一种在线负载纳米抗菌粒子的无纺布及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种在线负载纳米抗菌粒子的无纺布及其制备方法与应用，通过在常规熔喷加工的气流中添加天然抗菌纳米粒子，利用熔喷加工过程中的高速喷吹气流作用使抗菌纳米粒子负载于聚合物熔体纤维表面，从而有助于提高天然抗菌纳米粒子的负载牢度，并通过调节抗菌纳米粒子的喷吹量以制得抗菌性能优异的纤维无纺布，同时保持纤维原有的力学性能。本发明专利技术制得的表面负载有天然抗菌剂纳米粒子的无纺布对大肠杆菌和葡萄球菌的杀灭率高达99.9％，且本发明专利技术制备方法简单、对环境友好，采用天然抗菌剂，安全无毒副作用，适合在医疗和环保等抑菌领域中广泛应用。

A non-woven fabric loaded on-line with nano antibacterial particles and its preparation method and Application

【技术实现步骤摘要】
一种在线负载纳米抗菌粒子的无纺布及其制备方法与应用
本专利技术涉及无纺布
，尤其涉及一种在线负载纳米抗菌粒子的无纺布及其制备方法与应用。
技术介绍
无纺布(非织造布)是将纺织短纤维或者长丝进行定向或随机排列，形成纤网结构，然后采用机械、热粘或化学等方法加固而成。无纺布突破了传统的纺织原理，并具有工艺流程短、生产速度快，产量高、成本低、用途广、原料来源多等特点，在日常生产和生活中有着广泛的应用。但在无纺布加工纺丝过程中，由于需要添加各种助剂及油剂，因而在适当的温湿度条件下，微生物细菌也会在纤维上附着生长。因此，研究开发具有抗菌性能的纤维具有重要意义。目前用于纤维改性常用的抗菌剂主要包括有机抗菌剂、无机抗菌剂及天然抗菌剂三大类。其中，有机抗菌剂的成分以有机酸、酚、醇、酯为主，包括季铵盐类、有机硅季铵盐类、胍类和卤胺化合物等，其杀菌效果显著。有机抗菌剂可通过与细菌等微生物细胞膜的结合阻断蛋白质合成，破坏细胞膜，抑制微生物繁殖。但有机抗菌剂的使用易使细菌产生抗药性，并具有严重的毒副作用，会对人体产生危害，因此有机抗菌剂不能用于纤维的功能性处理。无机抗菌剂大多是无机物载银、锌、铜离子的复合物，属非溶出性抗菌机理，抗菌有效期长，抗菌谱广，对皮肤刺激性小，但抗菌作用起效较晚，且对真菌的最小抑菌浓度值较大，抗真菌的效率较低。天然抗菌剂主要是从动植物中提取的蛋白类、糖类、油剂类和酚类化合物等天然成分，具有毒副作用低、使用安全等特点。动物源天然抗菌剂的代表是壳聚糖，它有良好的生物相容性、广谱抗菌性等，具有消炎、促进伤口愈合的功效，而被广泛应用于医疗卫生行业。使用抗菌剂对纤维进行改性处理制备具有抗菌性能的纤维制品时，现有的制造方法主要有以下两种:一、在加工中将抗菌剂熔入(或溶入)纤维聚合物材料内部，即在成纤聚合物中掺混抗菌剂并使其保留在聚合物基体中，称为纺丝抗菌技术，但是抗菌剂的添加会严重影响聚合物纤维的可纺性能，因此需额外添加相容剂以保证抗菌剂与纤维相容，才可制得力学性能良好的抗菌性纤维，因此制约了其应用发展。二、将抗菌剂施加于纤维的表面层，即渗透至纤维一定深度的表层，或粘附于纤维的表面，从而使纤维具有一定持久性能的抗菌性，称为后整理抗菌技术，然而采用后整理抗菌技术制备抗菌纤维制品时，抗菌剂的易流失性导致其抗菌时效短，而加大抗菌剂用量虽然可部分弥补流失带来的抗菌长期性不够的问题，但伴随而来的是过高的抗菌剂量对人体安全性有一定威胁。因此，亟需研究开发一种抗菌整理技术，实现纤维制品的安全高效持久抗菌的同时保持其优异的可纺性能及力学性能。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术存在的纺丝过程中抗菌剂与纤维的相容性及抑菌性能不足的问题，提供一种在线负载纳米抗菌粒子的无纺布及其制备方法与应用，通过在常规熔喷加工的气流中添加天然抗菌剂纳米粒子，利用高速气流的喷吹作用，使得抗菌纳米粒子负载于聚合物熔体纤维表面，从而制得抗菌及力学性能优异的纤维无纺布。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种在线负载纳米抗菌粒子的无纺布，包括聚合物纤维及通过熔喷气流喷射负载于所述聚合物纤维表面的天然抗菌剂纳米粒子。作为上述技术方案的进一步限定，所述聚合物纤维为聚丙烯纤维、聚乙烯纤维或聚酰胺纤维中的一种或多种组合。作为上述技术方案的进一步限定，所述天然抗菌剂为壳聚糖、香芹酚、百里香酚、牛至油、肉桂醛或柠檬醛中的一种或多种组合。作为上述技术方案的进一步限定，所述天然抗菌剂纳米粒子的粒径为20nm～1μm。作为上述技术方案的进一步限定，所述天然抗菌剂纳米粒子的负载量占该无纺布总质量的0.5～5％。本专利技术还提供所述的一种在线负载纳米抗菌粒子的无纺布的制备方法，包括如下步骤：S1、将干燥后的聚合物纺丝原料在螺杆挤出机中熔融后从喷丝孔喷出，进行熔融纺丝，得到聚合物熔体纤维；S2、所述天然抗菌剂纳米粒子经由熔喷高速气流喷吹至聚合物熔体纤维表面，冷却后制得表面负载天然抗菌剂纳米粒子的聚合物纤维；S3、步骤S2制得的聚合物纤维落在成网帘上相互粘结形成所述表面负载纳米抗菌粒子的无纺布。作为上述技术方案的进一步限定，在步骤S1中，所述熔融纺丝的接收距离为10～30cm，喷丝孔径为0.1～1mm。作为上述技术方案的进一步限定，在步骤S2中，所述熔喷气流的温度为200～240℃，所述熔喷高速气流的流速为300～500m/s，所述天然抗菌剂纳米粒子的喷吹量为10～30mg/s。本专利技术还提供所述的一种在线负载纳米抗菌粒子的无纺布在制备医疗和/或环保抑菌产品中的应用。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：(1)本专利技术提供的表面负载纳米抗菌粒子的无纺布，通过在常规熔喷加工的气流中添加天然抗菌纳米粒子，利用熔喷加工过程中的高速喷吹气流作用使抗菌纳米粒子负载于聚合物熔体纤维表面，由于在喷吹过程中，聚合物熔体纤维尚处于熔融状态，易发生拉伸形变，从而有助于提高天然抗菌纳米粒子的负载牢度，并通过调节抗菌纳米粒子的喷吹量以制得抗菌性能优异的纤维无纺布，同时保持纤维原有的力学性能。而传统方法主要通过将抗菌纳米粒子分散于纺丝液中，进行溶液纺丝，如果抗菌剂添加量过多，可能影响纺丝液的纺丝性能，进而影响聚合物纤维的力学性能、透气性等，难以保持无纺布优良的综合性能。(2)本专利技术通过合理的调控熔体温度、喷吹气流温度和速度、抗菌纳米粒子的喷吹量等，能够实现在聚合物纤维熔体表面精确负载单层或多层具有抗菌性的纳米粒子，从而实现对无纺布抗菌性能的精确调控。(3)本专利技术制备的表面负载纳米抗菌粒子的无纺布可应用于医疗和环保抑菌产品中，其负载壳聚糖纳米粒子的非织造布对大肠杆菌和葡萄球菌的杀灭率高达99.9％。(4)本专利技术所提供的抗菌无纺布采用天然抗菌剂，并且抗菌纳米粒子镶嵌于聚合物熔体纤维上，因此抗菌剂不易发生脱落，能够使该抗菌无纺布长时间保持良好的生物相容性和显著的抗菌杀菌能力。同时本专利技术制备方法简单、对环境友好，适合在医疗和环保抑菌领域中广泛应用。附图说明图1为本专利技术在线负载纳米抗菌粒子的原理示意图。图2中(a)、(b)分别为实施例1制备得到的表面负载壳聚糖纳米粒子的聚丙烯纤维无纺布的光学照片及扫描电镜表征图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明；应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术；除非特别说明，本专利技术采用的试剂、方法和设备为本
常规试剂、方法和设备。本专利技术中，专利技术人通过在现有的熔喷纺丝设备的气流发生器前端装配粒子给料装置和输送管道，将抗菌纳米粒子输送至气流发生器中，使得抗菌纳米粒子能够随气流一起喷射负载至纤维熔体表面；此外，在纤维的收集端的两侧装配粒子喷射气流的回收装置，用于回收未负载至聚合物熔体纤维表面的抗菌纳米粒子，并经过筛选后回收利用，以免扩散至空气中造成污染和浪费。整个工艺的改造方法本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种在线负载纳米抗菌粒子的无纺布，其特征在于，包括聚合物纤维及通过熔喷气流喷射负载于所述聚合物纤维表面的天然抗菌剂纳米粒子。/n

【技术特征摘要】
1.一种在线负载纳米抗菌粒子的无纺布，其特征在于，包括聚合物纤维及通过熔喷气流喷射负载于所述聚合物纤维表面的天然抗菌剂纳米粒子。


2.根据权利要求1所述的一种在线负载纳米抗菌粒子的无纺布，其特征在于，所述聚合物纤维为聚丙烯纤维、聚乙烯纤维或聚酰胺纤维中的一种或多种组合。


3.根据权利要求1所述的一种在线负载纳米抗菌粒子的无纺布，其特征在于，所述天然抗菌剂为壳聚糖、香芹酚、百里香酚、牛至油、肉桂醛或柠檬醛中的一种或多种组合。


4.根据权利要求1所述的一种在线负载纳米抗菌粒子的无纺布，其特征在于，所述天然抗菌剂纳米粒子的粒径为20nm～1μm。


5.根据权利要求1～4任一项所述的一种在线负载纳米抗菌粒子的无纺布，其特征在于，所述天然抗菌剂纳米粒子的负载量占该无纺布总质量的0.5～5％。


6.根据权利要求1～5任一项所述的一种在线负载纳米抗菌粒子的无纺布的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、将干燥后的聚合物纺丝原料在螺杆挤出机中熔融...

【专利技术属性】
技术研发人员：王亚飞，吴龙涛，朴一镛，宋宝祥，刘欣，邓波，张小宇，陈凯，
申请(专利权)人：江苏亿茂滤材有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32