抗菌熔喷非织造布在医疗预防和控制中发挥着不可替代的屏障作用,这得益于其独特的抗菌和抗病毒性能。金属有机框架(MOFs)因其高比表面积、高孔隙率、结构可调性和可改性性,在抗菌应用、医疗设备、食品包装和水处理领域得到广泛应用[[1], [2], [3], [4], [5], [6]]。作为基于锌的金属有机框架(Zn-MOFs)的典型代表,锌2-甲基咪唑盐(ZIF-8)因其低成本、优异的生物相容性和显著的光催化抗菌性能而成为抗菌材料的研究热点[[7], [8], [9], [10], [11]]。通过物理接触杀菌和光催化氧化的协同作用,ZIF-8不仅能够实现广谱灭活病原微生物,还能将病原体分解为二氧化碳(CO2)和水(H2)等无毒小分子,从而突破了传统抗菌材料在被动防护方面的局限性[12,13]。
在ZIF-8与纺织基材的复合过程中,主要采用两种技术方法:后处理表面改性(物理吸附/弱键结合)[[14], [15], [16], [17]]和预处理整体复合[[18], [19], [20]]。Lin等人[21]采用后处理方法制备了Ag@ZIF-8/PP熔喷非织造布,其抗菌效果超过了85%,比单独使用ZIF-8提高了30%。然而,由于界面结合力较弱,后处理技术在机械摩擦或洗涤过程中容易导致抗菌剂脱落,从而迅速降低抗菌效果。因此,研究人员采用预处理技术将ZIF-8与聚合物混合制备抗菌母粒,以延长材料的使用寿命。这种策略使材料具备持久的抗菌性能,实现了超过95%的高效抗菌效果[[22], [23], [24], [25]]。我们的研究小组[26,27]采用共价键合技术实现了ZIF-8与聚氨酯的稳定结合。值得注意的是,现有研究主要集中在聚丙烯腈[28,29]和聚氨酯等极性聚合物基材上。然而,作为熔喷织物的核心材料,聚氨酯的分子链中缺乏反应性官能团,溶解性较差,因此关于预处理ZIF-8/PP抗菌纤维的研究较少。我们的团队利用扭矩流变仪采用偶联剂改性技术成功制备了T-ZIF-8/PP抗菌母粒[30,31],但仍存在抗菌速率慢(k = 0.032 min-1)和对金黄色葡萄球菌(S. aureus)的抗菌效果低(<60%)等问题。
基于此,本研究通过原位负载银纳米粒子制备了Ag@T-ZIF-8,利用银的表面等离子体共振效应提高光催化效率并改善其在暗态下的抗菌性能。采用预处理技术制备了基于聚氨酯的光催化抗菌母粒,随后通过熔喷纺丝工艺制备了PP/Ag@T-ZIF-8-G抗菌熔喷非织造布。通过核壳结构设计和预处理工艺,显著提升了PP熔喷非织造布的抗菌、过滤和舒适性能,为医用防护材料提供了新的解决方案。