[发明专利]具有抗菌性的纳米纤维材料及其用途

说明书

本发明公开了一种具有抗菌性的纳米纤维材料及其用途，属于纳米纤维材料技术领域，本发明采用了包含改性二氧化钛纳米粒子的纺丝液进行静电纺丝制备得到抗菌性纳米纤维材料，其中，改性二氧化钛纳米粒子的制备方法为：将虎杖苷与二氧化钛纳米粒子分散液均匀混合，搅拌下加入水，抽滤，洗涤，球磨机球磨后煅烧得到改性二氧化钛纳米粒子。本发明通过采用改性二氧化钛纳米粒子、PET、PA6制备得到的抗菌性纳米纤维材料，抗菌性能至少达到了90％，洗涤50次后，抗菌率下降不到1％。

技术领域

本发明属于纳米纤维材料技术领域，具体涉及一种具有抗菌性的纳米纤维材料及其用途。

背景技术

抗菌纤维是指具有杀灭或抑制微生物的一类新型功能纤维，现被广泛用于家用纺织品(包括内衣、运动衫、老孕婴幼儿服装等)和医用纺织品(手术服、病号服、床单、窗帘、和绷带等)。使用抗菌纤维制成的织物，能够抵抗细菌在织物上的附着，降低织物上的细菌数，保障人-织物-环境间的安全，使人远离病菌的侵扰。人类最早使用抗菌概念可以追溯到一万多年前的新石器时代，那时人们开始使用食盐腌制食品以长期贮存，食盐成为人类最早使用的防腐抗菌材料。目前，人们使最多的还是采用抗菌剂对纤维进行整理。

抗菌剂可分为无机型、有机型和天然型。其中无机型抗菌剂由于抗菌广谱、持久、耐洗涤、耐热、耐酸碱、细菌不易产生抗药性、对人体健康无毒无害等优点而被广泛应用。无机抗菌剂通常是指具有杀菌功能的金属离子，如Ag⁺、Cu²⁺、Zn²⁺、Ti⁴⁺等，它们对多数致病细菌都有强烈的杀灭效果，通常只需添加6％-10％(质量分数)即可灭菌。近年来，以二氧化钛细骨料粒子为代表的无机抗菌剂得到了广泛研究应用。二氧化钛纳米粒子应用工艺简单、成本低廉，在自然光下即可分解细菌和污染物，具有良好的化学稳定性、热稳定性、无刺激性、无二次污染性、安全无毒性等特点，成为最具有开发前景的绿色环保纳米抗菌材料之一，具有较大现实应用意义和深远的发展意义。

在将二氧化钛纳米粒子加入纺丝液中进行静电纺丝得到抗菌纤维的过程中，二氧化钛纳米粒子容易形成团聚体并且容易堵塞针头，使抗菌效果变差，同明二氧化钛纳米粒子负载纤维上的耐久性能不佳，二氧化钛纳米粒子在水洗、摩擦过程中易脱落，影响抗菌效果，并且在纺丝液加入二氧化钛纳米粒子纺丝制备抗菌纤维时，会在纤维中形成结点，降低纤维的力学性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有小粒径的、具有抗菌效果的改性二氧化钛的制备方法。

本发明为实现上述目的所采取的技术方案为：

一种改性二氧化钛的制备方法，包括：将虎杖苷与二氧化钛纳米粒子分散液均匀混合，搅拌下加入水，抽滤，洗涤，球磨机球磨后煅烧得到改性二氧化钛纳米粒子。二氧化钛纳米粒子经过虎杖苷改性后，在纳米粒子表面生成钛氧有碳的键，虎杖苷的非键合部分在表面包覆形成保护膜，与周围介质之间建立起一道屏障，提高二氧化钛纳米粒子的分散性，减少纺丝纤维中节点数，虎杖苷因其所具有的羟基、苯基在链式结构的作用下，与纤维主体分子间形成相互作用力，使纤维与二氧化钛的结合更紧密，可以防止洗涤等机械操作使二氧化钛纳米粒子脱离纤维；改性二氧化钛纳米粒子提高了分散性，得到的小粒径纳米粒子更稳定，不易团聚及堵塞纺丝针头，在纺丝纤维时使二氧化钛纳米粒子均匀负载在纤维上，使抗菌活性位点增多，提高抗菌效果。

优选地，二氧化钛纳米粒子改性：将二氧化钛纳米粒子超声分散在无水乙醇中得到二氧化钛纳米粒子分散液，加入虎杖苷，搅拌分散0.5-3h得到虎杖苷/二氧化钛混合液；搅拌下向混合液中加入水，抽滤，滤饼重新分散于水中搅拌0.5-3h，抽滤洗涤重复2-3次；20-50℃的温度下干燥后，用球磨机球磨3-12h后得到二氧化钛预处理粉末；二氧化钛预处理粉末置于坩埚中，在100-180℃的马弗炉中煅烧2-6h后制备得到改性二氧化钛；二氧化钛纳米粒子分散液的质量分数为0.5-5wt％，虎杖苷的添加量为二氧化钛纳米粒子的100-500wt％，混合溶液中水的加入量为无水乙醇的80-400wt％。