一種抗菌材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明屬于抗菌劑和抗菌纖維制備領(lǐng)域，特別涉及一種抗菌材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和生活水平的提高，人們對(duì)生活環(huán)境的安全防護(hù)意識(shí)增強(qiáng)。其中，具有抗菌功能的涂料、抑菌的塑料生活用品、抗菌的服裝和家用紡織品都得到了廣大的關(guān)注。尤其在與皮膚接觸的安全防護(hù)方面，抑菌防臭尤為重要。當(dāng)前，抗菌劑種類包含有機(jī)抗菌劑、有機(jī)金屬抗菌劑、化合物型抗菌劑、納米金屬抗菌劑及無機(jī)粉體載金屬抗菌劑等等。
[0003]在上述抗菌劑中，介孔或?qū)訝罘墙饘俨牧鲜侨藗冴P(guān)注和研究應(yīng)用的一個(gè)熱點(diǎn)。以介孔磷酸鋯為例，它是一個(gè)由[PO4]四面體和[ZrO6]八面體通過共用其頂角上的氧原子而構(gòu)成的三維空間結(jié)構(gòu)，具有有效的孔洞結(jié)構(gòu)，且表面含有羥基基團(tuán)。其中發(fā)明專利CN 102239887 B公開了一種納米級(jí)磷酸錯(cuò)載銀復(fù)合無機(jī)抗菌劑的制備方法；發(fā)明專利CN102763678 B公開了一種立方體磷酸鋯載銀抗菌粉的制備方法；發(fā)明專利CN 1240288 C公開了一種制備層狀磷酸錯(cuò)載銀粉末的制備方法；發(fā)明專利CN 100345486 C公開了一種納米層狀磷酸鋯載銀無機(jī)抗菌粉體及其制備新方法；發(fā)明專利CN 1281689C公開了一種改性磷酸鋯載銀粉末及其制備方法。上述發(fā)明專利均采用金屬離子置換的方法使磷酸鋯基體中負(fù)載銀離子，制備過程較為繁雜，限制了金屬離子負(fù)載含量的提高。
[0004]在抗菌聚合物纖維的制備領(lǐng)域，發(fā)明專利CN 102691129 B公開了一種抗菌滌綸纖維及其生產(chǎn)方法與它的用途，采用抗菌組分與滌綸樹脂混合制備母粒，然后再與滌綸樹脂熔融紡絲，紡絲周期長。發(fā)明專利CN 101005762 B公開了一種利用載銀或銅的磷酸鋯或鹽，采用表面涂覆的方式來達(dá)到抗菌的作用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種抗菌材料及其制備方法，其具有較高的銀離子的有效負(fù)載量，抗菌效果持久。
[0006]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種抗菌材料，其特征在于，包括聚合物基體，所述的聚合物基體中分散有載銀非金屬介孔材料。
[0007]優(yōu)選地，所述的聚合物基體為聚酰胺、聚酯、聚烯烴、聚乳酸、聚碳酸酯、聚羥基脂肪酸酯和聚氨酯中的至少一種。
[0008]更優(yōu)選地，所述的聚酰胺為聚酰胺6、聚酰胺56、聚酰胺66和聚酰胺1010中的至少一種。
[0009]更優(yōu)選地，所述的聚酯為聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、聚對(duì)苯二甲酸丙二醇酯、聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯和聚萘二甲酸乙二醇酯中的至少一種。
[0010]更優(yōu)選地，所述的聚烯烴為聚乙烯和聚丙烯中的至少一種。
[0011]更優(yōu)選地，所述的聚羥基脂肪酸酯為聚羥基丁酸酯、聚(3-羥基丁酸酯-CO-3-羥基戊酸酯)、聚(3-羥基丁酸酯-C0-4-羥基丁酸酯)和聚(3-羥基丁酸酯-C0-3-羥基己酸酯)中的至少一種。
[0012]優(yōu)選地，所述的非金屬介孔材料為介孔磷酸鋯、介孔硅藻土、介孔分子篩、介孔沸石和介孔羥基磷灰石中的一種。
[0013]優(yōu)選地，所述的載銀非金屬介孔材料中銀的質(zhì)量含量為3?8%。
[0014]優(yōu)選地，所述的載銀非金屬介孔材料的直徑為200?800nm。
[0015]本發(fā)明還提供了上述的抗菌材料的制備方法，其特征在于，包括:
[0016]步驟1:將非金屬介孔材料與多巰基化合物分散于溶劑中；然后加入銀離子化合物，攪拌12?24小時(shí)，采用噴霧干燥法去除所述的溶劑，將獲得的粉體置于400?1200°C環(huán)境下煅燒I?6小時(shí)，得到載銀非金屬介孔材料；
[0017]步驟2:將步驟I制備的載銀非金屬介孔材料和包含聚合物單體在內(nèi)的原料經(jīng)過原位聚合，將聚合產(chǎn)物經(jīng)過熔體直紡制備抗菌材料；或者，將步驟I制備的載銀非金屬介孔材料和包含聚合物單體在內(nèi)的原料經(jīng)過原位聚合，將聚合產(chǎn)物造粒，得到抗菌功能聚合物母粒，將抗菌功能聚合物母粒與聚合物熔融共混紡絲或熔融共混造粒再紡絲，得到抗菌材料；或者，將步驟I制備的載銀非金屬介孔材料和聚合物熔融共混紡絲，得到抗菌材料；或者，將步驟I制備的載銀非金屬介孔材料和聚合物熔融共混造粒，得到抗菌功能聚合物母粒，將抗菌功能聚合物母粒與聚合物熔融共混紡絲或熔融共混造粒再紡絲，得到抗菌材料。
[0018]優(yōu)選地，所述的多巰基化合物為二巰基乙酸乙二醇酯、1，3- 二巰基丙烷、季戊四醇四巰基乙酸酯和季戊四醇四-3-巰基丙酸酯中的一種或幾種。
[0019]優(yōu)選地，所述的非金屬介孔材料、多巰基化合物和銀離子化合物的質(zhì)量比為100:1 ?20: 5 ?40。
[0020]優(yōu)選地，所述的溶劑為水、乙醇、丙酮、二氯甲烷和三氯甲烷。
[0021]優(yōu)選地，所述的抗菌功能聚合物母粒中載銀非金屬介孔材料的質(zhì)量含量為5%?20%。
[0022]優(yōu)選地，所述的將抗菌功能聚合物母粒與聚合物恪融共混紡絲時(shí)，抗菌功能聚合物母粒與聚合物的質(zhì)量比為I?40: 100。
[0023]優(yōu)選地，所述的原料包含聚酯或聚乳酸聚合時(shí)所使用的單體物質(zhì)。
[0024]優(yōu)選地，當(dāng)所述的聚合物基體為聚酯時(shí)，所述的原位聚合的聚合溫度250?280°C，聚合壓力控制0.25MPa，聚合時(shí)間2?3小時(shí)。
[0025]優(yōu)選地，當(dāng)所述的聚合物基體為聚乳酸時(shí)，所述的原位聚合為丙交酯開環(huán)聚合，催化劑選用辛酸亞錫，丙交酯與催化劑的質(zhì)量比例為100: I?3，聚合溫度選用150?160。。。
[0026]優(yōu)選地，所述的熔融共混造粒的條件根據(jù)聚合物熔點(diǎn)的不同，選用160?300°C。
[0027]優(yōu)選地，所述的恪融共混紡絲的紡絲速度選擇500?4000m/min。
[0028]優(yōu)選地，所述的非金屬介孔材料與多巰基化合物分散于溶劑中的具體步驟為:將非金屬介孔材料與多巰基化合物加入到溶劑中，密閉超聲分散0.5?2小時(shí)。
[0029]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
[0030](I)本發(fā)明中多巰基化合物可以有效分散到介孔非金屬材料的孔洞中和表面上，巰基基團(tuán)首先與介孔非金屬材料表面的羥基發(fā)生鍵合作用；在加入銀離子時(shí)，未發(fā)生反應(yīng)的巰基基團(tuán)可以有效的鍵接銀離子，使大量銀離子很好的進(jìn)入介孔非金屬材料的介孔中和鍵接在介孔非金屬材料的表面上，形成高載銀離子含量介孔非金屬材料。
[0031](2)本發(fā)明中多巰基化合物完成載銀任務(wù)后，包括未反應(yīng)的巰基基團(tuán)，都可在煅燒處理中被移除。
[0032](3)本發(fā)明制備的負(fù)載銀離子的非金屬介孔材料在聚合和加工環(huán)節(jié)，性能穩(wěn)定不變色。
[0033](4)本發(fā)明制備的抗菌纖維性能穩(wěn)定持久。
【具體實(shí)施方式】
[0034]下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明作各種改動(dòng)或修改，這些等價(jià)形式同樣落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求書所限定的范圍，實(shí)施案例中所涉及的介孔材料均為市售產(chǎn)品。
[0035]實(shí)施例1
[0036]—種抗菌材料，包括聚酯基體，所述的聚酯基體中分散有載銀介孔磷酸鋯納米粉體。上述的抗菌材料的制備方法為:
[0037](I)將10g介孔磷酸錯(cuò)納米粉體(介孔大小為4?15nm，粒徑為200?800nm)、3g季戊四醇四巰基乙酸酯加入到10mL的三氯甲烷中，室溫下密閉超聲分散(超聲頻率:40KHz) 2小時(shí)；然后加入20g的硝酸銀，以轉(zhuǎn)速500r/min攪拌24小時(shí)。利用噴霧干燥的方式去除三氯甲烷溶劑，然后將獲得的粉體置于1200°C環(huán)境下煅燒3小時(shí)，獲得載銀質(zhì)量含量為8%的直徑為200?800nm的載銀介孔磷酸鋯納米粉體。
[0038](2)將200g載銀介孔磷酸鋯納米粉體、540g精對(duì)苯二甲酸、260g乙二醇、0.2g乙二醇銻加入聚合釜中，原位聚合(聚合溫度為250?280°C，聚合壓力控制0.25MPa，聚合時(shí)間2小時(shí))，將聚合產(chǎn)物280°C造粒，得到抗菌功能聚合物母粒，其中載銀介孔磷酸鋯納米粉體的質(zhì)量含量為20%。
[0039](3)將抗菌功能聚合物母粒與纖維級(jí)PET樹脂切片(特性粘度，0.675?0.682dL/g)按質(zhì)量比1: 10經(jīng)雙螺桿造粒機(jī)造粒(螺桿轉(zhuǎn)速30?70rpm，溫度265°C )，再經(jīng)熔融紡絲得到抗菌纖維。
[0040]該纖維對(duì)大腸桿菌的抗菌率> 95%，對(duì)金黃色葡萄球菌的