CN101775745B - 熔喷非织造材料、制备方法及制品 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种熔喷非织造材料、制备方法及其制品，所述材料含有聚合物纤维，所述材料还包括纳米电气石粉体和壳聚糖类抗菌剂。本发明的熔喷非织造材料具有抗菌保健功能，其过滤效率达到95％以上，对金黄葡萄球菌、大肠杆菌、白色念珠菌的抗菌率都在99％以上，并能持续释放的氧负离子，其中100cm2熔喷材料在其周围产生的负离子接近200个/cm3。
Description
技术领域
本发明涉及非织造材料领域，特别是涉及一种熔喷非织造材料、该材料的制备方法以及由该材料制备得到的制品。
背景技术
熔喷法非织造技术是聚合物一步法成布技术的一种。熔喷法非织造布(熔喷无纺布)可以广泛应用于过滤材料、医用材料、卫生用品、吸油材料、服装材料、擦布、热熔粘合材料、电子专用材料(蓄电池、电池隔层等)、特殊纤维等等，应用前景广阔。常规熔喷非织造材料工艺过程为：聚合物喂入→熔融挤出→纤维形成→纤维冷却→成网→加固→切边卷取→后整理或特殊整理。
熔喷无纺布用做过滤材料(包括口罩材料)时，一般要求熔喷无纺布的阻力不超过规定数值的同时，对粒子的过滤效率达到95％以上，例如工业口罩材料要求阻力不超过35厘米水柱，对固体和液体颗粒的过滤效率达到99％以上，医疗用口罩要求阻力小于5毫米水柱，过滤效率大于99.9％的同时材料具有一定的抗血液穿透性和抗菌性。但在常规熔喷生产加工过程中，单靠将纤维纺细已经不能同时满足口罩的上述阻力、效率、抗血透及抗菌性能的要求；因此为了同时保证阻力、效率、抗血透及抗菌性能，一般还要添加粉体和/或抗菌剂，并进行静电驻极。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种过滤效率高并具有抗菌及保健功能的熔喷非织造材料。
本发明的另一目的在于提供上述熔喷非织造材料的制备方法。
本发明的再一目的在于提供由上述熔喷非织造材料制备得到的制品。
为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：
本发明公开了一种熔喷非织造材料，所述材料含有聚合物纤维，所述材料还包括纳米电气石粉体和壳聚糖类抗菌剂。
优选的，所述纳米电气石粉体和壳聚糖类抗菌剂位于聚合物纤维表面。
所述熔喷非织造材料中，聚合物纤维、纳米电气石粉体、壳聚糖类抗菌剂的重量份分别为聚合物纤维89-94份，纳米电气石粉体0-6份，壳聚糖类抗菌剂0-5份。在本发明优选的实施方式中，聚合物纤维、纳米电气石粉体、壳聚糖类抗菌剂的重量份分别为聚合物纤维89-94份，纳米电气石粉体3-6份，壳聚糖类抗菌剂3-5份。
优选的，本发明所用纳米电气石粉体的粒径为75nm～1μm。
所述壳聚糖类抗菌剂包括壳聚糖以及具有抗菌作用的壳聚糖衍生物，所述聚合物优选为聚丙烯。
本发明还公开了上述熔喷非织造材料的制备方法，所述方法包括在聚合物纤维形成的过程中，将纳米电气石粉体和壳聚糖类抗菌剂均匀喷洒到聚合物纤维的表面。
在本发明一个具体的实施方式中，所述方法包括，聚合物熔融挤出后，在聚合物纤维形成的过程中，从两边热空气流中导入含纳米电气石粉体的气流，使纳米电气石粉与正在热空气流中变细的聚合物超细纤维混合，并镶嵌在聚合物超细纤维上；并且
在热空气流下方，将溶有壳聚糖类抗菌剂的溶液经雾化同时被均匀喷到聚合物超细纤维上。
优选的，将溶有壳聚糖类抗菌剂的溶液经雾化同时被均匀喷到聚合物超细纤维上时，当喷雾溶液到达纤维表面时，纤维温度不超过180度，且喷雾量为每吨熔喷非织造材料不超过70公斤溶液重量。
本发明进一步公开了由上述的熔喷非织造材料制备得到的制品。
由于采用了以上技术方案，使本发明具备的有益效果在于：
本发明的熔喷非织造材料是一种能够“自动呼吸”的抗菌熔喷材料，其阻力控制在5毫米水柱以内的同时，过滤效率可以达到99.9％以上，抗血透可以达到160mmHg，对金黄葡萄球菌、大肠杆菌、白色念珠菌的抗菌率都在99％以上，并对其他170多种细菌、真菌具有杀死或抑制作用；纳米电气石粉持续电离水分子释放的氧负离子，其中100cm2熔喷材料在其周围产生的负离子接近200个/cm3，而材料内部孔穴中直接产生负离子密度达到20000个/cm3以上，不停的向周围空间中释放。
该熔喷材料可以用做口罩材料，能充分阻隔粉尘，阻隔细菌或杀死细菌，对流行性感冒病毒、SARS、H1N1流感等都有防护作用；而由于负离子的产生，负氧离子通过对人体呼吸道或皮肤的刺激引起其神经反射，并影响身体的各个***，从而起到促进新陈代谢、预防流感、增强机体抗菌能力和恢复人体平衡等功能。
具体实施方式
甲壳素又名几丁质、甲壳质等，是一种丰富的天然资源，每年自然合成近10亿之多，是继纤维素纤维后地球上最丰富的天然有机物。甲壳素是一种天然多糖，可以命名为(1，4)-2-乙酸氨基-2-脱氧-β-D-葡萄糖。甲壳素兼具有高等动物组织中的胶原质和高等织物组织中的纤维素两者的生物功能，对动植物都具有良好的适应性，同时还具有生物可降解性和口服无毒性，因此近年来他已经成为一种用途广泛的新型材料。壳聚糖是甲壳素脱乙酸酸化的产物，具有许多特殊的物理化学性质和生化功能，是迄今为止发现的天然性带正电多糖，具有无毒性、可生物降解性、良好的生物相容性等特性。壳聚糖具有广谱的抗菌性，对金黄葡萄球菌、大肠杆菌、枯草杆菌等多种细菌、真菌等有明显的抑制作用，进行季氨化改性以后可以用做织物抗菌整理。
将从天然甲壳类物质提出的壳聚糖衍生物或改性物质加入熔喷非织造布中，可以制得抗菌熔喷无纺布。为了方便使用，一般抗菌效果好的壳聚糖衍生物或改性物质，都具有亲水和吸潮性。
电气石是以含硼为特征的铝、钠、铁、锂等的环状结构的硅酸盐矿物质，化学式为NaR3Al6Si6B3O27(OH)4。其中Na可局部被K和Ca代替，OH可被F代替，但没有Al代替Si的现象。R位置同质多相广泛，主要有4种组分：R＝Mg镁电气石、R＝Fe黑电气石、R＝Li+Al锂电气石、R＝Mn锰电气石。电气石晶体结构为三方晶体，其晶体在沿其三次对称轴的两端会聚集一定量的异性电荷，产生异性两极而极化，而这种极化是自发性的，并且是永久性的。这种电极能使其周围空气中的水分子发生微弱的电解作用，从而形成空气负离子，即负氧根离子。富氧根离子能与细菌、病毒、灰尘、烟雾等带微粒结合、并集聚成球落到地面或者形成阻隔，从而起到阻尘和杀菌的目的。同时负氧离子通过对人体呼吸道或皮肤的刺激引起其神经反射，并影响身体的个***，从而起到促进新陈代谢、预防流感、增强机体抗菌能力和恢复人体平衡等功能。
电气石同时具有热电性和压电性，在外界环境温度与压力发生变化时，就会发射波长4-14um的远红外线，这个范围的波长最容易被人吸收，使人体各部位产生生理热效应，使组织温度升高，扩张血管，血流加速局部血液循环得到改善，形成保健理疗功能。
将电气石粉体与壳聚糖类抗菌剂联合使用，不仅具有抗菌增效效果，而且由于电气石能在水性环境中产生负离子，产生静电吸附作用，提高过滤效率。当通过空气流动、温度变化、压力变化等极化电气石以后，该熔喷非织造材料就具有了抗菌、高过滤效率、保健等功能。
因此，本发明提供了一种熔喷非织造材料，该材料为聚合物纤维，并且，还含有纳米电气石粉体和壳聚糖类抗菌剂。所述纳米电气石粉体与壳聚糖类抗菌剂是在聚合物纤维形成的过程中，被均匀喷洒到聚合物纤维的表面。其中，聚合物纤维、纳米电气石粉体、壳聚糖类抗菌剂的重量份分别为聚合物纤维89-94份，纳米电气石粉体0-6份，壳聚糖类抗菌剂0-5份。在本发明优选的实施方式中，聚合物纤维、纳米电气石粉体、壳聚糖类抗菌剂的重量份分别为聚合物纤维89-94份，纳米电气石粉体3-6份，壳聚糖类抗菌剂3-5份。优选的，本发明所用纳米电气石粉体的粒径为75nm～1μm。所述壳聚糖类抗菌剂包括壳聚糖以及具有抗菌作用的壳聚糖衍生物。所述聚合物可以是熔喷非织造材料常用的聚合物材料，比如，聚丙烯、聚酯、聚酰胺等，在本发明具体的实施方式中，优选为聚丙烯。
本发明进一步公开了由上述的熔喷非织造材料制备得到的制品。比如用于医用和工业用口罩、保暖材料、过滤材料、医疗卫生材料、吸油材料、擦拭布、电池隔板以及隔音材料等。
在一个具体的实施方式中，本发明的熔喷非织造材料的制备工艺如下：按照熔喷工艺流程，采用的聚合物为聚丙烯切片；在聚丙烯切片经过喂入和熔融挤出后，在纤维形成的过程中，从两边热空气流中导入一股含有纳米电气石粉体材料的气流，这些纳米电气石粉与正在热空气流中变细的聚丙烯超细纤维混合，并镶嵌在聚丙烯超细纤维上，同时在热空气流的下方，溶有壳聚糖衍生物的溶液经过雾化同时被均匀喷到聚丙烯超细纤维上，一方面冷却超细纤维，使最后的熔喷无纺布蓬松，另一方面赋予材料抗菌性和回潮性；这些物质同时喷向成网帘，凝集成网，通过网底吸风将热空气或部分水蒸气抽走，再经过一个温度不超过100度的干燥辊及一个冷水辊，然后卷取成布。
根据上述技术方案最终形成的产品需要保证聚丙烯∶纳米电气石粉∶壳聚糖衍生物＝(94-89)∶(3-6)∶(3-5)(重量比)。
根据此技术方案，为保证壳聚糖物质具有良好的性能，须保证喷雾溶液到达纤维表面时候，纤维温度不超过180度。本发明所用的壳聚糖类抗菌剂，可以是壳聚糖本身，也可以是壳聚糖的具有抗菌作用的衍生物，如季铵化的壳聚糖或者其他本领域熟知的其他具抗菌作用的壳聚糖衍生物。
根据此技术方案，所采用的纳米电气石粉体的为75nm～1um粒径。在此粒径范围内，纳米电气石粉体的粒径大小对本发明熔喷非织造布的抗菌、过滤以及产生负离子的作用影响不大，可以优选用粒径在500-700nm。范围内的电气石粉体。
喷雾重量为每吨布不超过70公斤溶液重量。
在此技术方案中，由于纳米电气石粉体并不是在熔融纺丝过程中加入，而是在丝束成型过程中喷入，其与空气中的水分以及由壳聚糖改性的抗菌剂吸附的水分子充分接触，可以很容易的将之电离，形成负离子。
根据此技术方案生产出来的“自动呼吸”抗菌熔喷材料，其阻力控制在5毫米水柱以内的同时，过滤效率可以达到99.9％以上，抗血透可以达到160mmHg，对金黄葡萄球菌、大肠杆菌、白色念珠菌的抗菌率都在99％以上，并对其他170多种细菌、真菌具有杀死或抑制作用；纳米电气石粉持续电离水分子释放的氧负离子，其中100cm2熔喷材料在其周围产生的负离子接近200个/cm3，而材料内部孔穴中直接产生负离子密度达到20000个/cm3以上，不停的向周围空间中释放。
该材料熔喷材料可以用做口罩材料，能充分阻隔粉尘，阻隔细菌或杀死细菌，对流行性感冒病毒、SARS、H1N1流感等都有防护作用；而由于负离子的产生，负氧离子通过对人体呼吸道或皮肤的刺激引起其神经反射，并影响身体的个***，从而起到促进新陈代谢、预防流感、增强机体抗菌能力和恢复人体平衡等功能。
该材料也可以用做其他过滤材料、抗菌包装材料以其他工业、医疗卫生领域。
下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。
实施例1：
按照常规熔喷工艺流程，采用的聚合物为聚丙烯切片；在聚丙烯切片经过喂入和熔融挤出后，在纤维形成的过程中，从两边热空气流中导入一股含有纳米电气石粉体材料的气流，这些纳米电气石粉与正在热空气流中变细的聚丙烯超细纤维混合，同时在热空气流的下方，溶有壳聚糖衍生物的溶液经过雾化同时被均匀喷到聚丙烯超细纤维上，这些物质同时喷向成网链，凝集成网，通过网底吸风将热空气或部分水蒸气抽走，再经过一个温度不超过100度的干燥辊及一个冷水棍，然后卷取成布。
其中重量比，聚丙烯∶电气石粉体∶壳聚糖衍生物＝94∶3∶3；
壳聚糖衍生物为季氨化改性壳聚糖，型号SCJ-920，浓度为50％，喷雾量60公斤/吨；
纳米电气石粉体的粒径为500-700nm。
实施例2：
按照常规熔喷工艺流程，采用的聚合物为聚丙烯切片；在聚丙烯切片经过喂入和熔融挤出后，在纤维形成的过程中，从两边热空气流中导入一股含有纳米电气石粉体材料的气流，这些纳米电气石粉与正在热空气流中变细的聚丙烯超细纤维混合，同时在热空气流的下方，溶有壳聚糖衍生物的溶液经过雾化同时被均匀喷到聚丙烯超细纤维上，这些物质同时喷向成网链，凝集成网，通过网底吸风将热空气或部分水蒸气抽走，再经过一个温度不超过100度的干燥辊及一个冷水棍，然后卷取成布。
其中重量比，聚丙烯∶电气石粉体∶壳聚糖衍生物＝91∶6∶3；
壳聚糖衍生物为季氨化改性壳聚糖，型号SCJ-920，浓度为50％，喷雾量60公斤/吨；
纳米电气石粉体为500-700nm。
实验例：
将上述实施例1和实施例2制备得到的熔喷非织造材料采用常规方法进行过滤效率检测实验、抗菌性检测实验及负离子释放测试实验。结果表明，其阻力控制在5毫米水柱以内的同时，过滤效率可以达到99.9％以上，抗血透可以达到160mmHg，具体如下表所示：
以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种熔喷非织造材料，所述材料含有聚合物纤维，其特征在于：所述材料还包括纳米电气石粉体和壳聚糖类抗菌剂；所述纳米电气石粉体和壳聚糖类抗菌剂在聚合物纤维形成的过程中，均匀喷洒到聚合物纤维的表面。
2.如权利要求1所述的熔喷非织造材料，其特征在于：所述纳米电气石粉体和壳聚糖类抗菌剂位于聚合物纤维表面。
3.如权利要求2所述的熔喷非织造材料，其特征在于：所述熔喷非织造材料中，聚合物纤维、纳米电气石粉体、壳聚糖类抗菌剂的重量份分别为聚合物纤维89-94份，纳米电气石粉体3-6份，壳聚糖类抗菌剂3-5份。
4.如权利要求1~3任意一项所述的熔喷非织造材料，其特征在于：所述纳米电气石粉体的粒径为75nm~1μm。
5.如权利要求1~3任意一项所述的熔喷非织造材料，其特征在于：所述壳聚糖类抗菌剂包括壳聚糖以及具有抗菌作用的壳聚糖衍生物，所述聚合物为聚丙烯。
6.权利要求1~5任意一项所述的熔喷非织造材料的制备方法，其特征在于：所述方法包括在聚合物纤维形成的过程中，将纳米电气石粉体和壳聚糖类抗菌剂均匀喷洒到聚合物纤维的表面。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：所述方法包括，聚合物熔融挤出后，在聚合物纤维形成的过程中，从两边热空气流中导入含纳米电气石粉体的气流，使纳米电气石粉与正在热空气流中变细的聚合物超细纤维混合，并镶嵌在聚合物超细纤维上；并且，
在热空气流下方，将溶有壳聚糖类抗菌剂的溶液经雾化同时被均匀喷到聚合物超细纤维上。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于：将溶有壳聚糖类抗菌剂的溶液经雾化同时被均匀喷到聚合物超细纤维上时，当喷雾溶液到达纤维表面时，纤维温度不超过180度，且喷雾量为每吨熔喷非织造材料不超过70公斤溶液重量。
9.由权利要求1~5任意一项所述的熔喷非织造材料制备得到的制品。
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