CN111588121A - 高截留、可杀灭性以及可循环使用的防护口罩 - Google Patents

高截留、可杀灭性以及可循环使用的防护口罩 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高截留、可杀灭性以及可循环使用的防护口罩，涉及卫生用品技术领域，包括口罩本体和耳带，所述口罩本体中设有鼻梁条，口罩本体从内向外依次由吸湿内层、过滤中间层和疏水外层组成，所述吸湿内层采用由改性PP粒料经纺粘法制成的亲水型纺粘无纺布。本发明以聚丙烯作为原料，通过马来酸酐的接枝和马来酸酐的水解，在聚丙烯的分子结构中引入羧基，羧基的亲水性能够赋予所制纺粘无纺布良好的吸湿性能，以有效吸收人体呼出空气中的水分，改善口罩佩戴舒适感的同时阻止水分进入过滤中间层而影响过滤效果。

Description

高截留、可杀灭性以及可循环使用的防护口罩
技术领域：
本发明涉及卫生用品技术领域，具体涉及一种高截留、可杀灭性以及可循环使用的防护口罩。
背景技术：
防护口罩是一种以预防某些呼吸道传染性微生物传播、保护身体健康为目的的呼吸防护用品。防护口罩分为日常防护口罩和医用防护口罩两种，日常防护口罩是由过滤材料制成，佩戴者靠自主呼吸客服滤料对气流的阻力，因此称之为自吸过滤式呼吸器；医用防护口罩由口罩面体和拉紧带组成，其中口罩面体分为内、中、外三层，内层为普通卫生纱布或无纺布，中层为超细聚丙烯纤维熔喷材料层，外层为无纺布或超薄聚丙烯熔喷材料层，这种医用防护口罩的疏水透气性强，过滤效果显著，防护等级高。
目前，人们使用的口罩多为一次性口罩，防护时间短，更换频率高，因此导致废弃口罩垃圾的剧增和口罩出现供不应求的状态。本发明基于提高口罩使用寿命并保证口罩截留性和对一般细菌病毒可杀灭性的目的，开发出一种新型防护口罩，透气吸湿性好，还能明显改善佩戴者的佩戴舒适度。
发明内容：
本发明所要解决的技术问题在于提供一种高截留、可杀灭性以及可循环使用的防护口罩，通过自制新型亲水型改性PP粒料来制备亲水型纺粘无纺布，以亲水型纺粘无纺布作为口罩的吸湿内层，能够很好地吸收人体呼出空气中的水分，改善口罩佩戴舒适感的同时阻止水分进入过滤中间层。
本发明所要解决的技术问题采用以下的技术方案来实现：
高截留、可杀灭性以及可循环使用的防护口罩，包括口罩本体和耳带，所述口罩本体中设有鼻梁条，口罩本体从内向外依次由吸湿内层、过滤中间层和疏水外层组成，所述吸湿内层采用由改性PP粒料经纺粘法制成的亲水型纺粘无纺布，所述改性PP粒料的制备方法如下：
(1)将马来酸酐与引发剂溶于有机溶剂后加入高速混合机中，再向高速混合机中加入聚丙烯，混合均匀后将所得混合物送入双螺杆挤出机中，熔融反应，得到马来酸酐接枝聚丙烯；
(2)将上述马来酸酐接枝聚丙烯和碱液加入高速混合机中，再向高速混合机中加入聚丙烯，混合均匀后将所得混合物送入双螺杆挤出机中，熔融挤出造粒，水洗，干燥，得到改性PP粒料。
所述聚丙烯与马来酸酐的质量比为100:5-20。
所述引发剂为过氧化二异丙苯，有机溶剂选自DMF、甲苯、DMSO中的一种。
所述碱液为浓度0.5-2mol/L的氢氧化钠溶液。
所述双螺杆挤出机从喂料口到机头的各段温度为：160-190℃、170-200℃、170-200℃、180-210℃、180-210℃、170-200℃、170-200℃，螺杆转速为100-250r/min。
利用上述制备的改性PP粒料加工亲水型纺粘无纺布的方法，包括下列加工步骤：
(1)将改性PP粒料和氢化松香季戊四醇酯溶于DMF中配成纺丝原液，纺丝原液经喷丝头挤出进入凝固浴，再依次进入预热浴、水洗槽、拉伸浴，经上油后干燥，然后经卷曲机卷取后进行蒸汽热定型，得到亲水型改性PP纤维；
(2)将亲水型改性PP纤维经摆丝辊铺在成网帘上，经热轧、切边、卷绕，制得亲水型纺粘无纺布。
所述改性PP粒料和氢化松香季戊四醇酯的质量比为100:1-10。
所述喷丝头的挤出速度为0.5-3m/min，拉伸倍数为3-8倍。
所述凝固浴的温度为15-35℃，预热浴的温度为60-80℃，拉伸浴的温度为90-110℃，拉伸倍数为1.1-1.5倍，热定型的蒸汽压力为0.1-0.5MPa。
所述热轧光辊温度为180-210℃，花辊温度为200-230℃。
本发明的有益效果是：本发明以聚丙烯作为原料，通过马来酸酐的接枝和马来酸酐的水解，在聚丙烯的分子结构中引入羧基，羧基的亲水性能够赋予所制纺粘无纺布良好的吸湿性能，以有效吸收人体呼出空气中的水分，改善口罩佩戴舒适感的同时阻止水分进入过滤中间层而影响过滤效果；本发明还通过在纺粘法加工时添加氢化松香季戊四醇酯来改善聚丙烯的加工性能，以及增强所制纺粘无纺布的力学强度。
具体实施方式：
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。
以下实施例和对比例中的PP来自宁波台塑5090T。
实施例1
改性PP粒料的制备：
(1)将15g马来酸酐与0.5g过氧化二异丙苯溶于DMF后加入高速混合机中，再向高速混合机中加入100g聚丙烯，混合均匀后将所得混合物送入双螺杆挤出机中，挤出机从喂料口到机头的各段温度为：175℃、188℃、192℃、204℃、205℃、193℃、186℃，螺杆转速150r/min，熔融反应，得到马来酸酐接枝聚丙烯；
(2)将上述马来酸酐接枝聚丙烯和1mol/L氢氧化钠溶液加入高速混合机中，再向高速混合机中加入聚丙烯，混合均匀后将所得混合物送入双螺杆挤出机中，挤出机从喂料口到机头的各段温度为：181℃、192℃、198℃、208℃、202℃、191℃、185℃，螺杆转速150r/min，熔融挤出造粒，水洗，干燥，得到改性PP粒料。
亲水型纺粘无纺布的制备：
(1)将100g改性PP粒料和4g氢化松香季戊四醇酯溶于DMF中配成固含量25wt％的纺丝原液，纺丝原液经喷丝头挤出(挤出速度为2m/min，拉伸倍数为5倍)进入凝固浴(凝固浴为含有35wt％DMF的水溶液，温度25℃)，再依次进入预热浴(预热浴为含有8wt％DMF的水溶液，温度70℃)、水洗槽(水温50℃)、拉伸浴(拉伸浴为含有2wt％十二烷基苯磺酸钠的水溶液，温度105℃，拉伸倍数为1.2倍)，经上油后干燥，然后经卷曲机卷取后进行蒸汽热定型(蒸汽压力为0.3MPa，定型时间20min)，得到亲水型改性PP纤维；
(2)将亲水型改性PP纤维经摆丝辊铺在成网帘上，经热轧(热轧光辊温度210℃，花辊温度220℃)、切边、卷绕，制得亲水型纺粘无纺布。
实施例2
实施例2与实施例1的不同之处是调整了氢化松香季戊四醇酯的用量，其余同实施例1。
改性PP粒料的制备：
(1)将15g马来酸酐与0.5g过氧化二异丙苯溶于DMF后加入高速混合机中，再向高速混合机中加入100g聚丙烯，混合均匀后将所得混合物送入双螺杆挤出机中，挤出机从喂料口到机头的各段温度为：175℃、188℃、192℃、204℃、205℃、193℃、186℃，螺杆转速150r/min，熔融反应，得到马来酸酐接枝聚丙烯；
(2)将上述马来酸酐接枝聚丙烯和1mol/L氢氧化钠溶液加入高速混合机中，再向高速混合机中加入聚丙烯，混合均匀后将所得混合物送入双螺杆挤出机中，挤出机从喂料口到机头的各段温度为：181℃、192℃、198℃、208℃、202℃、191℃、185℃，螺杆转速150r/min，熔融挤出造粒，水洗，干燥，得到改性PP粒料。
亲水型纺粘无纺布的制备：
(1)将100g改性PP粒料和5g氢化松香季戊四醇酯溶于DMF中配成固含量25wt％的纺丝原液，纺丝原液经喷丝头挤出(挤出速度为2m/min，拉伸倍数为5倍)进入凝固浴(凝固浴为含有35wt％DMF的水溶液，温度25℃)，再依次进入预热浴(预热浴为含有8wt％DMF的水溶液，温度70℃)、水洗槽(水温50℃)、拉伸浴(拉伸浴为含有2wt％十二烷基苯磺酸钠的水溶液，温度105℃，拉伸倍数为1.2倍)，经上油后干燥，然后经卷曲机卷取后进行蒸汽热定型(蒸汽压力为0.3MPa，定型时间20min)，得到亲水型改性PP纤维；
(2)将亲水型改性PP纤维经摆丝辊铺在成网帘上，经热轧(热轧光辊温度210℃，花辊温度220℃)、切边、卷绕，制得亲水型纺粘无纺布。
对比例1
对比例1与实施例1的不同之处是在纺粘法加工时未添加氢化松香季戊四醇酯，其余同实施例1。
改性PP粒料的制备：
(1)将15g马来酸酐与0.5g过氧化二异丙苯溶于DMF后加入高速混合机中，再向高速混合机中加入100g聚丙烯，混合均匀后将所得混合物送入双螺杆挤出机中，挤出机从喂料口到机头的各段温度为：175℃、188℃、192℃、204℃、205℃、193℃、186℃，螺杆转速150r/min，熔融反应，得到马来酸酐接枝聚丙烯；
(2)将上述马来酸酐接枝聚丙烯和1mol/L氢氧化钠溶液加入高速混合机中，再向高速混合机中加入聚丙烯，混合均匀后将所得混合物送入双螺杆挤出机中，挤出机从喂料口到机头的各段温度为：181℃、192℃、198℃、208℃、202℃、191℃、185℃，螺杆转速150r/min，熔融挤出造粒，水洗，干燥，得到改性PP粒料。
亲水型纺粘无纺布的制备：
(1)将104g改性PP粒料溶于DMF中配成固含量25wt％的纺丝原液，纺丝原液经喷丝头挤出(挤出速度为2m/min，拉伸倍数为5倍)进入凝固浴(凝固浴为含有35wt％DMF的水溶液，温度25℃)，再依次进入预热浴(预热浴为含有8wt％DMF的水溶液，温度70℃)、水洗槽(水温50℃)、拉伸浴(拉伸浴为含有2wt％十二烷基苯磺酸钠的水溶液，温度105℃，拉伸倍数为1.2倍)，经上油后干燥，然后经卷曲机卷取后进行蒸汽热定型(蒸汽压力为0.3MPa，定型时间20min)，得到亲水型改性PP纤维；
(2)将亲水型改性PP纤维经摆丝辊铺在成网帘上，经热轧(热轧光辊温度210℃，花辊温度220℃)、切边、卷绕，制得亲水型纺粘无纺布。
对比例2
对比例2与实施例1的不同之处未对PP进行改性处理，其余同实施例1。
纺粘无纺布的制备：
(1)将100gPP粒料和4g氢化松香季戊四醇酯溶于DMF中配成固含量25wt％的纺丝原液，纺丝原液经喷丝头挤出(挤出速度为2m/min，拉伸倍数为5倍)进入凝固浴(凝固浴为含有35wt％DMF的水溶液，温度25℃)，再依次进入预热浴(预热浴为含有8wt％DMF的水溶液，温度70℃)、水洗槽(水温50℃)、拉伸浴(拉伸浴为含有2wt％十二烷基苯磺酸钠的水溶液，温度105℃，拉伸倍数为1.2倍)，经上油后干燥，然后经卷曲机卷取后进行蒸汽热定型(蒸汽压力为0.3MPa，定型时间20min)，得到亲水型改性PP纤维；
(2)将亲水型改性PP纤维经摆丝辊铺在成网帘上，经热轧(热轧光辊温度210℃，花辊温度220℃)、切边、卷绕，亲水型纺粘无纺布。
对上述实施例和对比例所制无纺布进行性能测试，测试结果如表1。
参照标准FZ/T 64005-2011测定断裂强力，平行测试5次，取平均值。
取大小10cm×10cm的无纺布试样，在20℃、65％RH环境中放置24h，称重，记为G0；将试样放入装有2L去离子水的烧杯内，水温20℃，试样吸水后自然下沉，如试样不能自然下沉，可用玻璃棒将试样压入水中直至沉入水中；试样在水中完全浸润10min后取出，自然平展放置于大小10cm×10cm的滤纸上，将多余的水分吸掉，控制带液率为100±5％，称重，记为G1；将试样垂直悬挂于20℃、65％RH环境中自然蒸发4h，称重，记为G2。按照下式计算无纺布的吸湿快干率：K＝(G1-G2)/(G1-G0)；平行测试5次，取平均值。
表1无纺布的断裂强力和吸湿快干率
Figure BDA0002509177940000061
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.高截留、可杀灭性以及可循环使用的防护口罩，包括口罩本体和耳带，所述口罩本体中设有鼻梁条，口罩本体从内向外依次由吸湿内层、过滤中间层和疏水外层组成，其特征在于：所述吸湿内层采用由改性PP粒料经纺粘法制成的亲水型纺粘无纺布，所述改性PP粒料的制备方法如下：
(1)将马来酸酐与引发剂溶于有机溶剂后加入高速混合机中，再向高速混合机中加入聚丙烯，混合均匀后将所得混合物送入双螺杆挤出机中，熔融反应，得到马来酸酐接枝聚丙烯；
(2)将上述马来酸酐接枝聚丙烯和碱液加入高速混合机中，再向高速混合机中加入聚丙烯，混合均匀后将所得混合物送入双螺杆挤出机中，熔融挤出造粒，水洗，干燥，得到改性PP粒料。
2.根据权利要求1所述的高截留、可杀灭性以及可循环使用的防护口罩，其特征在于：所述聚丙烯与马来酸酐的质量比为100:5-20。
3.根据权利要求1所述的高截留、可杀灭性以及可循环使用的防护口罩，其特征在于：所述引发剂为过氧化二异丙苯，有机溶剂选自DMF、甲苯、DMSO中的一种。
4.根据权利要求1所述的高截留、可杀灭性以及可循环使用的防护口罩，其特征在于：所述碱液为浓度0.5-2mol/L的氢氧化钠溶液。
5.根据权利要求1所述的高截留、可杀灭性以及可循环使用的防护口罩，其特征在于：所述双螺杆挤出机从喂料口到机头的各段温度为：160-190℃、170-200℃、170-200℃、180-210℃、180-210℃、170-200℃、170-200℃，螺杆转速为100-250r/min。
6.利用权利要求1-5任一项制备的改性PP粒料加工亲水型纺粘无纺布的方法，其特征在于，包括下列加工步骤：
(1)将改性PP粒料和氢化松香季戊四醇酯溶于DMF中配成纺丝原液，纺丝原液经喷丝头挤出进入凝固浴，再依次进入预热浴、水洗槽、拉伸浴，经上油后干燥，然后经卷曲机卷取后进行蒸汽热定型，得到亲水型改性PP纤维；
(2)将亲水型改性PP纤维经摆丝辊铺在成网帘上，经热轧、切边、卷绕，制得亲水型纺粘无纺布。
7.根据权利要求6所述的改性PP粒料加工亲水型纺粘无纺布的方法，其特征在于：所述改性PP粒料和氢化松香季戊四醇酯的质量比为100:1-10。
8.根据权利要求6所述的改性PP粒料加工亲水型纺粘无纺布的方法，其特征在于：所述喷丝头的挤出速度为0.5-3m/min，拉伸倍数为3-8倍。
9.根据权利要求6所述的改性PP粒料加工亲水型纺粘无纺布的方法，其特征在于：所述凝固浴的温度为15-35℃，预热浴的温度为60-80℃，拉伸浴的温度为90-110℃，拉伸倍数为1.1-1.5倍，热定型的蒸汽压力为0.1-0.5MPa。
10.根据权利要求6所述的改性PP粒料加工亲水型纺粘无纺布的方法，其特征在于：所述热轧光辊温度为180-210℃，花辊温度为200-230℃。
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