抗微生物和抗病毒聚合材料的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种抗微生物和抗病毒聚合材料和其制备方法。更具体地说，本发明 涉及新颖拉伸抗微生物聚合纤维类材料，其包含实质上均匀地分散在其中的大小约〇. 25 到约0. 65微米的氧化铜粒子。
【背景技术】
[0002] 抗细菌纤维可适用于多种应用。已开发出许多抗细菌纤维产品和结合其的系统。
[0003]多种无机试剂已用于此情形，包括释放抗微生物或抗真菌金属离子（如Ag+、Zn2+、Cu2+)的沸石和金属粒子。已制备织物衬底，其含有在其已经纺织之后经由如浸泡或 向织物衬底施加垫的方法施加的无机试剂。也已实现无机试剂与聚合物的混合物接着挤出 成纤维，不过所述方法已与许多问题相关，如抗微生物剂的浓度和分散度不一致，尤其在金 属粒子的情况下，所述金属粒子倾向于落在溶液之外且可能在制造、施加和/或使用期间 凝集在一起，由此使得非所需纺织品产品具有不足的、不受控制的和/或不耐久的抗微生 物活性以及如弱拉伸强度、高磨损性和其它非所需特性的缺陷。
[0004]已试图在纺织品中使用金属纳米粒子作为抗微生物和抗真菌试剂，但归因于凝集 和其它难题而难以成功地在最终纺织品产品中获得受控制的、均一分散度和浓度的纳米粒 子。然而，迄今为止，金属纳米粒子尚未成功地结合到纺织物中以产生具有理想特性的产 品。
[0005]出于所有这些原因，对于具有抗微生物和/或抗真菌试剂的改进的纺织品以及对 于其改进的制造方法存在持续且未满足的需求。
【发明内容】
[0006]本发明提供一种拉伸抗微生物纤维，其包含分散在其中的聚合物纤维和氧化亚铜 粒子，其中所述粒径在约0. 25到约0. 65微米范围内。
[0007]根据这一方面，所述纤维内的且在一些实施例中至少80%、或在一些实施例中至 少85%、或在一些实施例中至少90%、或在一些实施例中至少95%的氧化亚铜粒子的大小 在约0. 25到约0. 65微米范围内。
[0008]在一些方面中，对于单位体积的纤维，对于1立方微米的给定体积，拉伸的含氧化 铜纱线（3 %w/w)将具有约1. 3个粒子/μm3。
[0009]在一些方面中，对于1微米长度的含有氧化铜的纤维（3%w/w)，存在平均大小为 〇. 47微米的约20-40个粒子的氧化亚铜。然而，对于相同纤维长度，未拉伸纤维中的粒子数 量相应地按比例增加，例如未拉伸的含氧化铜纤维（5%w/w)，存在约150个粒子。
[0010] 根据这一方面，且在一些实施例中，聚合物纤维包含纤维素、纤维素衍生物、丙烯 酸、聚烯烃、聚氨基甲酸酯、乙烯基、聚酰胺、聚酯、聚丙烯或其掺合物。在其它实施例中，聚 合物纤维含有至少一种合成聚合物和棉花的掺合物。
[0011] 在一些实施例中，纤维具有杀细菌、杀孢子或抑制细菌活性，且在一些实施例中， 纤维具有杀真菌或抑制真菌活性。在一些实施例中，纤维具有抗病毒活性。
[0012] 本发明还提供一种产品，其包含如本文中所述的抗微生物纤维，其中所述纤维在 15分钟暴露时间内展现至少90%、或在一些实施例中至少99%的抗微生物杀灭率。
[0013] 根据这一方面，且在一些实施例中，所述产品包含均一聚合物组成的抗微生物纤 维，且在一些实施例中，所述产品包含非均一组成的抗微生物纤维。
[0014] 根据这一方面，且在一些实施例中，所述产品在所述产品内包含每纤维l%w/ w-15 %w/w氧化亚铜，且在一些实施例中，所述产品包含10% -100 %的所述包含氧化亚铜 的纤维。
[0015] 在一些实施例中，所述产品是纱线，或在一些实施例中，所述产品是纺织品，含有 如所述的纤维。在一些实施例中，所述产品用于医学环境，且在一些实施例中，所述产品是 用于医疗机构的纺织品产品。
[0016] 本发明还提供一种向含有纤维的材料赋予抗微生物活性的方法，所述方法包含制 备拉伸抗微生物纤维，所述拉伸抗微生物纤维包含分散在其中的聚合物纤维和结晶氧化亚 铜粒子，其中所述粒径在约〇. 25到约0. 65微米范围内。
[0017] 在一些实施例中，所述抗微生物活性在暴露于所述含有纤维的材料的数分钟内加 以证明。
[0018] 虽然本发明现将结合以下实例中的某些优选实施例且参照随附图式描述，使得可 更全面理解和了解其方面，但其并未打算将本发明限制于这些具体实施例。相反地，其打算 涵盖如可包括在本发明的范围内的如由所附权利要求书定义的所有替代方案、修改和等效 物。因此，包括优选实施例的以下实例将用来说明本发明的实施，应理解，所示细节仅作为 举例且出于说明性论述本发明的优选实施例的目的，且为提供被认为是调配程序以及本发 明的原理和概念方面的最适用且容易理解的描述而呈现。
[0019] 本说明书中所引用的所有专利申请案、专利、专利出版物和参考文献（无论是否 照此参考）均以全文引用的方式并入本文中。在不一致的情况下，打算以本发明的说明书 (包括定义）为准。
【附图说明】
[0020] 图1提供所体现的结晶和非晶形氧化亚铜粒子（分别是图1A和1B)和含有其的 纤维（分别是图1C和1D)的扫描电子显微照片。还展示了具有较高负载值（5% )的结晶 氧化亚铜粒子的未拉伸纤维（图1E)。
[0021] 图2A-2B分别提供结合在如本文中所述的纤维内的结晶氧化亚铜粒子和非晶形 氧化亚铜粒子的所体现的粒径分布的图形表示。
【具体实施方式】
[0022] 本发明提供一种拉伸抗微生物纤维，其包含分散在其中的聚合物纤维和氧化亚铜 粒子，其中所述粒径在约〇. 25到约0. 65微米范围内。本发明提供一种拉伸抗微生物纤维， 其包含分散在其中的聚合物纤维和结晶氧化铜粒子，其中所述粒径在约0. 25到约0. 65微 米范围内。本发明提供一种拉伸抗微生物纤维，其包含分散在其中的聚合物纤维和结晶氧 化亚铜和氧化铜粒子，其中所述粒径在约0. 25到约0. 65微米范围内。
[0023] 出人意料的是，申请人已发现含有结晶氧化亚铜粒子对比非晶形氧化亚铜粒子的 纱线的优异抗真菌和抗细菌研究，所述氧化亚铜粒子具有约〇. 25到约0. 65微米的粒径分 布。
[0024] 含有3% (w/w)结晶氧化亚铜粒子的纱线展现出真菌CFU的数量经15分钟减少 90%，经30分钟减少99%且经60分钟基本消除，以及细菌CFU数量在15分钟暴露内减少 94-99%，取决于含有3% (w/w)结晶氧化亚铜粒子的纱线中评估的菌株。
[0025]还出乎意料的是，发现含有相同w/w%但呈结晶对比非晶形式的氧化铜的纱线与 含有呈非晶形式的氧化铜的纱线相比具有多达30倍更高的铜离子释放。
[0026]较高负载量的结晶氧化亚铜未必在含有结晶氧化铜的未拉伸纱线中引起较高的 铜离子释放，且类似地，在这些未拉伸纱线中尽管氧化铜负载量较高，但其中的抗微生物活 性不会容易地显而易见。
[0027]因此，本发明是有关拉伸抗微生物纤维，其包含分散在其中的聚合物纤维和氧化 亚铜粒子分散，所述氧化亚铜粒子在一些实施例中可被视为结晶氧化亚铜粒子，其在一些 实施例中具有形状和大小实质上均一且分散于本发明纤维中的粒子。
[0028] 所述拉伸抗微生物纤维将具有在约0. 25到约0. 65微米范围内的氧化亚铜粒径。 在一些实施例中，所述纤维内的至少80 %、且在一些实施例中至少85 %、且在一些实施例 中至少87%、且在一些实施例中至少90%、且在一些实施例中至少95%、且在一些实施例 中至少97 %、且在一些实施例中至少99 %、且在一些实施例中至少80-99 %、至少85-99 %、 至少90-99%的结晶氧化亚铜粒子的大小在约0. 25到约0. 65微米范围内。
[0029]在一些方面中，对于单位体积的纤维，对于1立方微米的给定体积，拉伸的含氧化 铜纱线（3 %w/w)将具有约1. 3个粒子/μm3。
[0030] 在一些方面中，对于1微米长度的含有氧化铜的纤维（3%w/w)，存在平均大小为 0. 47微米的约20-40个粒子的氧化亚铜。然而，对于相同纤维长度，未拉伸纤维中的粒子数 量相应地按比例增加，例如未拉伸的含氧化铜纤维（5%w/w)，存在约150个粒子。
[0031] 在一些实施例中，包括如本文中所述的纤维的本发明产品在所述产品内包含每纤 维1 %w/w-15%w/w氧化亚铜，且在一些实施例中，所述产品包含10% -100%的所述包含 氧化亚铜的纤维。
[0032] 在一些实施例中，包括如本文中所述的纤维的本发明产品在所述产品内包含每纤 维1%w/w-15%w/w氧化铜，且在一些实施例中，所述产品包含10% -100%的所述包含氧 化铜的纤维。
[0033] 在一些实施例中，包括如本文中所述的纤维的本发明产品在所述产品内包含 每纤维1%w/w-15%w/w氧化亚铜和/或氧化亚铜，且在一些实施例中，所述产品包含 10 % -100 %的所述包含氧化亚铜、氧化铜或其组合的纤维。
[0034]本发明的纤维将具有抗微生物活性。术语"抗微生物"将理解为涵盖抗细菌、抗真 菌、抗病毒和抗寄生虫活性、对抗原虫、酵母、霉菌、或由其中的任一者形成的芽孢的活性， 无论所述活性是杀微生物还是抑制微生物的。
[0035]在一些实施例中，术语"纤维"应理解为涵盖其清楚简单的含义。本发明的纤维将 包含聚合纤维。术语"聚合物纤维"是指由天然聚合物或合成聚合物或天然和/或合成聚 合物的掺合物制成的拉长的尖锐的材料。在一些实施例中，所述聚合物可为取向的。如果 大分子的主链的轴线主要沿着一个方向排列，且轴线因此实质上彼此平行，那么聚合物被 称为"