CN112575449A - 一种具有抗菌性的聚丙烯无纺布及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及非织造领域，具体公开了一种具有抗菌性的聚丙烯无纺布及其制备方法。制备方法包括：步骤一，接枝：将再生聚丙烯、丙烯腈、3‑吲哚马来酰亚胺、抗菌剂以100：1.5~2.5：0.1~0.2：13~20的质量比例混加热得聚丙烯接枝共聚物；步骤二，造粒：接枝共聚物挤成造粒；步骤三，纺丝：聚丙烯接枝共聚物造粒熔融，拉伸抽吸进行纺丝得聚丙烯纺丝；步骤四，成网：聚丙烯纺丝高速气流牵伸成网得聚丙烯网；步骤五，成布：聚丙烯网热轧、卷绕、倒布分切得具有抗菌性的聚丙烯无纺布。本申请的无纺布具有抗菌性好及力学强度高的优点；另外，本申请的制备方法具有使无纺布抗菌性和力学强度更好的优点。

Description

一种具有抗菌性的聚丙烯无纺布及其制备方法
技术领域
本申请涉及非织造领域，更具体地说，它涉及一种具有抗菌性的聚丙烯无纺布及其制备方法。
背景技术
无纺布(非织造布)是一种不需要纺纱织布而形成的织物，只是将纺织短纤维或者长丝进行定向或随机撑列，形成纤网结构，然后采用机械、热粘或化学等方法加固而成，简单的讲就是：它不是由一根一根的纱线交织、编结在一起的，而是利用高聚物切片、短纤维或长丝将纤维通过气流或机械成网，然后经过水刺、针刺、或热轧加固，最后经过后整理形成的无编织的布料。
目前，世界纺织工业面临两大问题，一方面，随着世界科技经济的发展，纺织品的应用领域逐渐扩大，使用周期缩短，加之世界人口不断增长，人均纺织品的消耗量迅猛增加，导致纺织原料紧缺，价格大幅上扬，另一方面，大量的废旧纺织品大多作为垃圾掩埋和焚烧，不仅造成了资源浪费，而且又污染了环境。因此，废旧纺织品的回收和综合利用受到广泛重视，它既能节约大量资源，又能够减轻纺织工业对环境产生的污染，是再生无纺布的发展方向。
现阶段，再生聚丙烯无纺布由于利用再生聚丙烯生产，虽然聚丙烯自身具有抗菌性，但经过循环利用形成再生聚丙烯后，抗菌性远低于聚丙烯无纺布，再者聚丙烯材料自身力学强度能一般，使得再生材料的广泛应用受到了限制，因此，还有改善的空间。
发明内容
为了获得力学强度好且抗菌效果好的再生聚丙烯无纺布，本申请提供一种具有抗菌性的聚丙烯无纺布及其制备方法。
本申请提供的一种具有抗菌性的聚丙烯无纺布及其制备方法采用如下的技术方案：
第一方面，本申请提供一种具有抗菌性的聚丙烯无纺布的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，接枝：将再生聚丙烯、丙烯腈与抗菌剂以100：(1.5～2.5)：(0.1～0.2)：(13～20)的质量比例混合，在温度为160～170℃、压强为4～6MPa的条件下反应5～8h，得到聚丙烯接枝共聚物；
步骤二，造粒：将聚丙烯接枝共聚物在转速300～400转/分钟、度140～160℃的下挤出聚丙烯接枝共聚物，得到聚丙烯接枝共聚物母粒；
步骤三，纺丝：将聚丙烯接枝共聚物母粒熔融在转速为20～30转/分钟、温度为160～180℃的条件拉伸抽吸进行纺丝，得到聚丙烯纺丝；
步骤四，成网：将聚丙烯纺丝在风温为10～20℃、风压为1.0～2.0KPa的条件下气流牵伸成网，得到聚丙烯网；
步骤五，成布：先将聚丙烯网在温度为60～80℃的条件下热轧，然后卷绕，最后倒布分切，得到具有抗菌性的聚丙烯无纺布。
优选的，所述步骤一中再生聚丙烯、丙烯腈以及3-吲哚马来酰亚胺的比例为100：(1.8～2.2)：(0.16～0.18)。
优选的，所述抗菌剂为十二烷基磷酸酯钾和六溴环十二烷的复配。
优选的，所述再生聚丙烯、十二烷基磷酸酯钾和六溴环十二烷的质量比例为100：(6.5～6.8)：(10～11)。
通过采用上述技术方案，由于采用聚丙烯、丙烯腈以及3-吲哚马来酰亚胺，以3-吲哚马来酰亚胺为引发剂，使得丙烯腈接枝在聚丙烯上形成接枝共聚物，使得聚丙烯上的小分子自由基变成大分子自由基，而且由于聚丙烯、丙烯腈与3-吲哚马来酰亚胺之间以特定配比反应，使得自由基之间的碰撞几率变大，进而使得接枝率变高而在聚丙烯上接枝更多，从而使得制成的聚丙烯无纺布的力学强度更好而不易断裂。
通过聚丙烯、十二烷基磷酸酯钾、六溴环十二烷以特定比例配合，破坏细菌的细胞壁，使得细胞膜破裂、胞浆物外泄，终止了微生物的代谢过程，使得去除聚丙烯无纺布上的细菌、真菌和霉菌，使微生物无法生长和繁殖保持无纺布的清洁，并能防止细菌再生和繁殖，由于十二烷基磷酸酯钾、六溴环十二烷在熔融过程中被固定于聚丙烯内部受到保护,使得聚丙烯无纺布具有耐洗性和可靠的广谱抗菌效果。
优选的，所述步骤一中加入再生聚丙烯、丙烯腈、3-吲哚马来酰亚胺和抗菌剂混合后先抽真空再用氮气保护。
通过采用上述技术方案，通过步骤一中加入各组分后抽真空再用氮气保护，减少反应过程中的氧气的参与，使得接枝反应过程较为稳定而不易产生新的化合物，使得聚丙烯上的小分子自由基更稳定地变成大分子自由基，使得自由基之间的碰撞几率更大，进而使得接枝率进一步变高而在聚丙烯上接枝更多，从而使得制成的聚丙烯无纺布的力学强度更好而不易断裂。
优选的，所述再生聚丙烯分子量为200000～400000。
通过采用上述技术方案，由于采用分子量为200000～400000的再生聚丙烯，使得制备的聚丙烯无纺布在力学强度较好的前提下更易降解，从而减少了对环境的污染。
优选的，所述步骤二中转速350～370转/分钟，温度150～155℃。
通过采用上述技术方案，使得造粒过程中得到更均匀的母粒，不易因温度过高使得助剂挥发出而达不到抗菌的效果，使得聚丙烯无纺布的抗菌效果更好。
优选的，所述步骤三转速为24～26转/分钟、温度168～174℃。
通过采用上述技术方案，由于采用24～26转/分钟，使得聚丙烯造粒不易因转速过小使得纺丝的长度变小，也不易因转速过大使得纺丝的强度减小，采用温度168～174℃，使得纺丝过程中丝束不易冷却而断裂，提高了纺丝的质量，从而制备出力学强度更好的聚丙烯无纺布。
优选的，所述步骤四中的风压为1.8KPa。
通过采用上述技术方案，由于采用1.8KPa的风压，使得成网过程风压不会过强导致聚丙烯纺丝被过度拉伸而力学性能较差，也不易风压过小导致聚丙烯纺丝的利用率变小而增加生产的成本，使得聚丙烯无纺布的力学强度更好的同时减少生产成本，使得抗菌性聚丙烯无纺布不易撕裂而耐用。
第二方面，本申请提供一种具有抗菌性的聚丙烯无纺布，采用如下的技术方案：
一种具有抗菌性的聚丙烯无纺布，由上述方法制备而成。
通过采用上述技术方案，通过以上制备方法制备的聚丙烯无纺布，使得聚丙烯无纺布具有优异的抗菌性、生物可降解性以及力学强度优异的效果。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1.本申请由于采用聚丙烯、丙烯腈以及3-吲哚马来酰亚胺，以3-吲哚马来酰亚胺为引发剂，使得丙烯腈接枝在聚丙烯上形成接枝共聚物，使得聚丙烯上的小分子自由基变成大分子自由基，从而使得制成的聚丙烯无纺布的力学强度更好而不易断裂。
2.本申请由于采用聚丙烯、十二烷基磷酸酯钾、六溴环十二烷以特定比例配合，使微生物无法生长和繁殖保持无纺布的清洁，由于十二烷基磷酸酯钾、六溴环十二烷在熔融过程中被固定于聚丙烯内部受到保护,使得聚丙烯无纺布具有耐洗性和可靠的广谱抗菌效果。
3.本申请的制备方法制备的聚丙烯无纺布，具有优异的抗菌性、生物可降解性以及力学强度优异的效果。
具体实施方式
以下结合实施例和对比例对本申请作进一步详细说明。
再生聚丙烯采用四会市澳得塑料五金制品有限公司出售的再生碎料聚丙烯。
实施例1
本实施例公开一种具有抗菌性的聚丙烯无纺布，包括以下步骤制备：
步骤一，接枝共聚：将再生聚丙烯、丙烯腈以及3-吲哚马来酰亚胺、十二烷基磷酸酯钾、六溴环十二烷以100：1.5：0.1：5：8的比例混合，加入反应釜中，在熔融温度160℃，压强4MPa，反应5h，得到聚丙烯接枝共聚物。
步骤二，造粒：将聚丙烯接枝共聚物通过输送管道进入在计量泵中，在转速300转/分钟，温度140℃下挤出聚丙烯接枝共聚物，得到聚丙烯接枝共聚物母粒。
步骤三，纺丝：将聚丙烯接枝共聚物母粒熔融纺丝机转速20转/分钟、纺丝温度160℃的条件下拉伸抽吸进行纺丝，得到聚丙烯纺丝。
步骤四，成网：将聚丙烯纺丝在成网机的风温10℃、风压1.0KPa高速气流牵伸作用下成网，得到聚丙烯网。
步骤五，成布：将聚丙烯网在热轧机的温度为60℃下热轧后，在卷绕机上卷绕，最后倒布分切，得到具有抗菌性的聚丙烯无纺布。
实施例2
本实施例公开一种具有抗菌性的聚丙烯无纺布，包括以下步骤制备：
步骤一，接枝共聚：将再生聚丙烯、丙烯腈以及3-吲哚马来酰亚胺、十二烷基磷酸酯钾、六溴环十二烷以100：1.8：0.16：6.5：10的比例混合，加入反应釜中，先抽真空再用氮气保护，在熔融温度165℃，压强5MPa，反应6h，得到聚丙烯接枝共聚物。
步骤二，造粒：将聚丙烯接枝共聚物通过输送管道进入在计量泵中，在转速350转/分钟，温度150℃下挤出聚丙烯接枝共聚物，得到聚丙烯接枝共聚物母粒。。
步骤三，纺丝：将聚丙烯接枝共聚物母粒熔融纺丝机转速24转/分钟、纺丝温度168℃的条件下拉伸抽吸进行纺丝，得到聚丙烯纺丝。
步骤四，成网：将聚丙烯纺丝在成网机的风温15℃、风压1.2KPa高速气流牵伸作用下成网，得到聚丙烯网。
步骤五，成布：将聚丙烯网在热轧机的温度为70℃下热轧后，在卷绕机上卷绕，最后倒布分切，得到具有抗菌性的聚丙烯无纺布。
实施例3
本实施例公开一种具有抗菌性的聚丙烯无纺布，包括以下步骤制备：
步骤一，接枝共聚：将再生聚丙烯、丙烯腈以及3-吲哚马来酰亚胺、十二烷基磷酸酯钾、六溴环十二烷以100：2：0.17：6.7：10.5的比例混合，加入反应釜中，先抽真空再用氮气保护，在熔融温度165℃，压强5MPa，反应8h，得到聚丙烯接枝共聚物。
步骤二，造粒：将聚丙烯接枝共聚物通过输送管道进入在计量泵中，在转速365转/分钟，温度153℃下挤出聚丙烯接枝共聚物，得到聚丙烯接枝共聚物母粒。。
步骤三，纺丝：将聚丙烯接枝共聚物母粒熔融纺丝机转速20转/分钟、纺丝温度170℃的条件下拉伸抽吸进行纺丝，得到聚丙烯纺丝。
步骤四，成网：将聚丙烯纺丝在成网机的风温20℃、风压1.3KPa高速气流牵伸作用下成网，得到聚丙烯网。
步骤五，成布：将聚丙烯网在热轧机的温度为70℃下热轧后，在卷绕机上卷绕，最后倒布分切，得到具有抗菌性的聚丙烯无纺布。
实施例4
步骤一，接枝共聚：将再生聚丙烯、丙烯腈以及3-吲哚马来酰亚胺、十二烷基磷酸酯钾、六溴环十二烷以100：2.2：0.18：6.8：11的比例混合，加入反应釜中，先抽真空再用氮气保护，在熔融温度170℃，压强6MPa，反应7h，得到聚丙烯接枝共聚物。
步骤二，造粒：将聚丙烯接枝共聚物通过输送管道进入在计量泵中，在转速370转/分钟，温度155℃下挤出聚丙烯接枝共聚物，得到聚丙烯接枝共聚物母粒。。
步骤三，纺丝：将聚丙烯接枝共聚物母粒熔融纺丝机转速30转/分钟、纺丝温度174℃的条件下拉伸抽吸进行纺丝，得到聚丙烯纺丝。
步骤四，成网：将聚丙烯纺丝在成网机的风温20℃、风压2.0KPa高速气流牵伸作用下成网，得到聚丙烯网。
步骤五，成布：将聚丙烯网在热轧机的温度为80℃下热轧后，在卷绕机上卷绕，最后倒布分切，得到具有抗菌性的聚丙烯无纺布。
实施例5
步骤一，接枝共聚：将再生聚丙烯、丙烯腈以及3-吲哚马来酰亚胺、十二烷基磷酸酯钾、六溴环十二烷以100：2.5：0.2：8：12的比例混合，加入反应釜中，先抽真空再用氮气保护，在熔融温度170℃，压强4MPa，反应8h，得到聚丙烯接枝共聚物。
步骤二，造粒：将聚丙烯接枝共聚物通过输送管道进入在计量泵中，在转速400转/分钟，温度160℃下挤出聚丙烯接枝共聚物，得到聚丙烯接枝共聚物母粒。。
步骤三，纺丝：将聚丙烯接枝共聚物母粒熔融，纺丝机转速25转/分钟、纺丝温度180℃的条件下拉伸抽吸进行纺丝，得到聚丙烯纺丝。
步骤四，成网：将聚丙烯纺丝在成网机的风温15℃、风压1.5KPa高速气流牵伸作用下成网，得到聚丙烯网。
步骤五，成布：将聚丙烯网在热轧机的温度为80℃下热轧后，在卷绕机上卷绕，最后倒布分切，得到具有抗菌性的聚丙烯无纺布。
实施例6
与实施例3相比，区别在于：
步骤四中的风压为1.8KPa。
对比例1
步骤一中采用银离子抗菌剂等量代替十二烷基磷酸酯钾和六溴环十二烷。
对比例2
与实施例3相比，区别仅在于：
步骤一中不加入3-吲哚马来酰亚胺。
对比例3
与实施例3相比，区别仅在于：
取消步骤一和步骤二，在步骤三中用聚丙烯等量代替聚丙烯接枝共聚物造粒。
实验1
检测抗菌性
取实施例和对比例中的聚丙烯无纺布根据G六溴环十二烷/T20944.3-2008《抗菌性能检测》和标准水洗50次后测试抗菌性能，详细数据见表1。
表1
成品抗菌率/％ 50次水洗后抗菌率/％
实施例1 98.7 93.4
实施例2 99.1 93.7
实施例3 99.6 94.1
实施例4 99.7 94.2
实施例5 99.8 94.3
实施例6 99.5 94.0
对比例1 99.3 87.3
根据表1中实施例3与对比例1的数据相比可得，50次标准水洗后，抗菌率变大，说明加入十二烷基磷酸酯钾、六溴环十二烷与聚丙烯以特定比例配合，使得用再生聚丙烯制得的聚丙烯无纺布经多次水洗后的抗菌能力大于用银离子抗菌剂得到的现有的无纺布的抗菌能力。
实验2
检测力学强度
取实施例和对比例中的聚丙烯无纺布根据G六溴环十二烷/T24218.3-2010《纺织品非织造布试验方法》测定断裂强度和断裂伸长率，详细数据见表2。
表2
断裂强度/cN·drex<sup>-1</sup>
实施例1 1.21
实施例2 1.23
实施例3 1.27
实施例4 1.26
实施例5 1.25
实施例6 1.31
对比例2 0.97
对比例3 1.28
根据表2中实施例6与实施例3数据对比可得，断裂强度提高，说明风压为1.8KPa使得聚丙烯无纺布的力学强度更好，使得抗菌性聚丙烯无纺布不易撕裂而耐用。
根据表2中实施例3与对比例2相比，断裂强度大幅度提高，采用3-吲哚马来酰亚胺与再生聚丙烯以特定比例配合接枝共聚，使得聚丙烯无纺布的力学强度更好，使得抗菌性聚丙烯无纺布不易撕裂而耐用。
根据表2中实施例3与对比例3相比，断裂强度基本相同，说明经过3-吲哚马来酰亚胺与再生聚丙烯以特定比例配合接枝共聚，使得再生聚丙烯无纺布的力学强度可以达到聚丙烯无纺布的力学强度水平，使得再生聚丙烯无纺布的应用限制减弱，从而使得再生材料被广泛运用。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (10)

1.一种具有抗菌性的聚丙烯无纺布的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一，接枝：将再生聚丙烯、丙烯腈、3-吲哚马来酰亚胺、抗菌剂以100：（1.5~2.5）：（0.1~0.2）：（13~20）的质量比例混合，在温度为160~170℃、压强为4~6MPa的条件下反应5~8h，得到聚丙烯接枝共聚物；
步骤二，造粒：将聚丙烯接枝共聚物在转速300~400转/分钟、度140~160℃的下挤出聚丙烯接枝共聚物，得到聚丙烯接枝共聚物母粒；
步骤三，纺丝：将聚丙烯接枝共聚物母粒熔融在转速为20~30转/分钟、温度为160~180℃的条件拉伸抽吸进行纺丝，得到聚丙烯纺丝；
步骤四，成网：将聚丙烯纺丝在风温为10~20℃、风压为1.0~2.0KPa的条件下气流牵伸成网，得到聚丙烯网；
步骤五，成布：先将聚丙烯网在温度为60~80℃的条件下热轧，然后卷绕，最后倒布分切，得到具有抗菌性的聚丙烯无纺布。
2.根据权利要求1所述的具有抗菌性的聚丙烯无纺布的制备方法，其特征在于：所述步骤一中再生聚丙烯、丙烯腈以及3-吲哚马来酰亚胺的比例为100：（5~8）：（8~12）。
3.根据权利要求1所述的具有抗菌性的聚丙烯无纺布的制备方法，其特征在于：所述抗菌剂为十二烷基磷酸酯钾和六溴环十二烷的复配。
4.根据权利要求3所述的具有抗菌性的聚丙烯无纺布的制备方法，其特征在于：所述再生聚丙烯、十二烷基磷酸酯钾和六溴环十二烷的质量比例为100：（6.5~6.8）：（10~11）。
5.根据权利要求1所述的具有抗菌性的聚丙烯无纺布的制备方法，其特征在于：所述步骤一中加入再生聚丙烯、丙烯腈、3-吲哚马来酰亚胺和抗菌剂混合后先抽真空再用氮气保护。
6.根据权利要求1所述的具有抗菌性的聚丙烯无纺布的制备方法，其特征在于：所述再生聚丙烯分子量为200000~400000。
7.根据权利要求1所述的具有抗菌性的聚丙烯无纺布的制备方法，其特征在于：所述步骤二中转速350~370转/分钟，温度150~155℃。
8.根据权利要求1所述的具有抗菌性的聚丙烯无纺布的制备方法，其特征在于：所述步骤三转速24~26转/分钟、温度168~174℃。
9.根据权利要求1所述的具有抗菌性的聚丙烯无纺布的制备方法，其特征在于：所述步骤四中的风压为1.8KPa。
10.一种具有抗菌性的聚丙烯无纺布，其特征在于：由权1至权9任一制备方法制备而成。
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