CN115874302A - 一种抗菌型可降解纤维的制备方法及其产品和应用 - Google Patents

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崔大祥
吴晓燕
林琳
陈义军
陈超
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Guona Star Shanghai Nanotechnology Development Co Ltd
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Shanghai National Engineering Research Center for Nanotechnology Co Ltd
Guona Star Shanghai Nanotechnology Development Co Ltd
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Abstract

本发明提供一种抗菌型可降解纤维的制备方法及其产品和应用，锌盐和尿素溶于混合溶剂乙二醇‑去离子水中，置于反应釜中，反应，冷却、洗涤、真空干燥，得氢氧化锌；置于马弗炉中煅烧得氧化锌加入到硅溶胶中搅拌混合均匀，加入硅烷偶联剂进行表面凝胶反应，真空干燥、粉碎，得多孔二氧化硅及硅烷偶联剂表面改性的无机纳米粉体材料；与可降解纤维基体经混合后纺丝，得到抗菌型可降解多功能纤维。本发明将抗菌材料与可降解纤维材料复合，将抗菌功能性成分与可降解纤维基材之间良好的结合，以同时达到良好的功能性、可纺性以及力学强度。

Description

一种抗菌型可降解纤维的制备方法及其产品和应用
技术领域
本发明涉及纤维材料领域，具体的是一种抗菌型可降解纤维的制备方法及其产品和应用。
背景技术
可降解纤维是由可降解的聚合物纺制而成的，可被自然界中的生物或光照条件等完全降解的纤维材料。现有常用的可降解聚合物主要有聚乳酸（PLA）、聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯（PBAT）、纤维素（CE）、壳聚糖（CS）、聚己内酯（PCL）、聚乙烯醇（PVA）、聚羟基脂肪酸酯（PHA）、聚丁二酸丁二醇酯（PBS）等。
可降解纤维材料存在的普遍问题是纺丝性能及力学性能相比其他纤维材料稍差。因此在可降解纤维中引入其他功能性成分的要求相比其他功能纤维的要求更高。比较典型的问题是如果其他功能性成分与可降解纤维基材相容性不好或分散不均将导致纤维力学性能的严重劣化，达不到纤维材料的使用要求，且纺丝过程容易断丝或粘结。所以目前对于功能性可降解纤维的报道较少。专利CN103668541A、专利CN111057355A公开了工艺改性，解决了以上存在的问题，但是仍然不能满足人们对于可降解纤维材料的功能性需求。比如抗病毒功能、抗菌功能。
本发明首先通过提供一种抗菌型可降解纤维的制备方法，然后将抗菌功能性成分与可降解纤维基材之间良好的结合，以同时达到良好的功能性、可纺性以及力学强度。
发明内容
本发明目的在于提供一种抗菌型可降解纤维的制备方法，然后将抗菌功能性成分与可降解纤维基材之间良好的结合，以同时达到良好的功能性、可纺性以及力学强度。
本发明的再一目的在于：提供一种上述方法制备的抗菌型可降解纤维产品。
本发明的又一目的在于：提供一种上述产品的应用。
本发明目的通过下述方案实现：一种抗菌型可降解纤维的制备方法，包括如下步骤，
1）将锌盐和尿素溶于混合溶剂乙二醇-去离子水中，其中锌盐和尿素的摩尔量比1:3~5,乙二醇和去离子水的体积比为1~3:1，得混合液A；
2）将混合液A置于100 mL反应釜中，100~120 ℃反应18~24 h，反应冷却至室温，用去离子水和有机溶剂洗涤3~5次，在100~120 ℃真空烘箱过夜干燥，得氢氧化锌；
3）将上述氢氧化锌置于马弗炉中130~200 ℃煅烧3~5 h，得氧化锌；
4）将上述氧化锌纳米粒子加入到硅溶胶中搅拌混合均匀，然后加入硅烷偶联剂进行表面凝胶反应，120 ~ 200℃下真空干燥，粉碎，得到多孔二氧化硅及硅烷偶联剂表面改性的无机纳米粉体材料；
5）将步骤4）所得多功能纳米粒子与可降解纤维基体经混合后纺丝，得到抗菌型可降解多功能纤维。
优选的，所述步骤1）中，锌盐是醋酸锌、柠檬酸锌或甲酸锌中的一种或其组合。
优选的，所述步骤2）中，有机溶剂是丙酮或乙醇中的一种或其组合。
优选的，所述步骤4）中，无机功能纳米粒子与硅溶胶的质量之比为1:2 ~ 2:1。
优选的，所述步骤4）中，硅烷偶联剂包括烷基硅烷偶联剂、羧基硅烷偶联剂、氨基硅烷偶联剂中的至少一种。
优选的，所述步骤5）中，可降解纤维基体包括聚乳酸（PLA）、聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯（PBAT）、纤维素（CE）、壳聚糖（CS）、聚己内酯（PCL）、聚乙烯醇（PVA）、聚羟基脂肪酸酯（PHA）、聚丁二酸丁二醇酯（PBS）中的至少一种。
优选的，所述步骤5）中，纺丝包括溶液纺丝或熔融纺丝。
本发明提供一种抗菌型可降解纤维，根据上述任一所述方法制备得到。
本发明提供一种纤维在制备抗菌型可降解纤维材料中的应用。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
本发明的目的在于提供一种抗菌型可降解纤维的制备方法，本发明提供将抗菌材料与可降解纤维材料复合，然后将抗菌功能性成分与可降解纤维基材之间良好的结合，以同时达到良好的功能性、可纺性以及力学强度。
具体实施方式
下面将结合本发明的实施例，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。
实施例一：
一种抗菌型可降解纤维，按如下步骤制备：
1）将锌盐醋酸锌和尿素溶于混合溶剂乙二醇-去离子水中，其中醋酸锌和尿素的摩尔量比1:3,乙二醇和去离子水的体积比为1:1，得混合液A；
2）将混合液A置于100 mL反应釜中，100℃反应24 h，反应冷却至室温，用去离子水和有机溶剂乙醇洗涤3次，在100℃真空烘箱过夜干燥，得氢氧化锌；
3）将上述氢氧化锌置于马弗炉中200 ℃煅烧3 h，得氧化锌纳米粒子；
4）将上述氧化锌纳米粒子加入到硅溶胶中搅拌混合均匀，然后加入硅烷偶联剂进行表面凝胶反应，200℃下真空干燥，粉碎，得到多孔二氧化硅及烷基硅烷偶联剂表面改性的无机纳米粉体材料；
5）将步骤4）所得多功能纳米粒子与可降解纤维基体经混合后纺丝，得到抗菌型可降解多功能纤维。
经测试，抗菌性优异，见表1。
实施例二：
一种抗菌型可降解纤维，与实施例1步骤近似，按如下步骤制备：
1）将柠檬酸锌和尿素溶于混合溶剂乙二醇-去离子水中，其中柠檬酸锌和尿素的摩尔量比1:3,乙二醇和去离子水的体积比为3:1，得混合液A；
2）将混合液A置于100 mL反应釜中， 120 ℃反应18 h，反应冷却至室温，用去离子水和有机溶剂丙酮洗涤3次，在100 ℃真空烘箱过夜干燥，得氢氧化锌；
3）将上述氢氧化锌置于马弗炉中130 ℃煅烧4 h，得氧化锌纳米粒子；
4）将上述氧化锌纳米粒子加入到硅溶胶中搅拌混合均匀，然后加入羧基硅烷偶联剂进行表面凝胶反应，150 ℃下真空干燥，粉碎，得到多孔二氧化硅及羧基硅烷偶联剂表面改性的无机纳米粉体材料；
5）将步骤4）所得多功能纳米粒子与可降解纤维基体壳聚糖经混合后熔融纺丝，得到抗菌型可降解多功能纤维。
经测试，抗菌性优异，见表1。
实施例三：
一种抗菌型可降解纤维，与实施例1步骤近似，按如下步骤制备：
1）将甲酸锌和尿素溶于混合溶剂乙二醇-去离子水中，其中甲酸锌和尿素的摩尔量比1:5,乙二醇和去离子水的体积比为3:1，得混合液A；
2）将混合液A置于100 mL反应釜中， 120 ℃反应18 h，反应冷却至室温，用去离子水和有机溶剂丙酮洗涤3次，在100 ℃真空烘箱过夜干燥，得氢氧化锌；
3）将上述氢氧化锌置于马弗炉中130 ℃煅烧4 h，得氧化锌纳米粒子；
4）将上述氧化锌纳米粒子加入到硅溶胶中搅拌混合均匀，然后加入氨基硅烷偶联剂进行表面凝胶反应，150 ℃下真空干燥，粉碎，得到多孔二氧化硅及氨基硅烷偶联剂表面改性的无机纳米粉体材料；
5）将步骤4）所得多功能纳米粒子与可降解纤维基体聚乙烯醇经混合后熔融纺丝，得到抗菌型可降解多功能纤维。
经测试，抗菌性优异，见表1：
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Claims (10)

1.一种抗菌型可降解纤维的制备方法，其特征在于，包括如下步骤，
1）将锌盐和尿素溶于混合溶剂乙二醇-去离子水中，其中锌盐和尿素的摩尔量比1:3～5,乙二醇和去离子水的体积比为1～3:1，得混合液A；
2）将混合液A置于100 mL反应釜中，100～120 ℃反应18～24 h，反应冷却至室温，用去离子水和有机溶剂洗涤3～5次，在100～120 ℃真空烘箱过夜干燥，得氢氧化锌；
3）将上述氢氧化锌置于马弗炉中130～200 ℃煅烧3～5 h，得氧化锌；
4）将上述氧化锌纳米粒子加入到硅溶胶中搅拌混合均匀，然后加入硅烷偶联剂进行表面凝胶反应，120 ～ 200℃下真空干燥，粉碎，得到多孔二氧化硅及硅烷偶联剂表面改性的无机纳米粉体材料；
5）将步骤4）所得多功能纳米粒子与可降解纤维基体经混合后纺丝，得到抗菌型可降解多功能纤维。
2.根据权利要求1所述一种抗菌型可降解纤维的制备方法，其特征在于，所述步骤1）中，锌盐是醋酸锌、柠檬酸锌或甲酸锌中的一种或其组合。
3.根据权利要求1所述一种抗菌型可降解纤维的制备方法，其特征在于，所述步骤2）中，有机溶剂是丙酮或乙醇的一种或其组合。
4.根据权利要求1所述一种抗菌型可降解纤维的制备方法，其特征在于，所述步骤4）中，无机功能纳米粒子与硅溶胶的质量之比为1:2 ~ 2:1；硅烷偶联剂包括烷基硅烷偶联剂、羧基硅烷偶联剂、氨基硅烷偶联剂中的至少一种。
5.根据权利要求1所述一种抗菌型可降解纤维的制备方法，其特征在于，所述步骤5）中，可降解纤维基体包括聚乳酸（PLA）、聚己二酸/对苯二甲酸 丁二酯（PBAT）、纤维素（CE）、壳聚糖（CS）、聚己内酯（PCL）、聚乙烯醇（PVA）、聚羟基脂肪酸酯 （PHA）、聚丁二酸丁二醇酯（PBS）中的至少一种；纺丝包括溶液纺丝或熔融纺丝。
6.根据权利要求1至5任一项所述一种抗菌型可降解纤维的制备方法，其特征在于，按如下步骤制备：
1）将锌盐醋酸锌和尿素溶于混合溶剂乙二醇-去离子水中，其中醋酸锌和尿素的摩尔量比1:3,乙二醇和去离子水的体积比为1:1，得混合液A；
2）将混合液A置于100 mL反应釜中，100℃反应24 h，反应冷却至室温，用去离子水和有机溶剂乙醇洗涤3次，在100℃真空烘箱过夜干燥，得氢氧化锌；
3）将上述氢氧化锌置于马弗炉中200 ℃煅烧3 h，得氧化锌纳米粒子；
4）将上述氧化锌纳米粒子加入到硅溶胶中搅拌混合均匀，然后加入硅烷偶联剂进行表面凝胶反应，200℃下真空干燥，粉碎，得到多孔二氧化硅及烷基硅烷偶联剂表面改性的无机纳米粉体材料；
5）将步骤4）所得多功能纳米粒子与可降解纤维基体经混合后纺丝，得到抗菌型可降解多功能纤维。
7.根据权利要求1至5任一项所述一种抗菌型可降解纤维的制备方法，其特征在于，按如下步骤制备：
1）将柠檬酸锌和尿素溶于混合溶剂乙二醇-去离子水中，其中柠檬酸锌和尿素的摩尔量比1:3,乙二醇和去离子水的体积比为3:1，得混合液A；
2）将混合液A置于100 mL反应釜中， 120 ℃反应18 h，反应冷却至室温，用去离子水和有机溶剂丙酮洗涤3次，在100 ℃真空烘箱过夜干燥，得氢氧化锌；
3）将上述氢氧化锌置于马弗炉中130 ℃煅烧4 h，得氧化锌纳米粒子；
4）将上述氧化锌纳米粒子加入到硅溶胶中搅拌混合均匀，然后加入羧基硅烷偶联剂进行表面凝胶反应，150 ℃下真空干燥，粉碎，得到多孔二氧化硅及羧基硅烷偶联剂表面改性的无机纳米粉体材料；
5）将步骤4）所得多功能纳米粒子与可降解纤维基体壳聚糖经混合后熔融纺丝，得到抗菌型可降解多功能纤维。
8.根据权利要求1至5任一项所述一种抗菌型可降解纤维的制备方法，其特征在于，按如下步骤制备：
1）将甲酸锌和尿素溶于混合溶剂乙二醇-去离子水中，其中甲酸锌和尿素的摩尔量比1:5,乙二醇和去离子水的体积比为3:1，得混合液A；
2）将混合液A置于100 mL反应釜中， 120 ℃反应18 h，反应冷却至室温，用去离子水和有机溶剂丙酮洗涤3次，在100 ℃真空烘箱过夜干燥，得氢氧化锌；
3）将上述氢氧化锌置于马弗炉中130 ℃煅烧4 h，得氧化锌纳米粒子；
4）将上述氧化锌纳米粒子加入到硅溶胶中搅拌混合均匀，然后加入氨基硅烷偶联剂进行表面凝胶反应，150 ℃下真空干燥，粉碎，得到多孔二氧化硅及氨基硅烷偶联剂表面改性的无机纳米粉体材料；
5）将步骤4）所得多功能纳米粒子与可降解纤维基体聚乙烯醇经混合后熔融纺丝，得到抗菌型可降解多功能纤维。
9.一种抗菌型可降解纤维，其特征在于根据权利要求1-8任一所述方法制备得到。
10.一种根据权利要求9所述纤维在制备抗菌型可降解纤维材料中的应用。
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CN116410618A (zh) * 2023-06-12 2023-07-11 山东工业职业学院 一种功能化改性纳米二氧化硅的合成方法及其应用

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