CN115387024B - 抗菌熔喷布 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种抗菌熔喷布，以聚丙烯树脂为基材，添加抗菌树脂母粒，制备时将抗菌母粒球磨，加入分散剂后再次球磨，再与其它原料混合投入熔喷机中，喷丝冷却，得所述抗菌熔喷布。由于抗菌树脂母粒的添加，该抗菌熔喷布具有更好的抗菌抗病毒功效，并且由于远红外剂的双重作用，能够有效杀灭一定范围内的大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、白色念珠菌、流感病毒、乙肝病毒、新冠病毒等。
Description
技术领域
本发明属于纺织材料领域，具体涉及一种抗菌熔喷布。
背景技术
熔喷布是采用高速热空气流对模头喷丝孔挤出的聚合物熔体细流进行牵伸形成超细纤维，所述超细纤维自身粘合形成的熔喷法非织造布。所述熔喷布以聚丙烯为主要原料，所述超细纤维的直径可以达到0.5-10微米，所述超细纤维具有独特的毛细结构，所述毛细结构增加了单位面积内超细纤维的数量和表面积，从而使所述熔喷布具有很好空气过滤性。
熔喷布已经广泛应用在过滤材料、医疗卫生材料、环境保护材料、服装材料、电池隔膜材料以及擦拭材料等领域，具备良好的过滤性，主要是利用多孔结构、小圆孔工艺性能使得可对固态颗粒物质进行良好的阻隔。
然而在日常生活中，随着新冠疫情的发生，人类健康正面临着来自各种微生物病毒的侵害，而现仅具备过滤性能的熔喷布已远远满足不了人类对该类生物病毒的抵抗，需要一种抗菌效果好、抗菌时间长的抗菌熔喷布。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中存在的问题，提供一种抗菌熔喷布。本发明以聚丙烯树脂为基材，添加15-25％含量的抗菌树脂母粒，采用熔喷程序，生产出抗菌熔喷布。由于抗菌树脂母粒添加量较高，该抗菌熔喷布具有更好的抗菌抗病毒功效，并且由于远红外剂的双重作用，能够有效杀灭一定范围内的大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、白色念珠菌、流感病毒、乙肝病毒、新冠病毒等。
本发明的目的可以通过以下方案来实现：
本发明提供了一种抗菌熔喷布，所述抗菌熔喷布通过以下方法制备：
S1、按照重量份数称取原料：PP 72-85份、抗菌母粒15-25份、分散剂2-3份、甲基硅油1-2份；
S2、将抗菌母粒第一次球磨，加入分散剂后第二次球磨，再与PP、甲基硅油搅拌混合得混合料；
S3、将混合料投入熔喷机中，喷丝冷却，得所述抗菌熔喷布。
作为本发明的一个实施方案，步骤S1中PP树脂为熔指在1～50g/10min之间的均聚聚丙烯树脂。
作为本发明的一个实施方案，步骤S1中分散剂为聚乙烯蜡、聚丙烯蜡、油酸酰胺、硬脂酸盐中的至少一种。由于母粒添加量较大，分散剂可增加其抗菌组分在PP基体树脂中的分散性，其良好的润滑性能，包覆固定活性炭装载的远红外发射剂，同时也会在活性炭上形成光滑表面，可改善喷丝过程中活性炭、远红外发射剂粉末造成的丝线表面的粗糙感，提升熔喷布的手感。分散剂的用量不可过多，会填充活性炭的空隙，降低吸附效果，过少则不能达到很好的包覆效果。
本发明通过添加抗菌母粒，使制得的抗菌熔喷布具有抗菌抗病毒的双重功效，并且由于远红外剂的双重作用，能够有效杀灭一定范围内的细菌。同时将PP、聚烯烃卡巴嘧啶、远红外发射剂粉末、EPR、活性炭、乙烯-乙酸乙烯共聚物制成母粒加入，避免直接与基体树脂混合造成分散性能不佳的问题。
作为本发明的一个实施方案，步骤S1中所述抗菌母粒通过如下方法制备：
(1)按照重量份数称取原料：PP 87-93份、聚烯烃卡巴嘧啶5-8份、远红外发射剂粉末1-2份、EPR 1-3份、活性炭2-4份、乙烯-乙酸乙烯共聚物6-8份；
(2)将远红外发射剂粉末与活性炭混合球磨，与剩余组分搅拌混合得混合料，熔融挤出造粒，即得抗菌母粒。
作为本发明的一个实施方案，步骤(1)中所述PP树脂为熔指在30～50g/10min之间的均聚聚丙烯树脂；远红外发射剂粉末包括SiC、TiC、TiB2、TiSi、SiO2、TiO2的一种或多种。所述活性炭的粒径为0.1-0.2mm。所述远红外发射剂粉末的粒径为50-100nm。
作为本发明的一个实施方案，步骤(2)中球磨转速为300-400rpm，时间为1-2h。球磨可使活性炭装载远红外发射剂粉末。挤出造粒的温度为190～230℃。
作为本发明的一个实施方案，步骤S2中第一次球磨转速为450-500rpm，时间为1-2h。第二次球磨转速为100-120rpm，时间为5-6h。第二次低速、长时间的球磨，可使分散剂更完全包裹抗菌母粒。
作为本发明的一个实施方案，步骤S3中熔喷机参数：螺杆及模头温度1801220/℃，螺杆主频15Hz，1区温度205℃，接收距离/15Cm，2区温度220℃，热空气温度280℃，3区温度230℃，热空气压力0.3MPa，法兰温度230℃，风频43Hz，弯头温度230℃。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
(1)该抗菌熔喷布的生产不改变原有的生产工艺(投料-熔喷机-分切布-收卷布-封装)，不增加额外的生产设备，简便可行。
(2)聚烯烃卡巴嘧啶、远红外发射剂粉末均具是较好的灭菌组分，添加在产品里，对人体接触产品时所携带的细菌、病毒进行灭杀，并且添加该灭菌剂的产品中所含的灭菌剂分子通过远红外发射剂的催化能扩散到产品周边的空气中，对口罩周边空气中所含细菌、病毒具有一定的灭杀作用。
(3)活性炭具有吸附性，可吸附微小颗，其孔隙结构比表面积大，吸附量大，还可装载远红外发射剂粉末，避免其集聚。但活性炭的加入对PP树脂的性能有较大影响，本发明选用乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)来改善AC在聚丙烯(PP)中的混熔性，改善了PP树脂的力学性能。
(4)聚烯烃卡巴嘧啶、EPR、乙烯-乙酸乙烯共聚物三者共混，大分子链缠绕可有效降低远红外发射剂粉末、活性炭等颗粒组分对PP树脂韧性的影响，柔软性好。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实例在本发明技术方案的前提下进行实施，提供了详细的实施方式和具体的操作过程，将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明。需要指出的是，本发明的保护范围不限于下述实施例，在本发明的构思前提下做出的若干调整和改进，都属于本发明的保护范围。
实施例1
本实施例提供一种抗菌熔喷布，通过如下方法制备所得：
(1)母粒制备：称取PP(熔融指数30g/10min)87份、聚烯烃卡巴嘧啶5份、远红外发射剂粉末SiO2 1份、EPR 1份、活性炭2份、乙烯-乙酸乙烯共聚物6份；活性炭的粒径为0.1mm，远红外发射剂粉末的粒径为50nm；将远红外发射剂粉末与活性炭混合球磨，球磨转速为300rpm，时间为1h，与剩余组分搅拌混合得混合料；200℃熔融挤出造粒，即得抗菌母粒；
(2)按照重量份数称取原料：PP 72份、抗菌母粒15份、聚乙烯蜡2份、甲基硅油1份；将抗菌母粒球磨，球磨转速为450rpm，时间为1h，加入分散剂后第二次球磨，转速为100rpm，时间为5h，再与PP、分散剂、甲基硅油搅拌混合得混合料；
(3)将混合料投入熔喷机中，参数：螺杆及模头温度200℃，螺杆主频15Hz，1区温度205℃，接收距离15cm，2区温度220℃，热空气温度280℃，3区温度230℃，热空气压力0.3MPa，法兰温度230℃，风频43Hz，弯头温度230℃，喷丝冷却，得所述抗菌熔喷布。
实施例2
本实施例提供一种抗菌熔喷布，通过如下方法制备所得：
(1)母粒制备：称取PP(熔融指数30g/10min)90份、聚烯烃卡巴嘧啶6份、远红外发射剂粉末SiO2 1份、EPR 2份、活性炭3份、乙烯-乙酸乙烯共聚物7份；活性炭的粒径为0.1mm，远红外发射剂粉末的粒径为80nm；；将远红外发射剂粉末与活性炭混合球磨，球磨转速为300rpm，时间为1h，与剩余组分搅拌混合得混合料；200℃熔融挤出造粒，即得抗菌母粒；
(2)按照重量份数称取原料：PP 85份、抗菌母粒25份、聚乙烯蜡3份、甲基硅油2份；将抗菌母粒球磨，球磨转速为500rpm，时间为2h，加入分散剂后第二次球磨，转速为120rpm，时间为5-6h，再与PP、分散剂、甲基硅油搅拌混合得混合料；
(3)将混合料投入熔喷机中，参数与实施例1相同，得所述抗菌熔喷布。
实施例3
本实施例提供一种抗菌熔喷布，通过如下方法制备所得：
(1)母粒制备：称取PP(熔融指数30g/10min)93份、聚烯烃卡巴嘧啶8份、远红外发射剂粉末SiO2 2份、EPR 3份、活性炭4份、乙烯-乙酸乙烯共聚物8份；活性炭的粒径为0.2mm，远红外发射剂粉末的粒径为100nm；将远红外发射剂粉末与活性炭混合球磨，球磨转速为300rpm，时间为1h，与剩余组分搅拌混合得混合料；200℃熔融挤出造粒，即得抗菌母粒；
(2)按照重量份数称取原料：PP 80份、抗菌母粒20份、聚丙烯蜡3份、甲基硅油2份；将抗菌母粒球磨，球磨转速为500rpm，时间为2h，加入分散剂后第二次球磨，转速为110rpm，时间为5h，再与PP、分散剂、甲基硅油搅拌混合得混合料；
(3)将混合料投入熔喷机中，参数与实施例1相同，得所述抗菌熔喷布。
对比例1
本对比例提供一种用于生产抗菌口罩的无纺布，其制备方法与实施例1基本相同，区别之处仅在于：未添加聚乙烯蜡。
对比例2
本对比例提供一种用于生产抗菌口罩的无纺布，其制备方法与实施例1基本相同，区别之处仅在于：将聚乙烯蜡替换为等量的油酸酰胺。
对比例3
本对比例提供一种用于生产抗菌口罩的无纺布，其制备方法与实施例1基本相同，区别之处仅在于：未添加乙烯-乙酸乙烯共聚物。
性能实验：
杀菌率测试：选取大肠杆菌进行杀菌效果的测试。
①配制液体培养基100mL：牛肉膏0.3g，氯化钠0.5g，蛋白胨1.0g，加水至100mL，用10％的氢氧化钠调其pH为7.2左右，于121℃高压灭菌20min。将液体培养基10mL/瓶，分装4瓶，剩余60mL装入另一瓶。
②固体培养基400mL：牛肉膏1.2g，氯化钠2.0g，琼脂粉6.0g，蛋白胨4.0g，用10％的氢氧化钠调其pH为7.2左右，于121℃高压灭菌20min。实际实验时根据要测试的样品数量确定固体培养基的配置量和培养皿的数量。
③一次接种：等温度降到60℃左右，取出2瓶液体培养液加入112环待测菌种，放入37℃加热震荡器中培养32h。
④二次接种：分别移取已培养好的的菌液1mL至另外两瓶液体培养液中，放入加热震荡器中培养8h。
⑤细菌培养测试杀菌率：准备好已灭菌的培养皿，做好标记。培养皿中分别加入50μL的待测菌种，适当量的固体培养基倒入培养皿完全覆盖、摇匀，每个样品均剪好两个相同抗菌无纺布试样，第一片置于培养基内(接触)，将第二片置于培养基上部5cm处(非接触)。
每个样品的实验方法及读数规则均参照GB/T20944.2《纺织品抗菌性能的评价第2部分：吸收法》进行。
测试结果如下
表1实施例样品的杀菌率测试结果
| 试样名称 | 接触抑菌率，％ | 非接触抑菌率，％ |
| 实施例1 | 99.68 | 96.65 |
| 实施例2 | 99.98 | 96.73 |
| 实施例3 | 99.99 | 97.88 |
| 对比例1 | 88.45 | 71.23 |
| 对比例2 | 85.67 | 79.66 |
| 对比例3 | 86.88 | 73.98 |
不添加分散剂，不能起到润滑、包覆固定活性炭装载的远红外发射剂，抗菌组分在PP基体树脂中的分散性不好，在非接触的情况下，如口罩使用过程中，不能使远红外发射剂在无纺布中均匀分布，杀菌效果不佳。虽然油酸酰胺的润滑性能也较好，但其包覆效果不佳，无纺布制备过程中，远红外发射剂易脱离活性炭集聚。而乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)来改善活性炭在聚丙烯(PP)中的混熔性，对其分散性也有一定影响，从而进一步影响抗菌组分的效果。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。
Claims (8)
1.一种抗菌熔喷布，其特征在于，所述抗菌熔喷布通过以下方法制备：
S1、按照重量份数称取原料：PP 72-85份、抗菌母粒15-25份、分散剂2-3份、甲基硅油1-2份；
S2、将抗菌母粒第一次球磨，加入分散剂后第二次球磨，再与PP、甲基硅油搅拌混合得混合料；
S3、将混合料投入熔喷机中，喷丝冷却，得所述抗菌熔喷布；
步骤S1中分散剂为聚乙烯蜡、聚丙烯蜡中的至少一种；
步骤S1中所述抗菌母粒通过如下方法制备：
(1)按照重量份数称取原料：PP 87-93份、聚烯烃卡巴嘧啶5-8份、远红外发射剂粉末1-2份、EPR 1-3份、活性炭2-4份、乙烯-乙酸乙烯共聚物6-8份；
(2)将远红外发射剂粉末与活性炭混合球磨，与剩余组分搅拌混合得混合料，熔融挤出造粒，即得抗菌母粒。
2.根据权利要求1所述的抗菌熔喷布，其特征在于，步骤S1中PP树脂为熔指在1～50g/10min之间的均聚聚丙烯树脂。
3.根据权利要求1所述的抗菌熔喷布，其特征在于，步骤(1)中所述PP树脂为熔指在30～50g/10min之间的均聚聚丙烯树脂。
4.根据权利要求1所述的抗菌熔喷布，其特征在于，步骤(1)中远红外发射剂粉末包括SiC、TiC、TiB2、TiSi、SiO2、TiO2的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的抗菌熔喷布，其特征在于，步骤(2)中球磨转速为300-400rpm，时间为1-2h。
6.根据权利要求1所述的抗菌熔喷布，其特征在于，步骤S2中第一次球磨转速为450-500rpm，时间为1-2h。
7.根据权利要求1所述的抗菌熔喷布，其特征在于，步骤S2中第二次球磨转速为100-120rpm，时间为5-6h。
8.根据权利要求1所述的抗菌熔喷布，其特征在于，步骤S3中熔喷机参数：螺杆及模头温度180～220/℃，螺杆主频15Hz，1区温度205℃，接收距离/15Cm，2区温度220℃，热空气温度280℃，3区温度230℃，热空气压力0.3MPa，法兰温度230℃，风频43Hz，弯头温度230℃。
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