抗菌納米纖維材料及其製備方法
2023-05-09 17:51:41
專利名稱：抗菌納米纖維材料及其製備方法
技術領域：
本發明是抗菌納米纖維材料及其製備方法，屬於抗菌超細纖維材料製備的技術領域。
背景技術：
防護、過濾材料可以採用天然纖維或合成織物，還可以採用無紡布，棉紗口罩是最常見的防護顆粒等進入呼吸道的材料，醫用口罩常用無紡布製成，纖維的直徑為20微米左右，纖維之間的孔徑較大，對細顆粒的過濾效果不太好。
防護衣常由無紡布製成，同樣纖維之間的孔徑較大。一種防護材料是纖維織物中夾入塑料薄膜材料等，賦予保暖功能。由不透氣塑料薄膜材料製成的防護衣穿著使人不適。
在口罩中加入活性炭夾層可以提高阻隔小顆粒的效果，但對阻隔氣溶膠的效果較差。
另一種防護材料是纖維織物中加入殺菌添加劑等，賦予防護材料殺菌等功能。
又一種防護材料是纖維織物中加入抗紅外輻射劑和抗紫外輻射劑等，賦予防護材料特殊功能。
上述防護材料或採用普通纖維材料，纖維直徑較粗。對阻隔極細粒子或氣溶膠的效果較差。
還有一種用於皮膚表面覆蓋的防護殺菌、促進癒合的材料是纖維直徑較粗的無紡布複合材料。
現有技術中，溶紡或熔紡法獲得的抗菌纖維直徑比較粗，通常在3微米以上。限制了纖維材料在過濾超細粒子和含有病毒的極細顆粒和氣溶膠方面的應用，也限制了這種纖維材料在服裝等日用品，以及在醫學方面的應用。
所以，有必要研製一類纖維材料直徑小，可以有效阻隔極細粒子或氣溶膠的防護、過濾材料，有必要研製一類纖維材料直徑小，可以有效抑菌或殺菌的阻隔極細粒子或氣溶膠的防護、過濾、抑菌、殺菌材料。
發明內容
(1)發明目的本發明的目的是提供一種透氣性好、抗菌效果好、過濾效率高，加工工藝簡單的抗菌納米纖維材料及其製備方法。
(2)技術方案本發明的抗菌納米纖維材料及其製備方法。該材料包括高分子超細纖維、抗菌劑超細粒子，其中按重量百分比計算，高分子超細纖維佔材料總重量的60％～98％，抗菌劑佔材料總重量的2％～40％。抗菌劑是含銀或鋅或銅離子的無機超細粒子，或是含銀或鋅或銅離子的無機沸石超細粒子，或是氧化鋅、硫酸鋅、二氧化鈦中的一種或多種的混合物，或是甲殼素、殼聚糖超細粒子，其粒度小於20微米。抗菌納米纖維材料由高分子與抗菌劑超細粒子混合物電紡製備。由於纖維有規則地堆積，形成規則的多孔結構，孔尺寸為幾微米。
高分子超細纖維是聚烯烴、聚滷代烯烴、聚矽氧烷、聚醚、聚醯胺、聚酯、聚碳酸酯、聚氨酯、環氧樹脂、聚丙烯腈、聚丙烯酸類高分子、聚苯醚、聚酸酐、聚-α-胺基酸、聚苯硫醚，或是其中兩種或多種的共混物。或甲殼素、殼聚糖、透明質酸、硫酸軟骨素、膠原、角叉膠、藻酸鈉、藻酸鈣、明膠、瓊脂、葡聚糖、纖維蛋白、絲蛋白中的一種或是它們的衍生物、或是其中兩種或多種的共混物。纖維直徑在20納米-3微米之間。
抗菌納米纖維材料中還可以含有微量添加劑為抗靜電劑、有機殺菌劑、藥物、酶、多肽或蛋白質、香精、中藥材提取物中的一種或多種，其中按重量百分比計算，高分子超細纖維佔材料總重量的60％～96％，抗菌劑佔材料總重量的2％～38％，微量添加劑佔材料總重量的2％以下。
一種抗菌納米纖維材料的製備方法為將一種或多種高分子分散或溶於溶劑中成為透明溶液或混合物，粒度小於20微米的抗菌劑超細粒子分散在上述溶液中，得到電紡混合物，或者將一種或多種高分子與抗菌劑超細粒子熔融混合，得到電紡混合物，然後加入儲罐中，通過注射泵和導管連接到一個或多個噴射頭，噴射頭接高壓電場，電壓為3千伏-120千伏。接受部分接地，然後進行靜電紡絲或電噴，得到含抗菌劑超細粒子的高分子超細纖維材料。與一個或多個噴射頭連接的可以是單一電紡混合物或多種電紡混合物。噴射頭連接的電場是高壓正電場或高壓負電場或高壓交流電場。
(3)技術效果(1)本發明與現有技術相比，具有如下優點(2)本發明提供的抗菌納米纖維材料是含超細粒子的高分子超細纖維的膜狀或其它形狀的複合材料，纖維直徑為20納米-3000納米。
(3)本發明提供的抗菌納米纖維材料具有加工工藝簡單的特徵。採用高分子與抗菌劑超細粒子混合電紡工藝得到超細纖維複合材料，經後加工，得到各種用於過濾、防護、抑菌、殺菌、促進組織癒合材料，可獲得良好的效果。
(4)本發明提供的抗菌納米纖維防護過濾材料，對極細粒子或氣溶膠具有高效阻隔性能特點，且透氣性能好。納米纖維防護材料阻隔0.3微米氣溶膠的效率達到96％以上。
(5)本發明提供的抗菌納米纖維材料，對葡萄球菌、大腸桿菌等細菌有良好殺菌作用。
具體實施例方式
本發明的抗菌納米纖維材料，該材料包括高分子超細纖維、抗菌劑超細粒子，其中按重量百分比計算，高分子超細纖維佔材料總重量的60％～98％，抗菌劑佔材料總重量的2％～40％。抗菌劑是含銀或鋅或銅離子的無機超細粒子，或是含銀或鋅或銅離子的無機沸石超細粒子，或是甲殼素、殼聚糖超細粒子，或是氧化鋅、硫酸鋅、二氧化鈦中的一種或多種的混合物，其粒度小於20微米。抗菌納米纖維材料由高分子與抗菌劑超細粒子混合物電紡製備。由於纖維有規則地堆積，形成規則的多孔結構，孔尺寸為幾微米。
高分子超細纖維是聚烯烴、聚滷代烯烴、聚矽氧烷、聚醚、聚醯胺、聚酯、聚碳酸酯、聚氨酯、環氧樹脂、聚丙烯腈、聚丙烯酸類高分子、聚苯醚、聚酸酐、聚-α-胺基酸、聚苯硫醚，或是其中兩種或多種的共混物。或甲殼素、殼聚糖、透明質酸、硫酸軟骨素、膠原、角叉膠、藻酸鈉、藻酸鈣、明膠、瓊脂、葡聚糖、纖維蛋白、絲蛋白中的一種或是它們的衍生物、或是其中兩種或多種的共混物。纖維直徑在20納米-3微米之間。
抗菌納米纖維材料中還可以含有微量添加劑為抗靜電劑、有機殺菌劑、藥物、酶、多肽或蛋白質、香精、中藥材提取物中的一種或多種，其中按重量百分比計算，高分子超細纖維佔材料總重量的60％～96％，抗菌劑佔材料總重量的2％～38％，微量添加劑佔材料總重量的2％以下。
本發明的抗菌納米纖維材料的製備方法為將一種或多種高分子分散或溶於溶劑中成為透明溶液或混合物，粒度小於20微米的抗菌劑超細粒子分散在上述溶液中，得到電紡混合物，或者將一種或多種高分子與抗菌劑超細粒子熔融混合，得到電紡混合物，然後加入儲罐中，通過注射泵和導管連接到一個或多個噴射頭，噴射頭接高壓電場，電壓為3千伏-120千伏。接受部分接地，然後進行靜電紡絲或電噴，得到含抗菌劑超細粒子的高分子超細纖維材料。與一個或多個噴射頭連接的可以是單一電紡混合物或多種電紡混合物。噴射頭連接的電場是高壓正電場或高壓負電場或高壓交流電場。
本發明所提出的抗菌納米纖維材料可以用於防護材料、殺菌過濾材料、組織修復、促進癒合的覆蓋材料。本發明所提出的納米纖維防護材料可以用於防護口罩，防護衣，防護帳篷，還可以用於空調過濾器等過濾材料等。
例如，將2克尼龍6溶於20ml甲酸中，配成10％(質量分數)的高分子溶液，加入0.4克含銀的沸石超細粒子，粒子尺寸為100納米左右，分散均勻，通過注射泵和導管連接到噴射頭，噴射頭接高壓正電場，銅網接地，噴射頭與銅網間距離控制在6cm左右，溶液流速3ml/h，電壓為10kv左右，進行電紡，得到一層含有抗菌劑超細粒子的尼龍6納米纖維膜，得到抗菌納米纖維材料。該材料對300納米顆粒的阻隔效率為99％。
權利要求
1.一種抗菌納米纖維材料，其特徵在於該材料包括高分子超細纖維、抗菌劑超細粒子，其中按重量百分比計算，高分子超細纖維佔材料總重量的60％～98％，抗菌劑佔材料總重量的2％～40％。
2.根據權利要求1所述的抗菌納米纖維材料，其特徵在於抗菌劑是含銀或鋅或銅離子的無機超細粒子，或是含銀或鋅或銅離子的無機沸石超細粒子，或是氧化鋅、硫酸鋅、二氧化鈦、硫酸銅中的一種或多種的混合物，或是甲殼素、殼聚糖超細粒子，其粒度小於20微米。
3.根據權利要求1所述的抗菌納米纖維材料，其特徵在於高分子超細纖維是聚烯烴、聚滷代烯烴、聚矽氧烷、聚醚、聚醯胺、聚酯、聚碳酸酯、聚氨酯、環氧樹脂、聚丙烯腈、聚丙烯酸類高分子、聚苯醚、聚酸酐、聚-α-胺基酸、聚苯硫醚，或是其中兩種或多種的共混物。纖維直徑在20納米-3微米之間。
4.根據權利要求所1述的抗菌納米纖維材料，其特徵在於高分子超細纖維是甲殼素、殼聚糖、透明質酸、硫酸軟骨素、膠原、角叉膠、藻酸鈉、藻酸鈣、明膠、瓊脂、葡聚糖、纖維蛋白、絲蛋白中的一種或是它們的衍生物、或是其中兩種或多種的共混物。
5.根據權利要求所1述的抗菌納米纖維材料，其特徵在於抗菌納米纖維材料中微量添加劑為抗靜電劑、有機殺菌劑、酶、多肽或蛋白質、香精、中藥材提取物中的一種或多種，其中按重量百分比計算，高分子超細纖維佔材料總重量的60％～96％，抗菌劑佔材料總重量的2％～38％，微量添加劑佔材料總重量的2％以下。
6.一種抗菌納米纖維材料的製備方法，其特徵在於製備方法為將一種或多種高分子材料分散或溶於溶劑中成為透明溶液或混合物，粒度小於20微米的抗菌劑超細粒子分散在上述溶液中，得到電紡混合物，或者將一種或多種高分子與抗菌劑超細粒子熔融混合，得到電紡混合物；然後加入儲罐中，通過注射泵和導管連接到一個或多個噴射頭，噴射頭接高壓電場，電壓為3千伏-120千伏，接受部分接地，然後進行靜電紡絲或電噴，得到含抗菌劑超細粒子的抗菌納米纖維材料。
7.根據權利要求7所述的抗菌納米纖維材料製備方法，其特徵在於與一個或多個噴射頭連接的是單一電紡混合物或多種電紡混合物。
全文摘要
本發明的抗菌納米纖維材料包括高分子超細纖維、抗菌劑超細粒子，其中按重量百分比計算，高分子超細纖維佔材料總重量的60％～98％，抗菌劑佔材料總重量的2％～40％。抗菌納米纖維材料由高分子與抗菌劑超細粒子混合物電紡製備。抗菌納米纖維材料可以用於防護材料、殺菌過濾材料、組織修復、促進癒合的組織覆蓋材料。製備方法為將一種或多種高分子材料分散或溶於溶劑中成為透明溶液或混合物，粒度小於20微米的抗菌劑超細粒子分散在上述溶液中，得到電紡混合物，或者將一種或多種高分子與抗菌劑超細粒子熔融混合，得到電紡混合物；然後加入儲罐中，通過注射泵和導管連接到一個或多個噴射頭，得到含抗菌劑超細粒子的抗菌納米纖維材料。
文檔編號D01F1/10GK1467314SQ0313186
公開日2004年1月14日 申請日期2003年6月12日 優先權日2003年6月12日
發明者李新松, 姚琛, 浦躍樸, 尹立紅 申請人:東南大學