CN115012204B - 一种复合杀菌纤维材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种新型复合杀菌纤维材料及其制备方法。新型复合杀菌纤维材料制备方法,包括:将镁源、钙源按摩尔质量比为1:1在去离子水中混合搅拌,并加入二氧化硅纤维搅拌,制得溶液A;配置碱性的溶液B,将溶液B倒入溶液A中得到混合溶液,将混合溶液生成纤维材料后经过滤、干燥、烘干得到改性后的纤维材料,将改性后的纤维材料通过烧结制得到新型复合杀菌纤维材料。新型复合杀菌纤维材料,由所述的新型复合杀菌纤维材料制备方法制备而成。本发明所制备的新型复合杀菌纤维材料,由二氧化硅纤维为基底材料,通过钙镁改性制备复合杀菌纤维材料来达到抗菌的效果,其不仅具有室温杀菌的作用,而且还具有优异的持久性特性。
Description
技术领域
本发明涉及杀菌材料领域,特别是涉及一种复合杀菌纤维材料及其制备方法。
背景技术
随着社会的进步发展,人们的物质生活水平越来越高,对材料的性能要求也逐步提升,而纤维材料作为一种常用的材料,其应用非常广泛,特别在日用过滤器、衣物等。目前纤维材料往往作为一次性材料用于制成口罩等防护物品,传统的纤维虽然用途广,在功能上较单一,比如它并不具有抗菌功能,制成的商品需专用器材进行杀菌消毒后方可再次使用,对使用者的使用造成不便及对资源的浪费。
因此,设计和制备成本低廉、制备工艺简洁、无毒无害、便于回收利用和环境友好型复合杀菌纤维材料具有重大的研究意义。
发明内容
基于此,本发明的目的在于,提供一种复合杀菌纤维材料及其制备方法。
第一方面,本发明的复合杀菌纤维材料制备方法,包括:
将镁源、钙源按摩尔质量比为1:1在去离子水中混合搅拌,并加入二氧化硅纤维搅拌,制得溶液A;
配置碱性的溶液B,将溶液B倒入溶液A中得到混合溶液,将混合溶液生成纤维材料后经过滤、干燥、烘干得到改性后的纤维材料,将改性后的纤维材料通过烧结制得到复合杀菌纤维材料。
上述技术方案在一种实施方式中,所述二氧化硅纤维为利用纺丝液通过静电纺丝法制备。
上述技术方案在一种实施方式中,所述纺丝液的制备方法,包括:
将硅溶胶、乳酸按质量比为5:5混合搅拌,制得硅源溶液;
将高分子聚合物搅拌溶于溶剂中,制得物质的量浓度为10-15%的高分子聚合物溶液;
将硅源溶液与高分子聚合物溶液按质量比1:1-2混合、搅拌,制得纺丝液。
上述技术方案在一种实施方式中,所述高分子聚合物为聚乙烯醇,所述溶剂为乙醇。
上述技术方案在一种实施方式中,所述利用纺丝液通过静电纺丝法制备,包括:将纺丝液倒入无针静电纺丝机的液槽中,进行静电纺丝,相关参数如下:正电压10kv,负电压4kv,针头转速为100r/min,接收装置到针头的距离为12cm,接收装置转速为60r/min。
上述技术方案在一种实施方式中,所述镁源为氯化镁、硝酸镁、硫酸镁的一种或多种;
所述钙源为氯化钙、硝酸钙的一种或多种;
镁元素和钙元素的摩尔质量比为1:0.5-2,钙元素和镁元素的浓度和为5mol/L。
上述技术方案在一种实施方式中,所述碱性的溶液B为氢氧化钠、氨水、氢氧化钾的一种或多种,其浓度为2-10mol/L。
上述技术方案在一种实施方式中,所述将混合溶液经干燥、烘干得到改性后的纤维材料,将改性后的纤维材料通过烧结制得到复合杀菌纤维材料,包括:
将混合溶液中生成纤维材料后浸泡1-3h,经过滤、干燥、烘干得到改性后的纤维材料,将改性后的纤维材料取出后在真空干燥箱中烘干,后放入马弗炉中于800℃下保温30min烧结,然后自然冷却至室温,制备得到复合杀菌纤维材料。
第二发明,本发明提供一种复合杀菌纤维材料,由上述的复合杀菌纤维材料制备方法制备而成。
相对于现有技术,本发明的复合杀菌纤维材料及其制备方法的有益效果:
本发明所制备的复合杀菌纤维材料,由二氧化硅纤维为基底材料,通过钙镁改性制备复合杀菌纤维材料来达到抗菌的效果,其不仅具有室温杀菌的作用,而且还具有优异的持久性特性。另外,本发明所制备的复合杀菌纤维材料成本低廉、制备工艺简洁,适于工业化生产应用。
为了更好地理解和实施,下面结合附图详细说明本发明。
附图说明
图1是本发明的复合杀菌纤维材料制备方法的示例性流程框图。
具体实施方式
在本说明书中提到或者可能提到的上、下、左、右、前、后、正面、背面、顶部、底部等方位用语是相对于其构造进行定义的,它们是相对的概念。因此,有可能会根据其所处不同位置、不同使用状态而进行相应地变化。所以,也不应当将这些或者其他的方位用语解释为限制性用语。
以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反,它们仅是与本公开的一些方面相一致的实施方式的例子。
在本公开使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的,而非旨在限制本公开。在本公开中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式,除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解,本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
请参阅图1,图1是本发明的复合杀菌纤维材料制备方法的示例性流程框图。
第一方面,本发明的复合杀菌纤维材料制备方法,包括:
步骤101,将镁源、钙源按摩尔质量比为1:1在去离子水中混合搅拌,并加入二氧化硅纤维搅拌,制得溶液A。
可选地,在一种实施方式中,镁源为氯化镁、硝酸镁、硫酸镁的一种或多种。
可选地,钙源为氯化钙、硝酸钙的一种或多种。
进一步,镁元素和钙元素的摩尔质量比为1:0.5-2,钙元素和镁元素的浓度和为5mol/L。
具体地,二氧化硅纤维为利用纺丝液通过静电纺丝法制备。
在一种实施方式中,纺丝液的制备方法,包括:
步骤1011,将硅溶胶、乳酸按质量比为5:5混合搅拌,制得硅源溶液。
步骤1012,将高分子聚合物搅拌溶于溶剂中,制得物质的量浓度为10-15%的高分子聚合物溶液。
在一种实施方式中,高分子聚合物为聚乙烯醇(PVA),溶剂为乙醇。
步骤1013,将硅源溶液与高分子聚合物溶液按质量比1:1-2混合、搅拌,制得纺丝液。
在一种实施方式中,利用纺丝液通过静电纺丝法制备,包括:将纺丝液倒入无针静电纺丝机的液槽中,进行静电纺丝,相关参数如下:正电压10kv,负电压4kv,针头转速为100r/min,接收装置到针头的距离为12cm,接收装置转速为60r/min。
步骤102,配置碱性的溶液B,将溶液B倒入溶液A中得到混合溶液,将混合溶液生成纤维材料后经过滤、干燥、烘干得到改性后的纤维材料,将改性后的纤维材料通过烧结制得到复合杀菌纤维材料。
可选地,碱性的溶液B为氢氧化钠、氨水、氢氧化钾的一种或多种,其浓度为2-10mol/L。
在一种实施方式中,将混合溶液经干燥、烘干得到改性后的纤维材料,将改性后的纤维材料通过烧结制得到复合杀菌纤维材料,具体包括:
将混合溶液中生成纤维材料后浸泡1-3h,经过滤、干燥、烘干得到改性后的纤维材料,将改性后的纤维材料取出后在真空干燥箱中烘干,后放入马弗炉中于800℃下保温30min烧结,然后自然冷却至室温,制备得到复合杀菌纤维材料。
第二发明,本发明提供一种复合杀菌纤维材料,由上述的复合杀菌纤维材料制备方法制备而成。
实施例
1.称取7g硅溶胶,将其置于锥形瓶中,再加入7g乳酸密封搅拌混合,水浴45℃,搅拌4h,制得硅源溶液。
称取10g聚乙烯醇(PVA),将其溶解在100g纯水中。
将14g硅源溶液与14g高分子聚合物溶液混合、搅拌,制得纺丝液。
利用纺丝液通过静电纺丝法(正电压10kv,负电压4kv,针头转速为100r/min,接收装置到针头的距离为12cm,接收装置转速为60r/min)制得二氧化硅纤维材料。
2.将0.25mol氯化镁和0.25mol氯化钙溶解于100ml去离子水中,并加入10g二氧化硅纤维,制得溶液A。
取0.25mol氢氧化钠溶解在100ml去离子水中,得到溶液B,将溶液B和溶液A混合,将混合溶液生成纤维材料后,将纤维材料浸泡1-3h,将纤维材料取出后在真空干燥箱中烘干,后放入马弗炉中于800℃下保温30min,然后自然冷却至室温,制备得到复合杀菌纤维材料。
通过上述对比例获得的复合杀菌纤维材料对大肠杆菌的有效抗菌效果为95%。说明复合杀菌纤维材料对于杀菌具有比较完美的去除效果。
另外,复合杀菌纤维材料里的镁、钙等金属离子,还能破坏微生物细菌的电子传输系统、物质传输系统、以及呼吸系统。当微生物细菌的菌体失去原来的活性后,复合杀菌纤维材料里的镁、钙等金属离子还能从微生物细菌的菌体中分离出来,进行来回重复的抗菌、抑菌、杀菌活动。所以复合杀菌纤维材的杀菌效果持久。
对比例
采用实验例中的二氧化硅纤维材料进行大肠杆菌抗菌实验,获得的大肠杆菌的有效抗菌效果为10%。说明普通二氧化硅纤维抗菌效果一般。
本发明的复合杀菌纤维材料及其制备方法成本低廉、制备工艺简洁、无毒无害、便于回收利用,且对环境友好。
相对于现有技术,本发明的复合杀菌纤维材料及其制备方法的有益效果:
本发明所制备的复合杀菌纤维材料,由二氧化硅纤维为基底材料,通过钙镁改性制备复合杀菌纤维材料来达到抗菌的效果,其不仅具有室温杀菌的作用,而且还具有优异的持久性特性。另外,本发明所制备的复合杀菌纤维材料成本低廉、制备工艺简洁,适于工业化生产应用。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种复合杀菌纤维材料制备方法,其特征在于,包括:
将镁源、钙源按摩尔质量比为1:1在去离子水中混合搅拌,并加入二氧化硅纤维搅拌,制得溶液A;
配置碱性的溶液B,将溶液B倒入溶液A中得到混合溶液,将混合溶液生成纤维材料后经过滤、干燥、烘干得到改性后的纤维材料,将改性后的纤维材料通过烧结制得到复合杀菌纤维材料;
所述将混合溶液经干燥、烘干得到改性后的纤维材料,将改性后的纤维材料通过烧结制得到复合杀菌纤维材料,包括:
将混合溶液中生成纤维材料后浸泡1-3h,经过滤、干燥、烘干得到改性后的纤维材料,将改性后的纤维材料取出后在真空干燥箱中烘干,后放入马弗炉中于800℃下保温30min烧结,然后自然冷却至室温,制备得到复合杀菌纤维材料。
2.根据权利要求1所述的复合杀菌纤维材料制备方法,其特征在于:所述二氧化硅纤维为利用纺丝液通过静电纺丝法制备。
3.根据权利要求2所述的复合杀菌纤维材料制备方法,其特征在于:所述纺丝液的制备方法,包括:
将硅溶胶、乳酸按质量比为5:5混合搅拌,制得硅源溶液;
将高分子聚合物搅拌溶于溶剂中,制得物质的量浓度为10-15%的高分子聚合物溶液;
将硅源溶液与高分子聚合物溶液按质量比1:1-2混合、搅拌,制得纺丝液。
4.根据权利要求3所述的复合杀菌纤维材料制备方法,其特征在于:所述高分子聚合物为聚乙烯醇,所述溶剂为乙醇。
5.根据权利要求2-4任一项所述的复合杀菌纤维材料制备方法,其特征在于:所述利用纺丝液通过静电纺丝法制备,包括:将纺丝液倒入无针静电纺丝机的液槽中,进行静电纺丝,相关参数如下:正电压10kv,负电压4kv,针头转速为100r/min,接收装置到针头的距离为12cm,接收装置转速为60r/min。
6.根据权利要求1所述的复合杀菌纤维材料制备方法,其特征在于:所述镁源为氯化镁、硝酸镁、硫酸镁的一种或多种;
所述钙源为氯化钙、硝酸钙的一种或多种;
镁元素和钙元素的摩尔质量比为1:0.5-2,钙元素和镁元素的浓度和为5mol/L。
7.根据权利要求1所述的复合杀菌纤维材料制备方法,其特征在于:所述碱性的溶液B为氢氧化钠、氨水、氢氧化钾的一种或多种,其浓度为2-10mol/L。
8.一种复合杀菌纤维材料,其特征在于:由权利要求1-7任一项所述的复合杀菌纤维材料制备方法制备而成。
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