金属一维纳米材料与纤维复合网状结构制造技术

本发明专利技术提供一种网状结构，该网状结构是由金属一维纳米材料与纤维复合而成，在结构上以为纳米材料与纤维相互缠绕。该网状结构能够更加高效地对细菌和病毒进行破坏，增强抗菌抗病毒效果，缠绕结构又使得金属一维纳米抗菌剂不易脱落，从而增加结构的安全性和持久性，同时，还会带来零维纳米材料不具备的结构上的功能。

【技术实现步骤摘要】
金属一维纳米材料与纤维复合网状结构
本专利技术涉及一种金属一维纳米材料与纤维复合的网状结构。
技术介绍
随着社会的现代化发展，人们对日常用品的抗菌抗病毒性能越来越重视。尤其是在2020年新冠病毒爆发以来，全社会对日常接触的各种产品的抗菌抗病毒性能的需求与日俱增。纺织行业是我国支柱产业之一。纺织制品分为长纤维纺织和短纤维无纺布纺织。长纤维纺织主要是通过纺纱、编织等方法将成卷的长纤维编织成有规则的布，再通过裁剪、染整、缝制、整烫等工艺制成纺织品，如衣物、毛巾、床上用品、内衣、袜子等等。长纤维纺织品采用的纤维材质主要包括涤纶，丙纶，芳纶，腈纶，锦纶，复合，ES，6080，维纶，氨纶，铜氨纤维，人造纤维，天然纤维等长丝纤维。长纤维直径一般在5um-500um，长度大于100mm。由于纺织品在特殊的应用中，需要抗菌抗病毒特性，尤其是针对内衣、袜子、防护服等保护特殊部位和应用在特殊场景下的纺织品，更加需要增加抗菌抗病毒属性。短纤维无纺布是一种由短纤维层构成的纺织品，这种纤维层可以是梳理网或由纺丝方法直接制成的纤维薄网，纤维杂乱或者定向铺置。与传统的长纤维纺织相比，传统的纺织需要将纤维纺成纱再织成(制毡除外)，而非织造布则省略了“纺纱”这个环节。非织造布的工艺主要分为干法、湿法和聚合物挤压法。主要的制造过程过是纤维在干态下或水溶液中悬浮湿态下或直接为高分子聚合物状态下，通过机械、气流、静电等工艺形成网状结构，再用机械、化学或热的方法加固而成非织造布的工艺或产品。非织造布采用的纤维材质主要包括涤纶，丙纶，芳纶，腈纶，锦纶，复合，ES，6080，维纶，氨纶，铜氨纤维，人造纤维，天然纤维等纤维。短纤维直径一般在5um-500um，长度小于100mm。对比长纤维纺织造布，短纤维无纺布具有通气性、过滤性、保湿吸水放水性好的特点，并且手感好、轻盈、有弹性。在制造工艺上，也有生产速度快、生产成本低和价格低等优势。但由于其纤维网状结构，与传统纺织布对比往往强度和耐久性差，不耐清洗。广泛应用于医疗卫生、家庭装饰、工业、农业等领域，由于非织造布大多适用于医疗卫生、食品农业、工业清洁等领域，因此对其抗菌抗病毒特性和高效过滤特性的要求也越来越高。尤其在2020年新冠病毒爆发期间，对口罩、擦拭纸等卫生医疗用品的抗菌抗病毒性和过滤性的需求急剧增大。因此，急需具有高效持久抗菌抗病毒效果和高效过滤效果的新型非织造布产品的问世。另外，有机高分子材料又称聚合物或高聚物，是一类由一种或几种分子或分子团(结构单元或单体)以共价键结合成具有多个重复单体单元的大分子，其分子量高达104～106。其中以碳链或硅链等为主链形成的呈现于纳米纤维状的高分子为最主要的有机高分子形态，并广泛应用于各种材料中，本专利技术中称之为分子纤维。具有分子纤维状的有机高分子在我们生活中广泛应用，其分子纤维材料主要包括PP/ABS/PMMA/PS/PVC/SAN/PE/PPC/PA/POM/PBT/PET/TPE/PVDF/PPA/PPS/LCP/PEEK/PI/PPSU/PES/PSU/PEI等通用、一般和特种工程塑料和丙烯酸、环氧树脂等通用人工和天然树脂。分子纤维的直径一般在0.1nm-100nm，长度为10nm-10um。分子纤维有机高分子广泛应用于聚酯薄膜材料、涂料、塑料制品等，在特殊应用中对其抗菌抗病毒性能有着迫切的需求。为了使的纤维制品具备抗菌抗病毒的效果，大多采用添加法和后处理法制备。添加法是在纤维制品制造过程中在纤维原材料中加入具有抗菌效果的抗菌剂，并与纤维进行混合，再通过纤维制品的制造方法形成成品。通常采用的抗菌剂包括纳米银、纳米铜、纳米锌、二氧化钛等含金属纳米颗粒溶剂和有机抗菌剂等。后处理法主要是在纤维制品生产过程中，形成了纤维网状结构后，进行高温消毒、浸泡抗菌剂、烘干、紫外消毒等后处理。通常来说采用添加法制备的抗菌纤维制品具有更持久抗菌抗病毒效果，并且更耐洗涤。因为该方法制备的抗菌布其抗菌成分会更多内嵌在纤维网状结构中，更加不易通过洗涤脱落，并且能够持久释放抗菌功能。对于添加法制备的抗菌纤维制品，即使添加法比后处理法具有更持久的抗菌性和耐洗涤性，但现有的抗菌剂通常采用颗粒状的纳米金属溶剂或有机溶剂。颗粒状的纳米金属在微观层面上为零维纳米材料，即材料所有尺寸都处于1-100nm的范围内。由于现有的抗菌剂本身的问题，使的现有添加法制备的抗菌纤维制品仍然存在着一些问题：一方面是安全和持久性问题。现有的抗菌剂与纤维制品在生产工艺过程中进行混合后，会均匀的分散附着在纤维上，并吸附在纤维表面，接触面积在纳米量级，较容易经过气流通过、液体浸渍或洗涤等方式脱落。这种脱落容易带来两方面的问题：(1)研究表明，零维纳米金属材料显示出明显的细胞毒性，能够进入细胞从而破坏细胞结构。可见，传统的零维纳米材料抗菌剂进入人体后可能会带来安全性问题；(2)由于零维纳米材料容易脱落，纤维制品经过多次洗涤、擦拭、触摸等操作后，抗菌剂会逐渐消失，抗菌效果也会逐渐消失，从而带来抗菌抗病毒持久性不够的问题。从抗菌效果角度看。由于现有的抗菌剂为零维纳米材料，而纤维网络为一维纤维结构，因此抗菌剂只能附着在部分纤维表面，从而覆盖的面积并不均匀，具有大量没有覆盖到的表面，导致抗菌效果下降，并且抗菌效果低效。另外，现有的抗菌剂，由于其零维纳米材料的特性，并不能起到其他结构上的功能。例如，在无纺布用于过滤应用时，微米量级的纤维对3um左右的颗粒过滤效果较难。这是由于微米纤维的直径处于微米量级时，对3um左右的吸附效果不易。而为了提高对3um颗粒的过滤效率，增加纤维厚度又会增加成本和增大过滤材料的压差。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种网状结构，该网状结构是由金属一维纳米材料与纤维复合而成，在结构上以为纳米材料与纤维相互缠绕。该网状结构能够更加有效地对细菌和病毒进行破坏，增强抗菌抗病毒效果，缠绕结构又使得金属一维纳米抗菌剂不易脱落，从而增加结构的安全性和持久性，同时，还会带来零维纳米材料不具备的结构上的功能。本专利技术的结构可以用于抗菌抗病毒的各种纤维制品，根据纤维的不同可以分为不同的领域。与纺织长纤维复合可以用于抗菌内衣、袜子、防护服、医用纱布、毛巾、床上用品、手套等领域；与无纺布短纤维复合可以用于抗菌抗病毒面膜、消毒包布、尿片、民用抹布、擦拭布、湿面巾等领域。同时，也可以用于抗菌抗病毒过滤无纺布用品，如抗菌抗病毒口罩、空气净化过滤滤芯、水过滤滤芯等；与高分子分子纤维复合，可以用于抗菌抗病毒塑料玩具、买瓶、烟嘴、薄膜、涂料等。具体来说，本专利技术采用如下技术方案实现本专利技术的专利技术目的：根据本专利技术的一个方面，本专利技术提供一种纳米材料与纤维的复合网状结构，包括：纳米材料和纤维，所述纳米材料是一维纳米材料，所述一维纳米材料和所述纤维相互缠绕，形成线与线的点面接触，构成复合网状结构。根据本专利技术的另一个方面，一维纳米材料是一维金属纳米材料或一维金属氧化物纳米材料，所述金属纳米材料可选自纳米银、纳米铜、纳米锌，所述金属氧化物纳米材料可以是纳米二氧化钛。根据本专利技术的另一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种纳米材料与纤维的复合网状结构，包括：纳米材料和纤维，其特征在于：所述纳米材料是一维纳米材料，所述一维纳米材料和所述纤维相互缠绕，形成线与线的点面接触，构成复合网状结构。/n

【技术特征摘要】
1.一种纳米材料与纤维的复合网状结构，包括：纳米材料和纤维，其特征在于：所述纳米材料是一维纳米材料，所述一维纳米材料和所述纤维相互缠绕，形成线与线的点面接触，构成复合网状结构。


2.如权利要求1所述的网状结构，其特征在于：一维纳米材料是一维金属纳米材料或一维金属氧化物纳米材料，所述金属纳米材料可选自纳米银、纳米铜、纳米锌，所述金属氧化物纳米材料可以是纳米二氧化钛。


3.如权利要求1-2所述的网状结构，其特征在于：所述一维纳米材料和所述纤维相互缠绕，在宏观上呈均匀特性，局部微观的缠绕方式可以是随机的。


4.如权利要求1-3所述的网状结构，其特征在于：所述一维纳米材料是柱状或环状，具有一定的弧度，其直径优选为1nm-1um，长度优选为10um-1mm，长径比优选大于100。


5.如权利要求1-4所述的网状结构，其特征在于：所述复合网状结构的方块电阻大于100Ω/sq。


6.如权利要求1-5所述的网状结构，其特征在于：所述网状结构的厚度为1um-500mm。


7.如权利要求1-6所述的网状结构，其特征在于：所述纤维是长纤维，所述长纤维为类柱状，直径优选为5um-500um，长度优选为大于100mm；所述长纤维优选选自：涤纶，丙纶，芳纶，腈纶，锦纶，复合，ES，6080，维纶，氨纶，铜氨纤维，人造纤维，天然纤维等的...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵祖珍，张首沫，
申请(专利权)人：深圳市云记科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44