本發(fā)明屬于功能非織造材料制備領(lǐng)域，涉及到一種非織造材料抗菌功能改性的具體方法。

背景技術(shù)：

1、抗菌劑主要分為無(wú)機(jī)抗菌劑和有機(jī)抗菌劑兩種，有機(jī)抗菌劑殺菌速度快、效果持久；但部分有機(jī)抗菌劑毒性較大，會(huì)產(chǎn)生微生物耐藥性，耐熱性較差，在環(huán)境中易于析出。無(wú)機(jī)抗菌劑具有安全性、耐熱性、耐久性及持續(xù)性好等優(yōu)點(diǎn)，其不足之處是價(jià)格昂貴，且部分抗菌劑存在重金屬毒性問(wèn)題。zif-8晶體作為納米顆粒的一種，可以將zn2+緩慢釋放到環(huán)境中，具有良好的抗菌活性和良好的生物相容性，細(xì)胞毒性幾乎忽略不計(jì)，能有效殺滅細(xì)菌，減少細(xì)菌滋生；其孔隙率及高比表面積，可以用于制備高效的藥物載體，從而應(yīng)用在藥物控釋、光熱治療和光動(dòng)力治療等方面，應(yīng)用前景巨大。

2、目前研究主要集中于對(duì)mof進(jìn)行抗菌改性或?qū)撞牧县?fù)載mof的方法進(jìn)行探究，改性的zif-8金屬有機(jī)骨架無(wú)法直接負(fù)載在基底材料上，往往通過(guò)浸漬或者粘合劑的方式與材料相結(jié)合，無(wú)法充分發(fā)揮mof材料的抗菌性能。公布號(hào)cn118105520a通過(guò)將抗菌物質(zhì)負(fù)載zif-8納米顆粒中，對(duì)zif-8進(jìn)行改性，增強(qiáng)zif-8的抗菌性能，但缺少實(shí)際應(yīng)用載體，難以充分發(fā)揮其抗菌性能，并且納米顆粒形態(tài)回收困難，難以重復(fù)利用；公布號(hào)cn117867861a利用堿化或聚多巴胺的方式進(jìn)行預(yù)處理，使得zif-8以原位生長(zhǎng)的方式附著在非織造布上，方法雖然迅速、簡(jiǎn)單，但是zif-8禁帶寬度寬，在黑暗狀態(tài)下抗菌性能較差，抗菌效果并不理想。公布號(hào)cn117888367a制備了負(fù)載咪唑類藥物的zif-8粒子，再進(jìn)一步交聯(lián)固化到基材上，但是過(guò)程繁瑣、工藝復(fù)雜，影響材料的透氣、手感等性能。

3、目前來(lái)說(shuō)，以非織造布作為基材負(fù)載zif-8的抗菌材料仍然難以應(yīng)用于實(shí)際中，主要原因在于：(1)負(fù)載量較低導(dǎo)致zif-8無(wú)法發(fā)揮作用。(2)zif-8由于禁帶寬度寬且僅對(duì)紫外光有反應(yīng)，在光催化抗菌應(yīng)用中受到很大限制，對(duì)光的依賴仍然在很大程度上限制了zif-8的抗菌應(yīng)用(3)zif-8納米顆粒在實(shí)際使用過(guò)程中易脫落，負(fù)載穩(wěn)定性差。如何避免這些問(wèn)題仍然是多功能、高附加值非織造材料研發(fā)的關(guān)鍵。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明成功的制備出一種mof基抗菌非織造材料，解決現(xiàn)有改性mof基抗菌非織造材料制備工藝復(fù)雜、抗菌性能差等技術(shù)問(wèn)題。本發(fā)明利用一步原位生長(zhǎng)的方法，在zif-8與纖維結(jié)合的同時(shí)，制備出抗菌非織造材料。該材料將抗菌劑封裝在zif-8的孔隙之中，改善zif-8的禁帶寬度，促進(jìn)電子轉(zhuǎn)移來(lái)產(chǎn)生ros，具有優(yōu)異的抗菌性能，同時(shí)該方法簡(jiǎn)單便捷、適用性廣、工業(yè)化潛力巨大。具體的制備方法包括如下步驟：

2、1.將非織造材料在溶液進(jìn)行超聲清洗并真空干燥，去除多余雜質(zhì)；

3、2.配制一定濃度的強(qiáng)堿溶液，將洗滌烘干后的非織造布放入其中對(duì)纖維進(jìn)行改性；

4、3.將改性后的非織造布放入配置好的鋅離子水溶液中并超聲處理，使纖維表面均勻快速負(fù)載鋅離子；

5、4.將含有抗菌劑和有機(jī)配體的混合溶液混合均勻，并加入適量堿性溶液提升咪唑的去質(zhì)子化能力，并將步驟3中的非織造材料浸入混合有機(jī)配體溶液，在纖維表面進(jìn)行原位生長(zhǎng)；

6、5.對(duì)樣品進(jìn)行洗滌并干燥，得到改性非織造材料。

7、其中，所述步驟1中所述非織造材料包括聚丙烯熔噴布、滌綸針刺布中的一種。

8、其中，所述步驟1中所述超聲功率為300-2000w，時(shí)間為5-20min，溫度為15-35℃；清洗溶劑可以是甲醇、乙醇、丙酮或者去離子水中的一種。

9、其中，所述步驟2中強(qiáng)堿溶液為氫氧化鈉或氫氧化鉀中的一種或幾種，濃度為0.1-1mol/l，超聲功率為300-2000w，時(shí)間為5-40min，溫度為15-35℃。

10、其中，所述步驟3中含有鋅離子的溶劑可以為甲醇或者去離子水，六水合硝酸鋅和溶劑的摩爾比為1∶200-1∶2400，超聲功率為300-2000w，時(shí)間為5-40min，溫度為15-35℃。

11、其中，所述步驟4中溶劑可以為甲醇或者去離子水，二甲基咪唑和溶劑的摩爾比為1∶30-1∶75，超聲功率為300-2000w，時(shí)間為5-40min，溫度為15-35℃。

12、其中，所述步驟4中抗菌劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)控制在六水合硝酸鋅質(zhì)量的0.05％-20％。

13、其中，所述步驟4中提升質(zhì)子化濃度的堿性溶液可以為氫氧化鈉或氫氧化鉀中的一種，濃度為0.2mol/l，用量為溶劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)的0.5％-5％。

14、其中，所述步驟4中混合溶液中的抗菌劑可以為光敏劑或無(wú)機(jī)納米顆粒，光敏劑為姜黃素、核黃素磷酸鈉中的任意一種；無(wú)機(jī)納米顆粒，為納米zno、納米sio2、納米cuo中的任意一種，所述無(wú)機(jī)納米顆粒的粒徑在1-200nm之間。

15、本發(fā)明的有益效果：

16、本發(fā)明與其它mof基織物的發(fā)明相比，本發(fā)明采用一步法原位生長(zhǎng)，將抗菌劑加入到配體溶液中，隨mof的原位生長(zhǎng)固定到織物表面，操作簡(jiǎn)單便捷、耗時(shí)短，受外界環(huán)境的影響因素小，適合放大實(shí)驗(yàn)與工業(yè)化生產(chǎn)。

17、本發(fā)明在原位生長(zhǎng)之前，引入堿性溶液對(duì)非織造材料進(jìn)行改性，使得親水性得到一定的改善，并增大了zn+與非織造基材的接觸位點(diǎn)。

18、本發(fā)明在非織造基材上原位生長(zhǎng)的過(guò)程中，引入適量堿性溶液與超聲環(huán)境，配體中的堿性溶液可提升質(zhì)子化程度，加速鋅離子同有機(jī)配體的反應(yīng)，超聲環(huán)境促進(jìn)晶體的形成，有利于抗菌物質(zhì)的均勻負(fù)載，縮短zif-8生長(zhǎng)所需的反應(yīng)時(shí)間。相較于其他原位生長(zhǎng)方法，將材料的制備時(shí)間從3-5h縮短到了1h，并且mof負(fù)載率更高更均勻，最高可達(dá)到基材質(zhì)量的15％。

19、本發(fā)明加入無(wú)機(jī)納米顆?；蚬饷魟┑瓤咕鷦┏煞衷鰪?qiáng)抗菌效果，對(duì)細(xì)菌細(xì)胞造成膜損傷和氧化應(yīng)激，在陽(yáng)光下具有良好的殺菌能力，并且改善了zif-8禁帶寬度，在黑暗條件下也可以促進(jìn)電子轉(zhuǎn)移來(lái)產(chǎn)生ros，與釋放出的金屬離子起到協(xié)同殺菌的作用，對(duì)大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的抑菌率達(dá)到了99％，相較于純zif-8樣品，具有更好的抗菌性能。

技術(shù)特征：

1.一種金屬有機(jī)骨架抗菌非織造材料的制備方法，其特征在于，步驟如下：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種金屬有機(jī)骨架抗菌非織造材料的制備方法，其特征在于，所述步驟1)中所述非織造材料包括聚丙烯熔噴布、滌綸針刺布中的一種。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種金屬有機(jī)骨架抗菌非織造材料的制備方法，其特征在于，所述步驟2)中超聲功率為300-2000w，時(shí)間為5-20min，溫度為15-35℃；清洗溶劑可以是甲醇、乙醇、丙酮或者去離子水中的一種。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種金屬有機(jī)骨架抗菌非織造材料的制備方法，其特征在于，所述步驟2)中強(qiáng)堿溶液為氫氧化鈉或氫氧化鉀中的一種或幾種，濃度為0.1-1mol/l，超聲功率為300-2000w，時(shí)間為5-20min，溫度為15-35℃。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種金屬有機(jī)骨架抗菌非織造材料的制備方法，其特征在于，所述步驟3)中含有鋅離子的溶劑可以為甲醇或者去離子水，六水合硝酸鋅和溶劑的摩爾比為1∶200-1∶2400，超聲功率為300-2000w，時(shí)間為5-40min，溫度為15-35℃。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種金屬有機(jī)骨架抗菌非織造材料的制備方法，其特征在于，所述步驟4)中溶劑可以為甲醇或者去離子水，二甲基咪唑和溶劑的摩爾比為1∶30-1∶75，超聲功率為300-2000w，時(shí)間為5-40min，溫度為15-35℃。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種金屬有機(jī)骨架抗菌非織造材料的制備方法，其特征在于，所述步驟4)中抗菌劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)控制在六水合硝酸鋅質(zhì)量的0.05％-20％。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種金屬有機(jī)骨架抗菌非織造材料的制備方法，其特征在于，所述步驟4)中提升質(zhì)子化濃度的堿性溶液可以為氫氧化鈉或氫氧化鉀中的一種，濃度為0.2mol/l，用量為溶劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)的0.5％-5％。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種金屬有機(jī)骨架抗菌非織造材料的制備方法，其特征在于，所述步驟4)中混合溶液中的抗菌劑可以為光敏劑或無(wú)機(jī)納米顆粒，光敏劑為姜黃素、核黃素磷酸鈉中的任意一種；無(wú)機(jī)納米顆粒，為納米zno、納米sio2、納米cuo中的任意一種，所述無(wú)機(jī)納米顆粒的粒徑在1-200nm之間。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了一種金屬有機(jī)骨架抗菌非織造材料的制備方法。本發(fā)明首先對(duì)非織造布表面進(jìn)行預(yù)處理，使其表面擁有更多的接觸位點(diǎn)，依次浸漬金屬離子及含有抗菌物質(zhì)的有機(jī)配體溶液，通過(guò)原位生長(zhǎng)的方法，將抗菌物質(zhì)伴隨著ZIF?8的合成固定在紡織品的纖維表面，從而制備出具有良好抗菌性能的紡織品。本發(fā)明將抗菌物質(zhì)封裝在ZIF?8的孔隙之中，改善ZIF?8的禁帶寬度，促進(jìn)電子轉(zhuǎn)移來(lái)產(chǎn)生ROS，與金屬離子起到協(xié)同抗菌作用，具有優(yōu)異的抗菌性能，同時(shí)該方法簡(jiǎn)單便捷、適用性廣、工業(yè)化潛力巨大。

技術(shù)研發(fā)人員：王維,朱硯龍,徐志偉,邵瑞琪,石海婷,余仁澤
受保護(hù)的技術(shù)使用者：天津工業(yè)大學(xué)紹興柯橋研究院
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/26