一种三元复合抗病毒织物纳米材料涂层材料及其制备方法与流程

本发明属于抗菌、抗病毒织物后整理材料领域，具体为涉及一种多元长效耐水洗抗病毒织物表面涂层添加剂及制备方法。

背景技术：

1、织物表面抗菌、抗病毒处理对提高公共健康水平、抑制气源传染病传播有明显作用，目前有多种抗菌、抗病毒材料被用于合成纤维改性、织物表面后处理、表面整理剂等，制成各种具有综合抗抗病毒织物或表面整理剂，这些方法包括无机材料、有机材料、纳米材料改性纤维或织物整理剂，由于织物纱线成分包含多种天然材料、合成材料、生物材料等，适合有机纤维改性或表面处理的抗菌、抗病毒处理不适用于天然材料、生物材料，并且常规织物面料均需经过印染、整理等工艺，表面有机分子层会遮蔽纤维表面灭活微生物效率，需要在织物表面涂层或整理剂中添加灭活微生物病原体材料。

2、目前在织物表面涂层或整理剂中添加灭活微生物病原体材料有金属纳米颗粒(如银纳米颗粒)、光催化纳米颗粒(氧化钛、氧化锌等)、有机分子(壳聚糖、卤胺、咪唑。。等)，由于银纳米颗粒有一定的皮肤致敏性，光催化纳米材料和有机分子有其无色、无毒、无致敏性的优势，呈现较好的抗菌、抗病毒效率，为了达到更高效的抗病毒效率(短时、弱光照环境、对高致病性病原体如新冠病毒灭活)，开发高效、耐水洗、低色度通用抗病毒材料有广泛的经济和社会效益。

3、石墨烯作为一种具有原子厚度的二维纳米材料近年来被用于制备抗菌纤维材料，石墨烯超高的比表面积使得该材料包埋在聚合物材料中时有大量原子厚度石墨片在聚合物表面形成尖刺，破坏了吸附在聚合物表面的细胞膜，形成良好的抑菌效果。纳米氧化钛、氧化锌在光照下形成活性氧，对细菌和病毒有灭活效果；壳聚糖及其衍生物被证明具有良好的抑菌、抗病毒功能而用于织物改性和表面处理；卤胺及其多种衍生物被用于织物表面处理和涂层添加剂，均呈现良好的细菌抑制和病毒灭活效果。有机分子、生物分子与聚合物共混，容易造成洗涤后抑菌、抗病毒效率下降，过量加入会影响织物表面疏水性或体感舒适性。将织物功能改性材料制成微囊与整理剂聚合物混合涂覆在织物表面，具有一定程度的缓释效果，避免聚合物基体对功能分子包埋影响其抑菌、抗病毒效率。传统微囊尺寸多为几到几十微米，在洗涤或服用过程中很快磨损破坏，长效耐水洗性不高。

4、本发明提供一种制备小片径石墨烯负载超细氧化钛纳米颗粒、小片径石墨烯负载壳聚糖及衍生物或负载壳聚糖负载卤胺及衍生物三元聚集体高效抗病毒织物涂层或整理剂添加剂的制备方法，具有无致敏性、耐水洗、高效抗病毒效果。

技术实现思路

1、发明目的：本发明提供一种基于氧化石墨烯、超细纳米颗粒、抑菌抗病毒有机分子三元复合聚集体的制备方法，并基于该聚集体制成织物表面涂层或处理剂，形成具有抑菌、灭活病毒的功能织物。

2、技术方案：一种三元复合高效抗病毒纺织品表面涂层材料，为三元复合高效抗病毒聚集体粉末与涂层浆料混合制备；其中，所述的三元复合高效抗病毒聚集体粉末的构成为小片径氧化石墨烯、有机抗病毒分子、超细氧化钛的复合物团聚体，团聚体尺寸不大于5微米，为三维疏松聚集体；所述的有机抗病毒分子接枝到小片径氧化石墨烯表面；所述的涂层浆料为水性涂层整理剂。

3、所述的小片径石墨烯为单层氧化石墨烯，片径为50到200纳米。

4、所述的有机抗病毒分子为壳聚糖或卤胺；为壳聚糖时，用羧胺反应法接枝，为卤胺时，用季胺化反应接枝或共聚合。

5、所述的卤胺为3-溴丙基-5,5-二甲基海因、1,3二氯-5，5二甲基海因。

6、所述的涂层浆料为水溶性聚氨酯或聚丙烯酸酯。

7、所述的三元复合高效抗病毒聚集体粉末与涂层浆料的固相质量比为1：10～50。

8、制备所述的三元复合高效抗病毒纺织品表面涂层材料的方法，

9、步骤一，制备石墨烯负载光催化氧化钛超细纳米颗粒：将氧化石墨烯水溶液加热得到部分还原的氧化石墨烯，然后与钛酸丁酯溶胶前驱体混合，激光辐照法处理得到负载超细纳米氧化钛的氧化石墨烯；所述的钛酸丁酯溶胶前驱体中含有金属离子；

10、步骤二，制备接枝抗病毒有机分子的氧化石墨烯：将羧基化石墨烯和抗病毒有机分子溶液混合，反应后得到接枝抗病毒有机分子的氧化石墨烯；

11、步骤三，制备三元复合抗病毒聚集体粉末：将半疏水氧化钛纳米颗粒加入到磷酸三丁酯中分散后，将负载纳米氧化钛石墨烯，接枝抗病毒有机分子的氧化石墨烯水溶液混合，溶入抗坏血酸，条件ph值，与溶有部分亲油的纳米氧化钛颗粒油相混合制成乳液，在60℃下制成水凝胶颗粒，低温干燥后制成三元复合抗病毒聚集体粉末；

12、步骤四，制备涂层材料：将三元复合抗病毒聚集体粉末与涂层浆料机械混合均匀，采用浸轧法或辊涂法整理在化纤面料或混纺面料上。

13、所述的金属离子为pt+、zn2+、cu2+中一种，平均颗粒直径小于3纳米，光催化效率高于相同质量的p25纳米颗粒，超细纳米氧化钛为具有光催化活性的平均直径小于8纳米的单分散纳米颗粒。所述的负载纳米氧化钛石墨烯为用激化辐照法制得的异质结结构，具有在紫外和可见光范围内高效光催化性能。

14、有益效果：

15、采用本方法制备的抗病毒材料不含银等金属元素，具有生物安全性，适合包括婴幼儿等对皮肤致敏性要求的应用，多元复合石墨烯三维骨架结构尺寸可控，高比表面积不被成膜聚合物覆盖，具有高抗病毒效率。与聚合物复合粘结强度高，耐洗涤、耐磨损。用本发明的三元复合抗病毒团聚体与各种纺织品涂层材料涂覆在织物表面形成的涂层，具有对多种附着在织物病毒颗粒有病毒灭活性能；该三元复合抗病毒团聚体为水性材料，能在多种水溶性聚合物浆料中形成稳定的分散液；本发明的含该团聚体的涂层(～0.5％wt)形成对多种病毒(h1n1、corvid-19等)的灭活效率达到室内光照下2小时超过99％，无光照下5小时内灭活超过99％。病毒灭活室内光照是指照度不小于400lux，无光照是指照度不小于50lux。

技术特征：

1.一种三元复合高效抗病毒纺织品表面涂层材料，其特征在于：为三元复合高效抗病毒聚集体粉末与涂层浆料混合制备；其中，所述的三元复合高效抗病毒聚集体粉末的构成为小片径氧化石墨烯、有机抗病毒分子、超细氧化钛的复合物团聚体，团聚体尺寸不大于5微米，为三维疏松聚集体；所述的有机抗病毒分子接枝到小片径氧化石墨烯表面；所述的涂层浆料为水性涂层整理剂。

2.如权利要求1所述的三元复合高效抗病毒纺织品表面涂层材料，其特征在于：所述的小片径石墨烯为单层氧化石墨烯，片径为50到200纳米。

3.如权利要求1所述的三元复合高效抗病毒纺织品表面涂层材料，其特征在于：所述的有机抗病毒分子为壳聚糖或卤胺；为壳聚糖时，用羧胺反应法接枝，为卤胺时，用季胺化反应接枝或共聚合。

4.如权利要求3所述的三元复合高效抗病毒纺织品表面涂层材料，其特征在于：所述的卤胺为3-溴丙基-5,5-二甲基海因、1,3二氯-5，5二甲基海因。

5.如权利要求1所述的三元复合高效抗病毒纺织品表面涂层材料，其特征在于：所述的涂层浆料为水溶性聚氨酯或聚丙烯酸酯。

6.如权利要求1所述的三元复合高效抗病毒纺织品表面涂层材料，其特征在于：所述的三元复合高效抗病毒聚集体粉末与涂层浆料的固相质量比为1：10～50。

7.制备权利要求1～6任一所述的三元复合高效抗病毒纺织品表面涂层材料的方法，其特征在于：

8.如权利要求7所述的制备三元复合高效抗病毒纺织品表面涂层材料的方法，其特征在于：所述的金属离子为pt+、zn2+、cu2+中一种，平均颗粒直径小于3纳米，光催化效率高于相同质量的p25纳米颗粒，超细纳米氧化钛为具有光催化活性的平均直径小于8纳米的单分散纳米颗粒。

9.如权利要求7所述的制备三元复合高效抗病毒纺织品表面涂层材料的方法，其特征在于：所述的负载纳米氧化钛石墨烯为用激化辐照法制得的异质结结构，具有在紫外和可见光范围内高效光催化性能。

技术总结
本发明公开了一种三元复合高效抗病毒纺织品表面涂层材料及其制备方法，为三元复合高效抗病毒聚集体粉末与涂层浆料混合制备；其中，所述的三元复合高效抗病毒聚集体粉末的构成为小片径氧化石墨烯、有机抗病毒分子、超细氧化钛的复合物团聚体，团聚体尺寸不大于5微米，为三维疏松聚集体；所述的有机抗病毒分子接枝到小片径氧化石墨烯表面；所述的涂层浆料为水性涂层整理剂。

技术研发人员：贾佩,仇健,徐天鸿,莎拉·明敏,巴龙
受保护的技术使用者：黄山揽胜天下户外用品有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/5/8