CN114606767A

CN114606767A - 一种广谱抗菌聚丙烯无纺布的制备方法

Info

Publication number: CN114606767A
Application number: CN202210376584.7A
Authority: CN
Inventors: 温娜; 王琪; 张喆; 龙金林; 丁淼; 康林枫
Original assignee: Fuzhou University
Current assignee: Fuzhou University
Priority date: 2022-04-12
Filing date: 2022-04-12
Publication date: 2022-06-10
Anticipated expiration: 2042-04-12
Also published as: CN114606767B

Abstract

本发明公开一种广谱抗菌聚丙烯无纺布的制备方法，其是利用三聚氯氰水解将三氯生与三聚氯氰在低温下反应，制备三氯生衍生物，再利用辐射接枝的方法将丙烯酸在光引发剂的条件下接枝到聚丙烯无纺布上，再利用丙烯酸的羧基与壳聚糖的氨基反应使原本不具备活性基团的聚丙烯具有活性羟基与氨基基团，再利用三聚氯氰的水解将三氯生抗菌小分子接枝到聚丙烯上，制备出广谱抗菌的聚丙烯无纺布，通过实验证明本发明的抗菌聚丙烯对革兰氏阳性金黄色葡萄球菌、革兰氏阴性大肠杆菌及铜绿假单胞菌均具有99%以上的抗菌效率，同时对白色念珠菌具有很强的抗菌作用。

Description

一种广谱抗菌聚丙烯无纺布的制备方法

技术领域

本发明涉及聚丙烯无纺布制品领域，具体为一种广谱抗菌聚丙烯无纺布的制备方法及应用。

背景技术

聚丙烯（Polypropylene，简称PP）无纺布又称不织布、针刺棉、非织造布等，无纺布具有防潮、透气、柔韧、质轻、不助燃、容易分解、无毒无刺性、色彩丰富、价格低廉、可循环再用等特点，在诸多领域如农用薄膜、制鞋、制革、床垫、子母被、装饰、化工、印刷、汽车、建材、医疗卫生、水处理、包装材料、口罩等有着较多的应用，尤其是疫情爆发，口罩作为有效阻隔病毒进入人体呼吸道的屏障称为最紧缺的防疫物质之一，而聚丙烯就是目前口罩制品的主要原料。

聚丙烯本身并不具备抗菌功能，而在日常生活中存在着各种各样的细菌，+例如空气中的悬浮的细微颗粒物上经常附着的诸多细菌，当这些颗粒物经过聚丙烯或因重力作用落在聚丙烯制品上时，这些细菌就会不断滋生，当人们使用这些制品时往往会因细菌感染而造成各种疾病，为了解决这些细菌问题，人们常用抗菌剂来提高聚丙烯的抗菌性能,申请号 202010198466 .2的专利“一种具有超长抗菌效果的熔喷级聚丙烯及其制法和应用”通过选用光催化抗菌剂和远红外辐射式抗菌剂与聚丙烯熔融共混使得聚丙烯对多数细菌具有良好的抗菌性能，但因为其抗菌剂种类多且是熔融共混状态所以成本较高，且部分抗菌剂根本发挥不了它的性能造成浪费，申请号 202011606761 .3的专利“一种抗菌聚丙烯无纺布及其制备方法”通过紫外光照的方法在其表面接枝季铵盐化的壳聚糖，显著提高的聚丙烯的抗菌性能，但是抗菌率没有达到99%以上。

基于日常生活中的需要和以上存在的问题，本文采用三氯生为抗菌剂，以壳聚糖为中间桥梁将抗菌剂通过化学键结合的方式接枝到聚丙烯上，该制备过程反应条件温和，反应装置简单，成本低，制备出的聚丙烯制品对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、铜绿假单胞菌、白色念珠菌均具有很强的抗菌效果。

发明内容

本发明提供了一种广谱抗菌聚丙烯无纺布的制备方法及应用，该制品对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、铜绿假单胞菌、白色念珠菌均具有99%以上的抗菌效果。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种广谱抗菌聚丙烯，其结构如下：

，n为正整数。

一种广谱抗菌聚丙烯无纺布的制备方法，其包括以下步骤：

1）将聚丙烯无纺布先后用丙酮、NaOH溶液洗涤除去表面杂质及油性物质，后用清水冲洗多次后烘干备用，称取0.3g的二苯甲酮溶于20 mL无水乙醇搅拌溶解，随后加入40wt%的丙烯酸单体的水溶液100mL，于25℃~35℃下搅拌均匀，再加入清洗后的聚丙烯无纺布在该温度下浸渍0.5~1h;

2) 将浸渍好的聚丙烯无纺布取出沥干液体后置于365nm紫外灯下正反面各辐射0.5h，随后取出于无水乙醇中超声清洗，再用清水冲洗多次，加入壳聚糖接枝液中浸渍12~24h，取出用清水超声清洗多次后烘干，得到接枝壳聚糖的聚丙烯；

3）将1.84g三聚氯氰溶于30 mL丙酮中，将其置于冰水混合物中搅拌5~10min,再将2.89g三氯生溶于40mL丙酮中并向其中加入10mL去离子水，搅拌均匀后滴加至三聚氯氰丙酮溶液中，通过滴加碳酸钠溶液调节体系pH于7~8之间，在低温下反5~8h,通过离心并用乙醇和去离子水洗涤多次烘干，得到三氯生衍生物；

4）将制备的3g三氯生衍生物溶于300mL去离子水中，搅拌均匀后加入接枝壳聚糖的聚丙烯，在一定温度下反应5~8h，期间通过NaOH溶液调节体系pH值于7~8之间，反应结束后用大量清水洗涤聚丙烯后烘干，得到所述广谱抗菌聚丙烯无纺布。

步骤1）中所述聚丙烯无纺布形状裁剪为5×5cm大小，二苯甲酮用量为0.3g，NaOH溶液浓度为0.1mol/L；

步骤2）接枝液中壳聚糖浓度为0.01g/mL;

步骤2）中壳聚糖接枝液是将10g壳聚糖分散于1L去离子水中，加入5mL冰乙酸，搅拌10min制备得到；

步骤3）中三聚氯氰与三氯生的用量摩尔比为1:1，碳酸钠溶液的浓度10wt%，烘干温度为40℃；低温为0℃~10℃；

步骤4）中NaOH溶液浓度为0.1mol/L，三氯生衍生物浓度为0.01g/mL，反应温度为50℃。

本发明的有益效果是；本发明提供的一种广谱抗菌聚丙烯无纺布的制备方法及应用其制备过程反应条件温和，设备要求简单，耗能低，对金黄色葡萄球菌、

大肠杆菌、铜绿假单胞菌、白色念珠菌具有99%以上的抗菌效果，可广泛应用于

口罩、食品包装、医疗卫生等领域。

本发明中利用三聚氯氰水解将三氯生与三聚氯氰在低温下反应，制备三氯生衍生物，再利用辐射接枝的方法将丙烯酸在光引发剂的条件下接枝到聚丙烯无纺布上，再利用丙烯酸的羧基与壳聚糖的氨基反应使原本不具备活性基团的聚丙烯具有活性羟基与氨基基团，再利用三聚氯氰的水解将三氯生抗菌小分子接枝到聚丙烯上，制备出广谱抗菌的聚丙烯无纺布，通过实验证明本发明的抗菌聚丙烯对革兰氏阳性金黄色葡萄球菌、革兰氏阴性大肠杆菌及铜绿假单胞菌均具有99%以上的抗菌效率，同时对白色念珠菌具有很强的抗菌作用。与现有一些聚丙烯化学改性法相比，本发明的制备过程以三聚氯氰水解原理制备抗菌聚丙烯，反应过程温度控制在在0℃到50℃，不需要高温或者极低温，也不需要等离子辐射、惰性气体保护等常用特殊手段，也不需要层析、旋蒸等复杂手段，整个反应过程简单易于控制且无危险性操作。

附图说明

图1为抗菌聚丙烯对大肠杆菌的抗菌情况实验图；

图2为抗菌聚丙烯对金黄色葡萄球菌的抗菌情况实验图；

图3为抗菌聚丙烯对铜绿假单胞菌的抗菌情况实验图；

图4为抗菌聚丙烯对白色念珠菌的抗菌情况实验图。

其中图1到图4中A代表原始聚丙烯无纺布，B代表接枝壳聚糖的聚丙烯无纺布，C代表在接枝壳聚糖的基础上再接枝三氯生抗菌剂的聚丙烯无纺布即本发明实施例1制备的广谱抗菌聚丙烯无纺布。

具体实施方式

为了使本发明所述的内容更加便于理解，下面结合具体实施方式对本发明所述的技术方案做进一步的说明，但是本发明不仅限于此。

实施例1

1）将聚丙烯无纺布先后用丙酮、0.1mol/L的NaOH溶液洗涤除去表面杂质及油性物质，后用清水冲洗多次后40℃烘干备用，称取0.3g的二苯甲酮溶于20 mL无水乙醇搅拌溶解，随后加入40wt%的丙烯酸水溶液100mL，于35℃下搅拌均匀，再加入去完杂质的聚丙烯无纺布在该温度下浸渍0.5h；

2) 将浸渍好的聚丙烯无纺布取出沥干液体后置于波长为365nm紫外灯下正反面各辐射0.5h，随后取出于无水乙醇中超声清洗，再用清水冲洗多次，同时将10g壳聚糖分散于1L去离子水中加入5mL冰乙酸搅拌10min制备壳聚糖接枝液，随后将聚丙烯加入壳聚糖接枝液中浸渍24h，取出先用0.167mol/L的NaOH溶液中和掉冰乙酸，再用清水超声清洗多次后40℃烘干，得到接枝壳聚糖的聚丙烯；

3）将1.84g三聚氯氰溶于30 mL丙酮中，在置于冰水混合物中搅拌10min,再将2.89g三氯生溶于40mL丙酮中并向其中加入10mL去离子水，搅拌均匀后滴加至三聚氯氰丙酮溶液中，通过10wt%碳酸钠溶液调节pH为7~8之间，在0℃下反5h,通过离心并用乙醇和去离子水清洗多次40℃烘干，得到三氯生衍生物；

4）将制备的3.0g三氯生衍生物溶于300mL去离子水中，搅拌均匀后加入接枝壳聚糖的聚丙烯，在50℃下反应5h，期间通过0.1mol/L NaOH溶液调节体系pH值于7~8之间，反应结束后用大量清水洗涤聚丙烯后50℃烘干，得到所述广谱抗菌聚丙烯无纺布。

将复苏并传代后（本发明使用的是第三代菌种）的金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、铜绿假单胞菌、白色念珠菌分别取一定量放入各自液体培养基中（金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、铜绿假单胞菌用营养琼脂培养基，白色念珠菌用PDA培养基），置于培养箱中培养18h，用酶标仪测量出相应菌种的OD值，随后各取1mL菌液放入装有9ml无菌水的玻璃试管中，用10倍稀释法稀释到合适的菌液浓度，分别取合适倍数的菌液50μL于原始聚丙烯、接枝壳聚糖的聚丙烯和接枝三氯生的聚丙烯无纺布上再用相应的聚丙烯覆盖住含菌液的聚丙烯，用载玻片压住，置于培养皿中用封口膜封住并于37℃培养箱中培养5h，随后取出分别用5mlPBS冲刷聚丙烯上残留的菌液或菌种（白色念珠菌使用含5%吐温80的生理盐水冲刷），再各取冲刷完聚丙烯的菌液200μL菌液分别涂覆在不同的固体培养基上，置于37℃培养箱中培养24h并观察拍照记录。

由图1、2、3可以看出原始聚丙烯对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、铜绿假单胞菌不具备抗菌性能，在接枝壳聚糖后抗菌性能有一定的提升，但远远达不到使用要求，但是在接枝三氯生抗菌剂后抗菌性能有了极大的提升，抗菌效果达到了99%以上完全符合食品包装、医疗卫生等领域对于聚丙烯制品的抗菌要求，此外从图4可以看出原始聚丙烯对于真菌白色念珠菌不具备抗菌效果，在接枝壳聚糖后有一定提升，在但在接枝三氯生抗菌剂后抗菌效果达到了99.9%, 以上说明本发明的抗菌聚丙烯不仅抗菌范围广且对于常见的菌种具有很强的抗菌效果。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims

1.一种广谱抗菌聚丙烯无纺布，其特征在于，其结构如下：

。

2.根据权利要求1所述的一种广谱抗菌聚丙烯无纺布的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）将聚丙烯无纺布先后用丙酮、NaOH溶液洗涤除去表面杂质，后用清水冲洗多次后烘干备用，称取一定量的二苯甲酮溶于20 mL无水乙醇搅拌溶解，随后加入40wt%的丙烯酸水溶液100mL，于25℃~35℃下搅拌，再加入清洗后的聚丙烯无纺布在该温度下浸渍0.5~1h；

2) 将浸渍好的聚丙烯无纺布取出沥干液体后置于紫外灯下正反面各辐射0.5h；随后取出于无水乙醇中超声清洗，再用清水冲洗多次，加入壳聚糖接枝液中浸渍12~24h，取出用清水超声清洗多次后烘干，得到接枝壳聚糖的聚丙烯；

3）将三聚氯氰溶于30 mL丙酮中，在置于冰水混合物中搅拌5~10min，再将三氯生溶于40mL丙酮中并向其中加入10mL去离子水，搅拌均匀后滴加至三聚氯氰丙酮溶液中，通过碳酸钠溶液调节pH为7~8之间，在低温下反应5~8h，通过离心并用乙醇和去离子水清洗多次烘干，得到三氯生衍生物；

4）将制备的三氯生衍生物溶于300mL去离子水中，搅拌均匀后加入接枝壳聚糖的聚丙烯，在一定温度下反应5~8h，期间通过NaOH溶液调节体系pH值7~8之间，反应结束后用大量清水洗涤，得到所述广谱抗菌聚丙烯无纺布。

3.根据权利要求2所述一种广谱抗菌聚丙烯无纺布的制备方法，其特征在于：步骤1）中所述聚丙烯无纺布形状为5×5cm大小，二苯甲酮用量为0.3g。

4.根据权利要求2所述一种广谱抗菌聚丙烯无纺布的制备方法，其特征在于：步骤1）和步骤4）中NaOH溶液浓度为0.1mol/L。

5.根据权利要求2所述一种广谱抗菌聚丙烯无纺布的制备方法，其特征在于：步骤2）中紫外灯波长为365nm。

6.根据权利要求2所述一种广谱抗菌聚丙烯无纺布的制备方法，其特征在于：步骤2）中壳聚糖接枝液是将10g壳聚糖分散于1L去离子水中，加入5mL冰乙酸，搅拌10min制备得到。

7.根据权利要求2所述一种广谱抗菌聚丙烯无纺布的制备方法及应用，其特征在于：步骤3）中三聚氯氰与三氯生的用量摩尔比为1:1，碳酸钠溶液浓度为10wt%，烘干温度为40℃，低温为0℃~10℃。

8.根据权利要求2所述一种广谱抗菌聚丙烯无纺布的制备方法及应用，其特征在于：步骤4）中三氯生衍生物的用量为3g，反应温度为50℃。