一种抗菌无纺布及其制备方法与应用
【专利摘要】本发明公开了一种抗菌无纺布及其制备方法与应用，该抗菌无纺布由掺杂了银纳米线的壳聚糖?聚乙烯醇复合纳米纤维制成，并且银纳米线嵌于壳聚糖?聚乙烯醇复合纳米纤维中；银纳米线的含量占该抗菌无纺布总质量的0.1～1％。其制备方法包括：制备包含银纳米线、壳聚糖和聚乙烯醇的纺丝液；在该纺丝液中，壳聚糖和聚乙烯醇两者总质量占该纺丝液总质量的5～10％；再采用静电纺丝法将该纺丝液制成抗菌无纺布。该抗菌无纺布用于医疗抑菌产品。本发明不仅具有良好的生物相容性和抗菌杀菌能力，而且制备方法简单、对环境友好，能够有效减少或避免银纳米材料的脱落，使该抗菌无纺布能够长时间保持显著的杀菌效果，从而延长了该抗菌无纺布的使用寿命。
【专利说明】
_种抗菌无纺布及其制备方法与应用
技术领域
[0001]本发明涉及抗菌无纺布领域，尤其涉及一种抗菌无纺布及其制备方法与应用。
【背景技术】
[0002]抗菌无纺布是卫生、医疗领域广泛应用的无纺布产品，通常采用聚酯纤维、聚酰胺纤维、聚四氟乙烯纤维、聚丙烯纤维、碳纤维、玻璃纤维等材料制备而成。
[0003]为了提升抗菌无纺布的抗菌效果，人们不断研制各种材质的抗菌无纺布。壳聚糖具有良好的生物相容性和生物可降解性，而且具有较强的抗菌、止血、促进伤口愈合等性能，因此采用壳聚糖制备抗菌无纺布越来越受到人们的关注。
[0004]银纳米材料具有较强的抑菌杀菌作用和广谱抗菌活性，而且具有量子效应、小尺寸效应和极大的比表面积，因此银纳米材料具有传统无机抗菌剂无法比拟的抗菌效果。为此，人们提出了在聚合物纤维表面负载银纳米颗粒的抗菌无纺布，但这种抗菌无纺布在经过多次清洗后，银纳米颗粒会出现脱落，从而会导致该抗菌无纺布的抗菌性能大幅下降，因此这限制了这种抗菌无纺布的应用。
【发明内容】
[0005]针对现有技术中的上述不足之处，本发明提供了一种抗菌无纺布及其制备方法与应用，不仅具有良好的生物相容性和抗菌杀菌能力，而且制备方法简单、对环境友好，能够有效减少或避免银纳米材料的脱落，使该抗菌无纺布能够长时间保持显著的杀菌效果，从而延长了该抗菌无纺布的使用寿命。
[0006]本发明的目的是通过以下技术方案实现的:
[0007]—种抗菌无纺布，由掺杂了银纳米线的壳聚糖-聚乙烯醇复合纳米纤维制成，并且银纳米线嵌于壳聚糖-聚乙稀醇复合纳米纤维中；其中，银纳米线的含量占该抗菌无纺布总质量的0.1?1%。
[0008]优选地，所述银纳米线的直径为30?50纳米，长度为I?10微米。
[0009 ] 一种抗菌无纺布的制备方法，包括以下步骤:
[0010]步骤A、制备包含银纳米线、壳聚糖和聚乙烯醇的纺丝液;在该纺丝液中，壳聚糖和聚乙烯醇两者总质量占该纺丝液总质量的5?10%，壳聚糖的质量占壳聚糖和聚乙烯醇两者总质量的10?90%，银纳米线的质量占银纳米线、壳聚糖和聚乙稀醇三者总质量的0.1?1%；
[0011]步骤B、采用静电纺丝法将步骤A中所述的纺丝液制成上述的抗菌无纺布。
[0012]优选地，所述银纳米线的直径为30?50纳米，长度为I?10微米。
[0013]优选地，所述的制备包含银纳米线、壳聚糖和聚乙烯醇的纺丝液采用以下方法:将银纳米线与壳聚糖的乙酸溶液和聚乙烯醇的水溶液混合在一起，并进行浓度调整，从而制得包含银纳米线、壳聚糖和聚乙烯醇的纺丝液。
[0014]优选地，所述壳聚糖的乙酸溶液由壳聚糖溶于质量分数为90%的乙酸中制备而成。
[0015]优选地，所述的聚乙烯醇的水溶液由聚乙烯醇与去离子水混合并在90°C下加热4小时制备而成。
[0016]优选地，所述采用静电纺丝法将步骤A中所述的纺丝液制成上述技术方案中所述的抗菌无纺布包括:将步骤A中制得的纺丝液稀释加入到静电纺丝机的注射器中，并以0.5?5mL/h的速度进行栗进，从而使所述纺丝液从所述注射器的出液口喷出，形成纺丝细流；在所述注射器的出液口处设置电压为12?24KV的高压电场，并采用铝箔接收所述纺丝细流;所述纺丝细流穿过所述高压电场，并夹带电荷喷射到铝箔上;这些纺丝细流在铝箔上固化后，即制得上述技术方案中所述的抗菌无纺布。
[0017]优选地，所述的静电纺丝法中，纺丝温度为15?35°C，纺丝接收距离为15?20CM，纺丝时间为10?60min。
[0018]上述技术方案中所述的抗菌无纺布用于医疗抑菌产品。
[0019]由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明所提供的抗菌无纺布是由掺杂了银纳米线的壳聚糖-聚乙烯醇复合纳米纤维制成的，并且银纳米线嵌于壳聚糖-聚乙烯醇复合纳米纤维中，因此银纳米线不易发生脱落，而且银纳米线、壳聚糖和聚乙烯醇三者的优良特性能够充分发挥，这可以使该抗菌无纺布能够长时间保持良好的生物相容性和抗菌杀菌能力，延长该抗菌无纺布的使用寿命。由此可见，本发明不仅具有良好的生物相容性和抗菌杀菌能力，而且制备方法简单、对环境友好，能够有效减少或避免银纳米材料的脱落，使该抗菌无纺布能够长时间保持显著的杀菌效果，从而延长了该抗菌无纺布的使用寿命，十分适合在医疗抑菌领域广泛应用。
【附图说明】
[0020]为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。
[0021]图1为本发明实施例1中制得的抗菌无纺布的扫描电镜照片。
【具体实施方式】
[0022]下面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。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
[0023]下面对本发明所提供的抗菌无纺布及其制备方法与应用进行详细描述。
[0024](— ) 一种抗菌无纺布
[0025]一种抗菌无纺布，由掺杂了银纳米线的壳聚糖-聚乙烯醇复合纳米纤维制成，并且银纳米线嵌于壳聚糖-聚乙烯醇复合纳米纤维中；所述银纳米线嵌于壳聚糖-聚乙烯醇复合纳米纤维中是指每个银纳米线至少有一部分被包覆在壳聚糖-聚乙烯醇复合纳米纤维内，也就是说，银纳米线完全被包覆在壳聚糖-聚乙烯醇复合纳米纤维内，和/或，银纳米线的一部分被包覆在壳聚糖-聚乙烯醇复合纳米纤维内而其他部分暴露在壳聚糖-聚乙烯醇复合纳米纤维外。其中，银纳米线的含量占该抗菌无纺布总重量的0.1?1%;所述银纳米线的直径为30?50纳米，长度为I?10微米。
[0026](二)上述抗菌无纺布的制备方法
[0027 ] 一种上述抗菌无纺布的制备方法，包括以下步骤:
[0028]步骤A、制备包含银纳米线、壳聚糖和聚乙烯醇的纺丝液;在该纺丝液中，壳聚糖和聚乙烯醇两者总质量占该纺丝液总质量的5?10%，壳聚糖的质量占壳聚糖和聚乙烯醇两者总质量的10?90%，银纳米线的质量占银纳米线、壳聚糖和聚乙稀醇三者总质量的0.1?
[0029]具体地，所述的制备包含银纳米线、壳聚糖和聚乙烯醇的纺丝液可采用以下方法:将银纳米线与壳聚糖的乙酸溶液和聚乙烯醇的水溶液混合在一起，并进行浓度调整，从而制得包含银纳米线、壳聚糖和聚乙烯醇的纺丝液。其中，所述银纳米线采用直径为30?50纳米、长度为I?10微米的银纳米线。所述的壳聚糖的乙酸溶液可以由壳聚糖溶于质量分数为90%的乙酸水溶液中制备而成。所述的聚乙烯醇的水溶液可以由聚乙烯醇与去离子水混合并在90°C下加热4小时制备而成。在实际应用中，根据所采用的壳聚糖的乙酸溶液和聚乙烯醇的水溶液的浓度的不同，可以采用向银纳米线、壳聚糖的乙酸溶液、聚乙烯醇的水溶液三者的混合液中加入去离子水来实现浓度调整，也可以采用蒸发掉银纳米线、壳聚糖的乙酸溶液、聚乙烯醇的水溶液三者的混合液中水分来实现浓度调整。
[0030]步骤B、采用静电纺丝法将步骤A中所述的纺丝液制成上述抗菌无纺布。
[0031]具体地，所述采用静电纺丝法将步骤A中所述的纺丝液制成上述抗菌无纺布包括:将步骤A中制得的纺丝液加入到静电纺丝机的注射器中，并以0.5?5mL/h的速度进行栗进，从而使所述纺丝液从所述注射器的出液口喷出形成纺丝细流;在所述注射器的出液口处设置电压为12?24KV的高压电场，并采用铝箔接收所述纺丝细流;所述纺丝细流穿过所述高压电场，并夹带电荷喷射到铝箔上；这些纺丝细流在铝箔上固化后，即制得上述抗菌无纺布。在实际应用中，静电纺丝过程中的纺丝温度最好为15?35°C，纺丝接收距离(所述纺丝接收距离是指接收器到注射器的出液口之间的距离，在此处为铝箔与注射器的出液口之间的距离)最好为15?20CM，纺丝时间最好为10?60min，通过控制纺丝时间可以有效控制所制得的抗菌无纺布的厚度。
[0032]进一步地，本发明所提供的抗菌无纺布的制备方法是采用静电纺丝法将银纳米线、壳聚糖和聚乙烯醇一体成型，从而形成了掺杂银纳米线的纳米纤维无纺布，并且银纳米线至少有一部分被包覆在了壳聚糖-聚乙烯醇复合纳米纤维内，因此这能够有效减少或避免银纳米线发生脱落(即使经过多次清洗也不容易脱落)，显著增加该抗菌无纺布的杀菌效果，使该抗菌无纺布能够长时间保持显著的杀菌效果，延长该抗菌无纺布的使用寿命。此夕卜，由于该抗菌无纺布是由掺杂了银纳米线的壳聚糖-聚乙烯醇复合纳米纤维制成的，并且银纳米线是嵌于壳聚糖-聚乙稀醇复合纳米纤维中，因此该抗菌无纺布中银纳米线、壳聚糖和聚乙烯醇三者的优良特性能够充分发挥，从而使该抗菌无纺布具有良好的生物相容性和抗菌杀菌能力，并且对环境友好，十分适合在医疗抑菌领域广泛应用。
[0033]为了更加清晰地展现出本发明所提供的技术方案及所产生的技术效果，下面以具体实施例对本发明所提供的抗菌无纺布进行详细描述。
[0034]实施例1
[0035]—种抗菌无纺布，采用以下步骤制备而成:
[0036]步骤al、将壳聚糖粉末溶于质量分数为90%的乙酸中，并在室温下搅拌3小时，从而制得壳聚糖质量浓度为15%的壳聚糖的乙酸溶液。
[0037]步骤bl、将聚乙烯醇与去离子水混合，并以90°C进行4小时油浴加热，从而制得聚乙烯醇质量浓度为10%的聚乙烯醇的水溶液。
[0038]步骤Cl、将0.05克银纳米线与36克步骤al制得的壳聚糖的乙酸溶液和6克步骤bl制得的聚乙烯醇的水溶液混合在一起，并加入去离子水稀释，制得100克包含银纳米线、壳聚糖和聚乙烯醇的纺丝液;在该纺丝液中，壳聚糖和聚乙烯醇两者总质量占该纺丝液总质量的6%，壳聚糖的质量占壳聚糖和聚乙烯醇两者总质量的90%，银纳米线的质量约占银纳米线、壳聚糖和聚乙烯醇三者总质量的0.826%。
[0039]步骤dl、采用现有技术中的静电纺丝机对步骤Cl制得的纺丝液进行静电纺丝——向步骤Cl制得的纺丝液中加入去离子水，并搅拌2小时，从而将步骤Cl中制得的纺丝液稀释成壳聚糖和聚乙烯醇总体的质量浓度为6%的纺丝液，然后静置一段时间脱泡，再加入到静电纺丝机的注射器中，并以0.5mL/h的速度进行栗进，从而使所述纺丝液从该注射器的出液口喷出形成纺丝细流;该注射器的出液口为金属针头，在该金属针头上通入18KV的高压电，并将铝箔固定在静电纺丝机的辊型接收器上用于接收所述纺丝细流，而该辊型接收器的转速为300r/min，铝箔与注射器的出液口之间的距离为15cm;所述纺丝细流在高压电作用下发生劈裂和牵伸，并且在射流飞行过程中溶剂挥发，纤维固化而沉积到铝箔上，纺丝时间为15min，从而即制得扫描电镜照片如图1所示的抗菌无纺布。
[0040]实施例2
[0041]—种抗菌无纺布，采用以下步骤制备而成:
[0042]步骤a2、将壳聚糖粉末溶于质量分数为90%的乙酸中，并在室温下搅拌3小时，从而制得壳聚糖质量浓度为15%的壳聚糖的乙酸溶液。
[0043]步骤b2、将聚乙烯醇与去离子水混合，并以90°C进行4小时油浴加热，从而制得聚乙烯醇质量浓度为10%的聚乙烯醇的水溶液。
[0044]步骤c2、将0.01克银纳米线与40克步骤a2制得的壳聚糖的乙酸溶液和20克步骤b2制得的聚乙烯醇的水溶液混合在一起，并加入去离子水稀释，制得100克包含银纳米线、壳聚糖和聚乙烯醇的纺丝液;在该纺丝液中，壳聚糖和聚乙烯醇两者总质量占该纺丝液总质量的8%，壳聚糖的质量占壳聚糖和聚乙稀醇两者总质量的75%，银纳米线的质量占银纳米线、壳聚糖和聚乙烯醇三者总质量的0.125%。
[0045]步骤d2、采用现有技术中的静电纺丝机对步骤c2制得的纺丝液进行静电纺丝——向步骤c2制得的纺丝液中加入去离子水，并搅拌2小时，从而将步骤c2中制得的纺丝液稀释成壳聚糖和聚乙烯醇总体的质量浓度为8%的纺丝液，然后静置一段时间脱泡，再加入到静电纺丝机的注射器中，并以0.5mL/h的速度进行栗进，从而使所述纺丝液从该注射器的出液口喷出形成纺丝细流;该注射器的出液口为金属针头，在该金属针头上通入20KV的高压电，并将铝箔固定在静电纺丝机的辊型接收器上用于接收所述纺丝细流，而该辊型接收器的转速为800r/min，铝箔与注射器的出液口之间的距离为15cm;所述纺丝细流在高压电作用下发生劈裂和牵伸，并且在射流飞行过程中溶剂挥发，纤维固化而沉积到铝箔上，纺丝时间为20min，从而即制得抗菌无纺布。
[0046]实施例3
[0047]一种抗菌无纺布，采用以下步骤制备而成:
[0048]步骤a3、将壳聚糖粉末溶于质量分数为90%的乙酸中，并在室温下搅拌3小时，从而制得壳聚糖质量浓度为15%的壳聚糖的乙酸溶液。
[0049]步骤b3、将聚乙烯醇与去离子水混合，并以90°C进行4小时油浴加热，从而制得聚乙烯醇质量浓度为10%的聚乙烯醇的水溶液。
[0050]步骤c3、将0.08克银纳米线与40克步骤a3制得的壳聚糖的乙酸溶液和40克步骤b3制得的聚乙烯醇的水溶液混合在一起，并加入去离子水稀释，制得100克包含银纳米线、壳聚糖和聚乙烯醇的纺丝液;在该纺丝液中，壳聚糖和聚乙烯醇两者总质量占该纺丝液总质量的10%，壳聚糖的质量占壳聚糖和聚乙烯醇两者总质量的60%，银纳米线的质量约占银纳米线、壳聚糖和聚乙烯醇三者总质量的0.794%。
[0051 ]步骤d3、采用现有技术中的静电纺丝机对步骤c3制得的纺丝液进行静电纺丝——向步骤c3制得的纺丝液中加入去离子水，并搅拌2小时，从而将步骤c3中制得的纺丝液稀释成壳聚糖和聚乙烯醇总体的质量浓度为10%的纺丝液，然后静置一段时间脱泡，再加入到静电纺丝机的注射器中，并以0.5mL/h的速度进行栗进，从而使所述纺丝液从该注射器的出液口喷出形成纺丝细流;该注射器的出液口为金属针头，在该金属针头上通入24KV的高压电，并将铝箔固定在静电纺丝机的辊型接收器上用于接收所述纺丝细流，而该辊型接收器的转速为1000r/min，铝箔与注射器的出液口之间的距离为20cm;所述纺丝细流在高压电作用下发生劈裂和牵伸，并且在射流飞行过程中溶剂挥发，纤维固化而沉积到铝箔上，纺丝时间为30min，从而即制得抗菌无纺布。
[0052]综上可见，本发明实施例不仅具有良好的生物相容性和抗菌杀菌能力，而且制备方法简单、对环境友好，能够有效减少或避免银纳米材料的脱落，使该抗菌无纺布能够长时间保持显著的杀菌效果，从而延长了该抗菌无纺布的使用寿命。
[0053]以上所述，仅为本发明较佳的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
【主权项】
1.一种抗菌无纺布，其特征在于，由掺杂了银纳米线的壳聚糖-聚乙稀醇复合纳米纤维制成，并且银纳米线嵌于壳聚糖-聚乙烯醇复合纳米纤维中； 其中，银纳米线的含量占该抗菌无纺布总质量的0.1?I %。2.根据权利要求1所述的抗菌无纺布，其特征在于，所述银纳米线的直径为30?50纳米，长度为I?10微米。3.一种抗菌无纺布的制备方法，其特征在于，包括以下步骤: 步骤A、制备包含银纳米线、壳聚糖和聚乙烯醇的纺丝液;在该纺丝液中，壳聚糖和聚乙烯醇两者总质量占该纺丝液总质量的5?10%，壳聚糖的质量占壳聚糖和聚乙烯醇两者总质量的10?90%，银纳米线的质量占银纳米线、壳聚糖和聚乙稀醇三者总质量的0.1?I % ； 步骤B、采用静电纺丝法将步骤A中所述的纺丝液制成上述权利要求1至2中任一项所述的抗菌无纺布。4.根据权利要求3所述的抗菌无纺布的制备方法，其特征在于，所述银纳米线的直径为30?50纳米，长度为I?10微米。5.根据权利要求3或4所述的抗菌无纺布的制备方法，其特征在于，所述的制备包含银纳米线、壳聚糖和聚乙烯醇的纺丝液采用以下方法:将银纳米线与壳聚糖的乙酸溶液和聚乙烯醇的水溶液混合在一起，并进行浓度调整，从而制得包含银纳米线、壳聚糖和聚乙烯醇的纺丝液。6.根据权利要求5所述的抗菌无纺布的制备方法，其特征在于，所述的壳聚糖的乙酸溶液由壳聚糖溶于质量分数为90%的乙酸中制备而成。7.根据权利要求5所述的抗菌无纺布的制备方法，其特征在于，所述的聚乙烯醇的水溶液由聚乙烯醇与去离子水混合并在90°C下加热4小时制备而成。8.根据权利要求3或4所述的抗菌无纺布的制备方法，其特征在于，所述采用静电纺丝法将步骤A中所述的纺丝液制成上述权利要求1至2中任一项所述的抗菌无纺布包括: 将步骤A中制得的纺丝液稀释加入到静电纺丝机的注射器中，并以0.5?5mL/h的速度进行栗进，从而使所述纺丝液从所述注射器的出液口喷出，形成纺丝细流； 在所述注射器的出液口处设置电压为12?24KV的高压电场，并采用铝箔接收所述纺丝细流;所述纺丝细流穿过所述高压电场，并夹带电荷喷射到铝箔上;这些纺丝细流在铝箔上固化后，即制得上述权利要求1至2中任一项所述的抗菌无纺布。9.根据权利要求8所述的抗菌无纺布的制备方法，其特征在于，所述的静电纺丝法中，纺丝温度为15?35°C，纺丝接收距离为15?20CM，纺丝时间为10?60min。10.上述权利要求1至2中任一项所述的抗菌无纺布用于医疗抑菌产品。
【文档编号】D01F1/10GK105908368SQ201610466092
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年6月23日
【发明人】于建香, 武光明, 吕晓慧
【申请人】北京石油化工学院