CN112726025A - 一种口罩用可降解熔喷无纺布 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种口罩用可降解熔喷无纺布，其原料按重量份包括：复合主料100份、改性电气石3‑5份、成核剂1.5‑2份、增韧剂4‑6份；其中，复合主料包括聚乳酸和聚己内酯。本发明具有良好的韧性和过滤性能，且可以降解。

Description

一种口罩用可降解熔喷无纺布
技术领域
本发明涉及无纺布技术领域，尤其涉及一种口罩用可降解熔喷无纺布。
背景技术
医用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，内层为亲肤材质(如普通卫生纱布或无纺布)，中层为隔离过滤层，外层为特殊材料抑菌层(如无纺布或超薄聚丙烯熔喷材料层)。
口罩中层的隔离过滤层是口罩最核心的材料，目前一般为聚丙烯熔喷无纺布；聚丙烯熔喷无纺布的过滤机理分为两种：机械过滤和静电吸附，静电吸附主要吸附尺寸为0.1-0.4μm的颗粒(如携带病毒、细菌的飞沫或粉尘的颗粒等)。
由于聚丙烯不易降解，容易污染环境，因此人们提出了使用易降解材料来制备隔离过滤层，如聚乳酸。但是聚乳酸存在韧性不高、不易生产加工、驻极过滤性能不高等问题，限制了其在口罩中的应用。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种口罩用可降解熔喷无纺布，本发明具有良好的韧性和过滤性能，且可以降解。
本发明提出的一种口罩用可降解熔喷无纺布，其原料按重量份包括：复合主料100份、改性电气石3-5份、成核剂1.5-2份、增韧剂4-6份；其中，复合主料包括聚乳酸和聚己内酯。
优选地，在改性电气石制备过程中，将电气石与银盐研磨混匀，烘干后球磨混匀，再煅烧得到中间物料；用硅烷偶联剂接枝改性中间物料得到改性电气石。
上述硅烷偶联剂接枝改性按照本领域常规方法进行，如将中间物料与硅烷偶联剂的乙醇水溶液混匀，进行接枝改性即可。
上述偶联剂可以为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷等。
优选地，在改性电气石制备过程中，银盐为硝酸银。
优选地，在改性电气石制备过程中，电气石和银盐的重量比为10:0.1-0.3。
优选地，在改性电气石制备过程中，电气石的粒径≤15μm。
优选地，在改性电气石制备过程中，烘干温度为60-70℃。
优选地，在改性电气石制备过程中，球磨为干法球磨。
优选地，在改性电气石制备过程中，球料比为3-4:1，球磨时间为1-2h。
优选地，在改性电气石制备过程中，煅烧温度为550-650℃，煅烧时间为3-3.5h。
优选地，成核剂由硬脂酸盐和乙撑双硬脂酰胺组成。
优选地，硬脂酸盐和乙撑双硬脂酰胺的重量比为1:2-3。
优选地，增韧剂为马来酸酐化亚麻籽油。
优选地，聚乳酸和聚己内酯的重量比为7-7.5:2.5-3。
上述口罩用可降解熔喷无纺布还可以包括润滑剂、抗紫外线剂、抗氧剂等助剂。
本发明的制备方法为：将复合主料、改性电气石、成核剂、增韧剂混匀后，熔融共混，挤出，纤维形成，纤维冷却，成网，加固成布即得。
有益效果：
本发明选用聚乳酸和聚己内酯以适宜比例相互配合，然后选择适宜的成核剂和增韧剂相互配合，促进聚乳酸和聚己内酯的混合，使得聚己内酯以小粒径均匀分布在聚乳酸中形成“海-岛”结构，并且聚己内酯、硬脂酸盐和乙撑双硬脂酰胺相互配合，提高了聚乳酸的结晶度；“海-岛”结构和较高的结晶度，可以提高本发明的电荷陷阱密度，从而提高本发明的驻极性能、电荷稳定性和过滤性能；同时，聚乳酸、聚己内酯和马来酸酐化亚麻籽油以适宜比例相互配合，改善聚乳酸的韧性和加工性能，使其适于工业化生产；并且马来酸酐化亚麻籽油可以改善引入聚己内酯导致的纤维过粗，气流阻力较高的问题；另外通过银盐与电气石研磨煅烧在电气石中负载银元素，并经硅烷偶联剂接枝改性使得电气石均匀分散在聚乳酸中，进一步提高本发明的驻极和过滤性能；且引入银元素，可以提高本发明的抗菌性能；聚乳酸和聚己内酯均可以降解，不污染环境。
具体实施方式
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
一种口罩用可降解熔喷无纺布，其原料按重量份包括：聚乳酸70g、聚己内酯30g、改性电气石3g、硬脂酸镁0.5g、乙撑双硬脂酰胺1.5g、马来酸酐化亚麻籽油4g；
其中，在改性电气石制备过程中，将粒径≤15μm的电气石10g与0.3g硝酸银研磨混匀，于60℃烘干后，以球料比为4:1进行干法球磨1h，再于650℃煅烧3h得到中间物料；将10g中间物料分散在含有0.5g的γ-氨丙基三乙氧基硅烷的乙醇水溶液中，于80℃保温搅拌3h，过滤取滤饼，水洗，烘干，粉碎得到改性电气石。
实施例2
一种口罩用可降解熔喷无纺布，其原料按重量份包括：聚乳酸75g、聚己内酯25g、改性电气石5g、硬脂酸镁0.5g、乙撑双硬脂酰胺1g、马来酸酐化亚麻籽油6g；
其中，在改性电气石制备过程中，将粒径≤15μm的电气石10g与0.1g硝酸银研磨混匀，于70℃烘干后，以球料比为3:1进行干法球磨2h，再于550℃煅烧3.5h得到中间物料；将10g中间物料分散在含有0.5g的γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷的乙醇水溶液中，于80℃保温搅拌3h，过滤取滤饼，水洗，烘干，粉碎得到改性电气石。
实施例3
一种口罩用可降解熔喷无纺布，其原料按重量份包括：聚乳酸73g、聚己内酯27g、改性电气石4g、硬脂酸镁0.5g、乙撑双硬脂酰胺1.2g、马来酸酐化亚麻籽油5g；
其中，在改性电气石制备过程中，将粒径≤15μm的电气石10g与0.2g硝酸银研磨混匀，于65℃烘干后，以球料比为3.5:1进行干法球磨1-2h，再于600℃煅烧3.3h得到中间物料；将10g中间物料分散在含有0.5g的乙烯基三甲氧基硅烷的乙醇水溶液中，于80℃保温搅拌3h，过滤取滤饼，水洗，烘干，粉碎得到改性电气石。
对比例1
不加聚己内酯、硬脂酸镁和乙撑双硬脂酰胺，其他同实施例3。
对比例2
不加改性电气石，其他同实施例3。
对比例3
不加马来酸酐化亚麻籽油，其他同实施例3。
对比例4
将“硬脂酸镁0.5g、乙撑双硬脂酰胺1.2g”替换成“TMC-3061.2g”，其他同实施例3。
对比例5
纯聚乳酸。
实验
取实施例1-3、对比例1-5，按照相同的方法制造成尺寸和克重相同的熔喷无纺布，驻极电压为20KV，驻极时间为30s，得到驻极后的熔喷无纺布。
a.按照GB/T 2626-2006、GB/T 19083-2010测试各组熔喷无纺布的过滤效率和气流阻力，在(22±3)℃和(50±5)％相对湿度下，采用0.3μm氯化钠颗粒进行测试，气体流量为30L/min。
b.按照GB/T 1040.1-2018测试其拉伸性能。结果如表1所示。
表1检测结果
检测项目 气流阻力(Pa) 过滤效率(％) 拉伸强度(MPa) 断裂伸长率(％)
实施例1 20 95.4 0.60 14.44
实施例2 21 95.9 0.59 14.02
实施例3 18 96.1 0.62 14.83
对比例1 26 87.5 0.44 7.86
对比例2 7.9 31.5 0.49 10.0
对比例3 63 93.4 0.48 9.91
对比例4 25 91.5 0.49 10.1
对比例5 8.5 13.53 0.11 6.20
由上表可以看出，比较实施例3和对比例1-3，聚己内酯、硬脂酸镁和乙撑双硬脂酰胺、改性电气石、马来酸酐化亚麻籽油相互配合，可以使得本发明具有良好的机械性能和过滤性能，且气流阻力也较低；由实施例3和对比例3马来酸酐化亚麻籽油可以降低气流阻力；由实施例3、对比例2、对比例4，可以看出选用合适的成核剂，可以提高本发明的机械性能和过滤性能；由实施例3和对比例5可以看出，本发明大幅改善了纯聚乳酸的机械性能和过滤性能。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种口罩用可降解熔喷无纺布，其特征在于，其原料按重量份包括：复合主料100份、改性电气石3-5份、成核剂1.5-2份、增韧剂4-6份；其中，复合主料包括聚乳酸和聚己内酯。
2.根据权利要求1所述口罩用可降解熔喷无纺布，其特征在于，在改性电气石制备过程中，将电气石与银盐研磨混匀，烘干后球磨混匀，再煅烧得到中间物料；用硅烷偶联剂接枝改性中间物料得到改性电气石。
3.根据权利要求2所述口罩用可降解熔喷无纺布，其特征在于，在改性电气石制备过程中，银盐为硝酸银；优选地，在改性电气石制备过程中，电气石和银盐的重量比为10:0.1-0.3。
4.根据权利要求2或3所述口罩用可降解熔喷无纺布，其特征在于，在改性电气石制备过程中，电气石的粒径≤15μm。
5.根据权利要求2-4任一项所述口罩用可降解熔喷无纺布，其特征在于，在改性电气石制备过程中，烘干温度为60-70℃。
6.根据权利要求2-5任一项所述口罩用可降解熔喷无纺布，其特征在于，在改性电气石制备过程中，球磨为干法球磨；优选地，在改性电气石制备过程中，球料比为3-4:1，球磨时间为1-2h。
7.根据权利要求2-6任一项所述口罩用可降解熔喷无纺布，其特征在于，在改性电气石制备过程中，煅烧温度为550-650℃，煅烧时间为3-3.5h。
8.根据权利要求1-7任一项所述口罩用可降解熔喷无纺布，其特征在于，成核剂由硬脂酸盐和乙撑双硬脂酰胺组成；优选地，硬脂酸盐和乙撑双硬脂酰胺的重量比为1:2-3。
9.根据权利要求1-8任一项所述口罩用可降解熔喷无纺布，其特征在于，增韧剂为马来酸酐化亚麻籽油。
10.根据权利要求1-9任一项所述口罩用可降解熔喷无纺布，其特征在于，聚乳酸和聚己内酯的重量比为7-7.5:2.5-3。
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