用于通过纳米颗粒浸渍来生产抗微生物纱线和织物的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于生产抗微生物织物或纱线的方法，所述方法包括以下步骤：将织物或纱线浸入金属盐的水溶液中，同时使所述溶液经受超声辐射；并且将该织物或纱线从所述溶液中移除，并且随后将该织物或纱线中的金属盐原位转化成金属氧化物纳米颗粒，优选经由化学处理和热处理进行。还提供了通过这种方法获得或可获得的织物和纱线。在另一方面，本发明专利技术提供了一种用于执行这种方法的装置。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于通过纳米颗粒浸渍来生产抗微生物纱线和织物的方法本专利技术涉及处理织物、纤维和纱线从而赋予抗微生物(例如抗真菌)特性的方法。具体地，它涉及用于生产抗微生物织物、纤维和纱线的方法和装置。尽管现代医学技术取得了进步，但微生物感染仍然是一个主要问题，特别是以医院获得性(“医院内”)感染的形式。近来研究估计，在美国和欧洲，5％和15％之间的医院患者在住院期间获得感染。这不仅造成额外的不希望的成本和卫生服务的额外治疗的负担，而且会导致或促进以其他方式应该可以避免的死亡。目前采用许多策略来阻止在希望无菌条件的环境(例如，医院)中感染的传播。一种这样的策略是开发具有抗微生物特性的织物。这些可以适用于织物制品，包括诸如医院制服和手术衣服等衣服，诸如枕头和床单等床上用品，以及诸如绷带等敷料。这有助于防止或阻碍细菌和其他致病微生物对这种物品的定殖，并因此降低感染通过此途径传播的可能性。抗微生物织物也可应用于其他不希望微生物污染的环境，诸如生物化学、微生物学和法医实验室。抗微生物织物也可应用于其他非临床环境中，诸如酒店、托儿所和学校、餐馆、飞机(例如飞机座椅和头枕)以及其他希望控制或防止感染扩散的位置。已知某些金属和金属氧化物拥有抗微生物特性。在这些中，银和氧化银(Ag2O)也许是最著名的。许多金属和金属氧化物是广泛可获得的并且相对便宜，并且因此希望开发用这些材料浸渍织物以赋予抗微生物特性的有效方法。开发生产抗微生物织物的方法的先前努力描述于WO2010/001386A1(Gedanken等人)和Abramov等人，Surface&CoatingsTechnology[表面与涂层技术]204(2009)718-722中。这种方法采用超声波来辅助在织物上形成和涂覆金属氧化物纳米颗粒。使前体材料的溶液经受超声波辐射，这导致形成声空化气泡。气泡的快速崩溃产生高的局部温度和压力，这导致前体反应形成固体金属氧化物纳米颗粒。空化气泡的崩溃也产生强力的微射流和冲击波，其能够将如此形成的金属氧化物纳米颗粒高速投射到织物的表面上。本领域已知的先前描述的程序(诸如Gedanken等人的那些)有许多缺点。这些方法依赖于用预织造金属氧化物纳米颗粒涂覆织物，即纳米颗粒从织物外部形成，并且然后涂覆在其上。如此，纳米颗粒在整个织物整体中的渗透性(例如，渗透到单个纤维的主体)差，其中大部分纳米颗粒存在于织物的表面。依赖超声波辐射将金属氧化物纳米颗粒喷射到织物表面上导致显著的浪费，其中附着到表面上的纳米颗粒的数量代表制备的总数的一小部分。通过这种方法涂覆在织物表面上的纳米颗粒也没有趋于牢固地固定，并且可能容易从织物中移出，例如在洗涤期间。这会在仅单次洗涤后导致抗细菌/抗真菌活性的显著损失，使得这种织物不适合进一步用于预防感染的传播。在常规方法中，难以控制金属氧化物纳米颗粒的浓度和尺寸，这导致在获得纳米颗粒在织物表面的可重现的和均匀的分布上的问题。还需要长时间暴露于含纳米颗粒的溶液和超声波照射(大约1小时或更多)以实现织物的足够的纳米颗粒涂层，即以可赋予足够的抗微生物活性的水平。这些因素限制了这种方法的实用性，特别是在希望快速且大量生产抗微生物织物的情况下。因此，希望提供克服这些缺点的改进方法。本专利技术的诸位专利技术人现在已经发现，代替使用超声波来加载具有金属氧化物的预织造纳米颗粒的织物，金属氧化物的显著增加和/或更均匀的加载可以通过首先将织物浸入(例如浸泡)在一种或多种金属盐的水溶液中同时使溶液经受超声波处理来实现。然后，如此加载到织物中的金属盐可以经由随后的化学处理和热处理原位转化成金属氧化物纳米颗粒。显著地，金属氧化物纳米颗粒的高水平加载可以在3至5分钟的尽可能短的时间内实现，表示出了对其中超过需要约1小时的超声波处理时间来实现相当可观的纳米颗粒加载的常规方法的明显改善。本专利技术的方法提供了超过常规方法的许多另外的优点。根据此方法处理的织物实现了金属盐的基本上均匀的加载，因此在随后的化学处理和热处理之后提供金属氧化物纳米颗粒在成品中的基本均匀的分布。通过在将金属盐转化为金属氧化物纳米颗粒之前将织物用来自溶液的金属盐加载，实现了金属盐对整个织物结构的渗透。这导致在织物的内部和外部形成金属氧化物的纳米颗粒，从而增加其抗微生物活性。根据本专利技术的方法原位生产的金属氧化物的纳米颗粒更牢固地粘附到织物上，并示出随时间溶解或浸出的减少的趋势。纳米颗粒还示出尺寸的高度一致性，这可以容易地被控制，例如通过适当选择金属盐浓度和/或浸渍时间，以实现所希望尺寸的纳米颗粒(例如，浓度越高，纳米颗粒尺寸越大)。以这种方式，可以根据最终用户的具体需要来定制抗微生物特性。因此，一方面，本专利技术提供了一种用于生产抗微生物织物的方法，所述方法包括以下步骤：(i)将织物浸入金属盐的水溶液中，同时使所述溶液经受超声辐射；并且(ii)将该织物从所述溶液中移除，并且随后将该织物中的金属盐原位转化成金属氧化物纳米颗粒。虽然本专利技术的方法主要在处理成品织物或纺织品的上下文中进行描述，但应理解的是，这些方法还可用于处理织物或纺织品(在将其机织和/或针织生产为成品之前)的任何组分。例如，该方法可以在包括互锁纤维(例如纺丝、长丝或织构化纱线)的纤维或纱线上执行。应当理解，本文涉及用于处理织物的方法的具体特征的任何讨论同样适用于处理纤维和纱线的方法。因此，在另一方面，本专利技术提供了一种处理纤维或纱线从而赋予抗微生物特性的方法，所述方法包括以下步骤：将所述纤维或纱线浸入金属盐的水溶液中，同时使所述溶液经受超声辐射；将该纤维或纱线从该水溶液中移除，并且随后将该纤维或纱线中和/或上的所述金属盐原位转化为金属氧化物纳米颗粒。在本专利技术的这个方面，所得到的经处理的纤维或纱线可以进一步加工以生产机织或针织织物。例如，纤维可以被纺丝或捻转以形成纱线，该纱线可以被机织或针织生产为织物。可替代地，经处理的纱线可以用作抗微生物丝线，例如，用于将织物或其他非织物材料块缝在一起。在本文所述的任何方法中，在原位生产金属氧化物纳米颗粒之后，织物、纤维或纱线通常将被洗涤和/或干燥。本专利技术的方法适于应用到能够吸收水的织物、纤维和纱线(特别是亲水性材料，诸如能够在水中膨胀的那些)。包括天然存在的纤维(例如棉花、麻、丝)和半合成纤维(例如人造丝)的织物、纤维和纱线是特别适合的。优选地，根据本文所述的方法处理的材料包括至少一个类型的天然存在的纤维。本文描述的方法中采用的金属盐令人希望地是其氧化物具有抗微生物特性的金属的盐。因此，所采用的金属盐优选为铜、锌或镁的盐。虽然可以使用银，但由于其金属氧化物的灰色/黑色的颜色，这通常更不优选。可以采用任何适合的无机或有机盐，条件是它在一定程度上是水溶性的。因此，适用于本专利技术方法的示例性无机盐包括所选金属(例如铜、锌或镁)的卤化物(即氟化物、氯化物、溴化物和碘化物，优选氯化物)、硝酸盐、亚硝酸盐和硫酸盐。示例性的有机盐包括所选金属(例如铜、锌或镁)的乙酸盐以及这种金属与丙酸和丁酸的盐。在有机盐中，优选乙酸盐，因为这些已知与天然纤维(诸如棉)高度相容。任选地，该水溶液可以包含多种不同的金属盐。该水溶液可以例如包含两种或更多种具有共同金属的盐，诸如氯化铜(II)和硫酸铜(II)；两种或更多种具有不同金属但本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于生产抗微生物织物或纱线的方法，所述方法包括以下步骤：(i)将织物或纱线浸入金属盐的水溶液中，同时使所述溶液经受超声辐射；并且(ii)将该织物或纱线从所述溶液中移除，并且随后将该织物或纱线中的金属盐原位转化成金属氧化物纳米颗粒，优选经由化学处理和热处理进行。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.12.03 GB 1421497.71.一种用于生产抗微生物织物或纱线的方法，所述方法包括以下步骤：(i)将织物或纱线浸入金属盐的水溶液中，同时使所述溶液经受超声辐射；并且(ii)将该织物或纱线从所述溶液中移除，并且随后将该织物或纱线中的金属盐原位转化成金属氧化物纳米颗粒，优选经由化学处理和热处理进行。2.根据权利要求1所述的方法，其中步骤(ii)包括将该织物或纱线在仍然潮湿的同时暴露于氨或伯胺(优选处于气态形式)；并加热该织物或纱线。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中该金属盐是其氧化物具有抗微生物特性的金属的盐。4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中该金属盐是铜、锌或镁的盐。5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中该金属盐是卤化物、硝酸盐、亚硝酸盐、硫酸盐、乙酸盐、丙酸盐或丁酸盐。6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中该金属盐选自下组，该组由以下各项组成：硫酸铜(II)、乙酸铜(II)、氯化铜(II)、氟化铜(II)、铜(II)溴化物、碘化铜(II)、硝酸铜(II)、亚硝酸铜(II)、丙酸铜(II)、丁酸铜(II)、硫酸锌、乙酸锌、氯化锌、氟化锌、溴化锌、碘化锌、硝酸锌、亚硝酸锌、丙酸锌、丁酸锌、硫酸镁、乙酸镁、氯化镁、氟化镁、溴化镁、碘化镁、硝酸镁、亚硝酸镁、丙酸镁、丁酸镁及其混合物。7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中该水溶液仅包含单一金属盐。8.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中该水溶液包含多种金属盐。9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其中该一种或多种金属盐以约0.001mol/L至约0.25mol/L的量存在于该水溶液中。10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，其中该水...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·维纳托鲁，T·J·梅森，J·A·贝多，
申请(专利权)人：考文垂大学，
类型：发明
国别省市：英国,GB