一种基于氧化锌量子点的抗菌无纺布及其制备方法和应用

1.本发明属于抗菌无纺布技术领域，具体涉及一种基于氧化锌量子点的抗菌无纺布及其制备方法和应用。


背景技术：

2.无纺布是一种采用水刺或针刺工艺而制得的布料。无纺布具有防潮、透气、柔韧、轻薄、无毒无味、价格低廉、可循环再用等优点，可用于不同的行业，如口罩，服装，医用及个人清洁产品等。随着人们生活水平的提高，一些便捷、可携带式的个人清洁产品开始出现在日常生活中，如洗脸巾、压缩毛巾、湿巾、化妆棉等。此类产品多为无纺布制成，而无纺布多孔疏松的结构为细菌的滋生提供了有利的条件，细菌的滋生对人的身体健康产生不利的影响，因此具备抗菌性能的无纺布及相关抗菌类产品受到人们的青睐，具备抗菌作用的无纺布在防止织物被细菌污染的同时也可保证人们的健康。同时随着近年来公共卫生事件频发，一些致病微生物给人们的生命健康带来重大威胁，在此过程中一些由抗菌无纺布制得的防护服、绷带、纱布、伤口敷料等产品也受到人们的广泛关注与使用。
3.抗菌无纺布的制备通常采用抗菌纤维直接织成抗菌无纺布和通过后处理加工把抗菌剂接枝在纤维上等两种方法。在实际生产中，因后处理加工方法的便捷性而被广泛使用。在制备抗菌无纺布的过程中，抗菌剂的理化性质对抗菌无纺布的性能至关重要，例如抗菌剂对高温和酸碱环境的耐受性将影响抗菌无纺布在不同使用环境中抗菌性能的发挥；抗菌剂的溶解性则会影响制备流程中抗菌无纺布的质量；抗菌剂的耐洗涤性能则会影响抗菌无纺布重复使用后的抗菌性能；抗菌剂自身抗菌性能的优劣会直接影响抗菌无纺布的抗菌性能等。
4.现有的抗菌无纺布对致病细菌实现良好杀灭的同时却难以有效对抗病毒，而近年来新冠疫情的发生使得兼具抗病毒功能的抗菌产品成为急需品，因此有必要研究一种同时具有抗菌性能和抗病毒活性的产品，使其应用于人们的日常生活中。


技术实现要素：

5.为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于氧化锌量子点的抗菌无纺布及其制备方法和应用，采用水溶性氧化锌量子点作为抗菌剂，其优异的溶解性更加有助于抗菌无纺布的生产制造，制备得到的无纺布具有抗菌和抗病毒活性的功能。
6.本发明具体是通过如下技术方案来实现的。
7.本发明的第一个目的是提供一种基于氧化锌量子点的抗菌无纺布的制备方法，以氧化锌量子点为抗菌剂，通过浸渍法将所述氧化锌量子点负载至无纺布基材上。
8.优选的，室温条件下，将无纺布基材浸渍于氧化锌量子点水溶液中，浸渍时间为3～15s，之后在温度为100～140℃进行干燥即可。
9.优选的，所述浸渍具体是指，成卷的无纺布基材通过牵引辊展开，然后无纺布基材在牵引辊的带动下进入含有氧化锌量子点水溶液的浸渍池，无纺布在浸渍池中与氧化锌量
子点水溶液充分接触、浸泡，得到浸渍后的无纺布基材。
10.优选的，设置牵引辊的速度使得无纺布以10～30m/min的速度通过浸渍池。
11.优选的，所述氧化锌量子点水溶液的质量浓度为0.1％～20％。
12.优选的，所述干燥时间为0.5～2min。
13.优选的，所述无纺布为水刺无纺布。
14.优选的，所述无纺布的材料为涤纶、锦纶、丙纶、粘胶纤维、甲壳素纤维、超细纤维、天丝、蚕丝、竹纤维、木浆纤维、海藻纤维中的任意一种。
15.本发明第二个目的是提供由上述制备方法制得的基于氧化锌量子点的抗菌无纺布。
16.本发明第三个目的是提供由上述基于氧化锌量子点的抗菌无纺布在制备抗菌或抗病毒用品方面的应用。
17.优选的，所述抗病毒是抗甲型h1n1流感病毒。
18.本发明与现有技术相比具有如下有益效果：
19.(1)本发明提供的抗菌无纺布，采用的抗菌剂为水溶性氧化锌量子点，这种抗菌材料具有良好的生物相容性和优异的抗菌性能，水溶性氧化锌量子点具有良好的溶解性，在制备本发明提供的抗菌无纺布时，抗菌剂可均匀的包覆在无纺布基材上，不会造成团聚影响透气性的问题，且成本较低，易大量生产；
20.其负载均匀，不造成团聚的原因在于：
21.第一，由于氧化锌量子点具有良好的水溶性，可渗透至无纺布中，且无纺布选用的是水刺无纺布，可快速吸收水溶液；
22.第二，在保证具有良好的抗菌和抗病毒前提下，严格控制氧化锌量子点水溶液的浓度，以防浓度过高，引起团聚；
23.第三，通过设置牵引辊的速度使得无纺布以10～30m/min的速度通过浸渍池，以保证抗菌剂可以充分而均匀的粘附在无纺布纤维上；
24.其成本较低，易大量生产的原因在于：
25.第一，由于本发明中所涉及抗菌剂为水溶性氧化锌量子点，其良好的水溶性使得抗菌无纺布的制备可以在室温下通过简单的浸渍过程实现，简单的浸渍即可使得抗菌剂充分而均匀的负载在无纺布基材上，而不需要传统方法中所涉及的以一定温度辅助的浸渍过程，从而节约了制备成本，降低了能耗。
26.第二，如上述中其负载均匀，不造成团聚的原因一样，因其良好的水溶性，从而使得无纺布基材在浸渍池中仅仅停留10s左右，即可使得氧化锌量子点快速、均匀的负载到无纺布基材上，而且所制备的抗菌无纺布达到了相应的抗菌性能，从而在大量生产中降低了抗菌剂的使用量，节约了成本，同时较短的浸渍时间加速了抗菌无纺布的生产过程，而氧化锌量子点的耐高温特性使得干燥过程可以在高温中快速完成，也加速了抗菌无纺布的生产过程，增加了产能。
27.(2)同时，对于甲型h1n1流感病毒也显示出了良好的抗病毒能力，在口罩、医用防护服、个人清洁产品等领域有着良好的应用前景；
28.其应用前景良好且具备优异抑菌抗病毒活性的原因在于：
29.第一，氧化锌是一种安全友好、具备优异抗菌性能的抗菌剂，因其自身优异的物理
化学性质，使得氧化锌量子点可以在高温等复杂环境中依然保持优异的抗菌性能，不会存在氧化锌量子点在使用过程中失活等问题，同时优异的稳定性使得氧化锌量子点的抗菌性能不会随着样品储存时间的延长而改变，便于相应抗菌产品的储存和长久使用，同时氧化锌量子点的稳定性使得其可以在各种复杂的抗菌产品制备过程中而使用，这些特性使得氧化锌量子点作为抗菌剂可以在不同使用场景、不同行业中而广泛应用，具有良好的应用前景。同时，本发明中所涉及的经过表面改性而制得的水溶性氧化锌量子点，相比于目前市场上的纳米氧化锌，水溶性氧化锌量子点具备更加优异的抗菌性能，更加优异的溶解性，从而使得水溶性氧化锌量子点的应用范围进一步加大，特别是其良好的溶解性更加便利于在本发明所涉及的抗菌无纺布领域的应用，在口罩、医用防护服、个人清洁产品等领域有着良好的应用前景。
30.第二，氧化锌量子点的多重抗菌机制保障了其优异的抑菌抗病毒活性。氧化锌量子点的活性氧杀菌机制，锌离子释放杀菌机制和氧化锌纳米粒子的粘附、内化杀菌机制共同保障了优异的抗菌活性，对革兰氏阳性菌、阴性菌以及耐药菌均具备抗菌活性，是一种广谱杀菌剂，同时氧化锌量子点在黑暗中也具备优异的抗菌性能，进一步扩大了氧化锌量子点的使用场景，也便于本发明所涉及抗菌产品的应用。更为重要的是，氧化锌量子点在具备优异抗菌性能的同时，也具备良好的抗病毒活性，氧化锌量子点可通过破坏病毒的脂质、蛋白质、抑制病毒增值过程等多个过程对甲型h1n1流感病毒等病毒保持优异的抗病毒活性，在新冠病毒肆虐的当下，以氧化锌量子点作为抗菌剂而制备的无纺布、口罩、防护服等产品的使用，对防范新冠的传播而言具有重大意义。
附图说明
31.图1为本发明所述抗菌无纺布的制备装置结构图。
32.图2为本发明实施例1-4制备的抗菌无纺布的抗菌性能检测结果。
33.图3为本发明实施例5制备的抗菌洁面巾的抗菌性能检测结果。
34.图4为本发明实施例6制备的抗病毒洁面巾的抗病毒性能检测结果。
具体实施方式
35.为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案能予以实施，下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步说明，但所举实施例不作为对本发明的限定。
36.下述各实施例中所述实验方法和检测方法，如无特殊说明，均为常规方法；所述试剂和材料，如无特殊说明，均可在市场上购买得到。
37.本发明涉及一种基于氧化锌量子点的抗菌无纺布的制备方法，具体由以下步骤实现：
38.步骤一：氧化锌量子点水溶液的制备：
39.制备方法以1g/l，1l抗菌剂水溶液为例，具体实施例中所涉及浓度和用量可按照1g/l制备方法同步调整。制备1g/l，1l抗菌剂水溶液时将1g氧化锌量子点置入1l水溶液中，在室温下静置5min—15min，氧化锌量子点即可自行溶解，如果水溶液中氧化锌量子点没有完全溶解，可通过超声辅助溶解。待水溶液中氧化锌量子点完全溶解后即得到抗菌剂溶液。所述抗菌剂水溶液中有效成分的浓度会影响抗菌无纺布的质量，当抗菌剂水溶液中的有效
成分浓度过大，会造成有效成分在抗菌无纺布基材中的团聚，影响无纺布材料的透气性，同时过高的有效成分负载也会影响无纺布材料的硬度，影响使用时的手感。当有效成分的浓度过小时，无纺布基材上抗菌剂过少，影响无纺布的抑菌抗病毒活性。因此在一实施例中，所述抗菌剂在所述抗菌剂的水溶液中的重量占比可以为0.1％～20％，进一步的可以是1％～10％。
40.步骤二：基于氧化锌量子点的抗菌无纺布的制备：
41.在此步骤中，使用氧化锌量子点作为抗菌剂，通过浸渍法制得基于氧化锌量子点的抗菌无纺布。制备过程如图1所示，无纺布基材通过图1所示无纺布生成装置部分制造，所述无纺布为水刺无纺布，所述无纺布基材为涤纶、锦纶、丙纶、粘胶纤维、甲壳素纤维、超细纤维、天丝、蚕丝、竹纤维、木浆纤维、海藻纤维中的任意一种。在一实施例中，所述无纺布可以通过图1所示浸渍池进行浸渍，成卷的无纺布基材通过牵引辊展开，然后无纺布基材在牵引辊的带动下进入浸渍池(浸渍池中有抗菌剂水溶液)，无纺布在浸渍池中与抗菌剂水溶液充分接触、浸泡，得到浸渍后的无纺布基材。为了使得所述抗菌剂更好的浸渍在所述无纺布上，可以通过设置牵引辊的速度使得无纺布以合适的速度(10～30m/min)通过浸渍池，使得所述无纺布保持浸渍时间达到3～15s，以保证抗菌剂可以充分的粘附在无纺布纤维上。另外，在实际生产中，可以通过向浸渍池中补充抗菌剂的方法来保持抗菌剂水溶液中的抗菌剂在一定的浓度内。
42.经过浸渍处理后的无纺布进入如图1所示的烘箱装置以对无纺布进行烘干处理，得到抗菌无纺布。特别的，经过浸渍处理后的无纺布在进入烘箱前经过如图1所示的挤压装置，经过压力辊的挤压可以去除所述浸渍后无纺布上多余的水溶液，便于在烘箱中快速烘干。具体的，因为氧化锌量子点的耐高温特性，烘箱可以保持高温以便无纺布更快的干燥。所述烘干温度可以是100～140℃。同时，可通过设置烘箱中牵引辊的速度使浸渍后的无纺布以一定速度通过烘箱，以保证浸渍后的无纺布在烘箱中停留更长时间，从而快速干燥，得到抗菌无纺布。
43.实施例1
44.本实施例用于制备一种基于氧化锌量子点的抗菌无纺布，其制备方法包括以下步骤：
45.1)制备1g/l氧化锌量子点水溶液。根据图1所示浸渍池容量称取相应重量氧化锌量子点，待氧化锌量子点完全溶解后即得到相应浓度抗菌剂水溶液；(本发明中氧化锌量子点的来源是自己合成的，氧化锌量子点的合成方法在我们已授权的专利中已有体现，专利授权公告号：cn 106388081 b)；
46.2)通过设置牵引辊速度使无纺布在浸渍池中停留时间为10s，得到浸渍后的无纺布，设置烘箱温度为140℃，干燥0.5min，待浸渍后无纺布干燥后即得到抗菌无纺布。
47.将实施例1中所得抗菌无纺布命名为1号样品，其抗菌测试结果如图2所示，从图2中1号样品和对照组的结果对比可看出所制抗菌无纺布具有优异的抗菌特性。
48.实施例2
49.本实施例用于制备一种基于氧化锌量子点的抗菌无纺布，其制备方法包括以下步骤：
50.1)制备3g/l氧化锌量子点水溶液。根据图1所示浸渍池容量称取相应重量氧化锌
量子点，待氧化锌量子点完全溶解后即得到相应浓度抗菌剂水溶液。
51.2)通过设置牵引辊速度使无纺布在浸渍池中停留时间为10s，得到浸渍后的无纺布，设置烘箱温度为140℃，干燥2min，待浸渍后无纺布干燥后即得到含3％浓度抗菌剂的抗菌无纺布。
52.将实施例2中所得抗菌无纺布命名为2号样品，其抗菌测试结果如图2所示，从图2中2号样品和对照组的结果对比可看出所制抗菌无纺布具有优异的抗菌特性。
53.实施例3
54.本实施例用于制备一种基于氧化锌量子点的抗菌无纺布，其制备方法包括以下步骤：
55.1)制备5g/l氧化锌量子点水溶液。根据图1所示浸渍池容量称取相应重量氧化锌量子点，待氧化锌量子点完全溶解后即得到相应浓度抗菌剂水溶液。
56.通过设置牵引辊速度使无纺布在浸渍池中停留时间为10s，得到浸渍后的无纺布；
57.2)设置烘箱温度为140℃，干燥2min，待浸渍后无纺布干燥后即得到含5％浓度抗菌剂的抗菌无纺布。
58.将实施例3中所得抗菌无纺布命名为3号样品，其抗菌测试结果如图2所示，从图2中3号样品和对照组的结果对比可看出所制抗菌无纺布具有优异的抗菌特性。
59.实施例4
60.本实施例用于制备一种基于氧化锌量子点的抗菌无纺布，其制备方法包括以下步骤：
61.1)制备10g/l氧化锌量子点水溶液。根据图1所示浸渍池容量称取相应重量氧化锌量子点，待氧化锌量子点完全溶解后即得到相应浓度抗菌剂水溶液。
62.2)通过设置牵引辊速度使无纺布在浸渍池中停留时间为10s，得到浸渍后的无纺布，设置烘箱温度为140℃，干燥2min，待浸渍后无纺布干燥后即得到含10％浓度抗菌剂的抗菌无纺布。
63.将实施例4中所得抗菌无纺布命名为4号样品，其抗菌测试结果如图2所示，从图2中4号样品和对照组的结果对比可看出所制抗菌无纺布具有优异的抗菌特性。
64.实施例5
65.本实施例用于制备一种基于氧化锌量子点的抗菌洁面巾，其制备方法包括以下步骤：
66.1)按照实施例1所示步骤制备含2％浓度抗菌剂的抗菌无纺布。
67.2)将上述抗菌无纺布用作个人防护材料领域，通过裁减抗菌无纺布制得一种抗菌洁面巾，抗菌洁面巾所用材料为上述方法得到的抗菌无纺布基材。
68.经第三方鉴定机构测试，实施例5中所得抗菌洁面巾的抗菌测试结果如图3所示，图3(a)和(b)所示结果表明抗菌洁面巾布具有优异的抗菌特性。
69.实施例6
70.本实施例用于制备一种基于氧化锌量子点的抗病毒洁面巾，其制备方法包括以下步骤：
71.1)按照实施例1所示步骤制备含2％浓度抗菌剂的抗菌无纺布。
72.2)将上述抗菌无纺布用作个人防护材料领域，通过裁减抗菌无纺布制得一种抗病
毒洁面巾，抗病毒洁面巾所用材料为上述方法得到的抗菌无纺布基材。
73.鉴于氧化锌量子点的优异抗病毒特性，通过第三方鉴定机构对实施例6中所述抗病毒洁面巾的抗病毒性能进行测试，抗病毒测试结果如图4所示，图4所示结果表明抗病毒洁面巾对甲型h1n1流感病毒具有较好的抑制效果。
74.由上述实施例可得，本发明提供的抗菌无纺布，采用的抗菌剂为水溶性氧化锌量子点，这种抗菌材料具有良好的生物相容性和优异的抗菌性能，水溶性氧化锌量子点具有良好的溶解性，在制备本发明提供的抗菌无纺布时，抗菌剂可均匀的包覆在无纺布基材上，不会造成团聚影响透气性的问题，且成本较低，易大量生产；同时，对于甲型h1n1流感病毒也显示出了良好的抗病毒能力，在口罩、医用防护服、个人清洁产品等领域有着良好的应用前景；
75.显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内也意图包含这些改动和变型在内。