一种抗菌枕头的制作方法

1.本技术涉及纺织品技术领域，更具体而言涉及一种抗菌枕头。


背景技术：

2.近年来，随着人们的生活水平的提高和工作压力的增大，人们对于休息的要求越来越高。枕头作为人们生活的日用品，是提高人们睡眠质量的重要因素之一，因此，枕头的设计直接影响到人们的睡眠质量。目前市面上存在各种各样的枕头，比如荞麦枕、化纤枕、乳胶枕、羽绒枕、保健枕等，以满足人们不同的需求。
3.据医学报告记载，普通枕头和床褥是细菌和螨虫滋生的温床，而枕头如果使用三年便含有10％的霉菌、螨虫粪便和遍布累累的螨虫尸骸，长时间使用会严重影响人们的身体健康。
4.因此，仍然需要一种能够抑制细菌滋生的抗菌枕头。


技术实现要素：

5.为了改善普通枕头容易滋生细菌的问题，本技术提供一种抗菌枕头。
6.本技术提供的一种抗菌枕头，采用如下的技术方案：一种抗菌枕头，包括由改性棉纤维制成的枕套以及设置在枕套内的棉纤维填充物，所述改性棉纤维的制备方法包括以下步骤：（1）将棉纤维浸渍在pva水溶液中，浸渍
‑
提拉，得到改性棉纤维一；（2）将步骤（1）得到的改性棉纤维一浸渍在改性氧化石墨烯溶液中，浸渍
‑
提拉，得到改性棉纤维二；（3）将银纳米线分散在乙醇溶液中，得到银纳米线溶液，将步骤（2）得到的改性棉纤维二浸渍在银纳米线溶液中，浸渍
‑
提拉，干燥，得到改性棉纤维；所述改性氧化石墨烯溶液的制备方法：将壳聚糖溶解于乙酸溶液中，得到质量分数为6
‑
9%的壳聚糖溶液，将氧化石墨烯分散在乙二醇中，得到质量分数为20
‑
30%的氧化石墨烯分散液，将壳聚糖溶液和氧化石墨烯分散液混合，得到氧化石墨烯和壳聚糖混合溶液，将pvp加入氧化石墨烯和壳聚糖混合溶液中，最后得到改性氧化石墨烯溶液，pvp、壳聚糖溶液和氧化石墨烯分散液的质量比为1:10
‑
20:30
‑
50。
7.通过采用上述技术方案，改性棉纤维由棉纤维依次浸渍pva（聚乙烯醇）水溶液、改性氧化石墨烯溶液和银纳米线溶液制成，银纳米线具有广谱抗菌性，氧化石墨烯的比表面积大，具有较强的离子交换能力，氧化石墨烯本身具有抗菌性能、吸附等功效，由改性棉纤维制成的枕套直接与人体皮肤接触，能够充分发挥银纳米线和氧化石墨烯本身抗菌的功效，达到最佳的抗菌效果，同时氧化石墨烯能够吸附由于枕套长时间使用产生的异味，进一步保证枕套的干净整洁。
8.pva是一种水溶性高分子聚合物，pva水溶液具有很好的粘接性和成膜性，将棉纤
维浸渍在pva溶液中，使得棉纤维的外周面上黏附有pva，然后浸渍于改性氧化石墨烯溶液，用pva粘结氧化石墨烯和壳聚糖，将改性棉纤维二浸渍在银纳米线溶液中，用pvp（聚乙烯吡咯烷酮）粘结银纳米线，因为氧化石墨烯、壳聚糖和银纳米线均具有抗菌效果，且pva和pvp的粘结效果好，通过两种聚合物网络相互穿透或缠结，形成互穿聚合物网络，进一步增强棉纤维、改性氧化石墨烯和银纳米线之间的黏附性，使制备的改性棉纤维的抗菌效果增强，抗菌效果长久。
9.改性氧化石墨烯溶液为pvp、氧化石墨烯和壳聚糖混合溶液，氧化石墨烯表面具有大量的含氧官能团，如羧基、羟基、环氧基等，使得碳层带负电荷，壳聚糖中有大量的氨基使壳聚糖带正电，氧化石墨烯的含氧基团与壳聚糖分子之间有较强的氢键作用，进而使氧化石墨烯与壳聚糖粘结稳定，同时壳聚糖能够进入氧化石墨烯的层间，并把层间距撑大，为后续银纳米线的负载提供有利条件，pvp具有粘性，能够增大银的粘结牢度，使制备的改性棉纤维的抗菌效果长久。
10.优选的，所述步骤（1）中，浸渍
‑
提拉的次数为2
‑
6次，每次浸渍的时间为2
‑
5min。
11.通过采用上述技术方案，限定浸渍
‑
提拉的次数和每次浸渍的时间，能够使pva水溶液均匀的黏附于棉纤维上，有助于后续棉纤维能够均匀负载改性氧化石墨烯溶液，如果pva水溶液在棉纤维上浸渍过量，pva固化后，使得pva的厚度较厚，导致棉纤维与改性石墨烯粘接的不牢固，不仅降低改性棉纤维的抗菌性能，同时降低改性棉纤维的柔韧性，如果pva溶液在棉纤维上浸渍过少，进而影响改性棉纤维上负载改性氧化石墨烯的量，进一步影响后续枕套的抗菌和吸附性能。
12.优选的，所述步骤（2）中，浸渍
‑
提拉的次数为1
‑
3次，每次浸渍的时间为6
‑
20min。
13.通过采用上述技术方案，改性氧化石墨烯溶液具有一定的粘结性，因此改性棉纤维一在改性氧化石墨烯溶液中浸渍的次数和时间不宜过长，如果浸渍的次数和时间过长，使改性氧化石墨烯溶液过多的负载在改性棉纤维一上，进而容易导致改性棉纤维一的直径过粗，减小了氧化石墨烯粘结于改性棉纤维一上的粘结性，同时降低了改性棉纤维的柔韧性，进而影响后续枕套的长效抗菌性。
14.优选的，所述步骤（3）中，浸渍
‑
提拉的次数为4
‑
6次，每次浸渍时间为3
‑
6min。
15.通过采用上述技术方案，由于氧化石墨烯表面活性高，溶解后的壳聚糖呈凝胶状态，具有较强的吸附能力，银纳米线容易通过静电吸附至氧化石墨烯上，同时壳聚糖与氧化石墨烯呈现交联网络结构，更有助于负载银纳米线，pvp使得银纳米线黏附于氧化石墨烯和壳聚糖上，所以银纳米线的浸渍次数和时间不宜过长，过量负载银纳米线不仅提高了原材料的成本，而且降低了银纳米线的黏附性，降低了枕套的抗菌持久性。
16.优选的，所述步骤（3）中，干燥的温度为60
‑
80℃，干燥的时间为3
‑
6h。
17.通过采用上述技术方案，干燥温度在60
‑
80℃之间，能够使改性棉纤维二上的乙醇和乙酸挥发，进而使改性棉纤维一外周面上呈现多个孔洞，有助于提高后续银纳米线的负载量以及枕套的透气性，同时有助于石墨烯进行抗菌、吸附异味。
18.优选的，所述步骤（3）中，银纳米线的制备方法包括以下步骤：将1.01
‑
1.25kg pvp溶解在130
‑
150l乙二醇中，得到混合物a，将1.5
‑
1.9kg agno3粉末溶解在混合物a中，得到混合物b，将17
‑
20kg 600
µ
mol/l氯化铁的乙二醇溶液加入混合物b中，油浴加热，离心，得到银纳米线。
19.通过采用上述技术方案，由于采用上述银纳米线的制备方法，操作简单，采用加热的乙二醇还原银离子，然后银原子聚合、生长成籽晶，在pvp的定向包覆下，籽晶定向生长为纳米线，且采用此方法制备的银纳米线的长径比较大，能够形成交联网络结构，有助于提高银纳米线与氧化石墨烯
‑
壳聚糖之间的粘结性，而且长径比大的银纳米纤维具有较强的抗菌性能，同时使得银纳米线负载在棉纤维上具有更好的柔软性和可加工性。
20.优选的，所述油浴加热的方式为，先升温至90
‑
100℃加热4
‑
5h，再升温至110
‑
120℃加热5
‑
6h。
21.通过采用上述技术方案，升温至在90
‑
100℃之间，此时大部分颗粒进行成核、生长，由于颗粒的生长速度不同，所以进行恒温处理，使少部分颗粒进行成核、生长纳米线，使银纳米颗粒尽可能多的生长为银纳米线，然后温度为110
‑
120℃之间，银纳米线的直径和长度开始生长，进而得到合适长度的银纳米线，由于分段式加热方式，使得银纳米线的生长更均匀，同时使得银纳米线的生长的长径比更大，有助于后续银纳米线负载在棉纤维上，同时有助于提高后续银纳米线的抗菌性能。
22.优选的，所述银纳米线的长度为80
‑
120
µ
m，半径为60
‑
80nm。
23.通过采用上述技术方案，制备的银纳米线的长度为80
‑
120
µ
m，半径为60
‑
80nm，获得具有较佳的抗菌和抗静电效果的银纳米线，同时银纳米线负载在棉纤维上能够形成交联网络结构，有助于银纳米线
‑
壳聚糖
‑
氧化石墨烯的粘结性。
24.综上所述，本技术具有以下有益效果：1、由于本技术的枕套采用改性棉纤维制成，改性棉纤维由棉纤维依次浸渍pva水溶液、改性氧化石墨烯溶液和银纳米线溶液制成，pva水溶液有很好的粘接性和成膜性，进一步增强改性氧化石墨烯与棉纤维的粘结性，使制备的改性棉纤维的抗菌效果长久，氧化石墨烯本身具有抗菌、吸附等功效，银纳米线具有广谱抗菌性，枕套与人体皮肤直接接触，能够充分发挥银纳米线和氧化石墨烯本身抗菌的功效，达到最佳的抗菌效果，同时改性棉纤维制成的枕套，不失棉纤维本身的柔韧性和可加工性，对皮肤无刺激作用，且无毒副作用。
25.2、本技术中的氧化石墨烯表面具有大量的含氧官能团，使得碳层带负电荷，壳聚糖中有大量的氨基使壳聚糖带正电，氧化石墨烯的含氧基团与壳聚糖分子之间有较强的氢键作用，进而使氧化石墨烯与壳聚糖粘结稳定，pvp具有较好的粘结性，能够将银纳米线与石墨烯
‑
壳聚糖粘结在一起，增强银纳米线负载在棉纤维上的粘结性，使制备的改性棉纤维的抗菌效果长久。
26.3、本技术的银纳米线的制备方法，油浴加热采用分段式加热方式，使得银纳米线的生长更均匀，同时使得银纳米线的长径比更大，制备的银纳米线的长度为80
‑
120
µ
m，半径为60
‑
80nm，增加银纳米线的抗菌性能，使银纳米线负载在棉纤维上能够形成交联网络结构，进一步增强银纳米线、壳聚糖和氧化石墨烯的粘结性，获得抗菌性能好且抗菌性持久的枕套。
具体实施方式
27.以下结合实施例对本技术作进一步详细说明。
28.pva选自聚乙烯醇1788型，醇解度：87
‑
89%；乙酸溶液的浓度为3
‑
5%；
银纳米线的制备例制备例1称取1.01kg pvp溶解在130l乙二醇中，将1.5kg agno3粉末溶解在上述溶液中，最后加入17kg 600
µ
mol/l 氯化铁的乙二醇溶液，并油浴加热，先升温至95℃加热4h，再升温至120℃加热5h，用丙酮、乙醇多次离心，所得银纳米线，得到的银纳米线的长度为120
µ
m，半径为60nm。
29.制备例2与制备例1的区别在于，油浴加热，先升温至90℃加热5h，再升温至110℃加热6h，得到的银纳米线的长度为110
µ
m，半径为65nm。
30.制备例3与制备例1的区别在于，油浴加热，先升温至100℃加热4h，再升温至120℃加热5h，得到的银纳米线的长度为130
µ
m，半径为75nm。
31.制备例4与制备例1的区别在于，油浴加热，温度95℃加热9h，得到的银纳米线的长度为70
µ
m，半径为55nm。
32.制备例5与实施例1的区别在于，油浴加热，温度120℃加热9h，得到的银纳米线的长度为110
µ
m，半径为90nm。
33.改性氧化石墨烯溶液的制备例制备例1将壳聚糖溶解于乙酸溶液中，得到质量分数为7%的壳聚糖溶液，将氧化石墨烯分散在乙二醇中，得到质量分数为25%氧化石墨烯分散液，将壳聚糖溶液和氧化石墨烯分散液混合，得到氧化石墨烯和壳聚糖混合溶液，将10kg pvp加入氧化石墨烯和壳聚糖混合溶液中，pvp、壳聚糖溶液和氧化石墨烯分散液的质量比为1:15:40，最后得到改性氧化石墨烯溶液。
34.制备例2与制备例1的区别在于，pvp、壳聚糖溶液和氧化石墨烯分散液的质量比为1:10:30。
35.制备例3与制备例1的区别在于，pvp、壳聚糖溶液和氧化石墨烯分散液的质量比为1:20:50。
实施例
36.实施例1银纳米线选自银纳米线制备例1；改性氧化石墨烯溶液选自改性氧化石墨烯溶液制备例1；一种抗菌枕头，包括由改性棉纤维纺织制成的枕套以及设置在枕套内的棉纤维填充物；改性棉纤维的制备方法包括以下步骤：
（1）将0.3kg棉纤维浸渍在质量分数为10% pva水溶液中，浸渍
‑
提拉4次，每次浸渍的时间为3min，得到改性棉纤维一；（2）将步骤（1）得到的改性棉纤维一浸渍于改性氧化石墨烯溶液中，浸渍
‑
提拉2次，浸渍的时间为15min，得到改性棉纤维二；（3）将银纳米线分散在乙醇溶液中，得到重量百分比为0.5%的银纳米线溶液，将步骤（2）得到的改性棉纤维二浸渍在银纳米线溶液中，浸渍
‑
提拉5次，浸渍时间为5min，干燥温度为75℃，干燥的时间为4h，得到改性棉纤维。
37.实施例2一种抗菌枕头，与实施例1的区别在于，银纳米线选自银纳米线制备例2；改性氧化石墨烯溶液选自改性氧化石墨烯溶液制备例1。
38.实施例3一种抗菌枕头，与实施例1的区别在于，银纳米线选自银纳米线制备例3；改性氧化石墨烯溶液选自改性氧化石墨烯溶液制备例1。
39.实施例4一种抗菌枕头，与实施例1的区别在于，银纳米线选自银纳米线制备例4；改性氧化石墨烯溶液选自改性氧化石墨烯溶液制备例1。
40.实施例5一种抗菌枕头，与实施例1的区别在于，银纳米线选自银纳米线制备例5；改性氧化石墨烯溶液选自改性氧化石墨烯溶液制备例1。
41.实施例6一种抗菌枕头，与实施例1的区别在于，改性氧化石墨烯溶液选自改性氧化石墨烯溶液制备例2。
42.实施例7一种抗菌枕头，与实施例1的区别在于，改性氧化石墨烯溶液选自改性氧化石墨烯溶液制备例3。
43.对比例对比例1一种抗菌枕头，与实施例1的区别在于，改性棉纤维的制备方法中，不包括步骤（2）。
44.对比例2一种抗菌枕头，与实施例1的区别在于，改性棉纤维的制备方法中，步骤（2）采用氧化石墨烯代替改性氧化石墨烯溶液。
45.对比例3一种抗菌枕头，与实施例1的区别在于，改性氧化石墨烯溶液的制备方法中，不加入pvp。
46.对比例4一种抗菌枕头，与实施例1的区别在于，改性氧化石墨烯溶液的制备方法中，不加入壳聚糖。对比例5
一种抗菌枕头，与实施例1的区别在于，改性棉纤维的制备方法中，不包括步骤（3）。
47.对比例6一种抗菌枕头，与实施例1的区别在于，枕套由石墨烯复合无纺布制成，石墨烯复合无纺布由以下方法制成：a1、采用涤纶通过热合技术制备出无纺布；a2、将石墨烯原料与活性炭、水、抗氧剂1076、硬脂酸钙和胶水混合，搅拌均匀，形成喷涂液；a3、将步骤a2形成的喷涂液通过空气压缩机均匀喷涂于步骤a1制得的无纺布上，经烘干、打卷，制得石墨烯复合无纺布。所述喷涂液中包括以下质量百分含量的各组分：石墨烯原料3％，活性炭25％，天然乳胶30％，抗氧剂0.3％，硬脂酸钙0.5％，余量为水。喷涂液的喷涂量为每1m2无纺布上喷涂50g。所述石墨烯原料为二氧化碳超临界膨胀剥离石墨烯和氨基高分子改性氧化石墨烯按1:1质量比形成的混合物。
48.对比例7一种抗菌枕头，与实施例1的区别在于，改性棉纤维由以下方法制成：将棉纤维浸渍于纳米银水溶液中，干燥，纳米银水溶液参照“纳米银的可控制备及对棉织物的抗菌整理（张德锁,廖艳芬,林红,等.纳米银的可控制备及对棉织物的抗菌整理[j].纺织学报,2013, 34(11):87
‑
0.）”中方法制成：首先合成pnp，然后将 pnp 溶于去离子水中配成100g/l的母液，取一定量的母液滴加50ml去离子水中以稀释到实验所需浓度，然后将0.5ml 0.1mol/l的硝酸银水溶液逐滴滴加至上述50ml聚合物溶液中，然后加热，溶液逐渐由无色透明变为亮黄色，即得到纳米银水溶液。
[0049]
对比例8与实施例1的区别在于，pvp、壳聚糖溶液和氧化石墨烯分散液的质量比为1:5:55。
[0050]
对比例9与实施例1的区别在于，pvp、壳聚糖溶液和氧化石墨烯分散液的质量比为1:25:25。
[0051]
性能检测试验将实施例1
‑
7和对比例1
‑
9制备的抗菌枕头至20
‑
25℃，相对湿度为65
‑
80％的环境下，并按照以下方法检测抗菌枕头的抗菌率。
[0052]
抗菌率：按照gb/t20944.3
‑
2008《纺织品抗菌性能的评价第3部分：振荡法》进行检测；抗菌测试选用金黄色葡萄球菌和大肠杆菌。
[0053]
按照gb/t8629
‑
2017《纺织品试验用家庭洗涤和干燥程序》中的方法对枕套进行洗涤，洗涤程度为4n，洗涤20次，1次干燥，将实施例1
‑
7和对比例1
‑
9制备的枕套置于20
‑
25℃，相对湿度为65
‑
80％的环境下，放置一段时间后，检测洗涤后的枕套的抗菌率。
[0054]
表1实施例1
‑
7和对比例1
‑
9的抗菌枕套的抗菌性能测试和洗涤10、20、30次后的抗菌测试结果。
[0055]
由表1数据可以看出，按照实施例1
‑
7方法制备的抗菌枕套在洗涤前对于金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抗菌率均达到95%以上，具有较佳的抗菌效果，其中实施例1为最佳实施例，对于金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抗菌率均达到99%以上；而对于枕套进行洗涤10次之后，实施例1
‑
7对于金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抗菌率基本不变，对于枕套分别洗涤20次和30次后，实施例1
‑
7方法的制备的枕套对于金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抗菌率均保持在93%以上，表明本发明制备的枕套具有较好的抗菌性能和抗菌持久性。
[0056]
对比例1采用的是不包括步骤（2），即棉纤维没有在改性石墨烯溶液中浸渍，棉纤维在pva水溶液浸渍，然后再浸渍于银纳米线溶液，由表1可以看出，对比例1制备的枕套对
于金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抗菌率均保持90%左右，对枕套洗涤20次和30次后，抗菌率保持在86%以上，可见pva能够粘结银纳米线，在枕套清洗30次后，依旧保持枕套的抗菌性，同时棉纤维没有在改性石墨烯溶液中浸渍，导致改性棉纤维的抗菌性能下降，同时抗菌持久性也下降。
[0057]
对比例2采用氧化石墨烯代替改性氧化石墨烯溶液，由表1可以看出，对比例2制备的枕套对于金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抗菌率均保持92%以上，表明石墨烯负载银纳米线具有较好的抗菌性，当枕套洗涤30次后，枕套对于金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抗菌率均保持80%左右，可见，制备方法中不添加pvp和壳聚糖，只有石墨烯负载银纳米线与棉纤维的粘结性差，在枕套洗涤30次后，枕套对于金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抗菌率大大下降。
[0058]
对比例3中改性氧化石墨烯溶液的制备方法中不添加pvp，由表1可以看出，对比例3制备的枕套洗涤前对于金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抗菌率均保持99%左右，但是当枕套洗涤30次后，枕套对于金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抗菌率均保持85%左右，可见pvp的加入增加了石墨烯和银纳米线负载在棉纤维上的粘结性，进一步增强了枕套的长久抗菌周期。
[0059]
对比例4中改性氧化石墨烯溶液的制备方法中不加入壳聚糖，由表1可以看出，对比例4制备的枕套洗涤前对于金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抗菌率均保持96%左右，但是当枕套洗涤30次后，枕套对于金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抗菌率均保持91%左右，可见不加入壳聚糖减小了枕套的抗菌性能，同时，减弱了改性石墨烯溶液与银纳米线之间的粘结性。
[0060]
对比例5中棉纤维不负载银纳米线，由表1可以看出，对比例5制备的枕套洗涤前对于金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抗菌率均保持88%左右，当枕套洗涤30次后，枕套对于金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抗菌率均保持84%左右，可见单一采用改性石墨烯进行枕套的抗菌性能比改性石墨烯结合银纳米线的抗菌性能差。
[0061]
对比例6为现有技术制备的石墨烯复合无纺布，洗涤前对于枕套的抗菌性测试发现对于金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抗菌率均保持99%左右，但是当枕套洗涤30次后，枕套对于金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抗菌率均保持92%左右，可见现有技术中对于织物洗涤30次后，其抗菌性能明显下降，可见现有技术制备的织物的长久抗菌性能较差。
[0062]
对比例7中改性棉纤维由棉纤维浸渍于现有技术中制备的纳米银水溶液中，得到负载有纳米银颗粒的棉纤维。洗涤前，对比例7中枕套对于金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抗菌率均保持99%左右，但是当枕套洗涤30次后，枕套对于金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抗菌率均保持94%左右，可见其抗菌性能明显下降，枕套的抗菌长久性下降。
[0063]
对比例8
‑
9改变了pvp、壳聚糖溶液和氧化石墨烯分散液之间的比例关系， 洗涤前，对比例8
‑
9中枕套对于金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抗菌率均保持98%左右，但是当枕套洗涤30次后，枕套对于金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抗菌率均保持90%左右，可见改变三者之间的比例关系，其抗菌性能比实施例1中的抗菌性能低，同时枕套的抗菌长久性比实施例1中的抗菌长久性下低。
[0064]
本具体实施例仅仅是对本技术的解释，其并不是对本技术的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本技术的权利要求范围内都受到专利法的保护。