10)反映了其杀菌活性。
表3-杀毒性能:
Figure RE-GDA0003159645040000052
从表3中可以看出，掺入配方1的PP无纺布在2小时试验中可有效降低不同病毒株(此处包括H1N1A/PR8/34、H3N2和SARS-CoV-1)的病毒滴度。当比较这两种病毒株时，似乎掺入配方1的PP无纺布在降低H1N1A/PR8/34病毒株的效价方面比H3N2更有效，但在测试更多病毒株之前，尚无定论。总体而言，掺入配方1的织物对某些常见的病毒包括冠状病毒SARS-CoV-1具有杀病毒活性。
实施例2
以下表4提供了将杀菌剂和杀病毒剂掺入无纺布中的配方。
表4-在无纺布上的配方:
材料 含量
β-环糊精丙基磺酸钠 25克
乙酸锌二水合物 12.5克
乙酸铜(II)水合物 12.5克
聚乙烯醇 25克
一水柠檬酸 25克
蒸馏水 1150克
制备步骤:
1.首先，将聚乙烯醇(相对于水为2wt％)在80℃下溶解于水中，搅拌直至完全溶解。然后将溶液冷却至25℃，並向其中添加柠檬酸一水合物(相对于水为2wt％)、β-环糊精丙基磺酸钠(相对于水为2wt％)、乙酸锌二水合物(相对于水为1wt％)和乙酸铜(II)水合物(相对于水为1wt％)。然后将混合物在25℃下搅拌直至所有材料溶解；
2.将无纺布(例如，PE或PP)浸入由步骤1获得的混合物中，并于25℃搅拌5分钟使其完全浸入其中使织物浸湿；
3.将湿的织物在120℃下干燥10分钟。
干燥后在织物中得到约13.0至20g/m2的涂层GSM。
以下总结了该配方的无纺布的杀病毒活性(表5)以及该实施例中所述的针对冠状病毒方法，其分别使用测试标准ISO 18184以及现有技术中已知的方法。
表5-抗冠状病毒的杀病毒性能:
Figure RE-GDA0003159645040000061
从表5中可以看出，掺入该配方的PP无纺布在5分钟接触时间内可有效降低不同冠状病毒株HCoV-229E(人冠状病毒)和SARS-CoV-1(导致2003年亚洲大流行病爆发)的病毒滴度。
实施例3
以下分两部分说明了将杀菌剂掺入棉织布的配方和步骤。
表6-棉织物配方–第一部分:
Figure RE-GDA0003159645040000071
步骤1:
1.在60℃下，将所有固体试剂都溶解于水中，以得到第一溶液；
2.在60℃下，将一块棉布浸入第一溶液中5分钟；
3.浸轧织物，并在90℃的烤箱中干燥10至20分钟，然后在120℃的温度下干燥20分钟；
4.将干燥的织物用水漂洗，再次浸轧烘干。
表7-棉织物配方–第二部分:
材料 含量
碳酸氢钠 50克
乙酸锌 60克
蒸馏水 1升
步骤2:
1.在室温下，将碳酸氢钠溶解1升的蒸馏水中，得到第二溶液；
2.将第一部分的棉织物浸入第二溶液中15至20分钟；
3.用蒸馏水漂洗湿的织物，将其浸轧烘干；
4.在室温下，将乙酸锌溶解在另一个容器中的1升蒸馏水中，得到第三溶液；
5.将步骤3的棉织物浸入第三溶液中10分钟；
6.用水漂洗织物，再次浸轧烘干，然后在90℃的烤箱中干燥10至20分钟；
由掺入实施例2中的配方的棉织物得到约15g/m2的涂层GSM。
以下(表6)说明了掺入实施例2中所述的配方的棉织物的杀菌性能的持久性，使用AATCC 100中描述的方法进行了测试，以经过30个循环的洗涤和烘干之前和之后的细菌数量减少差异方面表示。
表8-杀菌性能:
Figure RE-GDA0003159645040000081
从表8中可以看出，经过30次家庭洗衣和滚筒烘干后，三种不同细菌菌株的有效减少细菌数量保持不变。可以得出结论，根据本实施例中的配方和步骤制备的梭织物的杀菌活性是持久的，即使经过反复洗涤和滚筒烘干也是如此，模仿日常使用由这种面料的产品的情况。
工业应用性
本发明适用于纺织品和一次性可穿戴设备，包括但不限于需要抗菌和/或抗病毒功能的专业的可穿戴设备和装备、医疗器械和设备。

Claims (23)

1.一种具杀菌及杀病毒功能且可以经浸涂方式制备一种可杀菌以及杀病毒的选自无纺布或棉布的织物的配方，其特征在于，所述配方包括至少一种含β-环糊精的化合物，其与一种或多种包括锌离子的金属离子结合，及水，使所述织物对细菌和/或病毒发挥杀菌和杀病毒作用、一种或多种有机酸以及一种或多种金属盐。
2.根据权利要求1所述的配方，其特征在于，所述与金属离子结合的含β-环糊精的化合物，及水包括摩尔比为4:1的第一有机酸和所述β-环糊精，所述β-环糊精包含至少一个羧酸酯单元和一个羧酸单元，且其中所述第一有机酸是乙二胺四乙酸。
3.根据权利要求2所述的配方，其特征在于，所述一种或多种有机酸中的一种第二有机酸是柠檬酸。
4.根据权利要求1所述的配方，其特征在于，所述一种或多种金属盐包括磷酸二氢钠、碳酸氢钠、乙酸锌以及乙酸铜(II)。
5.根据权利要求4所述的配方，其特征在于，所述与锌离子结合的含β-环糊精的化合物，及水还包括:
可在60℃的水中溶解的乙二胺四乙酸、柠檬酸和磷酸二氢钠，直至完全溶解以形成第一溶液；
碳酸氢钠，将其在室温或25℃下溶解于水中，直至完全溶解以形成第二溶液；
乙酸锌，将其在室温下溶解于水中，直至完全溶解以形成第三溶液,
其中，所述织物依次用第一、第二和第三溶液浸涂。
6.根据权利要求1所述的配方，其特征在于，所述配方还包含一种乙烯基聚合物。
7.根据权利要求6所述的配方，其特征在于，所述含β-环糊精的化合物、所述有机酸、所述乙烯基聚合物以及所述一种或多种金属盐以2:2:2:1的重量比在25℃下溶于水中，然后在80℃下搅拌直到形成一彻底混合物。
8.根据权利要求6所述的配方，其特征在于，所述含β-环糊精的化合物是β-环糊精丙基磺酸钠。
9.根据权利要求6所述的配方，其特征在于，所述有机酸之一是柠檬酸一水合物。
10.根据权利要求6所述的配方，其特征在于，所述乙烯基聚合物是聚乙烯醇。
11.根据权利要求6所述的配方，其特征在于，所述金属盐之一是乙酸锌。
12.一种根据权利要求1至5中任一项所述的配方所制备的可杀菌以及杀病毒的织物，其特征在于，所述织物是棉布织物。
13.一种根据权利要求1或6-11中任一项所述的配方所制备的可杀菌以及杀病毒的织物，其特征在于，所述织物是无纺布包括聚丙烯、聚乙烯、或其任意组合。
14.一种制备可杀菌以及杀病毒的织物的方法，其特征在于，所述方法包括将权利要求1或6-11中任一项所述的配方浸涂到织物上，所述织物是无纺布包括聚丙烯、聚乙烯、尼龙、或其任意组合。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述方法还包括在将所述配方在25℃下浸涂到织物上5分钟之后，在不浸轧所述织物的情况下以120℃干燥所述织物10分钟。
16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述织物的每平方米的克重(GSM)增量为13.0至20.0g/m2，所述无纺布包括聚丙烯、聚酯、尼龙、或其任意组合。
17.一种制备可杀菌以及杀病毒的织物的方法，其特征在于，所述方法包括将权利要求1-5中任一项所述的配方浸涂到织物上，所述织物是棉布织物。
18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，所述方法还包括准备第一溶液，包括以11:50:15的重量比将与锌离子结合的含β-环糊精的化合物与乙二胺四乙酸的络合物、柠檬酸、磷酸二氢钠在60℃下完全溶解于水中；
在60℃下将所述织物浸入第一溶液中5分钟；
将所述织物浸轧并在90℃下干燥10至20分钟；
将干燥温度升至120℃使织物再干燥20分钟；以及
用水冲洗干燥的织物并进行浸轧烘干。
19.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，所述方法还包括将所述浸轧烘干后的干燥织物在室温下浸入包含50g/L碳酸氢钠的第二溶液15至20分钟，然后用水漂洗所述织物并进行浸轧烘干。
20.根据权利要求19所述的方法，其特征在于，所述方法还包括将所述干燥的织物浸入第二溶液后，在室溫下再浸入包含60g/L乙酸锌的第三溶液中10分钟，然后用水漂洗所述织物，浸轧烘干，然后在90℃下干燥10至20分钟。
21.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，依次浸入第一、第二和第三溶液中并进行相应干燥后的所述织物的每平方米的克重(GSM)增量为15.0g/m2，所述织物是棉布织物。
22.一种根据权利要求14至21中任一项所述的方法制备的可杀菌以及杀病毒的织物，其特征在于，所述织物具有至少3.0的抗菌活性值和/或至少2.5的抗病毒活性值。
23.根据权利要求22所述的织物，其特征在于，所述织物减少来自包含金黄色葡萄球菌、肺炎克雷伯菌和大肠杆菌中的一种或多种的细菌的细菌生长和活性，和/或减少包含H1N1和H3N2病毒株以及冠状病毒的病毒生长和活性。
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