一种天然抗菌无纺布及其制备方法与流程

1.本发明属于无纺布技术领域，具体涉及一种天然抗菌无纺布及其制备方法。


背景技术：

2.婴儿的皮肤娇嫩且在使用纸尿裤时容易滋生细菌，产生异味，即使频繁更换，也有类似问题困扰，影响婴儿身体健康和舒适性。因此，婴儿纸尿裤除了应具备吸湿性强、透气性好的基本特性之外，同时应具备抗菌性能且无副作用，使婴儿穿着更舒适，减少婴儿臀部感染。纸尿裤的主要材料是无纺布，无纺布的主要生产原料是涤纶和丙纶。纺粘无纺布是在聚合物被熔融挤出、拉伸而形成连续长丝后，长丝铺设成网，纤网再经过自身粘合、热粘合、化学粘合或机械加固等方法，使纤网变成无纺布。因此，抗菌纸尿裤的研究重点是如何制备抗菌无纺布。
3.现有的抗菌纸尿裤大多处于产品研发、专利申请阶段，如中国发明专利cn103194855a公开了一种纳米银抗菌无纺布的制备方法及其在纸尿裤上的应用，该纳米银抗菌无纺布的制备方法包括pe抗菌母粒的制备，抗菌es纤维的制备，松棉、定型等步骤；该纳米银抗菌无纺布中的纳米银离子经过改性处理，可均匀分布在无纺布纤维中，形成具有抗菌性能的高新技术材料，正常保存时间可达五年以上，可长久有效的抑制细菌滋生，具有长效的物理杀菌功能以及独有的自动清洁功能。又如，中国发明专利cn 106894227a公开了抗菌无纺布及其制备方法，该抗菌无纺布采用由纳米锌复合抗菌剂、聚氨酯类粘合剂、胍盐和水组成的浸轧液进行处理来制备，制得的抗菌无纺布能够对真菌和细菌起到有效的抑制作用，且无毒副作用，不会引起皮肤过敏或不适；能够实现短效和长效抑菌的性能；并且成本低，用途广泛。
4.目前，市面上的抗菌纸尿裤产品以无机类抗菌剂为主，如babycare星际纸尿裤添加纳米银离子来达到抗菌效果，安徽舒缘公司以纳米二氧化钛为主体材料开发的抗菌纸尿裤等。但此类无机抗菌材料的安全性始终有待考证，消费者的接受程度也不高。因此，有机抗菌纸尿裤是本行业的研究热点。壳聚糖是一种有机抗菌材料，是天然生物质多糖高分子材料，具有很好的生物相容性、微生物降解性等诸多优良的性能，其广泛地存在于海洋无脊椎动物(如虾、蟹)的外壳中，在自然界每年生物合成量高达1
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吨，是仅次于纤维素的第二大天然聚合物；但是，因壳聚糖与纤维素分子结构相似，其分子间较强氢键作用力导致其不溶于水和大多数有机溶剂，以沉淀形式存在，限制其应用。


技术实现要素：

5.鉴于现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种天然抗菌无纺布及其制备方法。
6.为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种天然抗菌无纺布的制备方法，包括：由pp切片经纺粘法生产工艺制得纺粘无纺布；在所述纺粘无纺布上涂布壳聚糖分散液，干燥后即得到所述天然抗菌无纺布。
7.优选地，所述壳聚糖分散液包括以下按质量百分数计的组分：水溶性改性壳聚糖0.3-1％，胶黏剂0.3-1％，其余为水。
8.优选地，所述壳聚糖分散液的制备方法如下：先将所述质量百分数的各个组分倒入高速剪切分散设备中，得到混合溶液；再运用所述高速剪切分散设备对所述混合溶液进行剪切、分散，制成均匀的壳聚糖分散液。
9.优选地，所述水溶性改性壳聚糖的制备方法如下：先利用固相力化学磨盘粉碎清洗好的海洋无脊椎动物壳体，然后采用物理多级剪切方式对其进行微纳米化，再在均相体系下进行脱乙酰化反应，制成脱乙酰度为50-60％的水溶性改性壳聚糖。
10.优选地，所述胶粘剂为水性聚氨酯和水性封端异氰酸酯的混合液。
11.进一步优选地，所述水性聚氨酯和水性封端异氰酸酯的质量之比为7:3。
12.进一步优选地，所述壳聚糖分散液还包括以下按质量百分数计的组分：亲水油剂6-10％。
13.再进一步优选地，所述亲水油剂为非离子表面活性剂。
14.更进一步优选地，所述非离子表面活性剂包括以下按质量百分数计的组分：聚乙二醇脂肪酸酯71-73％，硅油22-26％，润湿剂1-3％，水2-4％。
15.更进一步优选地，所述润湿剂为磺基琥珀酸钠二辛酯。
16.同时，本发明还提供一种由上述的制备方法制得的天然抗菌无纺布。
17.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明以天然生物质多糖高分子材料——壳聚糖作为有机抗菌原料，通过胶粘剂增强水溶性改性壳聚糖附着于纺粘无纺布上，能够对革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌起到有效的抑菌作用，使制备的天然抗菌无纺布具有优异的抗菌性能，无毒无污染，安全性极佳。
18.本发明制得的天然抗菌无纺布可以是具有抗菌功能的亲水无纺布或拒水无纺布，制作工艺简单，操作便捷，节省了人力及设备成本。
具体实施方式
19.为使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，以下结合具体实施例对本发明做进一步详细说明，但本发明不限于以下实施例。
20.实施例1：
21.一种天然抗菌无纺布的制备方法，包括：由pp切片经纺粘法生产工艺制得纺粘无纺布；在所述纺粘无纺布上涂布壳聚糖分散液，干燥后即得到所述天然抗菌无纺布。其中，所述壳聚糖分散液由以下按质量百分数计的组分组成：水溶性改性壳聚糖0.6％，亲水油剂8％，胶黏剂0.5％，其余为水(具体为去离子水)。
22.在本实施例中，所述胶粘剂为水性聚氨酯和水性封端异氰酸酯的混合液，二者的质量之比为7:3。
23.在本实施例中，所述亲水油剂为非离子表面活性剂，其包括以下按质量百分数计的组分：聚乙二醇脂肪酸酯72％，硅油24％，润湿剂1.5％，水2.5％。其中，所述润湿剂为磺基琥珀酸钠二辛酯。
24.在本实施例中，所述天然抗菌无纺布的制备方法，具体包括以下步骤：
25.(1)制备水溶性改性壳聚糖：先利用固相力化学磨盘粉碎清洗好的海洋无脊椎动
物壳体，然后采用物理多级剪切方式对其进行微纳米化，再在均相体系下进行脱乙酰化反应，制成脱乙酰度为50-60％(本实施例优选但不局限于为55％)的水溶性改性壳聚糖。其中，所述脱乙酰化反应优选但不局限于在碱性条件(ph≥9，本实施例优选但不局限于ph＝10)下进行的。
26.(2)制备壳聚糖分散液：先将按原料配比称取好重量的水、亲水油剂、胶粘剂及水溶性改性壳聚糖依次倒入高速剪切分散设备中，得到混合溶液；再运用所述高速剪切分散设备对所述混合溶液进行剪切、分散，制成均匀的壳聚糖分散液，抽至储存箱(如油箱)备用。其中，所述高速剪切分散设备的工作速度优选但不局限于为13000-18000rpm，进一步优选为15000rpm，工作时间优选但不局限于为25-35min，进一步优选为30min。
27.(3)制备天然抗菌无纺布：先将原料pp切片投入料槽，经螺杆挤出机熔融挤出，过滤计量后进行纺丝、牵伸、铺网，成网后通过轧机进行热轧加固，得到纺粘无纺布；再采用涂布辊上液，使壳聚糖分散液均匀地涂布在所述纺粘无纺布上，然后进入烘箱烘干，即得到所述天然抗菌无纺布，具体为天然抗菌亲水无纺布。
28.实施例2：
29.一种天然抗菌无纺布的制备方法，与实施例1基本相同，不同之处在于：所述壳聚糖分散液由以下按质量百分数计的组分组成：水溶性改性壳聚糖1％，亲水油剂10％，胶黏剂1％，其余为水(具体为去离子水)；所述亲水油剂包括以下按质量百分数计的组分：聚乙二醇脂肪酸酯73％，硅油22％，润湿剂3％，水2％。
30.实施例3：
31.一种天然抗菌无纺布的制备方法，与实施例1基本相同，不同之处在于：所述壳聚糖分散液由以下按质量百分数计的组分组成：水溶性改性壳聚糖0.4％，亲水油剂8％，胶黏剂0.5％，其余为水(具体为去离子水)；所述亲水油剂包括以下按质量百分数计的组分：聚乙二醇脂肪酸酯71％，硅油26％，润湿剂1％，水2％。
32.实施例4：
33.一种天然抗菌无纺布的制备方法，与实施例1基本相同，不同之处在于：所述壳聚糖分散液由以下按质量百分数计的组分组成：水溶性改性壳聚糖0.3％，亲水油剂6％，胶黏剂0.3％，其余为水(具体为去离子水)；所述亲水油剂包括以下按质量百分数计的组分：聚乙二醇脂肪酸酯71％，硅油22％，润湿剂3％，水4％。
34.实施例5：
35.一种天然抗菌无纺布的制备方法，与实施例1基本相同，不同之处在于：所述壳聚糖分散液由以下按质量百分数计的组分组成：水溶性改性壳聚糖0.6％，亲水油剂8％，胶黏剂0.3％，其余为水(具体为去离子水)；所述亲水油剂包括以下按质量百分数计的组分：聚乙二醇脂肪酸酯73％，硅油22％，润湿剂2％，水3％。
36.实施例6：
37.一种天然抗菌无纺布的制备方法，与实施例1基本相同，不同之处在于：所述壳聚糖分散液由以下按质量百分数计的组分组成：水溶性改性壳聚糖0.6％，胶黏剂0.5％，其余为水(具体为去离子水)；制得的天然抗菌无纺布具体为天然抗菌拒水无纺布。
38.对比例1：
39.一种天然抗菌无纺布的制备方法，与实施例1基本相同，不同之处在于：所述壳聚
糖分散液由以下按质量百分数计的组分组成：水溶性改性壳聚糖0.6％，亲水油剂8％，其余为水(具体为去离子水)。
40.对比例2：
41.一种天然抗菌无纺布的制备方法，与实施例1基本相同，不同之处在于：所述壳聚糖分散液由以下按质量百分数计的组分组成：亲水油剂8％，胶黏剂0.5％，其余为水(具体为去离子水)。
42.下面对本发明实施例1至实施例6和对比例1至对比例2得到的天然抗菌无纺布分别进行抗菌性能测试，测试结果如表1所示。
43.抗菌性能的测试方法参考gb/t 15979-2002附录c4溶出性抗(抑)菌产品抑菌性能试验方法，测试其对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌的20分钟抑菌率；参考astm e 2149-2013a动态接触条件下固定抗菌剂的抗菌性能测试，测试其对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌的“24h”抑菌率。表1：各实施例和对比例的抗菌测试结果
44.从上表可以看出，本发明制得的天然抗菌无纺布抗菌性能优异，抗菌效果好。
45.本发明中的水溶性改性壳聚糖对革兰氏阳性菌的抑菌机理：壳聚糖通过其自身带正电荷的质子化氨基，与革兰氏阳性菌的菌体细胞壁的肽聚糖的n-乙酰胞壁酸和磷壁酸等相结合，导致菌体细胞壁变形甚至破裂，使菌体细胞膜直接受到外界环境渗透压的冲击，造成菌体胞质重要成分外泄，最终导致菌体死亡。
46.本发明中的水溶性改性壳聚糖对革兰氏阴性菌的抑菌机理：革兰氏阴性菌的菌细胞壁除肽聚糖外，还有一层由脂多糖、蛋白质与+2价金属离子通过静电力结合在一起的外膜包被，壳聚糖可以与其外膜脂多糖中带负电的o-特异抗原性的寡糖重复单元结合，阻止营养物质进入细胞，从而使细菌因缺乏营养而死亡，或阻断细菌体内dna的转录从而抑制细菌繁殖。
47.以上仅是本发明的优选实施方式，不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发
明的精神和范围内，还可以进行若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。