一种抗菌耐磨无纺布及其制备方法与流程

1.本发明属于纺织品技术领域，具体涉及一种抗菌耐磨无纺布及其制备方法。


背景技术：

2.无纺布是一种将纤维通过机械、热粘等方法加固形成的布状物，具有工艺流程短、生产效率高、价格低廉等优点。根据生产工艺的不同，无纺布可分为热合无纺布、针刺无纺布、熔喷无纺布、水刺无纺布、浆粕气流成网无纺布、亲水无纺布等。
3.目前，水刺无纺布在纱布、伤口敷料等医疗卫生用品方面，以及化妆棉、面膜等卫生清洁材料方面均具有十分广泛的应用，这两方面的使用场景都紧贴人的皮肤或黏膜，而皮肤和黏膜是人体的第一健康屏障，因此对作为这两方面基材的纯棉水刺无纺布有了更高方面的要求，即要求其不仅仅只具有足够的舒适度，还更要求其具有较好的抗菌性能、机械性能等。
4.中国专利cn103046151a公开一种石墨烯共混再生纤维素纤维，其利用氧化石墨烯溶液与再生纤维素溶液混合、通过粘胶湿法纺丝工艺成型后，再经还原制备而成。该方法获得的粘胶纤维在强度方面略有提高，其干断裂强度最高达到2.62cn/dtex，湿断裂强度达到1.54cn/dtex。
5.而中国专利cn104328523a公开了一种包含石墨烯的粘胶纤维及其制备方法，其在纺丝之前，向粘胶液中引入石墨烯，其中的石墨烯是层数不高于10的非氧化石墨烯，获得的粘胶纤维显著提高了断裂强度，但是对于无纺布的抗菌、抑菌作用以及保水性也并没有显著的提高。


技术实现要素：

6.本发明旨在提供一种抗菌耐磨无纺布及其制备方法，本发明采用氧化石墨烯-十二烷基二甲基苄基氯化铵复合物作为主要抗菌剂，通过含魔芋葡甘聚糖水溶液使其附着在无纺布中，使无纺布具有抗菌、耐磨的性能，且适用性强。
7.为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：
8.本发明第一目的是提供一种抗菌耐磨无纺布的制备方法，包括以下步骤：
9.s1)将氧化石墨烯-十二烷基二甲基苄基氯化铵复合物分散在含魔芋葡甘聚
10.糖水溶液中，得到整理剂；
11.s2)采用喷射法将步骤s1的整理剂均匀地喷射于无纺布上，烘干，重复喷射1-2次后晾干，即得。
12.本发明的氧化石墨烯具有一定的抗菌性，而十二烷基二甲基苄基氯化铵也具有一定的抗菌性，当他们两者复合时，能够起到协同抗菌的效果，使得抗菌效果得到显著地提高，再通过采用含魔芋葡甘聚糖水溶液来将氧化石墨烯固定于无纺布上，从而使无纺布具有抗菌性。
13.优选地，以整理剂的质量为100％计，所述氧化石墨烯-十二烷基二甲基苄基氯化
铵复合物的质量分数为1-5％，例如2.5％、3％、3.5％、4％或4.5％；所述魔芋葡甘聚糖的质量分数为0.5-3％，例如0.6％、0.7％、0.8％、0.9％、1％或2％。
14.优选地，所述氧化石墨烯-十二烷基二甲基苄基氯化铵复合物的制备方法为：取氧化石墨烯均匀分散在蒸馏水中，再加入十二烷基二甲基苄基氯化铵，室温下搅拌2-4h后，依次进行清洗、离心、冷冻干燥，即得。
15.优选地，所述氧化石墨烯与十二烷基二甲基苄基氯化铵的质量比为1：1.5-3.5，例如1：1.7、1：1.9、1：2、1：2.5或1：3。
16.优选地，所述含魔芋葡甘聚糖水溶液还含有三氟丙基三甲氧基硅烷。
17.优选地，以含魔芋葡甘聚糖水溶液的质量为100％计，所述三氟丙基三甲氧基硅烷的质量分数为0.05-3％，例如0.06％、0.09％、1％、1.2％、1.5％、2％或2.5％。
18.优选地，所述含魔芋葡甘聚糖水溶液还含有白蔹素。
19.优选地，以含魔芋葡甘聚糖水溶液的质量为100％计，所述白蔹素的质量分数为0.01-1％，例如0.05％、0.1％、0.2％、0.3％、0.5％、0.7％或0.9％。
20.本发明的含魔芋葡甘聚糖水溶液虽能使氧化石墨烯-十二烷基二甲基苄基氯化铵复合物附着在无纺布中，且相对于单一的氧化石墨烯或十二烷基二甲基苄基氯化铵来说，抗菌性显著，但是抗磨性较低。为此，发明人发现在含魔芋葡甘聚糖水溶液加入三氟丙基三甲氧基硅烷能进一步地提高耐磨性能，比一般硅烷偶联剂具有更好的效果，而加入白蔹素后能对该效果起到促进作用。
21.优选地，步骤2)中喷射法中气体流率为500-900m/s，例如600m/s、700m/s或800m/s；所述喷射的喷射量为0.1-3kg/min，喷射层的厚度为10-500μm。本发明需注意喷射时的气体流率和喷射量，过低时使性能没有得到提高，过高时使无纺布厚度增加，且性能与在该范围内的性能相差不大。
22.优选地，所述烘干的温度为70-90℃，例如73℃、75℃、80℃或85℃。
23.本发明第二目的是提供上述制备方法制得的抗菌耐磨无纺布。
24.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
25.(1)本发明提供的喷射法简单高效，可以对所有的无纺布进行整理，使其具有抗菌和耐磨效果，且能够减少大型设备的投入，应用性强。
26.(2)本发明制备得到的无纺布抗菌效果》99.9％，磨损率低。
27.(3)本发明制备得到的无纺布具有较好的吸液能力，即吸液时间短，吸液量大，可以适用于对吸液能力有要求的领域中。
具体实施方式
28.以下通过实施例形式的具体实施方式，对本发明的上述内容作进一步的详细说明。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下实施例。
29.氧化石墨烯-十二烷基二甲基苄基氯化铵复合物的制备方法为：取氧化石墨烯均匀分散在蒸馏水中，再加入十二烷基二甲基苄基氯化铵(氧化石墨烯与十二烷基二甲基苄基氯化铵的质量比为1：1.5)，室温下搅拌3h后，依次进行清洗、离心、冷冻干燥，即得。
30.实施例1
31.一种抗菌耐磨无纺布的制备方法包括以下步骤：
32.s1)将氧化石墨烯-十二烷基二甲基苄基氯化铵复合物分散在含魔芋葡甘聚糖水溶液中，得到整理剂；
33.s2)采用喷射法将步骤s1的整理剂均匀地喷射于无纺布上，烘干，重复喷射1次后晾干，厚度为300μm，即得。
34.其中，以整理剂的质量为100％计，氧化石墨烯-十二烷基二甲基苄基氯化铵复合物的质量分数为3％，魔芋葡甘聚糖的质量分数为1％；喷射法中气体流率为800m/s；所述喷射的喷射量为1kg/min。
35.实施例2
36.一种抗菌耐磨无纺布的制备方法包括以下步骤：
37.s1)将氧化石墨烯-十二烷基二甲基苄基氯化铵复合物分散在含魔芋葡甘聚糖水溶液中，得到整理剂；
38.s2)采用喷射法将步骤s1的整理剂均匀地喷射于无纺布上，烘干，重复喷射1次后晾干，厚度为300μm，即得。
39.其中，以整理剂的质量为100％计，氧化石墨烯-十二烷基二甲基苄基氯化铵复合物的质量分数为3.5％，魔芋葡甘聚糖的质量分数为3％。
40.含魔芋葡甘聚糖水溶液还含有三氟丙基三甲氧基硅烷和白蔹素；以含魔芋葡甘聚糖水溶液的质量为100％计，三氟丙基三甲氧基硅烷的质量分数为1％，白蔹素的质量分数为1％；喷射法中气体流率为800m/s；所述喷射的喷射量为1kg/min。
41.实施例3
42.一种抗菌耐磨无纺布的制备方法包括以下步骤：
43.s1)将氧化石墨烯-十二烷基二甲基苄基氯化铵复合物分散在含魔芋葡甘聚糖水溶液中，得到整理剂；
44.s2)采用喷射法将步骤s1的整理剂均匀地喷射于无纺布上，烘干，重复喷射1次后晾干，厚度为300μm，即得。
45.其中，以整理剂的质量为100％计，氧化石墨烯-十二烷基二甲基苄基氯化铵复合物的质量分数为1％，魔芋葡甘聚糖的质量分数为2％。
46.含魔芋葡甘聚糖水溶液还含有三氟丙基三甲氧基硅烷和白蔹素；以含魔芋葡甘聚糖水溶液的质量为100％计，三氟丙基三甲氧基硅烷的质量分数为0.5％，白蔹素的质量分数为0.1％；喷射法中气体流率为800m/s；所述喷射的喷射量为1kg/min。
47.实施例4
48.与实施例3类似，区别在于，不加入三氟丙基三甲氧基硅烷，其他同实施例3。
49.实施例5
50.与实施例3类似，区别在于，将三氟丙基三甲氧基硅烷替换成硅烷偶联剂kh550，其他同实施例3。
51.实施例6
52.与实施例3类似，区别在于，不加入白蔹素，其他同实施例3。
53.实施例7
54.与实施例3类似，区别在于，白蔹素的质量分数为5％，其他同实施例3。
55.对比例1
56.与实施例3类似，区别在于，不加入魔芋葡甘聚糖。
57.实验一、抗菌实验
58.实验方法：将实施例/对比例无纺布剪成10cm*10cm的碎片共0.5g，然后它们放入高压蒸汽灭菌器中30min，再根据gb/t20944.3-2008《纺织品抗菌性能的评价第3部分：震荡法》来执行。
59.表1
[0060][0061]
从表1可以看出，实施例对金黄色葡萄球菌和大肠埃希氏菌的抗菌效果好，其作为布料可以用于抗菌场所中，适用性好。
[0062]
实验二、耐磨损性能测定实验
[0063]
实验方法：
[0064]
依据gb/t 21196.3—2007《纺织品马丁代尔法织物耐磨性的测定第3部分：质量损失的测定》，将实施例/对比例裁剪成直径为38mm的圆形样品，每组3个，称重，求平均值，记为m0，然后在9kpa的压力下摩擦120次，再次称重，求平均值，记为m1，通过m0和m1计算平均磨损率。
[0065]
表2
[0066]
[0067][0068]
从表2可以看出，实施例具有较好的耐磨性，氧化石墨烯本身具有较好的耐磨性能，说明其已进入无纺布的纤维结构中，且结合紧密。
[0069]
与实施例3相比，实施例4不加入三氟丙基三甲氧基硅烷，实施例5氟丙基三甲氧基硅烷替换成硅烷偶联剂kh550，导致耐磨性降低，说明三氟丙基三甲氧基硅烷能够促进与无纺布之间的结合，且比硅烷偶联剂kh550具有更好的结合效果；
[0070]
实施例6不加入白蔹素，实施例7白蔹素加入量过多均导致耐磨性能降低，说明适当加入白蔹素有利于提高耐磨性能，而加入量过多产生的不利影响的原因推测是白蔹素本身具有多个羟基基团，大量的羟基基团，在粘纤维的大分子链中形成了大量氢键，削弱了原本纤维大分子链间的紧密结合，因此，需控制白蔹素的加入量。
[0071]
实验三、吸液性能测定实验
[0072]
实验方法：依据gb/t 24218.6-2010《纺织品非织造布试验方法第6部分:吸收性的测定》执行，采用三级水作为吸收液，对纤维液体吸收时间(lat)和液体吸收量(lac)进行测试，测试条件：在环境温度20℃，相对湿度65％的标准大气环境下。
[0073]
实验结果：经测试，实施例3的液体吸收时间为3.5s，液体吸收量为25.9g/g；实施例6的液体吸收时间为4.7s，液体吸收量为18.1g/g；实施例7的液体吸收时间为4.2s，液体吸收量为20.8g/g，推测可能是白蔹素的加入使得到的无妨布中羟基等极性基团数量增加，进而提高吸液能力，也有可能是白蔹素的加入有助于无纺布分子间微结构单元间的距离会被拉开，空隙增加，进而提高吸液能力。
[0074]
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。