一种抗菌功能母粒及其制备方法与应用与流程

本技术涉及功能材料，尤其是涉及一种抗菌功能母粒及其制备方法与应用。

背景技术：

1、无纺布与透气膜材料广泛应用于医疗卫生、个人防护及食品包装等领域，赋予其抗菌功能对于抑制病原微生物传播具有重要意义。当前抗菌功能化主要依赖银离子、季铵盐及纳米金属氧化物等，但长期使用存在耐药性风险、生物安全性争议及成本偏高的问题，部分重金属类抗菌剂还存在安全析出风险。碳酸钙作为廉价无毒的基础填料，已广泛应用于无纺布及透气膜领域，不仅能够对材料起到增强作用、降低原料成本，还可在拉伸加工过程中诱导基体形成微孔结构，提升制品透气性，但该填料本身不具备抗菌活性。

2、现有抗菌功能化技术主要包括：（1）直接混合法：将抗菌剂（如纳米银）与基材直接共混，工艺简单但抗菌剂易流失，植物精油等易挥发抗菌剂在高温加工过程中损耗率很大；（2）表面涂覆法：在材料表面喷涂抗菌涂层，虽可提升表面抗菌效果，但会显著降低材料透气性；（3）微胶囊化技术：包埋抗菌剂于高分子微球中，但工艺复杂且释放不可控。其中，微胶囊化技术虽能延缓释放，但普遍存在载体材料降解困难、响应灵敏度低等问题。

3、因此，开发一种不影响材料的透气性且抗菌性能好的功能母粒具有重要意义。

技术实现思路

1、本发明提供一种抗菌功能母粒及其制备方法与应用，该抗菌功能母粒能持久抑制大肠杆菌和金黄色葡萄球菌。

2、在本技术的第一方面，本技术提供一种抗菌功能母粒，包括以下质量百分比的原料：低密度聚乙烯40.0-41.0%、线性低密度聚乙烯4.0-5.0%、改性埃洛石纳米管-碳酸钙@复合抗菌颗粒49.0-51.0%、抗氧剂1010 0.9-1.1%、抗氧剂168 0.9-1.1%、马来酸酐接枝聚乙烯2.8-3.2%；所述改性埃洛石纳米管-碳酸钙@复合抗菌颗粒的制备原料包括埃洛石纳米管、碳酸钙、百里香酚、辣木籽提取物、羟丙基甲基纤维素。

3、通过采用上述技术方案，本技术提供一种抗菌功能母粒，该抗菌功能母粒在第7d对大肠杆菌的抗菌率≥77.00%，对金黄色葡萄球菌的抗菌率≥79.00%。这可能是因为，一方面，磷酸化埃洛石纳米管利用纳米管腔的物理限域效应稳定封装抗菌成分，实现长期缓释；表面活化碳酸钙在颗粒的多孔微观结构中为抗菌成分提供额外吸附位点，并在材料与菌体接触的湿润环境中缓慢释放吸附的抗菌成分，实现抗菌剂的初期快速释放，二者在时间维度上形成功能互补，短期快速杀菌与长期持续抑菌相结合。另一方面，百里香酚破坏细菌细胞膜完整性，辣木籽提取物中的活性蛋白质及多糖成分协同抑制细菌代谢，二者联用产生协同抗菌作用，扩大抗菌谱并增强抑菌效果。进而，抗菌功能母粒在7天后仍保持较高的抗菌活性。

4、可选的，所述百里香酚和辣木籽提取物的质量比为1：（1-3）。

5、通过采用上述技术方案，按照上述质量比调整百里香酚和辣木籽提取物的用量，百里香酚和辣木籽提取物的质量比为1：（1-3），制备得到的抗菌功能母粒具有较好的抗菌性。

6、可选的，所述辣木籽提取物的制备方法包括以下步骤：

7、a1、向辣木籽种仁粉中加水，搅拌，浸提4-6h，离心，取上清液，得到辣木籽水提液；

8、a2、向步骤a1得到的辣木籽水提液中加入石油醚，振荡萃取，静置分层，弃去上层石油醚相，保留下层水相，得到辣木籽萃取液；

9、a3、将步骤a2得到的辣木籽萃取液浓缩，得到浓缩液，向浓缩液中加入乙醇，静置沉淀，离心，收集沉淀物，沉淀物干燥，取出，过筛，得到辣木籽提取物。

10、可选的，所述步骤a1中，辣木籽种仁粉与水的质量体积比为1g：（8-12）ml。

11、可选的，所述改性埃洛石纳米管-碳酸钙@复合抗菌颗粒的制备方法包括以下步骤：

12、b1、将埃洛石纳米管分散于磷酸溶液中，搅拌，离心，洗涤，干燥，得到磷酸化埃洛石纳米管；

13、b2、将碳酸钙分散于柠檬酸溶液中，搅拌，离心，洗涤，干燥，得到表面活化碳酸钙；

14、b3、将所述步骤b1制备得到的磷酸化埃洛石纳米管分散于水中，超声分散，加入所述步骤b2制备得到的表面活化碳酸钙，搅拌，离心，洗涤，干燥，得到改性埃洛石纳米管-碳酸钙载体；

15、b4、将百里香酚和辣木籽提取物混合，溶解于乙醇中，得到复合抗菌剂乙醇溶液；

16、b5、将所述步骤b3制备得到的改性埃洛石纳米管-碳酸钙载体和所述步骤b4制备得到的复合抗菌剂乙醇溶液混合，浸渍，干燥，得到改性埃洛石纳米管-碳酸钙@复合抗菌物料；

17、b6、将羟丙基甲基纤维素水溶液加入所述步骤b5制备得到的改性埃洛石纳米管-碳酸钙@复合抗菌物料，得到进料浆料，将进料浆料干燥，得到改性埃洛石纳米管-碳酸钙@复合抗菌颗粒。

18、可选的，所述步骤b3中，磷酸化埃洛石纳米管与表面活化碳酸钙的质量比为3：（7-12）。

19、可选的，所述步骤b5中，改性埃洛石纳米管-碳酸钙载体和复合抗菌剂乙醇溶液的质量比为1：（2.5-3.5）。

20、在本技术的第二方面，本技术提供一种本技术第一方面所述的抗菌功能母粒的制备方法，包括以下步骤：

21、s1、将低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、改性埃洛石纳米管-碳酸钙@复合抗菌颗粒、马来酸酐接枝聚乙烯、抗氧剂1010、抗氧剂168混合，得到预混物料；

22、s2、将所述步骤s1得到的预混物料熔融塑化、混炼均匀后挤出，水冷拉条，风干，切粒，得到抗菌功能母粒。

23、可选的，所述步骤s2中，挤出温度为160-190℃。

24、可选的，所述低密度聚乙烯的熔体流动速率在190℃、2.16kg测试条件下为7-15g/10min；所述线性低密度聚乙烯的熔体流动速率在190℃、2.16kg测试条件下为2-5g/10min。

25、在本技术的第三方面，本技术提供一种本技术第一方面所述的抗菌功能母粒在无纺布或透气膜中的应用。

26、本技术的抗菌功能母粒可添加至无纺布或透气膜的聚乙烯基体中，通过熔融共混或流延工艺制备具有持久抗菌性能的医用卫生材料、个人防护制品或食品包装材料，在保持材料透气性的同时有效抑制大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的滋生与传播。

27、综上所述，本发明包括以下至少一种有益技术效果：

28、1、本技术提供一种抗菌功能母粒，该抗菌功能母粒在第7d对大肠杆菌的抗菌率≥77.00%，对金黄色葡萄球菌的抗菌率≥79.00%。一方面，磷酸化埃洛石纳米管利用纳米管腔的物理限域效应稳定封装抗菌成分，实现长期缓释；表面活化碳酸钙在颗粒的多孔微观结构中为抗菌成分提供额外吸附位点，并在材料与菌体接触的湿润环境中缓慢释放吸附的抗菌成分，实现抗菌剂的初期快速释放，二者在时间维度上形成功能互补，短期快速杀菌与长期持续抑菌相结合。另一方面，百里香酚破坏细菌细胞膜完整性，辣木籽提取物中的活性蛋白质及多糖成分协同抑制细菌代谢，二者联用产生协同抗菌作用，扩大抗菌谱并增强抑菌效果。进而，抗菌功能母粒在7天后仍保持较高的抗菌活性。

29、2、本技术提供一种抗菌功能母粒在无纺布或透气膜中的应用，该抗菌功能母粒在第7d对大肠杆菌的抗菌率≥77.00%，对金黄色葡萄球菌的抗菌率≥79.00%，可添加至无纺布或透气膜的聚乙烯基体中，通过熔融共混或流延工艺制备具有持久抗菌性能的医用卫生材料、个人防护制品或食品包装材料，在保持材料透气性的同时有效抑制大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的滋生与传播。