CN117618625A - 一种高效抗菌、除味的复合芯体材料及制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明属于吸收制品技术领域，公开了一种高效抗菌、除味的复合芯体材料及制备方法和应用。本发明的复合芯体材料，包括基层和位于基层表面的功能层，功能层包括多孔材料和氨基聚合物，氨基聚合物分布在多孔材料的表面和/或内部。本发明的复合芯体材料中的多孔材料能够快速、大量地对异味进行吸附消除，同时氨基聚合物具有大量的氨基活性位点，能够破坏细菌细胞和消除异味，由于氨基聚合物分布在多孔材料的表面，基于多孔材料的高比表面，可提高氨基活性位点的接触面积，通过物理吸附和化学吸附相结合，从而具有高效抑菌和消除异味的效果。
Description
技术领域
本发明属于吸收制品技术领域，特别涉及一种高效抗菌、除味的复合芯体材料及制备方法和应用。
背景技术
吸收制品通常被用来吸收和容纳人体的排出物，包括但不限于卫生巾、婴幼儿尿不湿和成人纸尿裤，通常是由快速采集液体并保持干爽的面层、引导液体迅速分散流动和下渗的导流层、吸收并保持液体的吸收层和防止液体流出的底层组成。
吸收制品在使用时，常常需要吸收大量人体排出物，由于长时间处于潮湿炎热的环境中，极易滋生大量细菌，同时产生异味，会反过来对穿着者进行感染，引起健康隐患。吸收制品中主要通过添加各种香精气味材料来掩盖异味，但是这种方法并不能真正有效的对异味进行吸收和消除。此外有些香精气味材料会挥发有机化合物质，对人体健康造成危害。
目前，也有在吸收制品内添加一些天然活性物质，可在一定程度上对异味进行消除。公开号为CN106668928A的专利公开了一种茶多酚芯片及芯片本体的制备方法，利用茶多酚的活性基团进行消除异味；公开号为CN108309579A的专利公开了一种石墨烯抗菌导电芯片，通过利用石墨烯的抗菌性能从而实现对吸收制品的抗菌功能；然而这些方法中都只是利用活性材料单一的抗菌或者除臭功能，抗菌或除臭效果不佳。
发明内容
本发明旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种高效抗菌、除味的复合芯体材料及制备方法和应用，本发明的复合芯体材料通过物理吸附和化学吸附相结合，具有高效的抑菌和消除异味的效果。
本发明的第一方面在于提供一种复合芯体材料，该复合芯体材料包括基层和位于所述基层表面的功能层，所述功能层包括多孔材料和氨基聚合物，所述氨基聚合物分布在所述多孔材料的表面和/或内部。
作为上述方案的进一步改进，所述多孔材料包括金属有机框架、共价有机框架、多孔硅、纳米碳材料、纳米二氧化钛、纳米纤维素纤维、沸石中的一种或多种。
作为上述方案的进一步改进，所述氨基聚合物包括阳离子纤维素醚、聚乙烯亚胺、甲壳素、壳聚糖中的一种或多种。
作为上述方案的进一步改进，所述氨基聚合物的分子量为1000-100000Da。更为优选地，所述氨基聚合物的分子量为10000-50000Da。
作为上述方案的进一步改进，所述多孔材料的粒径为1-1000nm，比表面积为10-2000m2/g，密度为5-200g/m3。更为优选地，所述多孔材料的粒径为100-1000nm，比表面积为250-1000m2/g。
作为上述方案的进一步改进，所述基层选用织物或非织造布。
作为上述方案的进一步改进，所述基层的材料包括聚丙烯、聚乙烯、聚酰胺、聚苯乙烯、聚氨酯、苯乙烯嵌段共聚物弹性体、粘胶纤维、棉花中的一种或多种。
本发明的第二方面在于提供本发明所述复合芯体材料的制备方法，包括以下步骤：
将所述多孔材料和所述氨基聚合物混合，再添加在所述基层的表面，形成所述功能层，得到所述复合芯体材料。
作为上述方案的进一步改进，本发明所述复合芯体材料的制备方法，包括以下步骤：
将所述多孔材料、所述氨基聚合物、维生素C、甘油和水混合，搅拌，得到混合液；其中，所述多孔材料占所述混合液的质量分数为0.1-1％，所述氨基聚合物占所述混合液的质量分数为0.1-10％，所述维生素C占所述混合液的质量分数为0.1-1％，所述甘油占所述混合液的质量分数为0.1-1％，余量为水；维生素C具有很强的还原性，能够将大部分显色基团还原，因此能够吸附消除排出物的颜色，甘油作为水溶性分散剂使得氨基聚合物更均匀的分布在多孔材料的表面和/或内部，且甘油具有良好的安全性。
将所述混合液通过滚轮压印到所述基层的表面，形成所述功能层，得到所述复合芯体材料；其中，滚轮的内部设有液体泵，滚轮的表面设有凸起结构，凸起结构的开口与所述滚轮的内部相连通，处于滚轮内部的混合液通过液体泵挤出，再经过凸起结构的开口压印到所述基层的表面。优选地，凸起结构的形状可设计为长条状或圆弧状等形状，凸起结构的数量至少设置一个，当凸起结构为多个时，凸起结构之间的间隔和凸起结构的形状、大小可以根据需要调节，凸起结构的开口的宽度为0.1-10cm；滚轮压印时的温度为50-100℃，压力为1-10atm。
本发明的第三方面在于提供本发明复合芯体材料在制备吸收制品中的应用。
基于上述应用，本发明还提供了一种吸收制品，包括本发明所述的复合芯体材料。优选地，所述吸收制品为卫生巾或纸尿裤。优选地，所述吸收制品由上至下包括面层、导流层、吸收层、本发明所述复合芯体材料和底层。
相对于现有技术，本发明的有益效果以下：
1.本发明的复合芯体材料中的多孔材料能够快速、大量地对异味进行吸附消除，同时氨基聚合物具有大量的氨基活性位点，能够破坏细菌细胞和消除异味，由于氨基聚合物分布在多孔材料的表面和/或内部，基于多孔材料的高比表面，可提高氨基活性位点的接触面积，通过物理吸附和化学吸附相结合，从而具有高效抑菌和消除异味的效果，对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抗菌率均大于90％。
2.本发明的复合芯体材料的制备方法，通过滚轮压印方式将功能层添加在基层的表面，具有成本低，可满足大批量的工业化生产的优点，而且可以定制化实现不同通道、不同区域的图案设计，结合牢固。
附图说明
图1是本发明实施例1的复合芯体材料的结构示意图；
图2是本发明实施例1的制备方法的示意图；
图3是本发明实施例1的滚轮的剖面图。
图中，100-基层，200-功能层，300-滚轮，310-凸起结构。
具体实施方式
为了让本领域技术人员更加清楚明白本发明所述技术方案，现列举以下实施例进行说明。需要指出的是，以下实施例对本发明要求的保护范围不构成限制作用。
以下实施例或对比例中所用的原料如无特殊说明，均可从常规商业途径得到，或者可以通过现有已知方法得到。
实施例1
一种高效抗菌、除味的复合芯体材料，包括基层和位于基层表面的功能层(参照图1和图2)，功能层包括多孔材料和氨基聚合物，氨基聚合物分布在多孔材料的表面和/或内部。
其中，多孔材料选用粒径为100nm、比表面积为250m2/g的纳米二氧化钛，氨基聚合物选用分子量为10000Da的阳离子纤维素醚和分子量为50000Da的聚乙烯亚胺，基层选用水刺无纺布(材质为聚丙烯)。
该高效抗菌、除味的复合芯体材料的制备方法，包括以下步骤：
将纳米二氧化钛、阳离子纤维素醚、聚乙烯亚胺、维生素C、甘油和水混合，搅拌，得到混合液；其中，纳米二氧化钛占混合液的质量分数为0.5％，阳离子纤维素醚占混合液的质量分数为5％，聚乙烯亚胺占混合液的质量分数为2％，维生素C占混合液的质量分数为1％，甘油占混合液的质量分数为0.5％，余量为水；
将混合液通过滚轮压印到水刺无纺布的表面，形成功能层，得到高效抗菌、除味的复合芯体材料。其中，滚轮的内部设有液体泵，滚轮的表面设有一个长条状的凸起结构，凸起结构的开口的宽度d为1cm(参照图3)，凸起结构的开口与滚轮的内部相连通，处于滚轮内部的混合液通过液体泵挤出，再经过凸起结构的开口压印到水刺无纺布的表面；滚轮压印时的温度为90℃，压力为1.5atm。
本实施例制备的复合芯体材料采用GB/T 20944.2-2007《纺织品抗菌性能的评价第2部分：吸收法》测试标准检测，对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抗菌率均大于90％。
将10g本实施例制备的复合芯体材料放入500mL滴有石蕊的硫化氢溶液(1mg/mL)中，红色溶液慢慢从红色变为紫色，表明该复合芯体材料能够有效的对硫化氢气体进行吸附和消除。
实施例2
一种高效抗菌、除味的复合芯体材料，包括基层和位于基层表面的功能层，功能层包括多孔材料和氨基聚合物，氨基聚合物分布在多孔材料的表面和/或内部。
其中，多孔材料选用粒径为1000nm、比表面积为400m2/g的多孔硅，氨基聚合物选用分子量为50000Da的阳离子纤维素醚，基层选用水刺无纺布(材质为粘胶纤维)。
该高效抗菌、除味的复合芯体材料的制备方法，包括以下步骤：
将多孔硅、阳离子纤维素醚、维生素C、甘油和水混合，搅拌，得到混合液；其中，多孔硅占混合液的质量分数为0.3％，阳离子纤维素醚占混合液的质量分数为10％，维生素C占混合液的质量分数为0.2％，甘油占混合液的质量分数为1％，余量为水；
将混合液通过滚轮压印到水刺无纺布的表面，形成功能层，得到高效抗菌、除味的复合芯体材料。其中，滚轮的内部设有液体泵，滚轮的表面设有一个长条状的凸起结构，凸起结构的开口的宽度d为2cm，凸起结构的开口与滚轮的内部相连通，处于滚轮内部的混合液通过液体泵挤出，再经过凸起结构的开口压印到水刺无纺布的表面；滚轮压印时的温度为90℃，压力为2atm。
本实施例制备的复合芯体材料采用GB/T 20944.2-2007《纺织品抗菌性能的评价第2部分：吸收法》测试标准检测，对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抗菌率均大于90％。
将10g本实施例制备的复合芯体材料放入500mL滴有石蕊的硫化氢溶液(1mg/mL)中，红色溶液慢慢从红色变为紫色，表明该复合芯体材料能够有效的对硫化氢气体进行吸附和消除。
实施例3
一种高效抗菌、除味的复合芯体材料，包括基层和位于基层表面的功能层，功能层包括多孔材料和氨基聚合物，氨基聚合物分布在多孔材料的表面和/或内部。
其中，多孔材料选用粒径为500nm、比表面积为1000m2/g的金属有机框架材料HKUST-1，氨基聚合物选用分子量为10000Da的聚乙烯亚胺，基层选用水刺无纺布(材质为聚丙烯)。
该高效抗菌、除味的复合芯体材料的制备方法，包括以下步骤：
将金属有机框架材料HKUST-1、聚乙烯亚胺、维生素C、甘油和水混合，搅拌，得到混合液；其中，金属有机框架材料HKUST-1占混合液的质量分数为0.3％，聚乙烯亚胺占混合液的质量分数为3％，维生素C占混合液的质量分数为0.1％，甘油占混合液的质量分数为0.5％，余量为水；
将混合液通过滚轮压印到水刺无纺布的表面，形成功能层，得到高效抗菌、除味的复合芯体材料。其中，滚轮的内部设有液体泵，滚轮的表面设有一个长条状的凸起结构，凸起结构的开口的宽度d为2cm，凸起结构的开口与滚轮的内部相连通，处于滚轮内部的混合液通过液体泵挤出，再经过凸起结构的开口压印到水刺无纺布的表面；滚轮压印时的温度为80℃，压力为2atm。
本实施例制备的复合芯体材料采用GB/T 20944.2-2007《纺织品抗菌性能的评价第2部分：吸收法》测试标准检测，对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抗菌率均大于90％。
将10g本实施例制备的复合芯体材料放入500mL滴有石蕊的硫化氢溶液(1mg/mL)中，红色溶液慢慢从红色变为紫色，表明该复合芯体材料能够有效的对硫化氢气体进行吸附和消除。
对比例1(与实施例1的区别在于未添加纳米二氧化钛)
一种复合芯体材料，包括基层和位于基层表面的功能层，功能层包括氨基聚合物；其中，氨基聚合物选用分子量为10000Da的阳离子纤维素醚和分子量为50000Da的聚乙烯亚胺，基层选用水刺无纺布(材质为聚丙烯)。
该复合芯体材料的制备方法，包括以下步骤：
将阳离子纤维素醚、聚乙烯亚胺、维生素C、甘油和水混合，搅拌，得到混合液；其中，阳离子纤维素醚占混合液的质量分数为5％，聚乙烯亚胺占混合液的质量分数为2％，维生素C占混合液的质量分数为1％，甘油占混合液的质量分数为0.5％，余量为水；
将混合液通过滚轮压印到水刺无纺布的表面，形成功能层，得到高效抗菌、除味的复合芯体材料。其中，滚轮的内部设有液体泵，滚轮的表面设有一个长条状的凸起结构，凸起结构的开口的宽度d为1cm，凸起结构的开口与滚轮的内部相连通，处于滚轮内部的混合液通过液体泵挤出，再经过凸起结构的开口压印到水刺无纺布的表面；滚轮压印时的温度为90℃，压力为1.5atm。
本对比例1制备的复合芯体材料采用GB/T 20944.2-2007《纺织品抗菌性能的评价第2部分：吸收法》测试标准检测，对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抗菌率均大于90％，也有一定的抗菌效果，但对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抗菌率均小于实施例1制备的复合芯体材料。
将10g本对比例1制备的复合芯体材料放入500mL滴有石蕊的硫化氢溶液(1mg/mL)中，溶液颜色变化不明显，表明该复合芯体材料对硫化氢气体进行吸附和消除效果不明显。
对比例2(与实施例2的区别在于未添加阳离子纤维素醚)
一种复合芯体材料，包括基层和位于基层表面的功能层，功能层包括多孔材料。
其中，多孔材料选用粒径为1000nm、比表面积为400m2/g的多孔硅基层选用水刺无纺布(材质为粘胶纤维)。
该高效抗菌、除味的复合芯体材料的制备方法，包括以下步骤：
将多孔硅、维生素C、甘油和水混合，搅拌，得到混合液；其中，多孔硅占混合液的质量分数为0.3％，维生素C占混合液的质量分数为0.2％，甘油占混合液的质量分数为1％，余量为水；
将混合液通过滚轮压印到水刺无纺布的表面，形成功能层，得到高效抗菌、除味的复合芯体材料。其中，滚轮的内部设有液体泵，滚轮的表面设有一个长条状的凸起结构，凸起结构的开口的宽度d为2cm，凸起结构的开口与滚轮的内部相连通，处于滚轮内部的混合液通过液体泵挤出，再经过凸起结构的开口压印到水刺无纺布的表面；滚轮压印时的温度为90℃，压力为2atm。
本对比例2制备的复合芯体材料采用GB/T 20944.2-2007《纺织品抗菌性能的评价第2部分：吸收法》测试标准检测，对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抗菌率均小于80％。
将10g本对比例2制备的复合芯体材料放入500mL滴有石蕊的硫化氢溶液(1mg/mL)中，红色溶液慢慢从红色变为紫色，表明该复合芯体材料能够有效的对硫化氢气体进行吸附和消除。
以上对本发明的较佳实施方式进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出种种的等同变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。
Claims (10)
1.一种复合芯体材料，其特征在于，包括基层和位于所述基层表面的功能层，所述功能层包括多孔材料和氨基聚合物，所述氨基聚合物分布在所述多孔材料的表面和/或内部。
2.根据权利要求1所述的复合芯体材料，其特征在于，所述多孔材料包括金属有机框架、共价有机框架、多孔硅、纳米碳材料、纳米二氧化钛、纳米纤维素纤维、沸石中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的复合芯体材料，其特征在于，所述氨基聚合物包括阳离子纤维素醚、聚乙烯亚胺、甲壳素、壳聚糖中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的复合芯体材料，其特征在于，所述氨基聚合物的分子量为1000-100000Da。
5.根据权利要求1所述的复合芯体材料，其特征在于，所述多孔材料的粒径为1-1000nm，比表面积为10-2000m2/g，密度为5-200g/m3。
6.根据权利要求1所述的复合芯体材料，其特征在于，所述基层选用织物或非织造布，所述基层的材料包括聚丙烯、聚乙烯、聚酰胺、聚苯乙烯、聚氨酯、苯乙烯嵌段共聚物弹性体、粘胶纤维、棉花中的一种或多种。
7.权利要求1-6任一项所述的复合芯体材料的制备方法，包括以下步骤：
将所述多孔材料和所述氨基聚合物混合，再添加在所述基层的表面，形成所述功能层，得到所述复合芯体材料。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将所述多孔材料、所述氨基聚合物、维生素C、甘油和水混合，搅拌，得到混合液；
将所述混合液通过滚轮压印到所述基层的表面，形成所述功能层，得到所述复合芯体材料。
9.权利要求1-6任一项所述的复合芯体材料在制备吸收制品中的应用。
10.一种吸收制品，其特征在于，包括权利要求1-6任一项所述的复合芯体材料。
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