CN109487532B - 一种亲水性抗菌非织造无纺布及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种亲水性抗菌非织造无纺布及其制备方法，该亲水性抗菌非织造无纺布包括丙纶防粘无纺布基材和水性抗菌层，该亲水性抗菌非织造无纺布的制备方法为丙纶防粘无纺布基材经过电晕处理、浸渍水性抗菌溶液、烘干、冷却、收卷等步骤制得亲水性抗菌非织造无纺布；本发明将用于处理薄膜材料的电晕方式引入丙纶防粘无纺布的表面处理中，经过电晕处理，使得丙纶防粘无纺布具有良好的亲水性能，且处理过程简单、快捷、成本低，同时对丙纶防粘无纺布的其他性能影响较小。

Description

一种亲水性抗菌非织造无纺布及其制备方法
技术领域
本发明涉及无纺布生产技术领域，具体是一种亲水性抗菌非织造无纺布及其制备方法。
背景技术
无纺布又称不织布，是由定向的或随机的纤维而构成，因具有布的外观和某些性能而称其为布。无纺布具有防潮、透气、柔韧、质轻、不助燃、容易分解、无毒无刺激性、色彩丰富、价格低廉、可循环再用等特点。
无纺布由于其加工特点及产品成本等方面的原因，长期以来大多采用合成纤维为原料，并以涤纶、丙纶为最多，个别采用合成纤维和天然纤维混配纤维为原料，造成产品一般都具有较高的拒水性，亲水性能差。但无纺布无论是在医疗卫生还是在服装、擦拭等应用领域中，对其亲水性能均有着较高的要求。可通过物理或化学的方法对无纺布的亲水性能进行改善，主要有原丝改性、表面接枝改性、亲水整理等。其中亲水整理由于其具有方法简便、成本低廉和经济效益显著等特点，而成为应用最为普遍的一种方法。但是亲水整理中用到的亲水剂的成分较为复杂，在处理无纺布的过程中，会引入一些化学成分，对无纺布本身的性能会产生影响，如持久性；尤其对于后续需要添加抗菌成分、防静电等处理的无纺布，会增加许多未知的影响因素。因此找到一种简便、快捷，成本低廉，并可以增加无纺布亲水性又不引入其他成分的方法非常必要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种亲水性抗菌非织造无纺布及其制备方法，以解决现有技术中的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种亲水性抗菌非织造无纺布，包括丙纶防粘无纺布基材和水性抗菌层，水性抗菌层包括以下重量份的原料：海藻酸钠0.5-5％、壳聚糖3-5％、生物染料-亚甲基蓝1-10％、酞菁类光敏剂0.1-5％、正丁醇0.5-1.5％、辛酸钠0.5-5％、DMSO 20-30％、金属离子络合剂EDTA 0.1-0.5％、苯扎溴铵溴化二甲基苄基烃铵0.1-15％和纯化水55-90％。
海藻酸钠和壳聚糖上均含有大量羟基、氨基等亲水性基团，有很好的亲水性、吸湿性和生物相容性，以及抗菌、消炎、止痒功效，水性抗菌层中有了海藻酸钠和壳聚糖，会使丙纶防粘无纺布具有很好的透气性和保水吸湿性，并对革兰氏阳性菌、阴性菌具有很好的杀菌抑菌功效；DMSO(二甲基亚砜)具有与水及多种溶剂互溶的特性，将其用于丙纶防粘无纺布基材上，可以改善无纺布表面的亲水性，使丙纶防粘无纺布具有高吸水性；生物染料亚甲基蓝和酞菁类光敏剂为有效的光敏性抗菌剂，对革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌具有很好的抗菌光动力活性，可在紫外光或可见光的促发下使无纺布具有高效抗菌性能；辛酸钠对真菌尤其是霉菌具有抑制作用；金属离子络合剂EDTA(乙二胺四乙酸)可使微生物的酶及蛋白质失活，对微生物具有抑制作用，同时可以降低酞菁类和生物染料类光敏剂在水中的聚合，增强光动力灭菌性能；苯扎溴铵溴化二甲基苄基烃铵对细菌、真菌、霉菌、芽孢等均具有较强的杀灭效果，将其用于丙纶防粘无纺布，可使丙纶防粘无纺布具有很好的杀菌抑菌效果。
作为优化，水性抗菌层包括以下重量份的原料：海藻酸钠1-4％、壳聚糖3-4％、生物染料-亚甲基蓝2-5％、酞菁类光敏剂0.5-4％、正丁醇0.5-1.0％、辛酸钠1-4％、DMSO 22-28％、金属离子络合剂EDTA 0.2-0.4％、苯扎溴铵溴化二甲基苄基烃铵1-10％和纯化水60-80％。
进一步地，一种亲水性抗菌非织造无纺布的制备方法，包括以下步骤：
(1)将丙纶防粘无纺布基材置于辊轮上，无纺布的走速为5m/min，通过电晕机对丙纶防粘无纺布基材的表面进行电晕处理，电晕处理采用斜置的放电刀片，放电刀片与丙纶防粘无纺布基材表面的倾斜角度为20-50°，高度为5-9mm，电压为9000-11000V，脉冲频率为10-25KHz，丙纶防粘无纺布基材的表面粗糙度达到0.8-1.6μm，表面张力达到35-45dyn/cm；
(2)将0.5-5％海藻酸钠、3-5％壳聚糖、1-10％生物染料-亚甲基蓝、0.1-5％酞菁类光敏剂、0.5-1.5％正丁醇、0.5-5％辛酸钠、20-30％DMSO、0.1-0.5％金属离子络合剂EDTA、0.1-15％苯扎溴铵溴化二甲基苄基烃铵充分反应后溶于55-90％纯化水中，制得水性抗菌溶液，将所述水性抗菌溶液稀释10倍后装入浸渍槽内，将步骤(1)所得的丙纶防粘无纺布基材浸入浸渍槽内，使丙纶防粘无纺布基材浸满水性抗菌溶液，无纺布的走速为5m/min；
(3)将步骤(2)所得的浸满水性抗菌溶液的丙纶防粘无纺布基材经过上下两个辊轮的挤压，再经由传送带传送至烘道，无纺布的走速为5m/min，在烘道内进行高温、热风烘干，烘道由九个烘箱组成，烘箱的长度为2米，烘道内的温度为75-95℃，冷却至室温，然后进行收卷，即得亲水性抗菌非织造无纺布。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明一种亲水性抗菌非织造无纺布及其制备方法，本发明提供了一种增加无纺布亲水性能的处理方法，该方法是将拒水的非织造无纺布经过电晕机处理，电晕机常应用于处理塑料薄膜等非极性聚合物，因为薄膜表面张力较低，油墨与粘合剂都无法在上面附着牢度，所以对其表面进行电晕处理，增加其表面粗糙度和表面积，使其形成极性的表面层，提高其与极性油墨的结合牢度。本发明中非织造无纺布经过电晕机处理，亲水性能增加，可以由原来的拒水转化为瞬时吸水，同时具有良好的吸水均匀性、保水率和透湿性等，电晕过程中产生的电火花使得空气电离，空气电离出的离子在电场作用下冲击非织造无纺布的表面，使得其表面分子断裂；同时放电时产生臭氧，把聚丙烯的烃基转变为羟基、羰基等极性基团，显著提高了非织造无纺布的亲水性；该方法处理过程简单、快捷、成本低，同时对非织造无纺布的其他性能影响较小。
附图说明
图1为本发明一种亲水性抗菌非织造无纺布的制备工艺流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
一种亲水性抗菌非织造无纺布，包括丙纶防粘无纺布基材和水性抗菌层，水性抗菌层包括以下重量份的原料：海藻酸钠0.5％、壳聚糖3％、生物染料-亚甲基蓝1％、酞菁类光敏剂0.1％、正丁醇0.5％、辛酸钠0.5％、DMSO 20％、金属离子络合剂EDTA 0.1％、苯扎溴铵溴化二甲基苄基烃铵0.1％和纯化水55％。
如图1所示，一种亲水性抗菌非织造无纺布的制备方法，包括以下步骤：
(1)将丙纶防粘无纺布基材置于辊轮上，无纺布的走速为5m/min，通过电晕机对丙纶防粘无纺布基材的表面进行电晕处理，电晕处理采用斜置的放电刀片，放电刀片与丙纶防粘无纺布基材表面的倾斜角度为20°，高度为5mm，电压为9000V，脉冲频率为10KHz，使丙纶防粘无纺布基材的表面粗糙度达到0.8μm，表面张力达到35dyn/cm；
(2)将0.5％海藻酸钠、3％壳聚糖、1％生物染料-亚甲基蓝、0.1％酞菁类光敏剂、0.5％正丁醇、0.5％辛酸钠、20％DMSO、0.1％金属离子络合剂EDTA、0.1％苯扎溴铵溴化二甲基苄基烃铵充分反应后溶于55％纯化水中，制得水性抗菌溶液，将所述水性抗菌溶液稀释10倍后装入浸渍槽内，将步骤(1)所得的丙纶防粘无纺布基材浸入浸渍槽内，丙纶防粘无纺布基材浸满水性抗菌溶液，无纺布的走速为5m/min；
(3)将步骤(2)所得的浸满水性抗菌溶液的丙纶防粘无纺布基材经过上下两个辊轮的挤压，再经由传送带传送至烘道，无纺布的走速为5m/min，在烘道内进行高温、热风烘干，烘道由九个烘箱组成，烘箱的长度为2米，烘道内的温度为75℃，冷却至室温，然后进行收卷，即得亲水性抗菌非织造无纺布。
实施例2：
一种亲水性抗菌非织造无纺布，包括丙纶防粘无纺布基材和水性抗菌层，水性抗菌层包括以下重量份的原料：海藻酸钠1％、壳聚糖4％、生物染料-亚甲基蓝2％、酞菁类光敏剂1％、正丁醇1％、辛酸钠1％、DMSO 22％、金属离子络合剂EDTA 0.2％、苯扎溴铵溴化二甲基苄基烃铵1％和纯化水60％。
如图1所示，一种亲水性抗菌非织造无纺布的制备方法，包括以下步骤：
(1)将丙纶防粘无纺布基材置于辊轮上，无纺布的走速为5m/min，通过电晕机对丙纶防粘无纺布基材的表面进行电晕处理，电晕处理采用斜置的放电刀片，放电刀片与丙纶防粘无纺布基材表面的倾斜角度为30°，高度为6mm，电压为9500V，脉冲频率为15KHz，使丙纶防粘无纺布基材的表面粗糙度达到1.0μm，表面张力达到38dyn/cm；
(2)将1％海藻酸钠、4％壳聚糖、2％生物染料-亚甲基蓝、1％酞菁类光敏剂、1％正丁醇、1％辛酸钠、22％DMSO、0.2％金属离子络合剂EDTA、1％苯扎溴铵溴化二甲基苄基烃铵充分反应后溶于60％纯化水中，制得水性抗菌溶液，将所述水性抗菌溶液稀释10倍后装入浸渍槽内，将步骤(1)所得的丙纶防粘无纺布基材浸入浸渍槽内，丙纶防粘无纺布基材浸满水性抗菌溶液，无纺布的走速为5m/min；
(3)将步骤(2)所得的浸满水性抗菌溶液的丙纶防粘无纺布基材经过上下两个辊轮的挤压，再经由传送带传送至烘道，无纺布的走速为5m/min，在烘道内进行高温、热风烘干，烘道由九个烘箱组成，烘箱的长度为2米，烘道内的温度为80℃，冷却至室温，然后进行收卷，即得亲水性抗菌非织造无纺布。
实施例3：
一种亲水性抗菌非织造无纺布，包括丙纶防粘无纺布基材和水性抗菌层，水性抗菌层包括以下重量份的原料：海藻酸钠2％、壳聚糖3％、生物染料-亚甲基蓝4％、酞菁类光敏剂2％、正丁醇1.2％、辛酸钠2％、DMSO 20％、金属离子络合剂EDTA 0.3％、苯扎溴铵溴化二甲基苄基烃铵4％和纯化水70％。
如图1所示，一种亲水性抗菌非织造无纺布的制备方法，包括以下步骤：
(1)将丙纶防粘无纺布基材置于辊轮上，无纺布的走速为5m/min，通过电晕机对丙纶防粘无纺布基材的表面进行电晕处理，电晕处理采用斜置的放电刀片，放电刀片与丙纶防粘无纺布基材表面的倾斜角度为40°，高度为7mm，电压为10000V，脉冲频率为18KHz，使丙纶防粘无纺布基材的表面粗糙度达到1.2μm，表面张力达到40dyn/cm；
(2)将2％海藻酸钠、3％壳聚糖、4％生物染料-亚甲基蓝、2％酞菁类光敏剂、1.2％正丁醇、2％辛酸钠、20％DMSO、0.3％金属离子络合剂EDTA、4％苯扎溴铵溴化二甲基苄基烃铵充分反应后溶于70％纯化水中，制得水性抗菌溶液，将所述水性抗菌溶液稀释10倍后装入浸渍槽内，将步骤(1)所得的丙纶防粘无纺布基材浸入浸渍槽内，丙纶防粘无纺布基材浸满水性抗菌溶液，无纺布的走速为5m/min；
(3)将步骤(2)所得的浸满水性抗菌溶液的丙纶防粘无纺布基材经过上下两个辊轮的挤压，再经由传送带传送至烘道，无纺布的走速为5m/min，在烘道内进行高温、热风烘干，烘道由九个烘箱组成，烘箱的长度为2米，烘道内的温度为85℃，冷却至室温，然后进行收卷，即得亲水性抗菌非织造无纺布。
实施例4：
一种亲水性抗菌非织造无纺布，包括丙纶防粘无纺布基材和水性抗菌层，水性抗菌层包括以下重量份的原料：海藻酸钠5％、壳聚糖5％、生物染料-亚甲基蓝8％、酞菁类光敏剂4％、正丁醇1.4％、辛酸钠4％、DMSO 28％、金属离子络合剂EDTA0.4％、苯扎溴铵溴化二甲基苄基烃铵12％和纯化水80％。
如图1所示，一种亲水性抗菌非织造无纺布的制备方法，包括以下步骤：
(1)将丙纶防粘无纺布基材置于辊轮上，无纺布的走速为5m/min，通过电晕机对丙纶防粘无纺布基材的表面进行电晕处理，电晕处理采用斜置的放电刀片，放电刀片与丙纶防粘无纺布基材表面的倾斜角度为45°，高度为8mm，电压为10500V，脉冲频率为20KHz，使丙纶防粘无纺布基材的表面粗糙度达到1.4μm，表面张力达到42dyn/cm；
(2)将5％海藻酸钠、5％壳聚糖、8％生物染料-亚甲基蓝、4％酞菁类光敏剂、1.4％正丁醇、4％辛酸钠、28％DMSO、0.4％金属离子络合剂EDTA、12％苯扎溴铵溴化二甲基苄基烃铵充分反应后溶于80％纯化水中，制得水性抗菌溶液，将所述水性抗菌溶液稀释10倍后装入浸渍槽内，将步骤(1)所得的丙纶防粘无纺布基材浸入浸渍槽内，丙纶防粘无纺布基材浸满水性抗菌溶液，无纺布的走速为5m/min；
(3)将步骤(2)所得的浸满水性抗菌溶液的丙纶防粘无纺布基材经过上下两个辊轮的挤压，再经由传送带传送至烘道，无纺布的走速为5m/min，在烘道内进行高温、热风烘干，烘道由九个烘箱组成，烘箱的长度为2米，烘道内的温度为90℃，冷却至室温，然后进行收卷，即得亲水性抗菌非织造无纺布。
实施例5：
一种亲水性抗菌非织造无纺布，包括丙纶防粘无纺布基材和水性抗菌层，水性抗菌层包括以下重量份的原料：海藻酸钠5％、壳聚糖5％、生物染料-亚甲基蓝10％、酞菁类光敏剂5％、正丁醇1.5％、辛酸钠5％、DMSO 30％、金属离子络合剂EDTA0.5％、苯扎溴铵溴化二甲基苄基烃铵15％和纯化水90％。
如图1所示，一种亲水性抗菌非织造无纺布的制备方法，包括以下步骤：
(1)将丙纶防粘无纺布基材置于辊轮上，无纺布的走速为5m/min，通过电晕机对丙纶防粘无纺布基材的表面进行电晕处理，电晕处理采用斜置的放电刀片，放电刀片与丙纶防粘无纺布基材表面的倾斜角度为50°，高度为9mm，电压为11000V，脉冲频率为25KHz，丙纶防粘无纺布基材的表面粗糙度达到1.6μm，表面张力达到45dyn/cm；
(2)将5％海藻酸钠、5％壳聚糖、10％生物染料-亚甲基蓝、5％酞菁类光敏剂、1.5％正丁醇、5％辛酸钠、30％DMSO、0.5％金属离子络合剂EDTA、15％苯扎溴铵溴化二甲基苄基烃铵充分反应后溶于90％纯化水中，制得水性抗菌溶液，将所述水性抗菌溶液稀释10倍后装入浸渍槽内，将步骤(1)所得的丙纶防粘无纺布基材浸入浸渍槽内，使丙纶防粘无纺布基材浸满水性抗菌溶液，无纺布的走速为5m/min；
(3)将步骤(2)所得的浸满水性抗菌溶液的丙纶防粘无纺布基材经过上下两个辊轮的挤压，再经由传送带传送至烘道，无纺布的走速为5m/min，在烘道内进行高温、热风烘干，烘道由九个烘箱组成，烘箱的长度为2米，烘道内的温度为95℃，冷却至室温，然后进行收卷，即得亲水性抗菌非织造无纺布。
效果例：
(1)实验样品：本发明实施例3所制得的亲水性抗菌非织造无纺布和经过亲水剂处理所制得的对照样品1。
(2)实验方法：依据ISO 20743-2013《纺织品的抗菌性实验方法：吸收法》来检测实验样品的抗菌性能，检测结果如表1和表2所示。
表1实验样品对金黄色葡萄球菌的抗菌性能
Figure BDA0001827288980000121
表2实验样品对肺炎克雷伯氏菌的抗菌性能
Figure BDA0001827288980000122
注：抗菌性能功效：当抗菌活性值2≤A＜3，样品可以评价为有抗菌功效；当抗菌活性值A≥3，样品可以评价为有强抗菌效果。
(3)实验结果：
从表1中可以看出，本发明实施例3所制得的亲水性抗菌非织造无纺布的抗菌活性值为5.3，大于3，表明本发明实施例3所制得的亲水性抗菌非织造无纺布对金黄色葡萄球菌具有强抗菌功效，而经过亲水剂处理所制得的对照样品1的抗菌活性值为2，表明经过亲水剂处理所制得的对照样品1对金黄色葡萄球菌具有抗菌功效，但效果并不是特别强。
从表2中可以看出，本发明实施例3所制得的亲水性抗菌非织造无纺布的抗菌活性值为5.47，大于3，表明本发明实施例3所制得的亲水性抗菌非织造无纺布对肺炎克雷伯氏菌具有强抗菌功效，而经过亲水剂处理所制得的对照样品1的抗菌活性值为0.11，小于2，表明经过亲水剂处理所制得的对照样品1对肺炎克雷伯氏菌无抗菌功效。
本发明采用物理的方法对丙纶防粘无纺布进行处理，在不引入其他化学成分的前提下，可以有效的改进丙纶防粘无纺布的吸水性能，让原本拒水的丙纶防粘无纺布可以瞬时吸水，同时具有良好的吸水均匀性、保水率和透湿性等。
本发明将用于处理薄膜材料的电晕方式引入丙纶防粘无纺布的表面处理中，经过电晕处理，使得丙纶防粘无纺布具有良好的亲水性能，且处理过程简单、快捷、成本低，同时对丙纶防粘无纺布的其他性能影响较小。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (4)

1.一种亲水性抗菌非织造无纺布的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将丙纶防粘无纺布基材置于辊轮上，通过电晕机对丙纶防粘无纺布基材的表面进行电晕处理，所述电晕处理采用斜置的放电刀片，所述放电刀片与丙纶防粘无纺布基材表面的倾斜角度为20-50°，高度为5-9mm，电压为9000-11000V，脉冲频率为10-25KHz；
(2)将1-4％海藻酸钠、3-4％壳聚糖、2-5％生物染料-亚甲基蓝、0.5-4％酞菁类光敏剂、0.5-1％正丁醇、1-4％辛酸钠、22-28％DMSO、0.2-0.4％金属离子络合剂EDTA、1-10％苯扎溴铵溴化二甲基苄基烃铵充分反应后溶于60-80％纯化水中，制得水性抗菌溶液，将所述水性抗菌溶液稀释10倍后装入浸渍槽内，将步骤(1)所得的丙纶防粘无纺布基材浸入浸渍槽内，使丙纶防粘无纺布基材浸满水性抗菌溶液；
(3)将步骤(2)所得的浸满水性抗菌溶液的丙纶防粘无纺布基材经过上下两个辊轮的挤压，再经由传送带传送至烘道，在烘道内进行高温、热风烘干，冷却至室温，然后进行收卷，即得亲水性抗菌非织造无纺布。
2.根据权利要求1所述的一种亲水性抗菌非织造无纺布的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中丙纶防粘无纺布基材的表面粗糙度达到0.8-1.6μm，表面张力达到35-45dyn/cm。
3.根据权利要求1所述的一种亲水性抗菌非织造无纺布的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中的烘道由九个烘箱组成，所述烘箱的长度为2米，所述烘道内的温度为75-95℃。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的一种亲水性抗菌非织造无纺布的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)、步骤(2)和步骤(3)中无纺布的走速为5m/min。
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