一种抗菌无纺布复合材料及其制备方法、防护用品

本发明涉及了抗菌防护材料的，具有涉及了一种抗菌无纺布复合材料及其制备方法、防护用品。

背景技术：

1、口罩作为重要的呼吸防护用品，其核心功能在于通过物理截留机制过滤空气中的颗粒物与微生物。传统口罩的过滤层通常为聚丙烯熔喷无纺布，该材料本身仅具备被动式物理阻隔功能，对截留的细菌、真菌等病原微生物并无主动杀灭或抑制效果。在实际佩戴过程中，人体呼出的温湿气流在口罩内部形成相对封闭的微环境，温度与湿度适宜微生物孳生，细菌和真菌可在纤维表面积聚繁殖，不仅造成防护效能下降，还增加了触摸感染和二次传播的风险。因此，赋予口罩材料主动抗菌功能，已成为当前防护用品研发的重要方向。

2、目前，制备抗菌口罩材料的主要技术路线包括以下几种：（1）物理共混法，即将银、铜等抗菌金属颗粒预先分散至高分子原料中，再经熔喷或纺粘工艺制成抗菌无纺布。该方法工艺集成度高，但大部分抗菌颗粒被包埋于纤维基体内部，裸露于纤维表面的有效成分比例低，抗菌利用效率有限，且被包埋不牢的颗粒存在脱落隐患。（2）表面后整理法，即通过浸渍、喷涂等方式，在已成型无纺布表面涂覆抗菌功能层。该方法使抗菌成分集中分布于纤维表面，有效利用率高，但聚丙烯表面能低、化学惰性强，与极性抗菌涂层之间主要为物理吸附或弱范德华力作用，界面结合力弱，涂层在实际使用中易受摩擦、气流冲击或湿气影响而脱落，导致抗菌持久性不足。此外，上述方法中，部分金属基抗菌涂层还存在金属离子释放速率不可控的问题——释放过慢则抗菌活性不足，释放过快则可能引发细胞毒性或皮肤刺激性，难以兼顾高效抗菌与高生物安全性。

3、因此，研究出一种兼具牢固附着性、长效抗菌活性与高生物安全性的抗菌复合材料，对于提升口罩等呼吸防护用品的综合防护效能、降低交叉感染风险具有十分重要的意义。

技术实现思路

1、本发明的目的在于：针对现有技术聚丙烯无纺布口罩存在难以同时兼顾涂层附着牢固性、金属离子释放可控性、高效抗菌活性的问题，提供一种抗菌无纺布复合材料及其制备方法、防护用品。所述复合材料以聚丙烯无纺布为基材，通过等离子体活化、明胶界面桥接、聚多巴胺螯合固铜三步协同改性，涂层在基材表面牢固附着，铜离子释放速率低于1ppm/天，对金黄色葡萄球菌的抑菌率达94%，对大肠埃希菌的抑菌率达87%，细胞存活率不低于90%，同时保持了基材固有的透气性与过滤性能，兼具高效抗菌、持续缓释与高生物安全性。

2、为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

3、本发明的第一方面提供了一种抗菌无纺布复合材料的制备方法，包括以下步骤：

4、步骤1、对聚丙烯无纺布基材进行等离子体表面活化处理；

5、步骤2、在活化后的基材表面涂覆明胶溶液，干燥形成明胶层；

6、步骤3、将步骤2所得材料浸渍于含铜离子的多巴胺溶液中，通过多巴胺的自聚合反应，在明胶层上原位形成聚多巴胺-铜离子螯合层，即得所述抗菌无纺布复合材料。

7、进一步的，所述步骤1中，等离子体处理的气氛为空气、氧气、氮气或氩气中的一种或多种；处理功率为300-500 w，处理时间为2-10分钟。

8、进一步的，所述步骤2中，所述明胶溶液的浓度为200-2000 mg/l。

9、进一步的，所述步骤3中，所述含铜离子的多巴胺溶液中，多巴胺单体的浓度为0.5-10 g/l，且加入的多巴胺单体与铜盐中铜元素的质量比为1:2-6。

10、进一步的，所述明胶层的面密度为0.01-0.5 g/m²。

11、进一步的，所述聚多巴胺-铜离子螯合层的面密度为0.05-1 g/m²。

12、进一步的，所述明胶层与所述聚多巴胺-铜离子螯合层的面密度之比为1:1-1:20。

13、本发明的第二方面提供了一种如上述的制备方法制备得到的抗菌无纺布复合材料，包括：

14、聚丙烯无纺布基材；

15、以及，在所述基材表面依次构筑的明胶层和聚多巴胺-铜离子螯合层。

16、本发明的第三方面提供了一种防护用品，包含上述的抗菌无纺布复合材料。

17、进一步的，所述防护用品为口罩、空气过滤材料或医用防护服。

18、综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

19、1、本发明提供的抗菌无纺布复合材料的制备方法，包括等离子体活化、明胶界面桥接和聚多巴胺螯合固铜三步协同工艺，等离子体活化在聚丙烯表面引入极性基团，为明胶层的均匀锚定提供化学键合位点；明胶层作为生物界面层，一端与活化后的基材牢固结合，另一端通过丰富的氨基、羧基为聚多巴胺-铜离子螯合层提供密集的活性锚定位点；聚多巴胺通过自聚合反应在明胶层上原位成膜，并凭借其邻苯二酚基团对铜离子的强螯合作用，实现铜离子的稳定固定与缓释。涂层在基材表面牢固附着，铜离子释放速率低于1 ppm/天，对金黄色葡萄球菌的抑菌率达94%，对大肠埃希菌的抑菌率达87%，细胞存活率不低于90%，同时保持了基材固有的透气性与过滤性能，兼具高效抗菌、持续缓释与高生物安全性。

20、2、本发明提供的由上述制备方法获得的抗菌无纺布复合材料，具有聚丙烯基材、明胶界面层、聚多巴胺铜离子螯合层三层一体化结构。明胶层和聚多巴胺-铜离子螯合层依次牢固构筑于基材表面，铜离子被稳定螯合于聚多巴胺网络中，赋予材料高效、持久的抗菌性能，同时铜离子释放速率低，生物安全性高，且保留了聚丙烯无纺布固有的透气性与过滤性能，适用于制造各种呼吸防护用品。

21、3、本发明提供了将上述抗菌无纺布复合材料应用于口罩、空气过滤材料或医用防护服等防护用品中，可在不牺牲佩戴舒适性（透气性）的前提下，赋予终端产品主动抑菌功能，有效降低使用过程中微生物在材料表面孳生和交叉感染的风险，提升防护综合效能。

1.一种抗菌无纺布复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤1中，等离子体处理的气氛为空气、氧气、氮气或氩气中的一种或多种；处理功率为300-500 w，处理时间为2-10分钟。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤2中，所述明胶溶液的浓度为200-2000 mg/l。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤3中，所述含铜离子的多巴胺溶液中，多巴胺单体的浓度为0.5-10 g/l，且加入的多巴胺单体与铜盐中铜元素的质量比为1:2-6。

5.根据权利要求1-4任意一项所述的制备方法，其特征在于，所述明胶层的面密度为0.01-0.5 g/m²。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述聚多巴胺-铜离子螯合层的面密度为0.05-1 g/m²。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，明胶层与聚多巴胺-铜离子螯合层的面密度之比为1:1-1:20。

8.一种如权利要求1-7任意一项所述的制备方法制备得到的抗菌无纺布复合材料，其特征在于，包括：聚丙烯无纺布基材；以及，在所述基材表面依次构筑的明胶层和聚多巴胺-铜离子螯合层。

9.一种防护用品，其特征在于，包含权利要求8所述的抗菌无纺布复合材料。

10.根据权利要求9所述的防护用品，其特征在于，所述防护用品为口罩、空气过滤材料或医用防护服。