本发明涉及过滤材料领域，尤其涉及一种多元离子抗菌滤布及其制备方法。
背景技术：
滤布是由天然纤维或合成纤维织成的过滤介质。主要应用于空气过滤和清除粉尘，集尘粉末，以净化空气，保护环境，在冶炼厂、化工厂、制糖、染料、医药、食品等工业。
在滤布中，通常会添加有抗菌剂，以对过滤介质起到杀菌作用。如申请号为CN200610022614.5的中国专利公开了一种抗菌防螨粘胶纤维及其制造方法。抗菌粘胶纤维是指将抗菌防螨溶液对粘胶溶液按0.1～2％比例混合后进行纺丝，得到的单丝根数30根、单丝根数偏差0％、残硫量6.3mg/100g、含油率0.4％、染色均匀度3.5级、防螨率达99.6％的抗菌防螨粘胶纤维成品。其制造方法是按抗菌防螨母液的配制—抗菌防螨调配液的配制—抗菌防螨调配液的研磨、过滤—与粘胶的混合、过滤步骤实现的。
上述抗菌防螨剂是季胺盐化合物与特定的除虫菊提取物的混合物，含有季胺盐苯扎溴铵、苯扎氯铵和除虫菊I、II。
虽然这些抗菌剂对细菌有显著的预防抵制作用，但这些抗菌剂中有的抗菌剂的抗菌活性却存在问题。
第一种：人们发现带有长链烷基的季铵盐基团具有很强的抗菌性能，但是有机小分子抗菌剂存在易挥发、不易加工、化学稳定性差等缺点，而且小分子抗菌剂会渗透进人体皮肤，给人的生命安全带来更大隐患。
第二种：季膦盐类中阳离子和分离子对聚季膦盐抗菌活性有很大影响，若形成离子相对紧密的化合物，其抗菌性能就会降低。
第三种：有机锡类的抗菌剂。研究显示，含有机锡抗菌团的抗菌剂对于革兰氏阴性细胞的杀灭率较低，在单体共聚后，会导致抗菌基因团浓度的下降，抗菌活性也跟着下降。
技术实现要素：
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种多元离子抗菌滤布及其制备方法。本发明制得的多元离子抗菌滤布能够克服上述缺点，本发明的多元离子抗菌滤布材料中复合有微磁电离子的抗菌粉体，利用离子抗菌原理和微磁电场技术原理，形成了一种新型抗菌添加材料，能够有效地提高滤布材料的抗菌性能和使用寿命，避免了传统高分子中抗菌材料的抗菌性、耐水解性、抗氧化性低下，不耐酸碱，使用寿命低和温度依赖性太强等问题。
本发明的具体技术方案为：一种多元离子抗菌滤布，包括以下原料制备而成：抗菌粉体、聚丙烯粉和食用植物油；其中，所述抗菌粉体的质量为所述聚丙烯粉质量的0.5-3％；所述食用植物油的质量为抗菌粉体和聚丙烯粉总质量的0.8-1.2％。
在本发明中，将抗菌粉体与聚丙烯粉和食用植物油进行复合，制得具有抗菌能力的滤布。该滤布抗菌效果好，耐水解性、抗氧化性强，耐酸碱，使用寿命长；并且抗菌剂在滤布材料中的温度依赖性低。
作为优选，所述抗菌粉体的包括以下重量份的原料制备而成：二氧化硅粉体22-28份、硝酸银0.2-0.4份、硝酸铜0.2-0.4份、氧化锌22-26份。
目前的高分子材料中所添加的抗菌剂一般为以下三类：季铵盐类抗菌剂、季膦盐类抗菌剂、含有机锡基团的抗菌剂。但是上述三种抗菌剂均存在各自的缺点：
(1)含季铵盐类抗菌剂的高分子材料的抗菌能力受长链烷基的影响较大。是因为其中的R1链的长短对抗菌能力影响较大，特别是其中的碳原子数量没在10-16之间时，抗菌剂对细菌基本没有杀伤力，所以就必须要将碳原子控制在这之间，抗菌剂才会有效果，但这种技术和这种要求不仅成本高还很难达到。
(2)含有季膦盐类的抗菌剂在离子紧密的情况下抗菌活性差。这种抗菌剂只有在形成自由离子的情况下，抗菌活性才会较为活跃，也就说，只有提高季膦盐单体的含量，才能提高它的抗菌活性。虽然现在的技术可以合成含锍盐基团的聚合物，比小分子抗菌活性要好，但这种抗菌剂的热稳定性较差。而且这种环境下的抗菌剂不仅效果差更重要的是不安全。
(3)含有机锡基团的抗菌剂对于革兰氏阴性细胞的杀灭率较低。造成这种情况出现的原因是因为单体共聚后，由于抗菌基团浓度的下降，抗菌活性也随之下降。这种离子单体共聚是借助催化剂的作用使几种单体分子活化成离子而进行共聚的反应，这是现阶段这种抗菌剂主要的合成方法。因为这种合成方法对金黄色葡萄色球菌有很好的杀灭率，所以克服其对革兰氏阴性细胞的杀灭率低的问题是现在要解决的重点。
本发明的抗菌粉体为微磁电离子抗菌剂，利用离子抗菌原理和微磁电场技术原理，形成了一种新型高效高分子抗菌添加剂。有效地提高了高分子材料的抗菌性能和使用寿命，避免了传统高分子抗菌材料的抗菌性低下、使用寿命低和温度依赖性太强等问题，使一般的磁电高分子材料符合了社会需求。其优点具体为：
(1)微磁电离子抗菌剂通过离子抗菌的方法来提高抗菌能力。针对上述三种抗菌剂出现的问题，多元离子抗菌滤布在磁电的基础上，通过离子抗菌的手段，吸附交换各种离子，稳定了R1链的长短，将其控制在可控范围内，使抗菌性达到最活跃的状态。而对于离子出现紧密的状态造成抗菌活性差的问题，在离子交换中可以将单个的季膦盐单体含量提高以提高抗菌活性。而离子单体共聚可以使用离子交换法来打破这种局面，并且可以添加各种对人体无害的离子来使抗菌性能提高。
(2)微磁电离子抗菌剂可以有效干扰细胞壁的合成。细菌细胞壁重要组分为肽聚糖，离子抗菌剂对细胞壁的干扰作用，主要抑制多糖链与四肽交联有连结，从而使细胞壁失去完整性，失去了对渗透压的保护作用，损害菌体而死亡。
微磁电离子抗菌剂可损伤细胞膜。细胞膜是细菌细胞生命活动重要的组成部分。因此，如细胞膜受损伤、破坏，将导致细菌死亡。
微磁电离子抗菌剂能够抑制蛋白质的合成。蛋白质的合成过程变更、停止、使细菌死亡。蛋白质对于细菌来说是物质基础，是有机大分子，是构成细胞的基本有机物，是生命活动的主要承担者。没有蛋白质就没有生命，而离子交换法破环了蛋白质的合成过程，使整个过程变更或者停止，这样细菌就停止生长或者死亡。
微磁电离子抗菌剂能够干扰核酸的合成。总的说是阻碍遗传信息的复制，包括DNA、RNA的合成，以及DNA模板转录mRNA等。
(3)添加有微磁电离子抗菌剂的高分子材料的使用寿命长。高分子材料的使用寿命一般和抗氧化直接相关，抗氧化能力越好，使用寿命就越长；反之则相反。而微磁电离子抗菌剂的抗氧化加强是通过离子抗菌的技术来实现的，加强了耐氧化性，会让其在一定时间内保持其固有的属性，不被氧化，延长其使用寿命。而且离子交换可以加入抗氧化的离子，使材料隔绝氧气，提升材料的抗氧化，增加使用寿命。所以对比于其他的材料，添加有微磁电离子抗菌剂的高分子材料使用寿命会比较长。
本发明通过磁场加强了复合金属离子的电离活性和强度，有效地提高了抗菌灭菌性能，有效地防止细菌的滋生。
作为优选，所述抗菌粉体的粒度为160-240目。
一种多元离子抗菌滤布的制备方法，包括以下步骤：
(1)抗菌粉体的制备：称取22-28份二氧化硅粉体和22-26份氧化锌粉体溶于180-240份水中配成悬浮液，以180-220r/min的速度搅拌22-32min；另行分别称取0.2-0.4份硝酸银和0.2-0.4份硝酸铜，用55-65份去离子水配成混合溶液，匀速搅拌26-32min；然后将混合溶液加入到上述的悬浮液中；加温至80-90℃，保温30-60min，然后冷却；冷却后，搅拌26-32min，最后将溶液在280-320℃下烘干，研磨成粒度为160-240目的抗菌粉体。
(2)聚丙烯抗菌颗粒的制备：称取聚丙烯粉，与步骤(1)制得的抗菌粉体按配比混合均匀；再按配比加入食用植物油，然后以80-120r/min的速度搅拌22-32min，最后放入双螺杆成粒机中造粒成型，制得聚丙烯抗菌颗粒。
(3)多元抗菌离子滤布的制备：将步骤(2)制得的聚丙烯抗菌颗粒制备成熔喷滤布或粘合滤布。
上述原料份数均为重量份。
其中，经过步骤(1)的特定方法制得的抗菌粉体，其在高分子材料中的抗菌性、分散性好，特别适合用于与后续的聚丙烯粉、食用植物油复合。在步骤(1)中，各金属元素的配比对抗菌份的抗菌性以及其他性能具有较大影响，需要严格控制。
在步骤(2)中，以聚丙烯粉为基体进行复合，食用植物油起到润滑、粘合的作用。
作为优选，所述聚丙烯粉的粒径为0.25-5微米。
作为优选，所述熔喷滤布的制备方法为：
将聚丙烯抗菌颗粒放入螺杆挤压机切片，接着在螺杆进料段被输送和预热，继而经螺杆压缩段压实、排气，然后在140-185℃下进行熔融，将熔融后的熔体用细孔烧结金属过滤，滤去杂质，并输送到计量泵，然后计量泵增加2.5-3.5Pa压力，加温至210-310℃，再将熔体准确计量后依靠牵伸气流送至熔喷模头，然后熔体细流从模头喷丝孔喷出直径为5-500微米的纤维丝；纤维丝依靠牵伸气流热量及本身的余热在在成网装置上互相粘合缠结，形成非纺织的熔喷滤布。
将聚丙烯抗菌颗粒通过特定工艺制得熔喷滤布，在保障滤布过滤性能的基础上，提高其抗菌性，且其使用寿命长。
作为优选，所述粘合滤布的制备方法为：
将聚丙烯抗菌颗粒放入螺杆挤压机切片，接着在螺杆进料段被输送和预热，继而经螺杆压缩段压实、排气，然后在140-185℃下进行熔融，再将熔融后的熔体用细孔烧结金属过滤，滤去杂质，并输送到计量泵，然后计量泵增加2.5-3.5Pa压力，加温至210-310℃，再将熔体准确计量后依靠牵伸气流送至熔喷模头，然后熔体细流从模头喷丝孔喷出直径为5-500微米的纤维丝；与此同时，上述纤维丝被牵伸气流拉伸为长度40-75mm的短纤维；然后短纤维通过气压的作用下在管道内分丝，将分好的丝均匀地铺放到成网帘上，利用钢锟对纤网进行加热加压，利用纤维粘合形成非纺织的粘合滤布。
将聚丙烯抗菌颗粒通过特定工艺制得粘合滤布，在保障滤布过滤性能的基础上，提高其抗菌性，且其使用寿命长。
作为优选，步骤(1)中，所述混合溶液以25-35mL/min的速率滴加到所述悬浮液中。
作为优选，所述细孔烧结金属的孔径为0.01-01.mm。
作为优选，所述熔体细流从模头喷丝孔喷出的速率为500-600m/sec。
与现有技术对比，本发明的有益效果是：
本发明的多元离子抗菌滤布材料中复合有微磁电离子的抗菌粉体，利用离子抗菌原理和微磁电场技术原理，形成了一种新型抗菌添加材料，能够有效地提高滤布材料的抗菌性能和使用寿命，避免了传统滤布中抗菌材料的抗菌性、耐水解性、抗氧化性、抗霉变能力低下，不耐酸碱，使用寿命低和温度依赖性太强等问题。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的描述。
实施例1
一种多元离子抗菌滤布，包括以下原料制备而成：抗菌粉体、聚丙烯粉和食用植物油；其中，所述抗菌粉体的质量为所述聚丙烯粉质量的1.8％；所述食用植物油的质量为抗菌粉体和聚丙烯粉总质量的1％。
其中，所述抗菌粉体的包括以下原料制备而成：二氧化硅粉体25、硝酸银0.3g、硝酸铜0.3g、氧化锌24g。
一种多元离子抗菌滤布的制备方法，包括以下步骤：
(1)抗菌粉体的制备：称取25g二氧化硅粉体和14g氧化锌粉体溶于210g水中配成悬浮液，以200r/min的速度搅拌27min；另行分别称取0.3g硝酸银和0.3g硝酸铜，用去离子水配成60mL的混合溶液，匀速搅拌29min；然后将混合溶液以30mL/min的速率滴加到上述的悬浮液中；加温至85℃，保温45min，然后冷却；冷却后，搅拌29min，最后将溶液在300℃下烘干，研磨成粒度为200目的抗菌粉体。
(2)聚丙烯抗菌颗粒的制备：称取粒径为0.25-5微米的聚丙烯粉，与步骤(1)制得的抗菌粉体按配比混合均匀；再按配比加入食用植物油，然后以100r/min的速度搅拌27min，最后放入双螺杆成粒机中造粒成型，制得聚丙烯抗菌颗粒。
(3)多元抗菌离子滤布的制备：将聚丙烯抗菌颗粒放入螺杆挤压机切片，接着在螺杆进料段被输送和预热，继而经螺杆压缩段压实、排气，然后在160℃下进行熔融，将熔融后的熔体用孔径为0.01-01.mm的细孔烧结金属过滤，滤去杂质，并输送到计量泵，然后计量泵增加3Pa压力，加温至260℃，再将熔体准确计量后依靠牵伸气流送至熔喷模头，然后熔体细流从模头喷丝孔以550m/sec的速率喷出直径为250微米左右的纤维丝；纤维丝依靠牵伸气流热量及本身的余热在在成网装置上互相粘合缠结，形成非纺织的熔喷滤布。
实施例2
一种多元离子抗菌滤布，包括以下原料制备而成：抗菌粉体、聚丙烯粉和食用植物油；其中，所述抗菌粉体的质量为所述聚丙烯粉质量的0.5％；所述食用植物油的质量为抗菌粉体和聚丙烯粉总质量的0.8％。
其中，所述抗菌粉体的包括以下原料制备而成：二氧化硅粉体22g、硝酸银0.2g、硝酸铜0.2g、氧化锌22g。
一种多元离子抗菌滤布的制备方法，包括以下步骤：
(1)抗菌粉体的制备：称取22g二氧化硅粉体和22g氧化锌粉体溶于180g水中配成悬浮液，以180r/min的速度搅拌22min；另行分别称取0.2g硝酸银和0.2g硝酸铜，用去离子水配成55mL的混合溶液，匀速搅拌26min；然后将混合溶液以25mL/min的速率滴加到上述的悬浮液中；加温至80℃，保温60min，然后冷却；冷却后，搅拌26min，最后将溶液在280℃下烘干，研磨成粒度为160目的抗菌粉体。
(2)聚丙烯抗菌颗粒的制备：称取粒径为0.25-5微米的聚丙烯粉，与步骤(1)制得的抗菌粉体按配比混合均匀；再按配比加入食用植物油，然后以80r/min的速度搅拌22min，最后放入双螺杆成粒机中造粒成型，制得聚丙烯抗菌颗粒。
(3)多元抗菌离子滤布的制备：将聚丙烯抗菌颗粒放入螺杆挤压机切片，接着在螺杆进料段被输送和预热，继而经螺杆压缩段压实、排气，然后在185℃下进行熔融，将熔融后的熔体用孔径为0.01-01.mm的细孔烧结金属过滤，滤去杂质，并输送到计量泵，然后计量泵增加3.5Pa压力，加温至310℃，再将熔体准确计量后依靠牵伸气流送至熔喷模头，然后熔体细流从模头喷丝孔以600m/sec的速率喷出直径为500微米左右的纤维丝；纤维丝依靠牵伸气流热量及本身的余热在在成网装置上互相粘合缠结，形成非纺织的熔喷滤布。
实施例3
一种多元离子抗菌滤布，包括以下原料制备而成：抗菌粉体、聚丙烯粉和食用植物油；其中，所述抗菌粉体的质量为所述聚丙烯粉质量的2.8％；所述食用植物油的质量为抗菌粉体和聚丙烯粉总质量的1％。
其中，所述抗菌粉体的包括以下原料制备而成：二氧化硅粉体25g、硝酸银0.3g、硝酸铜0.3g、氧化锌24g。
一种多元离子抗菌滤布的制备方法，包括以下步骤：
(1)抗菌粉体的制备：称取25g二氧化硅粉体和24g氧化锌粉体溶于210g水中配成悬浮液，以200r/min的速度搅拌27min；另行分别称取0.3g硝酸银和0.3g硝酸铜，用去离子水配成60mL的混合溶液，匀速搅拌29min；然后将混合溶液以30mL/min的速率滴加到上述的悬浮液中；加温至85℃，保温45min，然后冷却；冷却后，搅拌29min，最后将溶液300℃下烘干，研磨成粒度为200目的抗菌粉体。
(2)聚丙烯抗菌颗粒的制备：称取粒径为0.25-5微米的聚丙烯粉，与步骤(1)制得的抗菌粉体按配比混合均匀；再按配比加入食用植物油，然后以100r/min的速度搅拌27min，最后放入双螺杆成粒机中造粒成型，制得聚丙烯抗菌颗粒。
(3)多元抗菌离子滤布的制备：将聚丙烯抗菌颗粒放入螺杆挤压机切片，接着在螺杆进料段被输送和预热，继而经螺杆压缩段压实、排气，然后在160℃下进行熔融，再将熔融后的熔体用孔径为0.01-01.mm的细孔烧结金属过滤，滤去杂质，并输送到计量泵，然后计量泵增加3Pa压力，加温至260℃，再将熔体准确计量后依靠牵伸气流送至熔喷模头，然后熔体细流从模头喷丝孔以550m/sec的速率喷出直径为250微米左右的纤维丝；与此同时，上述纤维丝被牵伸气流拉伸为长度40-75mm的短纤维；然后短纤维通过气压的作用下在管道内分丝，将分好的丝均匀地铺放到成网帘上，利用钢锟对纤网进行加热加压，利用纤维粘合形成非纺织的粘合滤布。
实施例4
一种多元离子抗菌滤布，包括以下原料制备而成：抗菌粉体、聚丙烯粉和食用植物油；其中，所述抗菌粉体的质量为所述聚丙烯粉质量的3％；所述食用植物油的质量为抗菌粉体和聚丙烯粉总质量的1.2％。
其中，所述抗菌粉体的包括以下原料制备而成：二氧化硅粉体28g、硝酸银0.4g、硝酸铜0.4g、氧化锌26g。
一种多元离子抗菌滤布的制备方法，包括以下步骤：
(1)抗菌粉体的制备：称取28g二氧化硅粉体和26g氧化锌粉体溶于240g水中配成悬浮液，以220r/min的速度搅拌32min；另行分别称取0.4g硝酸银和0.4g硝酸铜，用去离子水配成65mL的混合溶液，匀速搅拌32min；然后将混合溶液以35mL/min的速率滴加到上述的悬浮液中；加温至90℃，保温30min，然后冷却；冷却后，搅拌32min，最后将溶液在320℃下烘干，研磨成粒度为240目的抗菌粉体。
(2)聚丙烯抗菌颗粒的制备：称取粒径为0.25-5微米的聚丙烯粉，与步骤(1)制得的抗菌粉体按配比混合均匀；再按配比加入食用植物油，然后以120r/min的速度搅拌32min，最后放入双螺杆成粒机中造粒成型，制得聚丙烯抗菌颗粒。
(3)多元抗菌离子滤布的制备：将聚丙烯抗菌颗粒放入螺杆挤压机切片，接着在螺杆进料段被输送和预热，继而经螺杆压缩段压实、排气，然后在140℃下进行熔融，再将熔融后的熔体用孔径为0.01-01.mm的细孔烧结金属过滤，滤去杂质，并输送到计量泵，然后计量泵增加2.5Pa压力，加温至210℃，再将熔体准确计量后依靠牵伸气流送至熔喷模头，然后熔体细流从模头喷丝孔以500m/sec的速率喷出直径为5微米左右的纤维丝；与此同时，上述纤维丝被牵伸气流拉伸为长度40-75mm的短纤维；然后短纤维通过气压的作用下在管道内分丝，将分好的丝均匀地铺放到成网帘上，利用钢锟对纤网进行加热加压，利用纤维粘合形成非纺织的粘合滤布。
对本发明实施例1的多元离子抗菌滤布处理水检测后数据如下：
本发明中所用原料、设备，若无特别说明，均为本领域的常用原料、设备；本发明中所用方法，若无特别说明，均为本领域的常规方法。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变换，均仍属于本发明技术方案的保护范围。