CN115380916A - 一种可喷涂式纳米抗菌水溶液喷剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种可喷涂式纳米抗菌水溶液喷剂，其特征在于，由以下重量份的物质组成：少层MXene纳米片1～50份，表面活性剂2～10份，水溶液20～70份。同时，本发明还公开了一种可喷涂式纳米抗菌水溶液喷剂的制备方法，包括S1、将少层MXene纳米片、植物多酚、表面活性以及水溶液加入带有氮气阀的三颈烧瓶中，充入氮气并做好避光处理后，进行冰水浴超声30min，便得到混合溶液等步骤。本发明通过利用少层MXene纳米片的亲水性等功能来实现在纤维素基的纤维表面的稳定附着。同时，织物抗菌喷剂可以对使用过的抗菌纤维面料进行再喷涂，实现抗菌面料的维护，延长其抗菌效果。

Description

一种可喷涂式纳米抗菌水溶液喷剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及抗菌喷剂技术领域，具体是指一种可喷涂式纳米抗菌水溶液喷剂及其制备方法。
背景技术
织物抗菌喷剂是抗菌喷剂中的一种，它用于去除织物上的细菌、真菌和霉菌，保持织物清洁，并能防止细菌再生和繁殖。织物抗菌喷剂可以对使用过的抗菌纤维面料进行再喷涂，实现抗菌面料的维护，延长其抗菌效果。目前使用的织物抗菌喷剂中的纳米粒子由于需要均匀分散，往往需要使用有机溶剂进行分散处理，这便导致织物抗菌喷剂不够环保，并且有一定的毒性；同时，由于粒子的氧化和发生化学反应，使抗菌活性较低，附着性较差，易失效。
由此可见，现有的织物抗菌喷剂存在抗菌效果和附着性较差的问题，导致织物抗菌喷剂的抗菌时效过低，致使织物抗菌喷剂不能有效的去除织物上的细菌、真菌和霉菌，保持织物清洁，不能有效的防止细菌再生和繁殖。
发明内容
本发明的目的在于解决上述问题，提供一种可喷涂式纳米抗菌水溶液喷剂及其制备方法，可利用MXene亲水性，可在水中均匀分散，并且利用其与纤维素的氢键相互作用，实现在纤维素基的纤维表面的稳定附着，以有效去除织物上的细菌、真菌和霉菌，保持织物清洁，有效的防止细菌再生和繁殖。同时，织物抗菌喷剂可以对使用过的抗菌纤维面料进行再喷涂，实现抗菌面料的维护，延长其抗菌效果。
本发明的目的通过下述技术方案实现：
一种可喷涂式纳米抗菌水溶液喷剂，由以下重量份的物质组成：少层MXene纳米片1～50份，表面活性剂2～10份，水溶液20～70份。为了进一步提高可喷涂式纳米抗菌水溶液喷剂的附着性能，本发明还设置了重量份为1～10份的增稠剂。为了提高可喷涂式纳米抗菌水溶液喷剂的抗菌时效，还增加了重量份为1～50份的植物多酚。还可同时设置重量份为1～10份的增稠剂和重量份为1～50份的植物多酚，以使可喷涂式纳米抗菌水溶液喷剂的附着性能、抗菌时效更好。
本发明中的水溶液作为少层MXene纳米片与植物多酚的混合物的分散液，能有效的确保了本发明的环保性和安全性，因此，本发明中的水溶液的PH值设定为4.2～7.5。该水溶液为磷酸盐缓冲液、硼酸盐缓冲液、组氨酸缓冲液、碳酸氢钠-碳酸钠缓冲液、Tris-HCl缓冲液、二乙醇胺缓冲液中的一种或几种与纯化水的混合物。为了能充分的利用少层MXene纳米片的水溶性，使少层MXene纳米片可在水中均匀分散。
进一步的，所述植物多酚为氢键供体，可以与纤维表面和少层MXene纳米片表面形成丰富的氢键作用，同时，植物多酚具有一定的抗氧化性，可保证长时间的抗菌效果，且该植物多酚为单宁酸、儿茶酚、没食子酸、鞣花酸中的一种或几种的混合物。
其中，植物多酚和少层MXene纳米片为本发明中非常重要组成成分，其对本发明的效果起有重要作用，本发明中优先将植物多酚与少层MXene纳米片的质量比为1:1-10:1。为达到更好的使用效果，植物多酚与少层MXene纳米片的质量比优先采用10:1的比例来实现。
作为本发明的一种优选方案，所述增稠剂均为带正电的壳聚糖或季铵盐壳聚糖；所述表面活性剂为聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮等非离子型表活剂。
一种可喷涂式纳米抗菌水溶液喷剂的制备方法，包括以下步骤：
S1、将重量份为1～50份的少层MXene纳米片、重量份为1～50份的植物多酚、重量份为2～10份的表面活性以及重量份为20～70份的水溶液加入带有氮气阀的三颈烧瓶中，充入氮气并做好避光处理后，进行冰水浴超声30min，便得到混合溶液；
S2、将得到的混合溶液进行过滤后，制得抗菌水溶液喷剂初液；
S3、在得到的抗菌水溶液喷剂初液中，加入重量份为1～3份的增稠剂，在室温避光条件下机械搅拌30分钟，静置后得到最终的可喷涂式纳米抗菌水溶液喷剂。
本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：
(1)本发明通过利用少层MXene纳米片的亲水性，采用水溶液作为少层MXene纳米片分散液，使少层MXene纳米片能得到均匀的分散，使少层MXene纳米片与纤维素的氢键相互作用，实现在纤维素基的纤维表面的稳定附着，从而提高了抗菌水溶液喷剂的抗菌活性能、附着性、抗菌持久性。
(2)本发明中通过植物多酚作为抗氧化剂，能提高抗菌水溶液喷剂的抗菌时间，使抗菌水溶液喷剂能保持对织物的长时间抗菌效果。同时，织物抗菌喷剂可以对使用过的抗菌纤维面料进行再喷涂，实现抗菌面料的维护，延长其抗菌效果。
(3)本发明提高设置的表面活性剂和增稠剂相配合，能更有效的提高少层MXene纳米片的粘附效果，延长抗菌活性。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
本实施例的可喷涂式纳米抗菌水溶液喷剂由重量份为1～50份的植物多酚，重量份为1～50份的少层MXene纳米片，重量份为2～10份的表面活性剂，重量份为20～70份的水溶液，重量份为1～3份的增稠剂组成。其中，植物多酚为氢键供体，可以与纤维表面和少层MXene纳米片表面形成丰富的氢键作用，同时，植物多酚具有一定的抗氧化性，可保证长时间的抗菌效果，且该植物多酚为单宁酸、儿茶酚、没食子酸、鞣花酸中的一种或几种的混合物。当植物多酚为单宁酸、儿茶酚、没食子酸以及鞣花酸的几种混合物来实现时，上述材料之间的重量份可以任意配置。增稠剂均为带正电的壳聚糖或季铵盐壳聚糖。所述表面活性剂为聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮等非离子型表活剂。
另外，水溶液为磷酸盐缓冲液、硼酸盐缓冲液、组氨酸缓冲液、碳酸氢钠-碳酸钠缓冲液、Tris-HCl缓冲液、二乙醇胺缓冲液中的一种或几种与纯化水的混合物。当水溶液为磷酸盐缓冲液、硼酸盐缓冲液、组氨酸缓冲液、碳酸氢钠-碳酸钠缓冲液、Tris-HCl缓冲液、二乙醇胺缓冲液的几种与纯化水的混合物来实现时，上述材料之间的重量份可以任意配置。为了能充分的利用少层MXene纳米片的水溶性，使少层MXene纳米片可在水中均匀分散。在具体实施时，纯化水在水溶液中的占比为98份左右。
为便于说明，本实施例以制备100g的可喷涂式纳米抗菌水溶液喷剂为例来对其制备方法及步骤进行说明。
首先，称取5g的表面活性剂、30g的植物多酚、3g的少层MXene纳米片、60g的水溶液，加入带有氮气阀的三颈烧瓶中，并充入氮气并做好避光处理后，进行冰水浴超声30min，便得到混合溶液；其次，将混合溶液进行过滤，得到抗菌水溶液喷剂初液；最后，称取2g的增稠剂加入抗菌水溶液喷剂初液中，室温避光条件下机械搅拌30分钟，静置后得到最终的可喷涂式纳米抗菌水溶液喷剂。
上述制备过程中，植物多酚优先采用单宁酸来实现，为达到更好的使用效果，本实施例中的植物多酚与少层MXene纳米片的质量比优先采用10:1的比例来实现。表面活性剂优先采用非离子型表活剂聚乙二醇来实现，增稠剂优先采用季铵盐壳聚糖来实现。水溶液优先采用磷酸盐缓冲液与硼酸盐缓冲液以及组氨酸缓冲液与纯化水的混合物来实现。其中，具体的实施时，磷酸盐缓冲液与硼酸盐缓冲液以及组氨酸缓冲液混合物在水溶液的占比为2％，纯化水的占比为98％，使水溶液的PH值为4.2～7.5时最佳。
实施例2
本实施例与实施例1内容基本相同，其不同点如下：
本实施例的可喷涂式纳米抗菌水溶液喷剂由重量份为重量份为1～50份的少层MXene纳米片，重量份为2～10份的表面活性剂，重量份为20～70份的水溶液，重量份为1～3份的增稠剂组成。
为便于说明，本实施例以制备100g的可喷涂式纳米抗菌水溶液喷剂为例来对其制备方法及步骤进行说明。
首先，称取10g的表面活性剂、3g的少层MXene纳米片、80g的水溶液，加入带有氮气阀的三颈烧瓶中，并充入氮气并做好避光处理后，进行冰水浴超声30min，便得到混合溶液；其次，将混合溶液进行过滤，得到抗菌水溶液喷剂初液；最后，称取7g的增稠剂加入抗菌水溶液喷剂初液中，室温避光条件下机械搅拌30分钟，静置后得到最终的可喷涂式纳米抗菌水溶液喷剂。
上述制备过程中，表面活性剂优先采用非离子型表活剂聚乙烯吡咯烷酮来实现，增稠剂优先采用季铵盐壳聚糖来实现。水溶液优先采用磷酸盐缓冲液与纯化水的混合物来实现。其中，具体实施时，磷酸盐缓冲液在水溶液的占比为2％，纯化水的占比为98％，使水溶液的PH值为4.2～7.5时最佳。
实施例3
实施例与实施例1内容基本相同，其不同点如下：
本实施例的可喷涂式纳米抗菌水溶液喷剂由重量份为1～50份的植物多酚，重量份为1～50份的少层MXene纳米片，重量份为2～10份的表面活性剂，重量份为20～70份的水溶液。
为便于说明，本实施例以制备100g的可喷涂式纳米抗菌水溶液喷剂为例来对其制备方法及步骤进行说明。
首先，称取10g的表面活性剂、40g的植物多酚、4g的少层MXene纳米片、46g的水溶液，加入带有氮气阀的三颈烧瓶中，并充入氮气并做好避光处理后，进行冰水浴超声30min，便得到混合溶液；其次，将混合溶液进行过滤，得到抗菌水溶液喷剂初液；最后，室温避光条件下静置后得到最终的可喷涂式纳米抗菌水溶液喷剂。
上述制备过程中，植物多酚优先采用单宁酸与鞣花酸的混合物来实现，上述材料之间的重量份可以任意配置，为达到更好的使用效果，植物多酚与少层MXene纳米片的质量比优先采用10:1的比例来实现。表面活性剂优先采用非离子型表活剂聚乙烯吡咯烷酮来实现。水溶液优先采用碳酸钠缓冲液与纯化水的混合物来实现。其中，具体实施时，碳酸钠缓冲液在水溶液的占比为2％，纯化水的占比为98％，使水溶液的PH值为4.2～7.5时最佳。
实施例4
实施例与实施例1内容基本相同，其不同点如下：
本实施例的可喷涂式纳米抗菌水溶液喷剂由重量份为重量份为1～50份的少层MXene纳米片，重量份为2～10份的表面活性剂，重量份为20～70份的水溶液。
为便于说明，本实施例以制备100g的可喷涂式纳米抗菌水溶液喷剂为例来对其制备方法及步骤进行说明。
首先，称取30g的表面活性剂、10g的少层MXene纳米片、60g的水溶液，加入带有氮气阀的三颈烧瓶中，并充入氮气并做好避光处理后，进行冰水浴超声30min，便得到混合溶液；其次，将混合溶液进行过滤，得到抗菌水溶液喷剂初液；最后，室温避光条件下静置后得到最终的可喷涂式纳米抗菌水溶液喷剂。
上述制备过程中，表面活性剂优先采用非离子型表活剂聚乙烯吡咯烷酮来实现。水溶液优先采用碳酸钠缓冲液与纯化水的混合物来实现。其中，具体实施时，碳酸钠缓冲液在水溶液的占比为2％，纯化水的占比为98％，使水溶液的PH值为4.2～7.5时最佳。
为便于说明本发明在不同重量份下的各种性能，本申请人采集了多块相同成份、面积、厚度的棉质纤维布作为喷洒载体，将上述实施例1～3所制作的可喷涂式纳米抗菌水溶液喷剂和现有抗菌水溶液喷剂分别喷洒在质纤维布上，测试其在1天、一周、两周、四周的各时段的抑菌率，其中，测试时所选细菌为革兰氏阴性大肠杆菌(E.coli.)，其测试数据下表1：
Figure BDA0003797799230000061
Figure BDA0003797799230000071
表1
由上述表1中，可很好的得出本申请各实施例制备的可喷涂式纳米抗菌水溶液喷剂的附着力、抗菌效果均优于现有技术。其中，实施例1所制备的可喷涂式纳米抗菌水溶液喷剂的附着力、抗菌效果最优。另外，根据实施例2～4的检测结果说明，在没有植物多酚的情况下，可喷涂式纳米抗菌水溶液喷剂的抗菌时效有所减弱，而在没有增稠剂的情况下的可喷涂式纳米抗菌水溶液喷剂的附着力很不理想，导致其抗菌效果不足。在同时没有植物多酚和增稠剂的情况下的可喷涂式纳米抗菌水溶液喷剂的附着力、抗菌效果较差。
因此，说明植物多酚与少层MXene纳米片以及水溶液相配合，且在质量比值10:1的情况下的具有很好的抗菌效果，也说明少层MXene纳米片在水溶液中得到了均匀的分散；同时，说明表面活性剂与增稠剂相配合，能使可喷涂式纳米抗菌水溶液喷剂的附着力得到有效的提高。也充分说明本发明通过利用少层MXene纳米片的亲水性，采用水溶液作为少层MXene纳米片分散液，使少层MXene纳米片能得到均匀的分散，使少层MXene纳米片与纤维素的氢键相互之间能作用，实现在纤维素基的纤维表面的稳定附着，从而提高了抗菌水溶液喷剂的抗菌活性能、附着性、抗菌持久性。
如上所述，便可很好的实现本发明。

Claims (10)

1.一种可喷涂式纳米抗菌水溶液喷剂，其特征在于，由以下重量份的物质组成：少层MXene纳米片1～50份，表面活性剂2～10份，水溶液20～70份。
2.根据权利要求1所述的可喷涂式纳米抗菌水溶液喷剂，其特征在于，还包括重量份为1～10份的增稠剂。
3.根据权利要求1所述的可喷涂式纳米抗菌水溶液喷剂，其特征在于，还包括重量份为1～50份的植物多酚。
4.根据权利要求1所述的可喷涂式纳米抗菌水溶液喷剂，其特征在于，还包括重量份为1～50份的植物多酚，重量份为1～10份的增稠剂。
5.根据权利要求4所述的可喷涂式纳米抗菌水溶液喷剂，其特征在于，所述水溶液的PH值为4.2～7.5，该水溶液为磷酸盐缓冲液、硼酸盐缓冲液、组氨酸缓冲液、碳酸氢钠-碳酸钠缓冲液、Tris-HCl缓冲液、二乙醇胺缓冲液中的一种或几种与纯化水的混合物。
6.根据权利要求5所述的可喷涂式纳米抗菌水溶液喷剂，其特征在于，所述植物多酚为氢键供体，且该植物多酚为单宁酸、儿茶酚、没食子酸、鞣花酸中的一种或几种的混合物。
7.根据权利要求6所述的可喷涂式纳米抗菌水溶液喷剂，其特征在于，所述植物多酚与少层MXene纳米片的质量比为1:1-10:1。
8.根据权利要求7所述的可喷涂式纳米抗菌水溶液喷剂，其特征在于，所述植物多酚与少层MXene纳米片的质量比为10:1。
9.根据权利要求8所述的可喷涂式纳米抗菌水溶液喷剂，其特征在于，所述增稠剂为带正电的壳聚糖或季铵盐壳聚糖；表面活性剂为聚乙二醇或聚乙烯吡咯烷酮非离子型表活剂。
10.根据权利要求1～9任一项所述的可喷涂式纳米抗菌水溶液喷剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将重量份为1～50份的少层MXene纳米片、重量份为1～50份的植物多酚、重量份为2～10份的表面活性以及重量份为20～70份的水溶液加入带有氮气阀的三颈烧瓶中，充入氮气并做好避光处理后，进行冰水浴超声30min，便得到混合溶液；
S2、将得到的混合溶液进行过滤后，制得抗菌水溶液喷剂初液；
S3、在得到的抗菌水溶液喷剂初液中，加入重量份为1～3份的增稠剂，在室温避光条件下机械搅拌30分钟，静置后得到最终的可喷涂式纳米抗菌水溶液喷剂。
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