一种抗菌纤维及其制备方法、抗菌产品
阅读说明：本技术 一种抗菌纤维及其制备方法、抗菌产品 (Antibacterial fiber, preparation method thereof and antibacterial product ) 是由 欧阳申珅 陈妙金 陆龙喜 陈鹏 刘明 于 2021-10-29 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种抗菌纤维的制备方法,包括以下步骤：提供PVA水溶液,其中,PVA水溶液中PVA的质量分数为8％-15％；向PVA水溶液中加入纳米TiO-(2)颗粒和分散剂,并进行超声分散,得到纺丝液,其中,PVA水溶液与纳米TiO-(2)颗粒的质量比为100:1-100:15,纺丝液的Zeta电位的绝对值为10mV-40mV；将纺丝液进行静电纺丝,得到抗菌纤维。本发明还涉及一种由所述制备方法制备得到的抗菌纤维以及由所述的抗菌纤维制成的抗菌产品。本发明的制备工艺简单,且获得的抗菌纤维具有优异的抗菌性能,同时,纳米TiO-(2)颗粒不易脱落,循环洗涤50次后,抑菌率下降均不超过5％,因此,采用本发明抗菌纤维制成的纺丝品、过滤材料、包装材料和医药卫生材料等抗菌产品具有优异的抗菌和抑菌性能,且效果持久。(The invention relates to a preparation method of an antibacterial fiber, which comprises the following steps: providing a PVA aqueous solution, wherein the mass fraction of PVA in the PVA aqueous solution is 8-15%; adding nano TiO into PVA water solution 2 Carrying out ultrasonic dispersion on the particles and a dispersing agent to obtain a spinning solution, wherein the PVA aqueous solution and the nano TiO 2 The mass ratio of the particles is 100:1-100:15, and the absolute value of the Zeta potential of the spinning solution is 10mV-40 mV; and (4) carrying out electrostatic spinning on the spinning solution to obtain the antibacterial fiber. The invention also relates to the antibacterial fiber prepared by the preparation method and an antibacterial product prepared from the antibacterial fiber. The preparation process is simple, and the obtained antibacterial fiber has excellent antibacterial performance and nano TiO 2 The particles are not easy to fall off, and the bacteriostasis rate is not reduced by more than 5 percent after the circulation washing for 50 times, so that the spinning product, the filtering material, the packaging material and the medicine made of the antibacterial fiber are adoptedThe antibacterial products such as the medical and sanitary materials have excellent antibacterial and bacteriostatic properties and lasting effect.)
技术领域
本发明涉及抗菌材料技术领域，特别是涉及抗菌纤维及其制备方法、抗菌产品。
背景技术
纳米级分散程度的TiO2光催化产生的光生电子与光生空穴与催化剂表面吸附的水或羟基形成具有强氧化性的活性羟基或超氧离子，与细菌细胞或细菌内组分进行生化反应彻底杀死细菌，同时降解细菌释放出的有毒复合物，防止内毒素引起二次污染。利用纳米TiO2制成的抗菌纤维可以广泛用于织造衣服、床单、窗帘等日常卫生纺织品，近年来，抗菌纤维还被广泛用于织造过滤材料、包装材料和医药卫生材料等。
但是，目前用纳米TiO2制成的抗菌纤维中，纳米TiO2颗粒大小不均匀，且在纤维上负载也不够均匀，同时，纳米TiO2颗粒负载不够牢固，耐洗涤性差。
发明内容
为了解决上述现有技术问题，本发明提供的抗菌纤维的制备方法工艺简单，且获得的抗菌纤维具有优异的抗菌和抑菌效果，且抗菌纤维中纳米TiO2颗粒负载牢固，耐洗涤性佳，抗菌性能持久，进而利用该抗菌纤维能够制得抗菌性能优异且持久的抗菌产品。
为了实现上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：
一种抗菌纤维的制备方法，该制备方法包括以下步骤：
提供PVA水溶液，其中，所述PVA水溶液中PVA的质量分数为8％-15％；
向所述PVA水溶液中加入纳米二氧化钛颗粒和分散剂，并进行超声分散，得到纺丝液，其中，所述PVA水溶液与所述纳米二氧化钛颗粒的质量比为100:1-100:15，所述纺丝液的Zeta电位的绝对值为10mV-40mV；以及
将所述纺丝液进行静电纺丝，得到抗菌纤维。
可选的，所述分散剂选自硬脂酸。
可选的，所述分散剂的质量为所述纳米二氧化钛颗粒的质量的0.1％-1％。
可选的，所述纳米二氧化钛颗粒的粒径为3nm-50nm。
可选的，所述纳米二氧化钛颗粒的粒径为5nm-20nm，所述PVA水溶液与所述纳米二氧化钛颗粒的质量比为100:5-100:10。
可选的，所述纺丝液的Zeta电位的绝对值为20mV-30mV。
可选的，所述静电纺丝的步骤中，电压为所述PVA水溶液中PVA的质量分数的1.25倍-1.35倍。
可选的，所述静电纺丝的步骤中，推进速度为0.3mL/h-0.8mL/h，接收距离为12cm-18cm，电压为10KV-20KV。
一种由所述制备方法制备得到的抗菌纤维。
一种由所述的抗菌纤维制成的抗菌产品。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明抗菌纤维的制备方法中，采用PVA水溶液与纳米TiO2颗粒配制纺丝液，由于纺丝液中纳米TiO2颗粒之间存在范德华力和静电斥力，所以，本发明在向PVA水溶液中加入纳米TiO2颗粒时采用超声的方法进行分散，并使用分散剂进行辅助，控制纺丝液的Zeta电位为10mV-40mV，从而使纳米TiO2颗粒均匀分散于纺丝液中。进而，将纺丝液进行静电纺丝即可得到抗菌纤维，制备工艺简单，且获得的抗菌纤维中，纳米TiO2颗粒均匀负载于PVA载体上，使得抗菌纤维对大肠杆菌、黄色葡萄糖菌的抑菌率达到90％以上，对白色念珠菌的抑菌率达到80％以上，同时，纳米TiO2颗粒与PVA载体结合牢度强，不易脱落，循环洗涤50次后，抑菌率下降均不超过5％，均远高于抗菌标准。
因此，采用该抗菌纤维制成的纺丝品、过滤材料、包装材料和医药卫生材料等抗菌产品具有优异的抗菌和抑菌性能，且效果持久。
附图说明
图1是本发明实施例1制备得到的抗菌纤维的扫描电镜图。
具体实施方式
以下结合说明书附图1，对本发明提供的抗菌纤维及其制备方法、抗菌产品作进一步说明。
本发明提供的抗菌纤维的制备方法包括以下步骤：
S1，提供PVA水溶液，其中，所述PVA水溶液中PVA的质量分数为8％-15％；
S2，向所述PVA水溶液中加入纳米二氧化钛颗粒和分散剂，并进行超声分散，得到纺丝液，其中，所述PVA水溶液与所述纳米二氧化钛颗粒的质量比为100:1-100:15，所述纺丝液的Zeta电位的绝对值为10mV-40mV；
S3，将所述纺丝液进行静电纺丝，得到抗菌纤维。
步骤S1中，所述PVA水溶液(聚乙烯醇水溶液)中PVA的质量分数进一步优选为10％-12％。
步骤S2中，采用PVA水溶液与纳米TiO2颗粒配制纺丝液时，由于纺丝液中纳米TiO2颗粒之间存在范德华力和静电斥力，会影响纳米TiO2颗粒的分散效果。所以，本发明在向PVA水溶液中加入纳米TiO2颗粒时，采用超声的方法进行分散，并使用分散剂进行辅助，以控制纺丝液的Zeta电位为10mV-40mV，从而使纳米TiO2颗粒均匀分散于纺丝液中。
可选的，采用超声的方法进行分散时，超声分散机的频率优选为28KHz-40KHz。
可选的，所述分散剂选自硬脂酸，所述分散剂的质量为所述纳米二氧化钛颗粒的质量的0.1％-1％，优选为0.5％-0.8％。
可选的，通过对超声分散和分散剂的控制，可使得所述纺丝液的Zeta电位的绝对值进一步优选为20mV-30mV，从而可以获得纳米TiO2颗粒分散效果更好的纺丝液，进而通过静电纺丝获得性能更好的抗菌纤维。
可选的，所述纳米二氧化钛颗粒的粒径为3nm-50nm，进一步优选为5nm-20nm，纺丝液中，所述PVA水溶液与所述纳米二氧化钛颗粒的质量比进一步优选为100:5-100:10。
步骤S3中，在将所述纺丝液进行静电纺丝的步骤中，电压为所述PVA水溶液中PVA的质量分数的1.25倍-1.35倍，如，PVA水溶液中PVA的质量分数为10％时，电压为12.5KV-13.5KV，在该匹配的关系下，能够稳定的获得抗菌纤维。
可选的，所述静电纺丝的步骤中，推进速度为0.3mL/h-0.8mL/h，接收距离为12cm-18cm，电压为10KV-20KV，纺丝针头接正极，接收端接负极，以超细旦涤纶纤维织物作为接收基底。
可选的，静电纺丝完成后还在常温下自然晾干，以得到抗菌纤维。
该抗菌纤维中，纳米TiO2颗粒均匀负载于PVA载体上，使得抗菌纤维对大肠杆菌、黄色葡萄糖菌的抑菌率达到90％以上，对白色念珠菌的抑菌率达到80％以上，同时，纳米TiO2颗粒与PVA载体结合牢度强，不易脱落，循环洗涤50次后，抑菌率下降均不超过5％，均远高于抗菌标准，具有优异的抗菌和抑菌性能，且效果持久。
另外，本发明采用静电纺丝的方法即可得到性能优异的抗菌纤维，制备工艺简单，适用于工业化生产。
基于上述制备方法，本发明还提供一种抗菌纤维。可以理解，本发明的抗菌纤维包括PVA载体以及负载于所述PVA载体上的纳米TiO2颗粒，纳米TiO2颗粒的粒径为3nm-50nm，进一步优选为5nm-20nm，该抗菌纤维具有优异的抗菌和抑菌性能，且效果持久。
本发明还提供由所述的抗菌纤维制成的抗菌产品。可以理解，所述抗菌产品包括衣服、床单、窗帘等日常卫生纺织品，也包括过滤材料、包装材料和医药卫生材料等，且所述抗菌产品具有优异的抗菌和抑菌性能，且效果持久。
以下，将通过以下具体实施例对所述抗菌纤维及其制备方法、抗菌产品做进一步的说明。
实施例1：
配制质量分数为8％的PVA水溶液100重量份，加入5重量份粒径为20nm的纳米二氧化钛颗粒和0.005重量份的硬脂酸，并在30KHz的频率下进行超声分散，得到Zeta电位的绝对值为15mV的纺丝液。
将纺丝液进行静电纺丝，在静电纺丝中，推进速度为0.3mL/h，接收距离为12cm，电压为10KV且为质量分数的1.25倍，纺丝针头接正极，接收端接负极，以超细旦涤纶纤维织物作为接收基底，静电纺丝完成后，在常温下自然晾干，得到抗菌纤维。
实施例2：
配制质量分数为10％的PVA水溶液100重量份，加入10重量份粒径为15nm的纳米二氧化钛颗粒和0.04重量份的硬脂酸，并在30KHz的频率下进行超声分散，得到Zeta电位的绝对值为20mV的纺丝液。
将纺丝液进行静电纺丝，在静电纺丝中，推进速度为0.5mL/h，接收距离为13cm，电压为13KV且为质量分数的1.3倍，纺丝针头接正极，接收端接负极，以超细旦涤纶纤维织物作为接收基底，静电纺丝完成后，在常温下自然晾干，得到抗菌纤维。
实施例3：
配制质量分数为12％的PVA水溶液100重量份，加入10重量份粒径为10nm的纳米二氧化钛颗粒和0.06重量份的硬脂酸，并在35KHz的频率下进行超声分散，得到Zeta电位的绝对值为25mV的纺丝液。
将纺丝液进行静电纺丝，在静电纺丝中，推进速度为0.6mL/h，接收距离为15cm，电压为15KV且为质量分数的1.25倍，纺丝针头接正极，接收端接负极，以超细旦涤纶纤维织物作为接收基底，静电纺丝完成后，在常温下自然晾干，得到抗菌纤维。
实施例4：
配制质量分数为13％的PVA水溶液100重量份，加入12重量份粒径为20nm的纳米二氧化钛颗粒和0.08重量份的硬脂酸，并在35KHz的频率下进行超声分散，得到Zeta电位的绝对值为30mV的纺丝液。
将纺丝液进行静电纺丝，在静电纺丝中，推进速度为0.6mL/h，接收距离为16cm，电压为17KV，纺丝针头接正极，接收端接负极，以超细旦涤纶纤维织物作为接收基底，静电纺丝完成后，在常温下自然晾干，得到抗菌纤维。
实施例5：
配制质量分数为15％的PVA水溶液100重量份，加入15重量份粒径为40nm的纳米二氧化钛颗粒和0.15重量份的硬脂酸，并在40KHz的频率下进行超声分散，得到Zeta电位的绝对值为40mV的纺丝液。
将纺丝液进行静电纺丝，在静电纺丝中，推进速度为0.8mL/h，接收距离为18cm，电压为20KV，纺丝针头接正极，接收端接负极，以超细旦涤纶纤维织物作为接收基底，静电纺丝完成后，在常温下自然晾干，得到抗菌纤维。
实施例6：
配制质量分数为10％的PVA水溶液100重量份，加入3重量份粒径为5nm的纳米二氧化钛颗粒和0.03重量份的硬脂酸，并在35KHz的频率下进行超声分散，得到Zeta电位的绝对值为10mV的纺丝液。
将纺丝液进行静电纺丝，在静电纺丝中，推进速度为0.5mL/h，接收距离为16cm，电压为13.5KV，纺丝针头接正极，接收端接负极，以超细旦涤纶纤维织物作为接收基底，静电纺丝完成后，在常温下自然晾干，得到抗菌纤维。
将实施例1-实施例6获得的抗菌纤维在相同的条件下制成相同规格的布料，并进行抗菌试验，结果如表1至表3所示。
表1
表2
表3
将上述制成的布料洗涤50次后，再进行抗菌试验，结果如表4至表6所示。
表4
表5
表6
最后，需要注意的是，本发明不限于以上实施例，还可以有很多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容中直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。
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