[发明专利]一种抗菌聚合物纳米纤维及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种抗菌聚合物纳米纤维及制备方法，属于特种纤维制备的技术领域。

背景技术

季铵盐类抗菌剂是研究较多的一类有机抗菌剂，自1935年德国人G.Domark发现烷基二甲基氯化铵的杀菌作用并利用其处理军服以防止伤口感染以来，季铵盐类抗菌剂的研究一直是研究者关注的重点。然而，小分子季铵盐抗菌剂存在易挥发、不易加工、化学稳定性差等缺点。研究发现带有长链烷基的高分子季铵盐基团具有很好的抗菌性能，高分子季铵盐抗菌剂不会渗透进人的皮肤，具有不挥发，化学稳定性好，毒性小等优点。

纤维材料在许多领域有广泛应用，通过改性赋予抗菌性能可以进一步拓展其用途。通常抗菌纤维可以通过抗菌剂与聚合物共混纺丝或者采用表面接枝改性的方法制备得到。

抗菌剂与聚合物共混纺丝时，成纤条件以及抗菌剂在纤维中的分布相对较难控制。共混纺丝得到的纤维内部的抗菌剂不能与细菌接触，大量的抗菌剂起不到抗菌作用，抗菌剂的利用效率低。共混纺丝得到的抗菌纤维还存在抗菌剂迁移等问题，抗菌效果不能保持很好的耐久性，而且，由于某些抗菌金属等抗菌剂的溶出，对环境易造成二次污染。

采用表面接枝改性制备抗菌纤维是通过分子设计的方法，利用共聚，接枝，大分子反应等手段来改变纤维的化学结构，生成抗菌基团，赋予纤维新的抗菌性能。由于抗菌基团是以化学键牢固地结合在纤维表面上，所以，纤维抗菌化学改性的效果具有持久性。中国专利(ZL 00117568.8和ZL 01129949.5)对聚丙烯腈纤维进行氨基腙化结构化和碱性水解反应，制得接枝聚丙烯腈抗菌合成纤维。中国专利(ZL 01129946.0)采用含多官能团聚丙烯腈功能纤维对不同金属络合的方法，制备了一类金属络合型广谱抗菌功能纤维。中国专利(ZL 02128949.2和ZL 02130694.X)对纤维素纤维或壳聚糖纤维进行化学改性，表面接枝季铵盐或卤代胺，通过对两类具有不同杀菌机理单体的协同作用，使接枝共聚物达到最佳的杀菌效果。中国专利(ZL 200510023301.7)提供了一种与季铵盐化合物共聚并添加一定量纳米抗菌材料的抗菌腈纶纤维。然而，在一些化学改性过程中，由于本体纤维化学结构的改变，造成纤维原有性能的下降，赋予抗菌能力的同时失去了纤维原有的功能特点，实用性大大降低。

等离子体接枝聚合改性是通过等离子体作用先使处理表面活化并引入活性基团，然后引发聚合，进行表面接枝改性。相对于化学改性来说，等离子体表面改性仅限于高分子材料的表面，具有快速、高效、无污染，操作简单，节省能源等优点，更重要的是，等离子体表面改性只引起被处理物50～100nm表层的物理或化学变化，不改变纤维基体的优良性能，改性效果的耐久性比其他方法都好，理论上可应用于各种纺织品基质物的改性。

纳米纤维最大的特点就是比表面积大，导致其表面能和活性的增大，不仅可以用作高效过滤材料，而且在生物医学材料、化学传感器、防护材料、纳米复合材料等领域有广泛应用前景。开发抗菌、阻燃、防紫外、远红外、抗静电、电磁屏蔽等各种功能性纳米纤维，更是目前国内外开发的热点。近年来兴起并受到广泛关注的静电纺丝技术是通过在聚合物溶液中施加外电场来制造纳米纤维的一种有效的纺丝技术，如今已被公认为一种简单、有效的纳米纤维材料制备技术，也是最有希望实现纳米纤维产业化的技术方法。美国专利(US6616435B2，US6689374B2，US6713011B2，US6743273B2)设计了用以批量生产纳米纤维的多喷头连续静电纺丝装置。中国专利(ZL 200510038562.6)设计了一种更高效的组合式连续电纺纳米纤维膜制造装置。

美国专利(US 20060195142A1，US 20060200232A1)将抗菌剂混合到纳米纤维中，提高纳米纤维的抗菌性，这种方法得到的抗菌纳米纤维中抗菌剂的利用率不高。

本发明通过电纺技术制备纳米纤维，然后对其进行等离子处理后接枝改性，得到抗菌纳米纤维，是一种通用的制备抗菌聚合物纳米纤维的技术方法。

发明内容

技术问题：本发明是针对目前抗菌纤维存在的抗菌剂利用效率低，本体纤维化学结构因化学改性而改变，使功能纤维的实用性降低等问题，提供了一种通过等离子体表面接枝高分子吡啶季铵盐型阳离子抗菌剂的聚合物纳米纤维及其制备方法，得到的抗菌功能纤维保持了纤维基体的优良性能，改性效果耐久性好，抗菌性强，整个制备过程具有快速、高效、无污染，操作简单，节省能源等优点。