具备光动力抗菌功能的织物及其制备方法与流程

1.本发明属于抗菌材料领域，特别涉及一种具备光动力抗菌功能的织物及其制备方法。


背景技术：

2.在日常生活和工作中，难免会频繁接触大量有害细菌、真菌和病毒等，这些微生物是人类诱发传染疾病的主要原因之一，直接威胁着人们的身体健康。21世纪以来，covid-19、sars等致病微生物引发的公共卫生事件频繁暴发，给人类带来了极大的伤害和恐慌。因此，研究和开发新型、高效、无毒副作用和具有优良持久性、实用经济的抗菌材料具有重要意义。
3.光动力抗菌型抗菌材料主要是指具有光动力抗菌性能的半导体材料，它们在光照激发下会产生电子(e-)和空穴(h

)，与空气中h2o和溶解氧等进一步反应并产生
·
oh、
·o2-和h2o2等活性氧(ros)。这些活性氧会使细菌的细胞膜和细胞壁的氧化损伤、蛋白质失活、dna链断裂，最终导致细菌死亡。光动力抗菌材料具有的作用持久、低耐药性、无污染、无毒和广谱抗菌等优点，使其在等工业涂料、医用生物材料、卫生用品、食品防腐等领域中具有很好的应用前景。尽管文献已经报道了大量的光动力抗菌材料，但这些材料普遍存在以下几点问题：光动力抗菌活性较低。通常需要光照数小时才能达到较理想的抑菌效果；无法在黑暗环境中实现抗菌。上述问题将严重限制这些光动力抗菌材料的实际应用。


技术实现要素：

4.本发明所要解决的技术问题是提供一种具备光动力抗菌功能的织物及其制备方法。
5.本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
6.一种具备光动力抗菌功能的织物制备方法,具体为：
7.利用普通纱线/含有抗菌光敏剂的纱线和成品侧面发光光纤按要求间隔织造得到光动力抗菌光纤织物，所述成品侧面发光光纤一端或两端外接特定波长的光源实现非定点杀菌抗菌；
8.或利用普通纱线和成品侧面发光光纤按要求间隔织造得到光纤织物，并在光纤织物表面负载抗菌光敏剂制备光动力抗菌光纤织物，所述成品侧面发光光纤一端或两端外接特定光源实现非定点杀菌抗菌；
9.或利用普通纱线/含有抗菌光敏剂的普通纱线和端面发光光纤按要求间隔织造得到端面发光的光纤织物，按照所需形状，通过化学或物理定点处理端面发光光纤的皮层，制备具备定点光动力抗菌的光纤织物，所述端面发光光纤一端或两端外接特定光源实现定点杀菌抗菌；
10.或利用普通纤维/含有抗菌光敏剂的纤维采用非织造加工方法制备无纺布，采用热粘合、化学粘合和机械方法与成品侧面发光光纤复合制备复合无纺布，并在普通纤维织
物表面负载抗菌光敏剂，制备具备光动力抗菌的光纤织物，所述成品侧面发光光纤一端或两端外接特定光源实现非定点杀菌抗菌；
11.或利用普通纤维/含有抗菌光敏剂的纤维采用非织造加工方法制备无纺布，采用热粘合、化学粘合和机械方法与端面发光光纤复合，按照所需形状，通过化学或物理定点处理端面发光光纤的皮层，获得侧面定点发光的复合光纤无纺布，并在普通纤维织物表面负载抗菌光敏剂制备具备定点光动力抗菌的光纤织物，所述端面发光光纤一端或两端外接特定光源实现定点杀菌抗菌。
12.进一步的，抗菌光敏剂包括w基系列抗菌光敏剂、ag/g-c3n4、酞菁抗菌光敏剂、吩噻嗪类光敏剂、阳离子酞菁锌、阳离子苯烯酮衍生物、卟吩、亚甲基蓝、甲基胺蓝和富勒烯中的任意一种或多种。
13.进一步的，与外界光源连接的光纤可以是成品侧面发光光纤或由端面发光的光纤经过化学定点处理或物理定点处理得到侧面定点发光光纤。
14.进一步的，采用化学定点处理方法时，利用印花、喷墨打印、喷雾或涂覆方法对端面发光光纤或端面发光光纤织物的待处理位置进行定点刻蚀获得侧面定点发光光纤或织物；采用物理定点处理方法时，利用激光处理或机械打磨端面发光光纤或端面发光光纤织物的待处理位置，获得侧面定点发光光纤或织物。
15.进一步的，含有抗菌光敏剂的纱线为经过后整理负载抗菌光敏剂的普通纱线或纺丝过程中加入抗菌光敏剂制备的化学纤维纺制的纱线。
16.进一步的，光动力抗菌功能的织物中含有相同或不同种类的抗菌光敏剂的纱线，不同抗菌光敏剂位置的光纤一端或两端通入特定类型或者波长的光，用于定点或非定点不同细菌的杀灭或抑制。
17.进一步的，按要求间隔织造指的是织造时使得成品侧面发光光纤或端面发光光纤和含有抗菌光敏剂的纱线间隔排列、邻近或接触。
18.具备光动力抗菌功能的织物，由上述方法制备得到。
19.本发明的有益效果为：本发明通过化学处理、激光处理或机械打磨等方法来制备侧面发光的光纤，并将其与附载有抗菌光敏剂的纱线进行编织，制备具有光动力抗菌性能的纺织面料。当接通光源，利用光纤优异的光传导功能及侧面发光特性，使抗菌光敏剂能定点的光动力杀菌。相比于传统光催化杀菌材料，该功能织物具有以下优点：(1)解决传统光催化材料抗菌活性低的问题；(2)能实现黑暗环境中杀菌目的。此外，即使织物中没有抗菌光敏剂，但是直接通入紫外光，同样具有抗菌功能；(3)光动力抗菌高效快速，可局部使用，不易产生耐药性等优点。
20.附图介绍
21.图1为机织光动力抗菌面料示意图。
22.图中各标号代表的部件含义如下：
23.221、光纤；222、含有抗菌光敏剂的纱线；223、普通纱线；224、定点发光位置
具体实施方式
24.以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
25.实施例一：抗菌光敏剂为znwo4，可见光条件下高效抗菌
26.(1)制备负载znwo4的纬纱。
27.(2)面料的织造
28.在织机上将织物组织设计为平纹，用普通纱线223进行穿综，如图1所示，将端面发光光纤221和含有抗菌光敏剂的纱线222即负载znwo4的纬纱以间隔的方式织入，光纤需在织物一边留出一定长度伸出织物外，得到端面发光光纤织物。
29.(3)光纤的处理
30.将端面发光光纤织物的待处理位置进行物理打磨使被定点位置的端面发光光纤织物变为定点侧面发光光纤织物，即为定点光动力抗菌织物。
31.(4)定点光动力抗菌
32.首先，取尺寸为10cm
×
10cm的定点光动力抗菌织物置于超净工作台中，正反面分别照射紫外线进行杀菌处理；其次，将定点光动力抗菌织物分别置于浓度为1.0
×
108cfu/ml大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、绿脓杆菌培养液中，并在黑暗环境中静置30分钟，使其达到吸附-解吸平衡；然后，选用250w氩灯为光源，将织物中的光纤接通光源，光源距离15cm，每间隔5分钟后取样(1ml)，并用生理盐水进行梯度稀释；最后，将稀释的菌液分别均匀涂抹在固体琼脂平板上，并于恒温培养箱中培养24h，通过计数培养基上长出的菌落个数，以及相应稀释倍数得出细菌浓度,以确定细菌的存活率和杀菌率。
33.实验结果表明，该定点光动力抗菌织物经过光照30分钟后，对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和绿脓杆菌的杀菌率均达到了99％以上。
34.实施例二：抗菌光敏剂为w
18o49
，可见光条件下高效抗菌
35.(1)制备负载w
18o49
的纬纱。
36.(2)面料的织造
37.在织机上将织物组织设计为平纹，用普通纱线进行穿综，将端面发光光纤和含有w
18o49
的纱线以间隔的方式织入，端面发光光纤需在织物一边留出一定长度伸出织物外，得到端面发光光纤织物。
38.(3)光纤的处理
39.将端面发光光纤织物的待处理位置采用筛网印花负载上化学试剂，使负载化学试剂位置的端面发光光纤织物转变为定点侧面发光光纤织物，即为定点光动力抗菌织物。
40.(4)定点光动力抗菌
41.首先，取尺寸为10cm
×
10cm的定点光动力抗菌织物置于超净工作台中，正反面分别照射紫外线进行杀菌处理；其次，将定点光动力抗菌织物分别置于浓度为1.0
×
108cfu/ml大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、绿脓杆菌培养液中，并在黑暗环境中静置30分钟，使其达到吸附-解吸平衡；然后，选用200w荧光灯为光源，将织物中的光纤接通光源，光源距离15cm，每间隔5分钟后取样(1ml)，并用生理盐水进行梯度稀释；最后，将稀释的菌液分别均匀涂抹在固体琼脂平板上，并于恒温培养箱中培养24h，通过计数培养基上长出的菌落个数，以及相应稀释倍数得出细菌浓度，确定细菌的存活率和杀菌率。
42.实验结果表明，该定点光动力抗菌织物经过光照30分钟后，对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和绿脓杆菌的杀菌率均达到了99％以上。
43.实施例三：抗菌光敏剂为bi/wo3，可见光条件下高效抗菌
44.(1)制备负载bi/wo3的纬纱。
45.(2)面料的织造
46.在织机上将织物组织设计为平纹，用普通纱线进行穿综，将端面发光光纤和含有bi/wo3的纱线以间隔的方式织入，光纤需在织物一边留出一定长度伸出织物外，得到端面发光光纤织物。
47.(3)光纤的处理
48.将端面发光光纤织物的待处理位置定点涂覆化学试剂，其他位置的光纤不涂覆，使被涂覆的端面发光光纤刻蚀，得到定点侧面发光光纤织物，即为定点光动力抗菌织物。
49.(4)定点光动力抗菌
50.首先，取尺寸为10cm
×
10cm的定点光动力抗菌织物置于超净工作台中，正反面分别照射紫外线进行杀菌处理；其次，将定点光动力抗菌织物分别置于浓度为1.0
×
108cfu/ml大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、绿脓杆菌培养液中，并在黑暗环境中静置30分钟，使其达到吸附-解吸平衡；然后，选用100w氙灯为光源，将织物中的光纤接通光源，光源距离15cm，每间隔5分钟后取样(1ml)，并用生理盐水进行梯度稀释；最后，将稀释的菌液分别均匀涂抹在固体琼脂平板上，并于恒温培养箱中培养24h，通过计数培养基上长出的菌落个数，以及相应稀释倍数得出细菌浓度,以确定细菌的存活率和杀菌率。
51.实验结果表明，该定点光动力抗菌织物经过光照30分钟后，对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和绿脓杆菌的杀菌率均达到了99％以上。
52.实施例四：抗菌光敏剂为bi2wo6/bivo4，可见光条件下高效抗菌
53.(1)制备负载bi2wo6/bivo4的纬纱。
54.(2)面料的织造
55.在织机上将织物组织设计为平纹，用普通纱线进行穿综，将成品侧面发光光纤和含有bi2wo6/bivo4的纱线以间隔的方式织入，光纤需在织物一边留出一定长度伸出织物外，得到非定点光动力抗菌织物。
56.(3)非定点光动力抗菌
57.首先，取尺寸为10cm
×
10cm的非定点光动力抗菌织物置于超净工作台中，正反面分别照射紫外线进行杀菌处理；其次，将非定点光动力抗菌织物分别置于浓度为1.0
×
108cfu/ml大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、绿脓杆菌培养液中，并在黑暗环境中静置30分钟，使其达到吸附-解吸平衡；然后，选用500w氙灯为光源，将面料中的光纤接通光源，光源距离15cm，每间隔5分钟后取样(1ml)，并用生理盐水进行梯度稀释；最后，将稀释的菌液分别均匀涂抹在固体琼脂平板上，并于恒温培养箱中培养24h，通过计数培养基上长出的菌落个数，以及相应稀释倍数得出细菌浓度，以确定细菌的存活率和杀菌率。
58.实验结果表明，该非定点光动力抗菌织物经过光照30分钟后，对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和绿脓杆菌的杀菌率均达到了99％以上。
59.以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。