一种负载银离子的海泡石纤维碳纳米管复合抗菌材料整理的聚丙烯无纺布

技术领域

本发明涉及医用材料领域，特别涉及一种负载银离子的海泡石纤维碳纳米管复合抗菌材料整理的聚丙烯无纺布。

背景技术

海泡石具有一定的杀菌作用，属于抗菌矿物材料，是一种含水富镁多孔层链状硅酸盐，基本化学式为Mg

海泡石纤维是一种天然矿物纤维，是海泡石矿物的纤维状变种，称之为α-海泡石。结构中两层硅氧四面体中间夹一层镁氧八面体，形成2∶1型的层状结构单元。其四面体层是连续的，层中活性氧的指向周期性的发生倒转。八面体层形成上下层相间排列的通道。通道的取向与纤维轴一致，允许水分子、金属阳离子、有机小分子等进入其中。

碳纳米管等离子表面活化是是碳纳米管表面聚合物功能团被等离子体中不同离子的原子取代以增加表面能的过程，增加碳纳米管对银离子的吸附作用。

当前，抗菌剂可以分成有机和无机两大类。有机类抗菌剂主要是合成类有机物，初始杀菌力强，抑菌灭菌效果明显，但耐热性、耐久性一般，易分解，迁移快，抗菌范围窄，长期使用易产生抗药性；无机类抗菌剂主要是以金属银、锌、铜等离子为抗菌剂、以多孔无机非金属材料为载体制成的抗菌材料，具有杀菌效能强，持久性好，对环境及人体无影响等优点。

聚丙烯(PP)是一种无色半透明的热塑性合成树脂，具有耐化学、耐热、电绝缘及机械性能良好等优点，广泛应用于纺织纤维、医疗器械、食品包装、农林渔业、建筑、汽车等领域。由聚丙烯制备的无纺布具有强力高、防护能力强、透气舒适、无毒无味等优点，在医疗卫生领域如医用口罩、手术服、杀菌绷带、防护服等成熟应用。自2020年全球暴发新冠肺炎及后续产生德尔塔、奥密克戎变异毒株以来，在疫情常态化下，市场对医用聚丙烯无纺布的抗菌性能提出了更高的要求。

发明内容

本发明提供一种负载银离子的海泡石纤维碳纳米管复合抗菌材料整理的聚丙烯无纺布及其制备与应用，所述整理的聚丙烯无纺布具有抑菌率高、吸水性强、工艺简单、成本低等优势。

具体的，本发明提供一种负载银离子的海泡石纤维碳纳米管复合抗菌材料整理的聚丙烯无纺布的制备方法，包括如下步骤：

1)等离子活化碳纳米管：将碳纳米管置入腔室，采用等离子体轰击碳纳米管，得到表面活化的碳纳米管；

2)对海泡石纤维进行酸活化、热改性；

3)将活化的碳纳米管与酸活化的海泡石纤维湿法混合后，制备成海泡石纤维碳纳米管复合材料；

4)将所述海泡石纤维碳纳米管复合材料和AgNO

5)将聚丙烯无纺布用清水润湿，浸渍于含负载银离子的海泡石纤维碳纳米管复合抗菌材料的整理液中，取出后使用浸轧机进行第一次浸轧，再浸渍于所述含负载银离子的海泡石纤维碳纳米管复合抗菌材料的整理液中，取出后使用浸轧机进行第二次浸轧，烘干，得负载银离子的海泡石纤维碳纳米管复合抗菌材料整理的聚丙烯无纺布。所述步骤1)的酸活化优选为使用盐酸活化海泡石纤维；

所述海泡石纤维的直径为20-300nm；

所述酸活化中，任选地进行搅拌、室温陈化、水洗、抽滤、烘干等操作中的一种或多种；

所述陈化时间优选为24h；

所述步骤1)的热改性优选为高温下热改性，所述高温优选为300-800℃，更优选为600℃；

所述热改性的时间优选为10-180min，更优选为60min；

所述加入AgNO

所述AgNO

所述反应后，任选地进行水洗、脱水、烘干等操作中的一种或多种；

所述步骤2)中，两次浸渍中所使用的含负载银离子的海泡石纤维碳纳米管复合抗菌材料的整理液的浓度为1-10g·L

所述浸渍的温度优选为25-75℃，更优选为50℃；

所述第一次浸轧、第二次浸轧中的轧余率优选为70％；

所述浸渍的时间优选为15min；

本发明还提供一种负载银离子的海泡石纤维碳纳米管复合抗菌材料整理的聚丙烯无纺布，其由本发明的上述制备方法制备得到；

本发明还提供一种负载银离子的海泡石纤维碳纳米管复合抗菌材料整理的聚丙烯无纺布的应用，所述负载银离子的海泡石纤维碳纳米管复合抗菌材料整理的聚丙烯无纺布用于制备抗菌物品；

所述抗菌物品优选为医用口罩、手术服、杀菌绷带或防护服等；

所述菌优选为金黄葡萄球菌或大肠杆菌。

本发明通过在海泡石纤维混合碳纳米管，并负载银离子，通过控制反应温度、时间等关键工艺制备得到负载银离子的海泡石纤维碳纳米管复合抗菌材料，并通过控制在整理液中的浸渍工艺，获得具有抑菌率高、吸水性强等优势的聚丙烯无纺布，尤其是对金黄葡萄球菌、大肠杆菌具有很好的抑制效果，本发明的工艺简单、成本低，易于工业化生产和应用。

具体实施方式

本发明使用如下主要试剂/材料：

AgNO

金黄葡萄球菌(ATCC6538)、大肠杆菌(ATCC11229)(上海复祥生物科技有限公司)；

琼脂粉、蛋白胨、牛肉浸膏(国药集团化学试剂有限公司)；

渗透剂DM-1232(广东德美精细化工集团股份有限公司)；

聚丙烯熔喷无纺布(东莞宝兴辉实业有限公司，克重：65g/㎡)；

海泡石纤维(湘潭海泡石科技有限公司，直径80nm)；

碳纳米管。

本发明使用如下主要仪器：

等离子处理设备；

DH3600恒温培养箱(广州迪鑫多科学仪器有限公司)；

XPB10-01波轮式洗衣机(宁波科美电器有限公司)；

LP-400立式轧车(佛山市南海区宏信机械设备有限公司)；

SX2-8-16NP型马弗炉(浙江赛德仪器有限公司)；

JGW-360接触角测量仪(德国Dataphysics公司)；

SHB-III循环水式多用真空泵(郑州长城科工贸易有限公司)。

实施例1

取1g的碳纳米管置于不锈钢托盘中，与辉光离子轰击炉的阴极接通，分别采用低气压Ar，Ar/O2，Ar/H2，Ar/H2/O2，NH3辉光放电等离子体轰击CNTs5min，得到表面活化的碳纳米管；

取100mL的水置于250mL烧杯中，加入海泡石纤维1g，加入上述表面活化的碳纳米管，然后在50～150转速下均匀搅拌60min，然后放在室温下陈化24h，再进行水洗、抽滤、75℃烘干，冷却至室温，放入烧杯中，加入5mol·L

取5cm×25cm的聚丙烯无纺布放入清水中进行润湿，然后，在75℃下浸渍于5g·L

实施例2

取100mL的水置于250mL烧杯中，加入海泡石纤维1g，然后在50～150转速下均匀搅拌60min，然后放在室温下陈化24h，再进行水洗、抽滤、75℃烘干，冷却至室温，放入烧杯中，加入5mol·L

取5cm×25cm的聚丙烯无纺布放入清水中进行润湿，然后，在75℃下浸渍于5g·L

实施例3

取100mL的盐酸(6mol·L

取5cm×25cm的聚丙烯无纺布放入清水中进行润湿，然后，在75℃下浸渍于5g·L

实施例4

取5cm×25cm的聚丙烯无纺布放入清水中进行润湿，然后，在25℃下浸渍于5mol·L

1、抗菌性能测试：将本发明实施例1-4的聚丙烯无纺布参照GB/T20944.3-2008《纺织品抗菌性能的评价(第3部分)：振荡法》测定，根据下式计算试验结果：

式中：A表示空白对照样培养24h后的菌落数；B表示抗菌整理样培养24h后的菌落数，测试结果见表1。

表1针对金黄葡萄球菌和大肠杆菌的抗菌率

2、吸湿性测试：将本发明的实施例1-4的聚丙烯无纺布及未整理的聚丙烯无纺布(空白)分别采用全自动光学接触角测量仪测试材料表面的水接触角，测试结果见表2。

表2吸湿性测试结果

上述结果表明，负载银离子的海泡石纤维碳纳米管复合抗菌材料整理的聚丙烯无纺布具有很好的抗菌性能，其中实施例1所得整理后的聚丙烯无纺布针对金黄葡萄球菌和大肠杆菌均具有最优的抑制率；整理后，聚丙烯无纺布表面的水接触角数值减小，说明其吸湿性明显提升。

以上所述的实施例仅是本发明的较优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。