一种基于纳米银的仿生超疏水抗菌无纺布的制备方法

本技术涉及材料领域，尤其涉及一种基于纳米银的仿生超疏水抗菌无纺布的制备方法。

背景技术：

1、无纺布(又称非织造布)是由定向的或随机的纤维构成,具有透气、防潮、柔韧轻质、不助燃等特点，被用于各种领域。在使用过程中，无纺布的表面极易滋生细菌，细菌会长期附着无法被杀灭，因此对无纺布作进一步的改性处理至关重要。纳米改性无纺布是使其具有优异抑菌性能的技术手段。在各种纳米材料中，纳米银已经被证明几乎对所有的细菌都具备优异的杀菌能力，在使用时将纳米银加载到无纺布中，可以有效防止纳米银团聚，同时银纳米抗菌无纺布可以秉承银的优良功效，和人体皮肤直接接触后，可帮助皮肤免受细菌的侵袭抑制细菌的滋生，从而达到抗菌抑菌的效果。

2、传统载银无纺布的制备主要采用机器制备法和纺织材料处理法。机器制备法需要成本较高的设备和复杂的技术来处理，包括静电纺丝法、等离子体处理法等。纺织材料处理法通常需要采用极易燃易爆的还原试剂(如硼氢化钠、水合肼等)，是将银纳米粒子通过浸渍或涂层等途径还原到纺织材料上,以此改变织物表面的性能。

3、因此，现有制备技术的缺陷是无法简单，低成本的将纳米银加载到纺织品上，在制备过程中经常会用到极易燃易爆的物质，不利于环保、安全性低。除此之外，现有方法制备的材料表面粗糙度达不到超疏水效果，不具有防污、防腐的性能。因此，需研发新的基于纳米银的仿生超疏水抗菌无纺布制备方法，以克服上述缺点。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本技术提供一种基于纳米银的仿生超疏水抗菌无纺布的制备方法，本技术制备的纳米银的仿生超疏水抗菌无纺布具有持久抗菌性、耐水洗性和优异的疏水性等优点。另外，本技术的基于纳米银的仿生超疏水抗菌无纺布的制备方法工艺简单、安全环保，成本低廉，适合大规模工业生产和市场化应用。

2、本技术提供一种基于纳米银的仿生超疏水抗菌无纺布的制备方法，采用如下技术方案：

3、一种基于纳米银的仿生超疏水抗菌无纺布的制备方法，包括以下步骤：

4、s1、将无纺布依次采用无水乙醇和去离子水超声清洗，然后置于烘箱中干燥，得到预处理无纺布；

5、s2、将抗菌液移入聚乙烯瓶中，再将得到的预处理无纺布浸入其中，然后将装有无纺布和抗菌液的聚乙烯瓶放入磁力搅拌器搅拌；

6、s3、将搅拌后的聚乙烯瓶，放入烘箱进行加热反应，反应结束后取出无纺布，用去离子水反复冲洗干净后烘干；

7、s4、重复步骤s2和s3,重复次数为1-5次，得到基于纳米银的仿生超疏水抗菌无纺布。

8、通过采用上述技术方案，在步骤s1中，将无纺布采用无水乙醇和去离子水超声清洗，然后烘干去除水分，无纺布没有多余的干扰物质，纳米银更容易负载到无纺布上。在步骤s2中，加入表面活性可以使得纳米银与无纺布负载的更加均匀，同时，也可以提升纳米银与无纺布的结合力。在步骤s3中，硝酸银和柠檬酸钠通过水热法在无纺布上原位生长纳米银，生成银纳米胶体，具体反应过程为：柠檬酸钠na3c6h5o7在水中水解，生成柠檬酸三负离子c6h5o73-和钠离子na+。硝酸银agno3在水中离解，生成银离子ag+和硝酸根离子no3-。柠檬酸三负离子与银离子反应，形成柠檬酸银的复合物。柠檬酸银的复合物在加热条件下进一步分解和还原，生成银纳米胶体。在步骤s3，使用磁力搅拌器搅拌能够使得抗菌液与无纺布混合的更均匀，然后，使用去离子水冲洗可以进一步确保化学品的完全去除，并通过烘干来去除水分。在步骤s4，通过多次重复步骤s2和s3，增强纳米银在无纺布上的负载率，从而提高改性无纺布的抗菌性能，同时增加无纺布粗糙度，提高其疏水角度。通过以上步骤，本技术制备的基于纳米银的仿生超疏水抗菌无纺布具备了环境友好、简单制备、广谱抗菌、高效杀菌、优异的超疏水特性、长期抗菌能力和皮肤友好等多种优点，可以在医用领域和其他领域中广泛应用。

9、优选的，在步骤s1中，所述无纺布采用无水乙醇和所述去离子水超声清洗的时间分别为30min，超声频率为60-100khz。

10、优选的，步骤s1中，所述干燥的工艺条件为：温度40℃-60℃,时间为1-3h。

11、优选的，在步骤s2中，所述抗菌液包括以下质量浓度原料：硝酸银0.15-0.57g/l、柠檬酸钠30-35g/l、表面活性剂0.05-0.07g/l。

12、优选的，所述表面活性剂为聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮和海藻酸钠中的一种或多种，聚乙二醇，peg，p815611-500g，cas：25322-68-3，上海麦克林生化科技有限公司，平均分子量60kda，聚乙烯吡咯烷酮，pvp，p110607-100g，cas:9003-39-8，上海阿拉丁生化科技股份有限公司，平均分子量58kda，k29-32。

13、优选的，所述表面活性剂为聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮和海藻酸钠按照质量比为2:(10-15):3的组合物。

14、通过采用上述技术方案，在步骤s2中，所述抗菌液包括硝酸银、柠檬酸钠和表面活性剂。具体来说，硝酸银主要是提供银离子。表面活性剂的作用是增强溶液的湿润性，使溶液更容易渗透到无纺布内部，并帮助纳米银颗粒均匀分布在无纺布上。表面活性剂在本技术中的作用有以下几个方面：提供溶液的湿润性：表面活性剂具有降低液体表面张力的能力，可以使抗菌液更容易湿润无纺布的表面，促进抗菌液中的银离子与无纺布的接触和吸附。促进均匀分布：通过表面活性剂的作用，可以增强溶液中纳米银颗粒的分散性，使其在无纺布上均匀分布，从而可实现整体的抗菌和疏水性能。增强附着力：表面活性剂能够增加抗菌液与无纺布之间的相互作用力，使纳米银颗粒更牢固地附着在无纺布的表面，提高抗菌效果的稳定性和持久性。所述表面活性剂可采用聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮和海藻酸钠中的一种或多种，也可以使用它们的组合物。在本技术中，聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮和海藻酸钠按照质量比为2:(10-15):3的组合物被选择作为表面活性剂，这样的组合物能够更好地发挥湿润性、分散性和附着力的效果，进一步提高无纺布的抗菌和超疏水性能。

15、优选的，在步骤s2中，所述抗菌液的制备方法为，先分别用超纯水配置浓度为0.45-1.7g/l硝酸银溶液、90-105g/l浓度为柠檬酸钠溶液和浓度为0.15-0.21g/l表面活性剂溶液，按照体积比，再用玻璃棒缓慢的将1份柠檬酸钠溶液引流至1份硝酸银溶液中，混合均匀，得到混合液，再将1份表面活性剂溶液加入混合液中，混合均匀，得到抗菌液。

16、优选的，在步骤s2中，所述搅拌工艺条件为：搅拌的速度为200r/min，时间为10-50min。

17、优选的，在步骤s3中，所述加热反应的工艺条件包括温度为95℃，时间为1-2h。

18、通过采用上述技术方案，在步骤s3中，热反应的工艺条件包括温度为95℃，时间为1-2h。这样的加热条件在本技术中起到以下几个作用：促进纳米银颗粒的形成：加热反应可以提供充足的热能，促使抗菌液中的硝酸银和柠檬酸钠发生反应生成纳米银颗粒。适当的加热温度可以提高反应速率和产率。促进纳米银颗粒在无纺布上的固定：加热过程中，纳米银颗粒具有较高的迁移速率和扩散能力，可以更好地渗透到无纺布内部，并在纤维间隙中固定下来，达到抗菌和疏水的效果。提高纳米银颗粒的分散性：加热时，由于液体的流动和溶剂的挥发，能够更好地使纳米银颗粒均匀地分布在无纺布上，提高其抗菌和超疏水性能。加热温度为95℃的选择是为了避免无纺布变形和热敏材料的损害，因为在温度超过100℃时，无纺布会逐渐软化变形。因此，95℃温度可以在保持适当加热效果的同时，避免无纺布的不良影响。加热时间为1-2小时，可以充分利用时间使反应达到理想状态。

19、优选的，在步骤s3中，所述烘干的工艺条件为：温度为60℃,时间为1-3h。

20、综上所述，本技术的有益技术效果：

21、1.环保制备方法：本技术采用水热法在无纺布表面原位生长纳米银，工艺简单，对环境友好，有利于纳米银改性无纺布的大规模生产和市场应用。

22、2.广谱抗菌性能：纳米银具有广谱抗菌和高效杀菌性能，在各种细菌的抑制方面效果显著，并且不依赖于特殊的光照条件，能够在不同应用领域和范围广泛使用。对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌性达到99.9％以上。

23、3.优异的超疏水特性：经过纳米银改性后的无纺布具有优异的超疏水特性，与水的接触角可达到155°±5°，表面接触水时呈现出很高的接触角，具有良好的防水、自清洁和污染物防护能力。

24、4.持久的疏水性和抗菌能力：经过50次水洗后，纳米银改性的无纺布仍能保持优异的抗菌能力，具有较好的持久性能，适用于长期使用和多次清洗的应用场景。

25、5.低毒性和低刺激性：通过添加微量的硝酸银与柠檬酸钠对无纺布进行改性，改性后的无纺布在长期与皮肤接触时不会引发毒性反应和刺激性，对人体安全可靠。

26、6.广泛应用领域：该制备方法适用于制备伤口敷料、创可贴、抗菌口罩等医疗用途的无纺布材料，以及其他各个领域中需要具备抗菌和疏水特性的材料。