一种抗菌抗病毒布及其制备方法和应用与流程

1.本发明涉及防护材料技术领域，具体涉及一种抗菌抗病毒布及其制备方法和应用。

背景技术：

2.近年来流行疾病肆虐，在这其中口罩作为切断疾病呼吸道传播的工具则显得尤为重要。目前市面上应用最多的口罩为一次性医用外科口罩，大多数由三层构成，其中外层和内层大多为聚丙烯无纺布，无抗菌性，中间层为聚丙烯熔喷布，具有过滤性、屏蔽性，通过静电吸附起到抗菌抗病毒效果，但是抗菌抗病毒效果有限，需加入抗菌剂来提升口罩的抗菌抗病毒性。
3.银铜锌等金属离子及其纳米粒子已被证实具有很好的抗菌抗病毒性，且具有高活性、杀菌迅速、高安全性等特点。其中银系抗菌剂由于成本高导致其相关的抗菌口罩市场推广度不高，且报道的银粒子尺寸较大，比表面积小，导致银粒子用量高、抗菌能力低。

技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种抗菌抗病毒布及其制备方法和应用，本发明的抗菌抗病毒布具有良好的广谱抗菌性、抗病毒性、透气性及吸湿性，相比于市面上报道的抗菌口罩，抗菌及抗病毒能力增强，且成本较低。
5.为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
6.本发明提供了一种抗菌抗病毒布，包括布基体以及粘结在所述布基体上的银量子点复合光催化剂层；所述银量子点复合光催化剂层中的银量子点复合光催化剂包括半导体基底和在所述半导体基底表面原位嵌入的银量子点；
7.所述银量子点在抗菌抗病毒布中的含量为1～10ppm。
8.优选地，所述银量子点复合光催化剂层的厚度为50～100μm。
9.优选地，所述半导体基底的材质包括tio2、pbs、sno2、zns、znfeo4、zncoo4、srtio3或sio2。
10.优选地，所述银量子点的尺寸为0.5～5nm；所述银量子点的质量为半导体基底的6～15wt.％。
11.优选地，所述布基体包括聚丙烯无纺布或聚丙烯熔喷布。
12.本发明提供了上述技术方案所述抗菌抗病毒布的制备方法，包括以下步骤：
13.将布基体置于含银量子点复合光催化剂的抗菌液中浸泡，得到抗菌抗病毒布。
14.优选地，所述含银量子点复合光催化剂的抗菌液包括溶剂、粘结剂和银量子点复合光催化剂；所述溶剂、粘结剂和银量子点复合光催化剂的质量比为50～98.5：1～30：0.5～20。
15.优选地，所述粘结剂为聚乙烯醇、聚乙二醇、聚环氧乙烷、纤维素纳米纤维和纤维素纳米晶中的一种或者几种。
16.优选地，所述浸泡的温度为20～30℃；所述浸泡的时间为5～30min。
17.本发明提供了上述技术方案所述抗菌抗病毒布或上述技术方案所述制备方法制备得到的抗菌抗病毒布在口罩中的应用。
18.本发明提供了一种抗菌抗病毒布，包括布基体以及粘结在所述布基体上的银量子点复合光催化剂层；所述银量子点复合光催化剂层中的银量子点复合光催化剂包括半导体基底和在所述半导体基底表面原位嵌入的银量子点；所述银量子点在抗菌抗病毒布中的含量为1～10ppm。本发明通过引入少量的银量子点来起到抗菌抗病毒作用，银粒子尺寸小，用量少，抗菌抗病毒效率高且成本低。
19.本发明所述抗菌抗病毒布可用于口罩的外层和中间层，使口罩具有双层抗菌抗病毒防护作用，因此相比于市面上的口罩，能够显著增强口罩的抗菌抗病毒效果；且抗菌抗病毒处理工艺简单，成本低廉，适合工业化推广。
20.实施例结果表明，本发明的抗菌抗病毒布对金黄葡萄球菌的抗菌率为99.94～99.99％，对大肠杆菌的抗菌率为100％，对白念珠菌的抗菌率为99.95～99.99％，对甲型流感病毒(h3n3)的抗病毒活性值为4.07～4.96，对甲型流感病毒(h1n1)的抗病毒活性值为3.82～4.56，对猫杯状病毒(e-9)的抗病毒活性值为4.55～4.96，说明本发明的抗菌抗病毒布具有优异的抗菌抗病毒作用。而且，本发明的抗菌抗病毒布透气性能较好，适宜应用于口罩。
附图说明
21.图1为银量子点复合光催化剂ag qds/tio2的tem电镜形貌图。
具体实施方式
22.本发明提供了一种抗菌抗病毒布，包括布基体以及粘结在所述布基体上的银量子点复合光催化剂层；所述银量子点复合光催化剂层中的银量子点复合光催化剂包括半导体基底和在所述半导体基底表面原位嵌入的银量子点；
23.所述银量子点在抗菌抗病毒布中的含量为1～10ppm。
24.本发明提供的抗菌抗病毒布包括布基体。在本发明中，所述布基体优选包括聚丙烯无纺布或聚丙烯熔喷布。在本发明的具体实施例中，当所述抗菌抗病毒布应用于口罩时，将以聚丙烯无纺布为基体的抗菌抗病毒布作为外层，将以聚丙烯熔喷布为基体的抗菌抗病毒布作为中间层。
25.本发明提供的抗菌抗病毒布包括粘结在所述布基体上的银量子点复合光催化剂层。在本发明中，所述银量子点复合光催化剂层的厚度优选为50～100μm。
26.在本发明中，所述银量子点复合光催化剂层中的银量子点复合光催化剂优选包括半导体基底和在所述半导体基底表面原位嵌入的银量子点。在本发明中，所述银量子点在抗菌抗病毒布中的含量为1～10ppm。在本发明中，所述半导体基底的材质优选包括tio2、pbs、sno2、zns、znfeo4、zncoo4、srtio3或sio2。
27.在本发明中，所述银量子点的尺寸优选为0.5～5nm；所述银量子点的质量优选为半导体基底的6～15wt.％。
28.在本发明中，所述银量子点复合光催化剂的制备方法优选参照cn112675843a中的
记载。在本发明的具体实施例中，按照cn112675843a中实施例3的方法制备银量子点复合光催化剂ag qds/tio2。
29.在本发明中，所述银量子点在半导体基底表面原位形核，通过引入少量的银量子点来起到抗菌抗病毒作用，银粒子尺寸小，用量少，抗菌抗病毒效率高且成本低，适合工业化推广。
30.本发明提供了上述技术方案所述抗菌抗病毒布的制备方法，包括以下步骤：
31.将布基体置于含银量子点复合光催化剂的抗菌液中浸泡，得到抗菌抗病毒布。
32.在本发明中，所述含银量子点复合光催化剂的抗菌液优选包括溶剂、粘结剂和银量子点复合光催化剂；所述溶剂、粘结剂和银量子点复合光催化剂的质量比优选为50～98.5：1～30：0.5～20，优选为93～98.5:1～5:0.5～2。
33.在本发明中，所述溶剂优选为有机溶剂和水的混合物；所述有机溶剂优选包括乙醇、乙醚、乙酸乙酯、甲醇和异丙醇中的一种或几种。在本发明中，所述溶剂中有机溶剂和水的质量比优选为1:1～10，更优选为1:1。
34.在本发明中，所述粘结剂优选为聚乙烯醇(pva)、聚乙二醇(peg)、聚环氧乙烷(peo)、纤维素纳米纤维(cnf)和纤维素纳米晶(cnc)中的一种或者几种。在本发明的具体实施例中，所述纤维素纳米纤维的直径为4～10nm，长度为1～3μm。在本发明的具体实施例中，所述聚乙二醇的分子量mw为10000。在本发明的具体实施例中，所述聚环氧乙烷的分子量mw为100000。在本发明的具体实施例中，所述纤维素纳米晶的直径为4～10nm，长度为100～500nm。在本发明的具体实施例中，所述聚乙烯醇为pva-1799。
35.在本发明中，所述银量子点复合光催化剂的组成与前文所述所述银量子点复合光催化剂层中的银量子点复合光催化剂一致，这里不再赘述。
36.在本发明中，所述含银量子点复合光催化剂的抗菌液的制备方法优选包括：将粘结剂溶于溶剂中，再加入银量子点复合光催化剂混合，得到含银量子点复合光催化剂的抗菌液。在本发明中，所述混合优选在超声条件下进行；所述超声的功率优选为600w；所述超声的时间优选为1～2h。
37.得到含银量子点复合光催化剂的抗菌液后，本发明将布基体置于含银量子点复合光催化剂的抗菌液中浸泡，得到抗菌抗病毒布。在本发明中，所述浸泡的温度优选为室温，具体优选为20～30℃；所述浸泡的时间优选为5～30min。
38.本发明优选在所述浸泡后，进行干燥，得到抗菌抗病毒布。在本发明中，所述干燥的温度优选为60℃；所述干燥的时间优选为4h。
39.本发明提供了上述技术方案所述抗菌抗病毒布或上述技术方案所述制备方法制备得到的抗菌抗病毒布在口罩中的应用。在本发明中，所述抗菌抗病毒布优选作为口罩的外层及中间层。在本发明中，所述口罩的内层贴面层优选采用聚丙烯无纺布，无需做抗菌抗病毒处理。采用本发明的抗菌抗病毒布制备的口罩具备更强的抗菌和抗病毒能力，且成本较低。
40.下面将结合本发明中的实施例，对本发明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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
41.实施例1
42.(1)以抗菌液的总质量为100wt.％，称取1wt.％的纤维素纳米纤维(cnf)(直径4～10nm，长度1～3μm)，分散于98wt.％的乙醇/水(质量比1:1)混合溶剂中，辅以超声粉碎(超声的功率为600w，超声的时间为1h)直至分散均匀，得到混合液；
43.(2)称取1wt.％的银量子点复合光催化剂ag qds/tio2，加入上述混合液中，用分散搅拌机搅拌，使其混合均匀，辅以超声(超声的功率为600w，超声的时间为1h)，得到均匀稳定的抗菌液；
44.(3)将聚丙烯无纺布浸泡于上述抗菌液中，室温浸泡5min，取出60℃干燥，得到外层布；将聚丙烯熔喷布浸泡于上述抗菌液中，浸泡5min，取出60℃干燥，得到中间层布。
45.实施例2
46.(1)以抗菌液的总质量为100wt.％，称取1wt.％的聚乙二醇(peg)(mw＝10000)，分散于98wt.％的乙醇/水(质量比1:1)混合溶剂中，辅以超声粉碎(超声的功率为600w，超声的时间为1h)直至分散均匀，得到混合液；
47.(2)称取1wt.％的银量子点复合光催化剂ag qds/tio2，加入上述混合液中，用分散搅拌机搅拌，使其混合均匀，辅以超声(超声的功率为600w，超声的时间为1h)，得到均匀稳定的抗菌液；
48.(3)将聚丙烯无纺布浸泡于上述抗菌液中，室温浸泡5min，取出60℃干燥，得到外层布；将聚丙烯熔喷布浸泡于上述抗菌液中，浸泡5min，取出60℃干燥，得到中间层布。
49.实施例3
50.(1)以抗菌液的总质量为100wt.％，称取1.5wt.％的聚环氧乙烷(peo)(mw＝100000)，分散于98wt.％的乙醇/水(质量比1:1)混合溶剂中，辅以超声粉碎(超声的功率为600w，超声的时间为1h)直至分散均匀，得到混合液；
51.(2)称取0.5wt.％的银量子点复合光催化剂ag qds/tio2，加入上述混合液中，用分散搅拌机搅拌，使其混合均匀，辅以超声(超声的功率为600w，超声的时间为1h)，得到均匀稳定的抗菌液；
52.(3)将聚丙烯无纺布浸泡于上述抗菌液中，室温浸泡5min，取出60℃干燥，得到外层布；将聚丙烯熔喷布浸泡于上述抗菌液中，浸泡5min，取出60℃干燥，得到中间层布。
53.实施例4
54.(1)以抗菌液的总质量为100wt.％，称取1wt.％的纤维素纳米晶(cnc)(直径4～10nm，长度100～500nm)，分散于98wt.％的乙醇/水(质量比1:1)混合溶剂中，辅以超声粉碎(超声的功率为600w，超声的时间为1h)直至分散均匀，得到混合液；
55.(2)称取1wt.％的银量子点复合光催化剂ag qds/tio2，加入上述混合液中，用分散搅拌机搅拌，使其混合均匀，辅以超声(超声的功率为600w，超声的时间为1h)，得到均匀稳定的抗菌液；
56.(3)将聚丙烯无纺布浸泡于上述抗菌液中，室温浸泡5min，取出置于60℃烘箱中干燥，得到外层布；将聚丙烯熔喷布浸泡于上述抗菌液中，浸泡5min，取出60℃干燥，得到中间层布。
57.实施例5
58.(1)以抗菌液的总质量为100wt.％，称取1wt.％的聚乙烯醇(pva-1799)，分散于
98.5wt.％的乙醇/水(质量比1:1)混合溶剂中，辅以超声粉碎(超声的功率为600w，超声的时间为1h)直至分散均匀，得到混合液；
59.(2)称取0.5wt.％的银量子点复合光催化剂ag qds/tio2，加入上述混合液中，用分散搅拌机搅拌，使其混合均匀，辅以超声(超声的功率为600w，超声的时间为1h)，得到均匀稳定的抗菌液；
60.(3)将聚丙烯无纺布浸泡于上述抗菌液中，室温浸泡5min，取出置于60℃烘箱中干燥，得到外层布；将聚丙烯熔喷布浸泡于上述抗菌液中，浸泡5min，取出60℃干燥，得到中间层布。
61.对比例1
62.将未进行处理的外层布聚丙烯无纺布、未进行处理的中间层布聚丙烯熔喷布作为对比例。
63.测试例
64.将实施例1～5制备的抗菌抗病毒口罩布和对比例1的口罩布进行抗菌及抗病毒实验测试，抗菌测试参照gb/t 20944《纺织品抗菌性能的评价》，检测结果见表1；抗病毒测试参照iso 18184-2019《纺织品抗病毒活性测定》，检测结果见表2。为了验证抗菌液是否堵塞口罩布的孔道，影响其透气性，故对抗菌处理前后的口罩布做透气性测试，对比透气性能变化，测试方法参照gb/t 5453-1997《纺织品/织物透气性的测定》，结果见表3。
65.表1各实施例及对比例抗菌试验的抗菌率数据
[0066][0067]
表2各实施例及对比例抗病毒试验的抗菌活性值数据
[0068]
[0069][0070]
表3各实施例和对比例口罩布的透气量对比数据
[0071][0072]
从表1可以看出，经抗菌液处理后的口罩布外层和中间层均具有抗菌作用。从表2
可以看出，经抗菌液处理后的口罩布外层和中间层均具有抗病毒作用。从表3可以看出，抗菌液处理对口罩布的透气性能基本没有影响。
[0073]
图1为本发明实施例采用的银量子点复合光催化剂ag qds/tio2的形貌，其中银粒子的尺寸几乎均在5nm以下。
[0074]
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

技术特征：

1.一种抗菌抗病毒布，其特征在于，包括布基体以及粘结在所述布基体上的银量子点复合光催化剂层；所述银量子点复合光催化剂层中的银量子点复合光催化剂包括半导体基底和在所述半导体基底表面原位嵌入的银量子点；所述银量子点在抗菌抗病毒布中的含量为1～10ppm。2.根据权利要求1所述的抗菌抗病毒布，其特征在于，所述银量子点复合光催化剂层的厚度为50～100μm。3.根据权利要求1或2所述的抗菌抗病毒布，其特征在于，所述半导体基底的材质包括tio2、pbs、sno2、zns、znfeo4、zncoo4、srtio3或sio2。4.根据权利要求1或2所述的抗菌抗病毒布，其特征在于，所述银量子点的尺寸为0.5～5nm；所述银量子点的质量为半导体基底的6～15wt.％。5.根据权利要求1或2所述的抗菌抗病毒布，其特征在于，所述布基体包括聚丙烯无纺布或聚丙烯熔喷布。6.权利要求1～5任一项所述抗菌抗病毒布的制备方法，包括以下步骤：将布基体置于含银量子点复合光催化剂的抗菌液中浸泡，得到抗菌抗病毒布。7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述含银量子点复合光催化剂的抗菌液包括溶剂、粘结剂和银量子点复合光催化剂；所述溶剂、粘结剂和银量子点复合光催化剂的质量比为50～98.5：1～30：0.5～20。8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述粘结剂为聚乙烯醇、聚乙二醇、聚环氧乙烷、纤维素纳米纤维和纤维素纳米晶中的一种或者几种。9.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述浸泡的温度为20～30℃；所述浸泡的时间为5～30min。10.权利要求1～5任一项所述抗菌抗病毒布或权利要求6～9任一项所述制备方法制备得到的抗菌抗病毒布在口罩中的应用。

技术总结

本发明提供了一种抗菌抗病毒布及其制备方法和应用，涉及防护材料技术领域。本发明提供的抗菌抗病毒布，包括布基体以及粘结在所述布基体上的银量子点复合光催化剂层；所述银量子点复合光催化剂层中的银量子点复合光催化剂包括半导体基底和在所述半导体基底表面原位嵌入的银量子点；所述银量子点在抗菌抗病毒布中的含量为1～10ppm。本发明通过引入少量的银量子点来起到抗菌抗病毒作用，银粒子尺寸小，用量少，抗菌抗病毒效率高且成本低。抗菌抗病毒效率高且成本低。抗菌抗病毒效率高且成本低。