CN115652611A - 一种抗菌医用纺织品及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种抗菌医用纺织品及其制备方法，其制备方法具体包括以下步骤：（1）将纺织纤维浸泡在生物碳量子点溶液中进行超声处理，然后取出、压制干燥，得到富含生物碳量子点的纺织纤维；（2）将富含生物碳量子点的纺织纤维置于金属氧化物分散液中进行超声反应，反应结束后取出、压制干燥，再放入密闭烘箱内烘制，即得到所述抗菌医用纺织品。该制备方法工艺简单，易于产业化应用，且制备得到的抗菌医用纺织品的抗菌成分与纺织品表面的附着力强，能有效提高纺织品的抗菌持久性。
Description
技术领域
本发明属于医用纺织品技术领域，特别涉及一种抗菌医用纺织品及其制备方法。
背景技术
医用纺织品是医院内感染的重要媒介，传统的医用纺织品大多只是普通棉织物，其空隙大、绒毛多，挡不住细菌污染，其表层绒毛还有收集细菌的作用。目前，抗菌医用纺织品面料的制备主要有两个途径：抗菌整理技术或使用抗菌纤维材料。抗菌整理技术是指在纺织品印染加工过程中，采用浸渍、浸轧、涂层或喷涂等方法将抗菌剂施加到纤维上，并使之固着在纺织品中的一种方法，可以截断细菌、真菌、霉菌等有害微生物传播和繁殖的途径，涉及染整、化工、医学、微生物学等多学科。
超声化学，简称声化学，主要是指利用超声波加速化学反应，提高化学产率的交叉学科。声化学能够赋予特定表面一些特殊的性质，如磁性、荧光和抗菌等，即声化学涂层。声化学涂层采用银、铜和锌等金属的抗菌纳米颗粒覆盖纺织品，能减少医院感染的发生，而且，抗菌声化学涂层可以经受多次洗涤而不降低性能。 Sonovia口罩内层材料就是采用超声波织物整理技术将氧化锌纳米颗粒机械浸渍到纺织品中而得到的聚酯纤维，可以杀死99％以上的细菌、病毒和真菌，且高温下经过几十次清洗而不降低抗菌性能。
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发明内容
针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的就在于提供一种抗菌医用纺织品及其制备方法，该制备方法工艺简单，易于产业化应用，且制备得到的抗菌医用纺织品的抗菌成分与纺织品表面的附着力强，能有效提高纺织品的抗菌持久性。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种抗菌医用纺织品的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)将纺织纤维浸泡在生物碳量子点溶液中进行超声处理，然后取出、压制干燥，得到富含生物碳量子点的纺织纤维；
(2)将富含生物碳量子点的纺织纤维置于金属氧化物分散液中进行超声反应，反应结束后取出、压制干燥，再放入密闭烘箱内烘制，即得到所述抗菌医用纺织品。
进一步地，所述生物碳量子点溶液按以下方法制备得到：洗除生物质碳源表面的灰尘，自然晾干后将生物质碳源置于马弗炉中，在氮气保护气氛下进行碳化处理，得到生物质碳粉；然后将生物质碳粉超声分散在水中后，加入氨水，然后进行超声反应，反应结束后冷却至室温，离心除去不溶物，然后稀释，即得到所述生物碳量子点溶液，所述生物碳量子点溶液中生物碳量子点浓度为20～40 mg/L。
进一步地，所述生物质碳源为稻草、稻壳、麦秸和花生壳中的一种或多种。
进一步地，所述碳化处理温度为300～500℃，处理时间为1～3h。
进一步地，加入氨水后，生物质碳粉水溶液和氨水构成的混合溶液中的氨水的质量百分比浓度为1.5～3.0％。
进一步地，制备生物碳量子点溶液时超声反应功率为650～750w，时间为1 ～2h；步骤(1)中超声处理功率为650～750w，时间为30min。
进一步地，所述纺织纤维为聚酯纤维、聚丙烯纤维、聚乳酸纤维、纤维素纤维或棉纤维中的一种。
进一步地，所述金属氧化物为纳米氧化锌、纳米氧化铜中的一种或两种，且金属氧化物的粒径为10～30nm；分散液中金属氧化物的浓度为50～100mg/L。
进一步地，步骤(2)中，制备抗菌医用纺织品时的超声反应功率为650～800 w，时间为30～60min。
一种抗菌医用纺织品，按前面所述的制备方法制备得到。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1、纺织纤维浸泡在生物碳量子点溶液中时，因生物碳量子点表面富含羟基、羧基、氨基等活性官能团，在超声波触发下，生物碳量子点具有很高的反应活性，表面的活性官能团容易与纺织纤维表面的官能团发生化学反应而沉积在纺织纤维表面形成生物碳量子点层，并且生物碳量子点与纺织纤维反生化学反应形成稳定的共价键，使得生物炭量子点层能牢固附着在纺织纤维表面不易脱落；而在与金属氧化物进行超声反应过程中，沉积在纺织纤维的生物碳量子点富余的活性官能团与金属氧化物发生化学反应，并形成稳定的金属-氧/氮化学键，使得金属氧化物能牢固地附着在生物炭量子点层表面，从而增加金属氧化物抗菌成分的稳定性，进而有利于提高医用纺织品抗菌的持久性。
2、本发明采用超声波触发生物质碳源发生化学反应生成生物碳量子点，在超声作用下，反应物质和水溶液产生急剧的运动，又由于声压的变化，使水受到压缩和稀疏作用，在声波的稀疏相区，气穴膨胀长大，并为周围的液体蒸气或气体充满。在压缩相区，气穴很快塌陷、破裂，产生大量微泡。这些微泡在长大以致突然破裂时能产生很强的冲击波而在微空间导致的高温高压作用于生物质碳粉而发生破碎，具有反应速度快、反应时间短，产率高、产品质量纯且碳量子点表面含有更多的活性官能团(如羟基、羧基、氨基等)的特点。
3、本发明采用稻草、稻壳、麦秸和花生壳等作为生物质碳源，不仅来源丰富价格低廉，而且含碳量高，使用其废弃物利用有助于环保，减少环境污染。且本发明所述的制备方法工艺简单，利于产业化应用。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
实施例1
1)生物质碳量子点溶液的制备
用去离子水除去稻壳表面的灰尘，自然烘干后，称取200g，置于马弗炉中，在氮气保护环境下，在300℃下煅烧3h，冷却得到稻壳碳粉。
将5g稻壳碳粉超声分散在90mL去离子水中，加入10mL25％的氨水，超声反应1h，其中超声反应功率为650w，离心除去不溶物，得到稻壳碳量子点溶液，稀释200倍。
2)纺织聚酯纤维表面的碳量子点处理
在室温下，将25cm×25cm的纺织聚酯纤维置于500mL稀释后的稻壳碳量子点溶液中，稀释后的稻壳碳量子点的浓度为20mg/L，超声处理30min，其中超声功率为650w，然后取出，压制干燥，得到富含生物质碳量子点的纺织聚酯纤维。
3)纺织聚酯纤维表面的抗菌处理
在室温下，将25cm×25cm的富含生物质碳量子点的纺织聚酯纤维置于500 mL含有粒径10nm的氧化铜的分散液中，其中分散液中氧化铜的浓度为50 mg/L，超声处理30min，其中超声反应功率为650w，然后取出，压制干燥，然后放入密封烘箱内烘制，即可得到具有抗菌性能医用纺织聚酯纤维。
实施例2
1)生物质碳量子点溶液的制备
用去离子水除去稻草表面的灰尘，自然烘干后，称取200g，置于马弗炉中，在氮气保护环境下，在400℃下煅烧2h，冷却得到稻草碳粉。
将5g稻草碳粉超声分散在90mL去离子水中，加入10mL25％的氨水，超声反应1.5h，其中超声反应功率为700w，离心除去不溶物，得到稻草碳量子点溶液，稀释200倍。
2)纺织聚丙烯纤维表面的碳量子点处理
在室温下，将25cm×25cm的纺织聚丙烯纤维置于500mL稀释后的稻草碳量子点溶液中，稀释后的稻草碳量子点的浓度为30mg/L，超声处理30min，其中超声功率为700w，然后取出，压制干燥，得到富含生物质碳量子点的纺织聚丙烯纤维。
3)纺织聚丙烯纤维表面的抗菌处理
在室温下，将25cm×25cm的富含生物质碳量子点的纺织聚丙烯纤维置于 500mL含有粒径20nm的氧化铜的分散液中，其中分散液中氧化铜的浓度为80 mg/L，超声处理40min，其中超声反应功率为700w，然后取出，压制干燥，然后放入密封烘箱内烘制，即可得到具有抗菌性能医用纺织聚丙烯纤维。
实施例3
1)生物质碳量子点溶液的制备
用去离子水除去花生壳表面的灰尘，自然烘干后，称取200g，置于马弗炉中，在氮气保护环境下，在500℃下煅烧1h，冷却得到花生壳碳粉。
将5g花生壳碳粉超声分散在90mL去离子水中，加入10mL25％的氨水，超声反应2h，其中超声反应功率为750w，离心除去不溶物，得到花生壳碳量子点溶液，稀释200倍。
2)纺织聚乳酸纤维表面的碳量子点处理
在室温下，将25cm×25cm的纺织聚乳酸纤维置于500mL稀释后的花生壳碳量子点溶液中，稀释后的花生壳碳量子点的浓度为40mg/L，超声处理30 min，其中超声功率为750w，然后取出，压制干燥，得到富含生物质碳量子点的纺织聚乳酸纤维。
3)纺织聚乳酸纤维表面的抗菌处理
在室温下，将25cm×25cm的富含生物质碳量子点的纺织聚乳酸纤维置于 500mL含有粒径30nm的氧化锌的分散液中，其中分散液中氧化锌的浓度为100 mg/L，超声处理50min，其中超声反应功率为750w，然后取出，压制干燥，然后放入密封烘箱内烘制，即可得到具有抗菌性能医用纺织聚乳酸纤维。
实施例4
1)生物质碳量子点溶液的制备
用去离子水除去麦秸表面的灰尘，自然烘干后，称取200g，置于马弗炉中，在氮气保护环境下，在400℃下煅烧2h，冷却得到稻壳碳粉。
将5g麦秸碳粉超声分散在90mL去离子水中，加入10mL25％的氨水，超声反应1.5h，其中超声反应功率为700w，离心除去不溶物，得到麦秸碳量子点溶液，稀释200倍。
2)纺织棉纤维表面的碳量子点处理
在室温下，将25cm×25cm的纺织棉纤维置于500mL稀释后的麦秸碳量子点溶液中，稀释后的麦秸碳量子点的浓度为35mg/L，超声处理30min，其中超声功率为700w，然后取出，压制干燥，得到富含生物质碳量子点的纺织棉纤维。
3)纺织棉纤维表面的抗菌处理
在室温下，将25cm×25cm的富含生物质碳量子点的纺织棉纤维置于500 mL含有粒径20nm的氧化锌的分散液中，其中分散液中氧化锌的浓度为90 mg/L，超声处理60min，其中超声反应功率为800w，然后取出，压制干燥，然后放入密封烘箱内烘制，即可得到具有抗菌性能医用纺织棉纤维。
对比例1
本对比例相较于实施例1的区别点在于：纺织纤维没有进行表面的碳量子点处理和抗菌处理。
对比例2
本对比例相较于实施例1的区别点在于：纺织纤维没有进行表面的抗菌处理。
对比例3
本对比例相较于实施例1的区别点在于：纺织纤维没有进行表面的碳量子点处理。
对实施例1～4和对比例1～3得到的纺织品进行抗菌性能检测。抗菌性能测试：按照GB/T 20944.2-2007《纺织品抗菌性能的评价第2部分：吸收法》测定。抗菌效果耐水洗性测试：按照GB/T 12490-1990中的试验条件A1M进行洗涤。抗菌性能检测结果参见表1。
表1.抗菌性能检测结果(单位：％)
由上表可见，本发明制备得到医用纺织品对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和白色念球菌的抑菌率都超过99％，说明该医用纺织品具有良好的抗菌性能，且洗涤 50次后，其抑菌率仍保持在90％以上，说明本发明制备得到医用纺织品的抗菌性能持久。由对比例2可知碳量子点处理能提高纺织品的抗菌性能，但是存在一定局限性，由对比例3可知抗菌处理能明显提高纺织品的抗菌性能，但是洗涤 50次后其抗菌性能大幅度降低，说明抗菌成分脱落，抗菌成分与纺织纤维的附着力不强；而经过碳量子点处理能明显提高抗菌成分与纺织纤维的附着能力，从而提高医用纺织品的抗菌持久性。
最后需要说明的是，本发明的上述实施例仅是为说明本发明所作的举例，而并非是对本发明实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化和变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发明的技术方案所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。
Claims (10)
1.一种抗菌医用纺织品的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
（1）将纺织纤维浸泡在生物碳量子点溶液中进行超声处理，然后取出、压制干燥，得到富含生物碳量子点的纺织纤维；
（2）将富含生物碳量子点的纺织纤维置于金属氧化物分散液中进行超声反应，反应结束后取出、压制干燥，再放入密闭烘箱内烘制，即得到所述抗菌医用纺织品。
2.根据权利要求1所述的一种抗菌医用纺织品的制备方法，其特征在于，所述生物碳量子点溶液按以下方法制备得到：洗除生物质碳源表面的灰尘，自然晾干后将生物质碳源置于马弗炉中，在氮气保护气氛下进行碳化处理，得到生物质碳粉；然后将生物质碳粉超声分散在水中后，加入氨水，然后进行超声反应，反应结束后冷却至室温，离心除去不溶物，然后稀释，即得到所述生物碳量子点溶液，所述生物碳量子点溶液中生物碳量子点浓度为20 ~40 mg/L。
3.根据权利要求2所述的一种抗菌医用纺织品的制备方法，其特征在于，所述生物质碳源为稻草、稻壳、麦秸和花生壳中的一种或多种。
4.根据权利要求2所述的一种抗菌医用纺织品的制备方法，其特征在于，所述碳化处理温度为300 ~ 500 ℃，处理时间为1 ~ 3 h。
5.根据权利要求2所述的一种抗菌医用纺织品的制备方法，其特征在于，加入氨水后，生物质碳粉水溶液和氨水构成的混合溶液中的氨水的质量百分比浓度为1.5 ~ 3.0%。
6.根据权利要求2所述的一种抗菌医用纺织品的制备方法，其特征在于，制备生物碳量子点溶液时超声反应功率为650 ~ 750 w，时间为1 ~ 2 h；步骤（1）中超声处理功率为650~750 w，时间为30 min。
7.根据权利要求1所述的一种抗菌医用纺织品的制备方法，其特征在于，所述纺织纤维为聚酯纤维、聚丙烯纤维、聚乳酸纤维、纤维素纤维或棉纤维中的一种。
8.根据权利要求1所述的一种抗菌医用纺织品的制备方法，其特征在于，所述金属氧化物为纳米氧化锌、纳米氧化铜中的一种或两种，且金属氧化物的粒径为10 ~ 30 nm；分散液中金属氧化物的浓度为50 ~ 100 mg/L。
9.根据权利要求1所述的一种抗菌医用纺织品的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，制备抗菌医用纺织品时的超声反应功率为650 ~ 800 w，时间为30 ~ 60 min。
10.一种抗菌医用纺织品，其特征在于，按权利要求1 ~ 9任一所述的制备方法制备得到。
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