CN115198526A - 一种光催化抗菌聚丙烯非织造材料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及聚丙烯非织造材料技术领域，尤其涉及一种光催化抗菌聚丙烯非织造材料的制备方法，包括如下步骤：步骤一、制备壳聚糖整理液，采用戊二醛作为交联剂对其进行交联处理；步骤二、将经过洗净干燥后的聚丙烯非织造材料进行壳聚糖整理；步骤三、将纳米二氧化钛分散液对经壳聚糖整理后的聚丙烯非织造材料进行光催化抗菌整理。本发明工艺简单，原料绿色无污染，成本低易获取，通过壳聚糖和纳米二氧化钛的协同作用，提高聚丙烯非织造材料光催化抗菌活性，制备的材料具有优异的光催化抗菌性能。

Description

一种光催化抗菌聚丙烯非织造材料的制备方法
技术领域
本发明涉及聚丙烯非织造材料技术领域，尤其涉及一种光催化抗菌聚丙烯非织造材料的制备方法。
背景技术
目前，聚丙烯非织造材料由于生产工艺简单、原料来源丰富、价格低廉、强力高、耐酸碱、耐腐蚀、对人体无毒且成本低等优点而被广泛应用在医用防护材料、过滤材料、环保材料、包装材料等众多领域。传统的抗菌方法通常采用无机抗菌剂如金属离子抗菌剂或者有机抗菌剂如季铵盐类抗菌剂等对材料进行抗菌整理，但是它们本身存在一定的毒性，对人体有刺激，且随着使用时间的增加抗菌效果逐步减弱。光催化抗菌剂如纳米TiO2、ZnO、SnO2等能在光催化作用下可以有效杀死细菌，同时能降解大多数有机污染物，使其分解成对环境无害的无机物，抗菌效果持久。
TiO2作为最常用的光催化抗菌材料，有着稳定性好、无毒、廉价易得等优点，可以应用在健康、能源、环境等方面。TiO2在紫外光的激发下价带上的电子会跃迁至导带，生成电子空缺对，然后接触到水和氧气会生成羟基自由基(·OH)，过氧化氢(H2O2)和超氧自由基(·O2 -)等活性氧物质，这些活性氧物质具有很强的氧化性从而可以破坏细菌细胞结构使其失活，同时还能进一步分解细菌残余物，因此在抗菌纺织品等领域具有广泛的应用前景。但单独的纳米TiO2作为抗菌剂时由于其禁带宽度较大，生成的电子空穴对容易复合，因此抗菌效果有限。
壳聚糖是一种十分常见的绿色天然的纺织品抗菌整理剂。壳聚糖具有的氨基阳离子，可以和细菌细胞膜表面的阴离子结合，导致细胞膜的活性改变，从而能对多种微生物的生长起到抑制作用。采用壳聚糖与纳米TiO2进行联合整理，能进一步提高材料抗菌效果。同时壳聚糖是一种良好的粘结剂，可以促进纳米二氧化钛在材料表面的负载。因此将壳聚糖与纳米TiO2协同对材料进行整理，可以制备出具有高效抗菌功能的纺织材料。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种光催化抗菌聚丙烯非织造材料的制备方法，以戊二醛作为交联剂，采用绿色天然抗菌材料壳聚糖对聚丙烯非织造材料进行整理，再在聚丙烯非织造材料表面负载纳米二氧化钛，壳聚糖既作为粘结剂又作为抗菌增强剂与TiO2起到协同抗菌的作用，使材料具有优异的光催化抗菌性能。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种光催化抗菌聚丙烯非织造材料的制备方法，具体包括以下步骤：
步骤一、制备壳聚糖整理液，采用戊二醛作为交联剂对其进行交联处理；
步骤二、将经过洗净干燥后的聚丙烯非织造材料进行壳聚糖整理；
步骤三、将纳米二氧化钛分散液对经壳聚糖整理后的聚丙烯非织造材料进行光催化抗菌整理。
优选地，在步骤一中，所用壳聚糖分子量为5万，脱乙酰度89％-91％；将粉末状壳聚糖溶于2％醋酸溶液中，配制成壳聚糖溶液，壳聚糖溶液的质量分数为1.5-2.5％；将质量分数为2％戊二醛溶液加入到壳聚糖溶液中进行交联改性处理，壳聚糖溶液和戊二醛溶液的质量比为250:1，充分搅拌。
优选地，在步骤二中，将经过洗净干燥后的聚丙烯非织造材料浸渍在步骤一中经戊二醛交联后的壳聚糖整理液中，整理温度为40-80℃，浴比为1:40，时间为1h；随后冲洗掉聚丙烯非织造材料表面粘附的壳聚糖溶液，放入烘箱中烘干，烘干温度为60℃，时间为60-120min。
优选地，在步骤三中，所用二氧化钛纳米粉体粒径为3-5nm，晶型为锐钛型；将二氧化钛纳米粉体溶解在去离子水中，超声分散2h，配制成纳米二氧化钛分散液，纳米二氧化钛分散液的浓度为1.5-2.5g/L。
优选地，在步骤三中，将经壳聚糖整理后的聚丙烯非织造材料浸渍到纳米二氧化钛分散液中，40-60℃恒温水浴振荡2h，取出后充分水洗，放入烘箱中烘干，烘干温度为60℃，时间为60-120min。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、本发明采用戊二醛对壳聚糖溶液进行交联整理，然后对聚丙烯非织造材料进行壳聚糖整理，提高了壳聚糖在聚丙烯表面的成膜性，材料保留了良好的物理机械性能。
2、本发明采用壳聚糖作为粘接剂在聚丙烯非织造材料表面负载纳米二氧化钛的方法高效简便，能很好地将纳米二氧化钛固定在织物表面。
3、本发明采用由壳聚糖和纳米二氧化钛整理后的聚丙烯非织造材料具有优异的光催化抗菌性能。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图；
图2为本发明中聚丙烯非织造材料分别经不同整理后的扫描电镜照片(a.PP原样；b.壳聚糖-PP整理样；c.壳聚糖-纳米二氧化钛-PP整理样)；
图3为本发明中聚丙烯非织造材料经壳聚糖与纳米二氧化钛整理后抑菌效果图(a.空白样、壳聚糖-PP整理样和壳聚糖-纳米二氧化钛-PP整理样在有光照和无光照条件下对大肠杆菌的抑菌效果图；b.空白样、壳聚糖-PP整理样和壳聚糖-纳米二氧化钛-PP整理样在有光照和无光照条件下对金黄色葡萄球菌的抑菌效果图)。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
实施例一：
参照图1-图3，一种光催化抗菌聚丙烯非织造材料的制备方法，具体包括以下步骤：
步骤一：将粉末状壳聚糖溶于2％醋酸溶液中，配制成壳聚糖溶液，壳聚糖溶液的质量分数为1.5％，分子量为5万，脱乙酰度89％-91％；称取50g质量分数为2％的壳聚糖溶液置于烧杯中，加入0.2g质量分数2％的戊二醛溶液，充分搅拌。
步骤二：将经清洗预处理后的聚丙烯非织造材料浸没在上述步骤一经戊二醛交联后的壳聚糖整理液中，整理温度为50℃，浴比为1:40，时间为1h；随后冲洗掉材料表面粘附的壳聚糖溶液，放入烘箱中烘干，烘干温度为60℃，时间为90min。
步骤三：将粒径为3-5nm的锐钛型纳米二氧化钛粉体溶解在去离子水中，超声分散2h，配制成纳米二氧化钛分散液，纳米二氧化钛分散液的浓度为1.5g/L。将经壳聚糖整理后的聚丙烯非织造材料浸没到纳米二氧化钛分散液中，恒温水浴振荡，反应温度为50℃，反应时间为2h，取出后充分水洗，放入烘箱中，60℃条件下烘干90min。
本实施例中经光催化抗菌整理后的聚丙烯非织造材料在光照条件下对大肠杆菌的抑菌率达到96.63％，对金黄色葡萄球菌的抑菌率达到97.95％。
实施例二：
一种光催化抗菌聚丙烯非织造材料的制备方法，具体包括以下步骤：
步骤一：将粉末状壳聚糖溶于2％醋酸溶液中，配制成壳聚糖溶液，壳聚糖溶液的质量分数为2％，分子量为5万，脱乙酰度89％-91％；称取50g质量分数为2％的壳聚糖溶液置于烧杯中，加入0.2g质量分数2％的戊二醛溶液，充分搅拌。
步骤二：将经清洗预处理后的聚丙烯非织造材料浸没在上述步骤一经戊二醛交联后的壳聚糖整理液中，整理温度为50℃，浴比为1:40，时间为1h；随后冲洗掉材料表面粘附的壳聚糖溶液，放入烘箱中，烘干温度为60℃，时间为120min。
步骤三：将粒径为3-5nm的锐钛型纳米二氧化钛粉体溶解在去离子水中，超声分散2h，配制成纳米二氧化钛分散液，纳米二氧化钛分散液的浓度为2g/L。将经壳聚糖整理后的聚丙烯非织造材料浸没到纳米二氧化钛分散液中，恒温水浴振荡，反应温度为50℃，反应时间为2h，取出后充分水洗，放入烘箱中，60℃条件下烘干90min。
本实施例中经光催化抗菌整理后的聚丙烯非织造材料在光照条件下对大肠杆菌的抑菌率达到97.12％，对金黄色葡萄球菌的抑菌率达到98.93％。
综上所述，本发明以戊二醛作为交联剂，采用绿色天然抗菌材料壳聚糖对聚丙烯非织造材料进行整理，再在聚丙烯非织造材料表面负载纳米二氧化钛，壳聚糖既作为粘结剂又作为抗菌增强剂与TiO2起到协同抗菌的作用，使材料具有优异的光催化抗菌性能。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种光催化抗菌聚丙烯非织造材料的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
步骤一、制备壳聚糖整理液，采用戊二醛作为交联剂对其进行交联处理；
步骤二、将经过洗净干燥后的聚丙烯非织造材料进行壳聚糖整理；
步骤三、将纳米二氧化钛分散液对经壳聚糖整理后的聚丙烯非织造材料进行光催化抗菌整理。
2.根据权利要求1所述的一种光催化抗菌聚丙烯非织造材料的制备方法，其特征在于，在步骤一中，所用壳聚糖分子量为5万，脱乙酰度89％-91％；将粉末状壳聚糖溶于2％醋酸溶液中，配制成壳聚糖溶液，壳聚糖溶液的质量分数为1.5-2.5％；将质量分数为2％戊二醛溶液加入到壳聚糖溶液中进行交联改性处理，壳聚糖溶液和戊二醛溶液的质量比为250:1，充分搅拌。
3.根据权利要求1所述的一种光催化抗菌聚丙烯非织造材料的制备方法，其特征在于，在步骤二中，将经过洗净干燥后的聚丙烯非织造材料浸渍在步骤一中经戊二醛交联后的壳聚糖整理液中，整理温度为40-80℃，浴比为1:40，时间为1h；随后冲洗掉聚丙烯非织造材料表面粘附的壳聚糖溶液，放入烘箱中烘干，烘干温度为60℃，时间为60-120min。
4.根据权利要求1所述的一种光催化抗菌聚丙烯非织造材料的制备方法，其特征在于，在步骤三中，所用二氧化钛纳米粉体粒径为3-5nm，晶型为锐钛型；将二氧化钛纳米粉体溶解在去离子水中，超声分散2h，配制成纳米二氧化钛分散液，纳米二氧化钛分散液的浓度为1.5-2.5g/L。
5.根据权利要求4所述的一种光催化抗菌聚丙烯非织造材料的制备方法，其特征在于，在步骤三中，将经壳聚糖整理后的聚丙烯非织造材料浸渍到纳米二氧化钛分散液中，40-60℃恒温水浴振荡2h，取出后充分水洗，放入烘箱中烘干，烘干温度为60℃，时间为60-120min。
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