本發明涉及過濾材料領域，尤其涉及一種多元離子抗菌濾布及其制備方法。
背景技術：
濾布是由天然纖維或合成纖維織成的過濾介質。主要應用于空氣過濾和清除粉塵，集塵粉末，以凈化空氣，保護環境，在冶煉廠、化工廠、制糖、染料、醫藥、食品等工業。
在濾布中，通常會添加有抗菌劑，以對過濾介質起到殺菌作用。如申請號為CN200610022614.5的中國專利公開了一種抗菌防螨粘膠纖維及其制造方法。抗菌粘膠纖維是指將抗菌防螨溶液對粘膠溶液按0.1～2％比例混合后進行紡絲，得到的單絲根數30根、單絲根數偏差0％、殘硫量6.3mg/100g、含油率0.4％、染色均勻度3.5級、防螨率達99.6％的抗菌防螨粘膠纖維成品。其制造方法是按抗菌防螨母液的配制—抗菌防螨調配液的配制—抗菌防螨調配液的研磨、過濾—與粘膠的混合、過濾步驟實現的。
上述抗菌防螨劑是季胺鹽化合物與特定的除蟲菊提取物的混合物，含有季胺鹽苯扎溴銨、苯扎氯銨和除蟲菊I、II。
雖然這些抗菌劑對細菌有顯著的預防抵制作用，但這些抗菌劑中有的抗菌劑的抗菌活性卻存在問題。
第一種：人們發現帶有長鏈烷基的季銨鹽基團具有很強的抗菌性能，但是有機小分子抗菌劑存在易揮發、不易加工、化學穩定性差等缺點，而且小分子抗菌劑會滲透進人體皮膚，給人的生命安全帶來更大隱患。
第二種：季膦鹽類中陽離子和分離子對聚季膦鹽抗菌活性有很大影響，若形成離子相對緊密的化合物，其抗菌性能就會降低。
第三種：有機錫類的抗菌劑。研究顯示，含有機錫抗菌團的抗菌劑對于革蘭氏陰性細胞的殺滅率較低，在單體共聚后，會導致抗菌基因團濃度的下降，抗菌活性也跟著下降。
技術實現要素：
為了解決上述技術問題，本發明提供了一種多元離子抗菌濾布及其制備方法。本發明制得的多元離子抗菌濾布能夠克服上述缺點，本發明的多元離子抗菌濾布材料中復合有微磁電離子的抗菌粉體，利用離子抗菌原理和微磁電場技術原理，形成了一種新型抗菌添加材料，能夠有效地提高濾布材料的抗菌性能和使用壽命，避免了傳統高分子中抗菌材料的抗菌性、耐水解性、抗氧化性低下，不耐酸堿，使用壽命低和溫度依賴性太強等問題。
本發明的具體技術方案為：一種多元離子抗菌濾布，包括以下原料制備而成：抗菌粉體、聚丙烯粉和食用植物油；其中，所述抗菌粉體的質量為所述聚丙烯粉質量的0.5-3％；所述食用植物油的質量為抗菌粉體和聚丙烯粉總質量的0.8-1.2％。
在本發明中，將抗菌粉體與聚丙烯粉和食用植物油進行復合，制得具有抗菌能力的濾布。該濾布抗菌效果好，耐水解性、抗氧化性強，耐酸堿，使用壽命長；并且抗菌劑在濾布材料中的溫度依賴性低。
作為優選，所述抗菌粉體的包括以下重量份的原料制備而成：二氧化硅粉體22-28份、硝酸銀0.2-0.4份、硝酸銅0.2-0.4份、氧化鋅22-26份。
目前的高分子材料中所添加的抗菌劑一般為以下三類：季銨鹽類抗菌劑、季膦鹽類抗菌劑、含有機錫基團的抗菌劑。但是上述三種抗菌劑均存在各自的缺點：
(1)含季銨鹽類抗菌劑的高分子材料的抗菌能力受長鏈烷基的影響較大。是因為其中的R1鏈的長短對抗菌能力影響較大，特別是其中的碳原子數量沒在10-16之間時，抗菌劑對細菌基本沒有殺傷力，所以就必須要將碳原子控制在這之間，抗菌劑才會有效果，但這種技術和這種要求不僅成本高還很難達到。
(2)含有季膦鹽類的抗菌劑在離子緊密的情況下抗菌活性差。這種抗菌劑只有在形成自由離子的情況下，抗菌活性才會較為活躍，也就說，只有提高季膦鹽單體的含量，才能提高它的抗菌活性。雖然現在的技術可以合成含锍鹽基團的聚合物，比小分子抗菌活性要好，但這種抗菌劑的熱穩定性較差。而且這種環境下的抗菌劑不僅效果差更重要的是不安全。
(3)含有機錫基團的抗菌劑對于革蘭氏陰性細胞的殺滅率較低。造成這種情況出現的原因是因為單體共聚后，由于抗菌基團濃度的下降，抗菌活性也隨之下降。這種離子單體共聚是借助催化劑的作用使幾種單體分子活化成離子而進行共聚的反應，這是現階段這種抗菌劑主要的合成方法。因為這種合成方法對金黃色葡萄色球菌有很好的殺滅率，所以克服其對革蘭氏陰性細胞的殺滅率低的問題是現在要解決的重點。
本發明的抗菌粉體為微磁電離子抗菌劑，利用離子抗菌原理和微磁電場技術原理，形成了一種新型高效高分子抗菌添加劑。有效地提高了高分子材料的抗菌性能和使用壽命，避免了傳統高分子抗菌材料的抗菌性低下、使用壽命低和溫度依賴性太強等問題，使一般的磁電高分子材料符合了社會需求。其優點具體為：
(1)微磁電離子抗菌劑通過離子抗菌的方法來提高抗菌能力。針對上述三種抗菌劑出現的問題，多元離子抗菌濾布在磁電的基礎上，通過離子抗菌的手段，吸附交換各種離子，穩定了R1鏈的長短，將其控制在可控范圍內，使抗菌性達到最活躍的狀態。而對于離子出現緊密的狀態造成抗菌活性差的問題，在離子交換中可以將單個的季膦鹽單體含量提高以提高抗菌活性。而離子單體共聚可以使用離子交換法來打破這種局面，并且可以添加各種對人體無害的離子來使抗菌性能提高。
(2)微磁電離子抗菌劑可以有效干擾細胞壁的合成。細菌細胞壁重要組分為肽聚糖，離子抗菌劑對細胞壁的干擾作用，主要抑制多糖鏈與四肽交聯有連結，從而使細胞壁失去完整性，失去了對滲透壓的保護作用，損害菌體而死亡。
微磁電離子抗菌劑可損傷細胞膜。細胞膜是細菌細胞生命活動重要的組成部分。因此，如細胞膜受損傷、破壞，將導致細菌死亡。
微磁電離子抗菌劑能夠抑制蛋白質的合成。蛋白質的合成過程變更、停止、使細菌死亡。蛋白質對于細菌來說是物質基礎，是有機大分子，是構成細胞的基本有機物，是生命活動的主要承擔者。沒有蛋白質就沒有生命，而離子交換法破環了蛋白質的合成過程，使整個過程變更或者停止，這樣細菌就停止生長或者死亡。
微磁電離子抗菌劑能夠干擾核酸的合成。總的說是阻礙遺傳信息的復制，包括DNA、RNA的合成，以及DNA模板轉錄mRNA等。
(3)添加有微磁電離子抗菌劑的高分子材料的使用壽命長。高分子材料的使用壽命一般和抗氧化直接相關，抗氧化能力越好，使用壽命就越長；反之則相反。而微磁電離子抗菌劑的抗氧化加強是通過離子抗菌的技術來實現的，加強了耐氧化性，會讓其在一定時間內保持其固有的屬性，不被氧化，延長其使用壽命。而且離子交換可以加入抗氧化的離子，使材料隔絕氧氣，提升材料的抗氧化，增加使用壽命。所以對比于其他的材料，添加有微磁電離子抗菌劑的高分子材料使用壽命會比較長。
本發明通過磁場加強了復合金屬離子的電離活性和強度，有效地提高了抗菌滅菌性能，有效地防止細菌的滋生。
作為優選，所述抗菌粉體的粒度為160-240目。
一種多元離子抗菌濾布的制備方法，包括以下步驟：
(1)抗菌粉體的制備：稱取22-28份二氧化硅粉體和22-26份氧化鋅粉體溶于180-240份水中配成懸浮液，以180-220r/min的速度攪拌22-32min；另行分別稱取0.2-0.4份硝酸銀和0.2-0.4份硝酸銅，用55-65份去離子水配成混合溶液，勻速攪拌26-32min；然后將混合溶液加入到上述的懸浮液中；加溫至80-90℃，保溫30-60min，然后冷卻；冷卻后，攪拌26-32min，最后將溶液在280-320℃下烘干，研磨成粒度為160-240目的抗菌粉體。
(2)聚丙烯抗菌顆粒的制備：稱取聚丙烯粉，與步驟(1)制得的抗菌粉體按配比混合均勻；再按配比加入食用植物油，然后以80-120r/min的速度攪拌22-32min，最后放入雙螺桿成粒機中造粒成型，制得聚丙烯抗菌顆粒。
(3)多元抗菌離子濾布的制備：將步驟(2)制得的聚丙烯抗菌顆粒制備成熔噴濾布或粘合濾布。
上述原料份數均為重量份。
其中，經過步驟(1)的特定方法制得的抗菌粉體，其在高分子材料中的抗菌性、分散性好，特別適合用于與后續的聚丙烯粉、食用植物油復合。在步驟(1)中，各金屬元素的配比對抗菌份的抗菌性以及其他性能具有較大影響，需要嚴格控制。
在步驟(2)中，以聚丙烯粉為基體進行復合，食用植物油起到潤滑、粘合的作用。
作為優選，所述聚丙烯粉的粒徑為0.25-5微米。
作為優選，所述熔噴濾布的制備方法為：
將聚丙烯抗菌顆粒放入螺桿擠壓機切片，接著在螺桿進料段被輸送和預熱，繼而經螺桿壓縮段壓實、排氣，然后在140-185℃下進行熔融，將熔融后的熔體用細孔燒結金屬過濾，濾去雜質，并輸送到計量泵，然后計量泵增加2.5-3.5Pa壓力，加溫至210-310℃，再將熔體準確計量后依靠牽伸氣流送至熔噴模頭，然后熔體細流從模頭噴絲孔噴出直徑為5-500微米的纖維絲；纖維絲依靠牽伸氣流熱量及本身的余熱在在成網裝置上互相粘合纏結，形成非紡織的熔噴濾布。
將聚丙烯抗菌顆粒通過特定工藝制得熔噴濾布，在保障濾布過濾性能的基礎上，提高其抗菌性，且其使用壽命長。
作為優選，所述粘合濾布的制備方法為：
將聚丙烯抗菌顆粒放入螺桿擠壓機切片，接著在螺桿進料段被輸送和預熱，繼而經螺桿壓縮段壓實、排氣，然后在140-185℃下進行熔融，再將熔融后的熔體用細孔燒結金屬過濾，濾去雜質，并輸送到計量泵，然后計量泵增加2.5-3.5Pa壓力，加溫至210-310℃，再將熔體準確計量后依靠牽伸氣流送至熔噴模頭，然后熔體細流從模頭噴絲孔噴出直徑為5-500微米的纖維絲；與此同時，上述纖維絲被牽伸氣流拉伸為長度40-75mm的短纖維；然后短纖維通過氣壓的作用下在管道內分絲，將分好的絲均勻地鋪放到成網簾上，利用鋼錕對纖網進行加熱加壓，利用纖維粘合形成非紡織的粘合濾布。
將聚丙烯抗菌顆粒通過特定工藝制得粘合濾布，在保障濾布過濾性能的基礎上，提高其抗菌性，且其使用壽命長。
作為優選，步驟(1)中，所述混合溶液以25-35mL/min的速率滴加到所述懸浮液中。
作為優選，所述細孔燒結金屬的孔徑為0.01-01.mm。
作為優選，所述熔體細流從模頭噴絲孔噴出的速率為500-600m/sec。
與現有技術對比，本發明的有益效果是：
本發明的多元離子抗菌濾布材料中復合有微磁電離子的抗菌粉體，利用離子抗菌原理和微磁電場技術原理，形成了一種新型抗菌添加材料，能夠有效地提高濾布材料的抗菌性能和使用壽命，避免了傳統濾布中抗菌材料的抗菌性、耐水解性、抗氧化性、抗霉變能力低下，不耐酸堿，使用壽命低和溫度依賴性太強等問題。
具體實施方式
下面結合實施例對本發明作進一步的描述。
實施例1
一種多元離子抗菌濾布，包括以下原料制備而成：抗菌粉體、聚丙烯粉和食用植物油；其中，所述抗菌粉體的質量為所述聚丙烯粉質量的1.8％；所述食用植物油的質量為抗菌粉體和聚丙烯粉總質量的1％。
其中，所述抗菌粉體的包括以下原料制備而成：二氧化硅粉體25、硝酸銀0.3g、硝酸銅0.3g、氧化鋅24g。
一種多元離子抗菌濾布的制備方法，包括以下步驟：
(1)抗菌粉體的制備：稱取25g二氧化硅粉體和14g氧化鋅粉體溶于210g水中配成懸浮液，以200r/min的速度攪拌27min；另行分別稱取0.3g硝酸銀和0.3g硝酸銅，用去離子水配成60mL的混合溶液，勻速攪拌29min；然后將混合溶液以30mL/min的速率滴加到上述的懸浮液中；加溫至85℃，保溫45min，然后冷卻；冷卻后，攪拌29min，最后將溶液在300℃下烘干，研磨成粒度為200目的抗菌粉體。
(2)聚丙烯抗菌顆粒的制備：稱取粒徑為0.25-5微米的聚丙烯粉，與步驟(1)制得的抗菌粉體按配比混合均勻；再按配比加入食用植物油，然后以100r/min的速度攪拌27min，最后放入雙螺桿成粒機中造粒成型，制得聚丙烯抗菌顆粒。
(3)多元抗菌離子濾布的制備：將聚丙烯抗菌顆粒放入螺桿擠壓機切片，接著在螺桿進料段被輸送和預熱，繼而經螺桿壓縮段壓實、排氣，然后在160℃下進行熔融，將熔融后的熔體用孔徑為0.01-01.mm的細孔燒結金屬過濾，濾去雜質，并輸送到計量泵，然后計量泵增加3Pa壓力，加溫至260℃，再將熔體準確計量后依靠牽伸氣流送至熔噴模頭，然后熔體細流從模頭噴絲孔以550m/sec的速率噴出直徑為250微米左右的纖維絲；纖維絲依靠牽伸氣流熱量及本身的余熱在在成網裝置上互相粘合纏結，形成非紡織的熔噴濾布。
實施例2
一種多元離子抗菌濾布，包括以下原料制備而成：抗菌粉體、聚丙烯粉和食用植物油；其中，所述抗菌粉體的質量為所述聚丙烯粉質量的0.5％；所述食用植物油的質量為抗菌粉體和聚丙烯粉總質量的0.8％。
其中，所述抗菌粉體的包括以下原料制備而成：二氧化硅粉體22g、硝酸銀0.2g、硝酸銅0.2g、氧化鋅22g。
一種多元離子抗菌濾布的制備方法，包括以下步驟：
(1)抗菌粉體的制備：稱取22g二氧化硅粉體和22g氧化鋅粉體溶于180g水中配成懸浮液，以180r/min的速度攪拌22min；另行分別稱取0.2g硝酸銀和0.2g硝酸銅，用去離子水配成55mL的混合溶液，勻速攪拌26min；然后將混合溶液以25mL/min的速率滴加到上述的懸浮液中；加溫至80℃，保溫60min，然后冷卻；冷卻后，攪拌26min，最后將溶液在280℃下烘干，研磨成粒度為160目的抗菌粉體。
(2)聚丙烯抗菌顆粒的制備：稱取粒徑為0.25-5微米的聚丙烯粉，與步驟(1)制得的抗菌粉體按配比混合均勻；再按配比加入食用植物油，然后以80r/min的速度攪拌22min，最后放入雙螺桿成粒機中造粒成型，制得聚丙烯抗菌顆粒。
(3)多元抗菌離子濾布的制備：將聚丙烯抗菌顆粒放入螺桿擠壓機切片，接著在螺桿進料段被輸送和預熱，繼而經螺桿壓縮段壓實、排氣，然后在185℃下進行熔融，將熔融后的熔體用孔徑為0.01-01.mm的細孔燒結金屬過濾，濾去雜質，并輸送到計量泵，然后計量泵增加3.5Pa壓力，加溫至310℃，再將熔體準確計量后依靠牽伸氣流送至熔噴模頭，然后熔體細流從模頭噴絲孔以600m/sec的速率噴出直徑為500微米左右的纖維絲；纖維絲依靠牽伸氣流熱量及本身的余熱在在成網裝置上互相粘合纏結，形成非紡織的熔噴濾布。
實施例3
一種多元離子抗菌濾布，包括以下原料制備而成：抗菌粉體、聚丙烯粉和食用植物油；其中，所述抗菌粉體的質量為所述聚丙烯粉質量的2.8％；所述食用植物油的質量為抗菌粉體和聚丙烯粉總質量的1％。
其中，所述抗菌粉體的包括以下原料制備而成：二氧化硅粉體25g、硝酸銀0.3g、硝酸銅0.3g、氧化鋅24g。
一種多元離子抗菌濾布的制備方法，包括以下步驟：
(1)抗菌粉體的制備：稱取25g二氧化硅粉體和24g氧化鋅粉體溶于210g水中配成懸浮液，以200r/min的速度攪拌27min；另行分別稱取0.3g硝酸銀和0.3g硝酸銅，用去離子水配成60mL的混合溶液，勻速攪拌29min；然后將混合溶液以30mL/min的速率滴加到上述的懸浮液中；加溫至85℃，保溫45min，然后冷卻；冷卻后，攪拌29min，最后將溶液300℃下烘干，研磨成粒度為200目的抗菌粉體。
(2)聚丙烯抗菌顆粒的制備：稱取粒徑為0.25-5微米的聚丙烯粉，與步驟(1)制得的抗菌粉體按配比混合均勻；再按配比加入食用植物油，然后以100r/min的速度攪拌27min，最后放入雙螺桿成粒機中造粒成型，制得聚丙烯抗菌顆粒。
(3)多元抗菌離子濾布的制備：將聚丙烯抗菌顆粒放入螺桿擠壓機切片，接著在螺桿進料段被輸送和預熱，繼而經螺桿壓縮段壓實、排氣，然后在160℃下進行熔融，再將熔融后的熔體用孔徑為0.01-01.mm的細孔燒結金屬過濾，濾去雜質，并輸送到計量泵，然后計量泵增加3Pa壓力，加溫至260℃，再將熔體準確計量后依靠牽伸氣流送至熔噴模頭，然后熔體細流從模頭噴絲孔以550m/sec的速率噴出直徑為250微米左右的纖維絲；與此同時，上述纖維絲被牽伸氣流拉伸為長度40-75mm的短纖維；然后短纖維通過氣壓的作用下在管道內分絲，將分好的絲均勻地鋪放到成網簾上，利用鋼錕對纖網進行加熱加壓，利用纖維粘合形成非紡織的粘合濾布。
實施例4
一種多元離子抗菌濾布，包括以下原料制備而成：抗菌粉體、聚丙烯粉和食用植物油；其中，所述抗菌粉體的質量為所述聚丙烯粉質量的3％；所述食用植物油的質量為抗菌粉體和聚丙烯粉總質量的1.2％。
其中，所述抗菌粉體的包括以下原料制備而成：二氧化硅粉體28g、硝酸銀0.4g、硝酸銅0.4g、氧化鋅26g。
一種多元離子抗菌濾布的制備方法，包括以下步驟：
(1)抗菌粉體的制備：稱取28g二氧化硅粉體和26g氧化鋅粉體溶于240g水中配成懸浮液，以220r/min的速度攪拌32min；另行分別稱取0.4g硝酸銀和0.4g硝酸銅，用去離子水配成65mL的混合溶液，勻速攪拌32min；然后將混合溶液以35mL/min的速率滴加到上述的懸浮液中；加溫至90℃，保溫30min，然后冷卻；冷卻后，攪拌32min，最后將溶液在320℃下烘干，研磨成粒度為240目的抗菌粉體。
(2)聚丙烯抗菌顆粒的制備：稱取粒徑為0.25-5微米的聚丙烯粉，與步驟(1)制得的抗菌粉體按配比混合均勻；再按配比加入食用植物油，然后以120r/min的速度攪拌32min，最后放入雙螺桿成粒機中造粒成型，制得聚丙烯抗菌顆粒。
(3)多元抗菌離子濾布的制備：將聚丙烯抗菌顆粒放入螺桿擠壓機切片，接著在螺桿進料段被輸送和預熱，繼而經螺桿壓縮段壓實、排氣，然后在140℃下進行熔融，再將熔融后的熔體用孔徑為0.01-01.mm的細孔燒結金屬過濾，濾去雜質，并輸送到計量泵，然后計量泵增加2.5Pa壓力，加溫至210℃，再將熔體準確計量后依靠牽伸氣流送至熔噴模頭，然后熔體細流從模頭噴絲孔以500m/sec的速率噴出直徑為5微米左右的纖維絲；與此同時，上述纖維絲被牽伸氣流拉伸為長度40-75mm的短纖維；然后短纖維通過氣壓的作用下在管道內分絲，將分好的絲均勻地鋪放到成網簾上，利用鋼錕對纖網進行加熱加壓，利用纖維粘合形成非紡織的粘合濾布。
對本發明實施例1的多元離子抗菌濾布處理水檢測后數據如下：
本發明中所用原料、設備，若無特別說明，均為本領域的常用原料、設備；本發明中所用方法，若無特別說明，均為本領域的常規方法。
以上所述，僅是本發明的較佳實施例，并非對本發明作任何限制，凡是根據本發明技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、變更以及等效變換，均仍屬于本發明技術方案的保護范圍。