一种固着载银介孔氧化硅抗菌剂的抗菌面料及其生产方法技术领域：
本发明涉及材料领域，具体涉及一种固着载银介孔氧化硅抗菌剂的抗菌面料及其加工方法。
背景技术：
随着人民生活水平的不断提高，对抗菌材料、抗菌服装的需求将会不断增加，尤其是作为医务服装，是有效保护医护人员和患者的理想用品，而带有抗菌功能的日常服装市场则更为广阔。随着抗菌材料应用领域的日益广泛和更为有效、持久、抗菌防臭卫生整理新技术的不断开发，抗菌服装产业已成为世界材料行业发展中的一个新兴行业，逐步凸显出其巨大的内在潜力和发展前景。
在抗菌离子中，由于银离子具有抗菌谱广、杀菌效率高、不易产生抗药性的特点，银杀菌的原理就是阻断细菌的生理繁殖过程。在温暖潮湿的环境里，银离子具有非常高的生物活性，极易同其它物质相结合，使得细菌细胞膜内外的蛋白质凝固，从而阻断细菌细胞的呼吸和繁殖。环境越温暖潮湿，通风透气性越差，银离子的活性就越强，是一般纳米材料杀菌效能的120倍，因此银离子十分适合应用于抗菌面料领域。在众多金属离子中，汞、银、镉、铜、锌等均具有较强的抗菌能力，但安全无毒、无皮肤刺激性等副作用的仅为银、锌和铜离子，且银离子的抗菌能力远强于锌离子和铜离子。
发明内容：
本发明第一方面目的在于提供一种固着载银介孔氧化硅抗菌剂的抗菌面料加工方法，通过该加工方法生产的抗菌面料，抗菌效果优，耐洗性和持久性好。
本发明采取的技术方案如下：
一种固着载银介孔氧化硅抗菌剂的抗菌面料的生产方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)、配置整理液：
整理液包括去离子水、抗菌剂、分散剂和粘合剂，在去离子水中加入抗菌剂以及分散剂，抗菌剂浓度为≥150mg/L；分散剂浓度为130-170mg/L；抗菌剂和分散剂加入离子水后，用搅拌机搅拌的同时采取超声波分散1.5-3h；然后再添加粘合剂，粘合剂浓度为30-36g/L，继续搅拌并超声波分散20-30min；
所述抗菌剂为载银介孔氧化硅抗菌剂，分散剂为聚丙烯酸钠、聚乙二醇、六偏磷酸钠、NNO分散剂的任意一种；粘合剂选用UDT、KG-101、聚氨酯、TYS粘合剂的任意一种；
(2)、将待整理的面料通过浸轧机在步骤1配置的整理液中进行浸轧处理，采用二浸二轧工艺，压力1-2MPa，带液率70-75％；
(3)、烘干：拉幅热风烘干面料上的水分；
(4)、焙烘：将烘干后的面料焙烘，使粘合剂发生交联反应，将抗菌剂颗粒固着于面料上，烘焙温度120-150度，烘培时间3-5min；
(5)、染色：对面料进行染色。
采用以下优选设置，可以获得更好的抗菌性能：
所述的载银介孔氧化硅抗菌剂，其制备方法如下：
(1)以三嵌段共聚物P123为模板剂、正硅酸乙酯为硅源，合成介孔氧化硅SBA-15；
(2)采用高温煅烧将模板剂去除；
(3)通过硅烷偶联剂APTES对介孔氧化硅进行改性；
(4)加入AgNO3溶液，利用改性介孔氧化硅上的氨基与银离子发生络合反应，得到载银介孔氧化硅抗菌剂。
所述的载银介孔氧化硅抗菌剂，其制备方法如下：
(1)以三嵌段共聚物P123为模板剂、正硅酸乙酯为硅源，合成介孔氧化硅SBA-15：
将三嵌段共聚物P123、去离子水和硝酸一起搅拌至澄清，然后加入正硅酸乙酯，加热到60-100℃，继续搅拌36-60小时，得到溶胶-凝胶液，烘干溶胶-凝胶；
(2)采用高温煅烧将模板剂去除：
将步骤(1)中的溶胶-凝胶在500℃～600℃温度下烧结4-5小时，得到介孔氧化硅SBA-15材料；
(3)通过硅烷偶联剂APTES对介孔氧化硅进行改性：
将制备的介孔氧化硅SBA-15置于100℃沸水中煮2h，然后在125℃空气中干燥12h，量取8.5mL硅烷偶联剂APTES加入50mL甲苯中，充分搅拌5h后，加入1.0g介孔氧化硅SBA-15并置于80℃恒温油浴锅中，在N2的保护下搅拌回流反应24h，将样品用甲苯和乙醇清洗、过滤、干燥，得到氨基改性介孔氧化硅材料SBA-15；
(4)加入AgNO3溶液，利用改性介孔氧化硅上的氨基与银离子发生络合反应，得到载银介孔氧化硅抗菌剂；
将氨基改性介孔氧化硅材料SBA-15加入AgNO3溶液中，振荡1-2h；在避光情况下搅拌4h，然后用去离子水洗涤3-4次，油滤烘干得到载银介孔氧化硅抗菌剂。
所述分散剂为聚丙烯酸钠分散剂，浓度为150mg/L。
所述粘合剂选用为TYS粘合剂，浓度32g/L。
所述抗菌剂浓度为150mg/L。
本发明的第二方面目的是提供一种前述方法制备的固着载银介孔氧化硅抗菌剂的抗菌面料，其特征在于：在面料上固着有载银介孔氧化硅抗菌剂层，载银介孔氧化硅抗菌剂层的介孔孔径为6.4-20nm，比表面积为500-800cm2/g，孔壁厚度3.4-6.2nm，所述载银介孔氧化硅抗菌剂层中的单质银占载银介孔氧化硅抗菌剂层总质量的百分比为5-10％，载银介孔氧化硅抗菌剂层呈离散颗粒状，各颗粒的粒径大小为600-700nm。
本发明的有益效果在于：
本发明的生产方法原料省、工时短，加工效率高；经本发明所述方法制得的抗菌面料洗涤50次后抗菌效率仍可达98％以上，具有长效抗菌、抑菌功能，对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、白色念珠菌等菌种均起到明显的抑菌和防治作用，成本低廉，可大规模普及，具有较高的经济效益和社会效益；
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明：
附图说明：
图1是本发明制备的抗菌面料的结构示意图。
图中标号：面料1，载银介孔氧化硅抗菌剂层2，粘合剂3。
具体实施方式:
以下实施例中，抗菌剂为本发明制备的载银介孔氧化硅抗菌剂，其制备方法如下：
(1)以三嵌段共聚物P123为模板剂、正硅酸乙酯为硅源，合成介孔氧化硅SBA-15：
将三嵌段共聚物P123、去离子水和硝酸一起搅拌至澄清，然后加入正硅酸乙酯，加热到60-100℃，继续搅拌36-60小时，得到溶胶-凝胶液，烘干溶胶-凝胶；
(2)采用高温煅烧将模板剂去除：
将步骤(1)中的溶胶-凝胶在500℃～600℃温度下烧结4-5小时，得到介孔氧化硅SBA-15材料；
(3)通过硅烷偶联剂APTES对介孔氧化硅进行改性：
将制备的介孔氧化硅SBA-15置于100℃沸水中煮2h，然后在125℃空气中干燥12h，量取8.5mL硅烷偶联剂APTES加入50mL甲苯中，充分搅拌5h后，加入1.0g介孔氧化硅SBA-15并置于80℃恒温油浴锅中，在N2的保护下搅拌回流反应24h，将样品用甲苯和乙醇清洗、过滤、干燥，得到氨基改性介孔氧化硅材料SBA-15；
(4)加入AgNO3溶液，利用改性介孔氧化硅上的氨基与银离子发生络合反应，得到载银介孔氧化硅抗菌剂；
将氨基改性介孔氧化硅材料SBA-15加入AgNO3溶液中，振荡1-2h；在避光情况下搅拌4h，然后用去离子水洗涤3-4次，油滤烘干得到载银介孔氧化硅抗菌剂。
实施例1：
一种固着载银介孔氧化硅抗菌剂的抗菌面料的生产方法，包括以下步骤：
1、配置整理液：
整理液包括去离子水、抗菌剂、分散剂和粘合剂，在去离子水中加入抗菌剂以及分散剂，抗菌剂为载银介孔氧化硅抗菌剂，浓度为≥150mg/L；分散剂为聚丙烯酸钠分散剂，浓度为130-170mg/L；抗菌剂和分散剂加入离子水后，用搅拌机搅拌的同时采取超声波分散1.5-3h；搅拌机搅拌有助于抗菌剂的扩散，同时超声波可使抗菌剂分散后的粒径更小；然后再添加粘合剂，粘合剂选用TYS粘合剂，浓度为30-36g/L，继续搅拌并超声波分散20-30min；
2、将待整理的面料通过浸轧机在步骤1配置的整理液中进行浸轧处理，采用二浸二轧工艺，压力1-2MPa，带液率70-75％；
3、烘干：拉幅热风烘干面料上的水分；
4、焙烘：将烘干后的面料焙烘，使粘合剂发生交联反应，将抗菌剂颗粒固着于面料上，烘焙温度120-150度，烘培时间3-5min；
5、染色：采用现有工艺对面料进行染色。
采用本发明制备的固着载银介孔氧化硅抗菌剂的抗菌面料，其结构如图1所示，在面料1上固着有载银介孔氧化硅抗菌剂层2，载银介孔氧化硅抗菌剂层2的介孔孔径为6.4-20nm，比表面积为500-800cm2/g，孔壁厚度3.4-6.2nm，所述载银介孔氧化硅抗菌剂层2中的单质银占载银介孔氧化硅抗菌剂层2总质量的百分比为5-10％，载银介孔氧化硅抗菌剂层2呈离散颗粒状，各颗粒的粒径大小为600-700nm。
替换实施例2：不同种类和浓度的分散剂对抗菌剂粒径的影响。
生产方法同实施例1，区别在于调整不同分散剂的种类和浓度，并统计其对抗菌剂粒径的影响。
经试验发现：分散剂的种类和浓度会影响抗菌剂的分散效果，抗菌剂被分散后的粒径越小，颗粒在溶液中悬浮越均匀，沉降速度越慢，分散剂的效果越好，固着在面料上的抗菌剂更均匀。测定加入不同种类和浓度的分散剂后的抗菌剂的粒径大小来判断分散剂的效果，如表1所示：
表1、不同种类和浓度的分散剂后的抗菌剂的粒径大小
由于粒径大小误差较大，故数据采用平均值且四舍五入取整，根据表1可知：分散剂优选为聚丙烯酸钠，效果为最佳。
进一步测试不同浓度的聚丙烯酸钠分散剂对抗菌剂粒径的影响如表2所示：
表2、
浓度 130 140 150 170 180 190
聚丙烯酸钠 700nm 650nm 600nm 700nm 800nm 850nm
如表2所示，聚丙烯酸钠分散剂浓度为130-170mg/L，效果为最佳。
替换实施例3：不同种类和浓度的粘合剂对粘合效率及抗菌剂粒径的影响。
生产方法同实施例1，区别在于调整不同粘合剂的种类和浓度，并统计其对粘合效率、抗菌剂粒径的影响。
经试验发现：粘合剂的种类和浓度会影响抗菌剂固着在面料上的效果，粘合剂的效果越好，固着在面料上的抗菌剂约多。用煅烧称重法测粘合剂的粘合效率，即将固着有的面料样品在马弗炉中煅烧除去有机成分，称取剩余残渣质量按公式计算粘合效率：
粘合效率＝煅烧后残渣质量/抗菌整理液中抗菌剂质量*100％。
分别选用UDT、KG-101、聚氨酯、TYS粘合剂，测试并统计不同粘合剂种类和浓度带来的粘合效率如下表3所示：
表3、不同粘合剂种类和浓度的粘合效率
如表1所示：粘合剂选择TYS粘合剂时，其粘合效率最高，聚氨酯、UDT次之，因此粘合剂优选TYS粘合剂。
进一步测试不同浓度的TYS粘合剂对抗菌剂粒径的影响如表4所示：
表4、
浓度 32 34 36 38
TYS 72 70 70 68
如表4所示：TYS粘合剂优选浓度为30-36g/L，粘合效率为最高。
替换实施例4：抗菌剂浓度对抗菌性能的影响。
生产方法同实施例1，区别在于调整不同抗菌剂浓度，并统计其对抗菌性能的影响。
对于抗菌剂，选择好整理液中的分散剂和粘合剂后，抗菌剂的浓度会影响面料的抗菌效果以及洗涤50后的抗菌性能，抗菌剂用量过少，面料不能达到很好的抗菌效果；反之，抗菌剂用量过多，又会造成原料的浪费。本实施例面料样品通过不同浓度的抗菌剂抗菌整理后，检测样品对大肠杆菌的抗菌率，结果如下表5所示：
表5、不同浓度的抗菌剂对大肠杆菌的抗菌率
如表5所示：随着抗菌剂用量的提高，抗菌率有明显的提升，当抗菌剂浓度达到150mg/L，此时抗菌面料经50次洗涤后，抗菌率仍可保持在98％以上，说明抗菌剂在面料上固着良好，具有优异的耐洗性和持久性。随着抗菌剂用量的进一步提高，效果提升并不明显，造成原料的浪费和成本的升高，因此，优选抗菌剂浓度为150mg/L。
替换实施例5：
生产方法同实施例1，区别在于：由于银与空气中的物质发生反应导致变色，故为了使整理后的面料可以用于浅色产品，在步骤(5)前还对面料进行防变色工艺处理，防变色工艺可采用现有工艺。
虽然本发明已通过参考优选的实施例进行了描述，但是，本领域普通技术人员应当了解，可以不限于上述实施例的描述，在权利要求书的范围内，可作出形式和细节上的各种变化。