CN101979433A - 含有防螨虫剂的聚合物母粒、防螨虫空气过滤网的单丝及其制备工艺和用途 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种含有防螨虫剂的聚合物母粒及其空气过滤网单丝。所述母粒包含：(i)防螨虫剂；和(ii)聚合物，组分(i)与(ii)的重量比为10∶90～30∶70。所述单丝包含：(1)含防螨虫剂的母粒；和(2)聚合物材料，组分(1)与(2)的重量比为3∶97～10∶90；所述单丝直径为0.1-0.8mm。所述单丝的制备方法依次包括：将防螨虫剂与聚合物按照所要求的比例进行混合、搅拌、熔融挤出、造粒，制成含有防螨虫剂的母粒；将制得的母粒与聚合物材料按照所要求的比例，依次进行烘料、混合、搅拌、熔融挤出、冷却、牵伸、定型、收卷，制成单丝。本发明的单丝用于编织成空气过滤器中的防螨空气过滤网，该空气过滤网具有一定的防螨效果。

Description

含有防螨虫剂的聚合物母粒、防螨虫空气过滤网的单丝及其制备工艺和用途

技术领域

本发明涉及一种含有防螨虫剂的聚合物母粒、防螨虫空气过滤网的单丝及其制备工艺和用途。 

背景技术

随着社会生活水平的提高，人们对大量使用的空调器、空气净化机输出的空气质量要求越来越高，同时由于现代医学的发展，人们已经逐渐意识到螨虫对人体健康的危害，尤其是家居生活中的尘螨，是引起许多过敏性疾病的头号大敌，特别是过敏体质的人群，受到的危害更大。当人们打扫卫生，整理床铺时，尘螨就在室内空气中飘飘浮浮，并慢慢地撒落到室内的角角落落。这就要求安装在室内的空调器、空气净化机中的空气过滤网不仅要能够过滤掉空气中的灰尘，也要具备抑制螨虫生长繁殖的作用和功能，从而降低生活环境中尘螨的密度，营造一个健康舒适的生活环境。 

发明内容

鉴于现有空气过滤网的缺点，本行业仍需求性能改进的空气过滤网，不仅要能够过滤掉空气中的灰尘，还要具备抑制螨虫生长繁殖的作用和功能，有益于人体健康。 

本发明的目的是：提供一种环保的、并具有抑制螨虫生长繁殖的作用的聚合物母粒、及其空气过滤网的单丝。 

本发明的第一方面涉及一种含有防螨虫剂的聚合物母粒，包含： 

(i)防螨虫剂， 

(ii)聚合物，选自聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、聚酯、聚酰胺中的至少一种； 

组分(i)与(ii)的重量比为10∶90～30∶70。 

本发明的第二方面涉及一种防螨虫的空气过滤网的单丝，它包含： 

(1)含有所述防螨虫剂的聚合物母粒， 

(2)聚合物材料，选自聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、聚酯、聚酰胺中的至少一种； 

组分(1)与(2)的重量比为3∶97～10∶90。 

单丝直径为0.1-0.8mm。 

在本发明的单丝的一个优选实施方式中，所述聚合物母粒所含的组分(ii)聚合物与单丝所含的组分(2)聚合物的类型相同。 

在本发明的单丝的另一个优选实施方式中，所述聚合物母粒所含的组分(ii)聚合物与单丝所含的组分(2)聚合物均是聚丙烯。 

本发明的第三方面涉及一种制备本发明单丝的方法，它依次包括如下步骤： 

(a)将组分(i)防螨虫剂，与组分(ii)聚合物，按照所选定的重量比例，进行混合、搅拌、熔融挤出、造粒，制成含有防螨虫剂的聚合物母粒； 

(b)将由步骤(a)得到的母粒，与组分(2)聚合物材料，按照所选定的重量比例，依次进行烘料、混合、搅拌，并由挤出机熔融挤出、冷却、牵伸、定型、收卷，制成直径为0.1-0.8mm的单丝。 

本发明的第四方面涉及本发明单丝一种用途，它用于编织成空气过滤器中的空气过滤网。 

在本发明单丝的用途的一个优选实施方式中，所述的空气过滤器优选安装在空调器、空气净化器或空气清新器中。 

具体实施方式

本发明采用的防螨虫剂是商购的，购自日本大阪的日本大阪化成株式会社。其中的有效成分为脂肪烷基羧酸酯，可以有效地抑制螨虫的生长繁殖，直至杀死螨虫。 

将本发明的单丝编织成空气过滤网，由此提升了空气过滤网的功能，除了吸附尘埃外，还增加了过滤网的抑制螨虫的生长繁殖、直至杀死螨虫的功能，大大改善了室内空气的质量，大大减少许多过敏性疾病的发生。 

在本发明的含有防螨虫剂的聚合物母粒中，防螨虫剂的含量与聚合物含量的重量比例为10∶90～30∶70，该含量比例如果低于10∶90，母粒的抑制螨虫的生长繁殖、直至杀死螨虫的功能就不足，如果高于30∶70，所使用的防螨虫剂过多，增加了材料的脆性，成本也增高。该含量比例优选15∶85～25∶75，再优选18∶82～22∶78。 

另外，还可以任选加入各种其它常规的添加剂，以利于聚合物母粒的加工或提高母粒的性能。所述添加剂可以选自以下的一种或多种：稀释剂、热稳定剂等等。这些添加剂可以采用该行业内的常规的稀释剂和热稳定剂等。稀释剂可以采用液体石蜡(也称白油)等，稀释剂还具有提高混合分散效果的作用。热稳定剂可以采用硬脂酸锌(又称十八酸锌)和硬脂酸钙(又称十八酸钙)，其作用是提高树脂基体的热稳定性，同时还有润滑的作用。 

这些添加剂的用量是本行业内的常规用量。例如，稀释剂的用量可以为防螨 虫剂的1-2重量％，热稳定剂的用量可以是防螨虫剂的1-1.5重量％。 

本发明的聚合物母粒还可以含有颜料，颜料可以是本行业内常规使用的颜料，例如炭黑等。颜料的含量一般为0.1～0.5重量％，以聚合物母粒的总重量为基准。 

本发明的含有防螨虫剂的母粒中所使用的聚合物可以选自聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、聚酯、聚酰胺中的至少一种。优选聚丙烯。 

本发明的含有防螨虫剂、并具有抑制螨虫的生长繁殖、直至杀死螨虫的功能的单丝，包含本发明的含有防螨虫剂的聚合物母粒和聚合物材料，所述聚合物母粒含量与聚合物材料的含量的重量比例为3∶97～10∶90。优选4∶96～9∶91，再优选5∶95～8∶92。如果比例低于3∶97，单丝的抑制螨虫的生长繁殖、直至杀死螨虫的功能就不足，达不到所要求的性能；如果高于10∶90，则会降低单丝的强度，成本也较高。所述单丝中的聚合物材料选自聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、聚酯、聚酰胺中的至少一种。对于空气过滤器中的空气过滤网，优选采用聚丙烯。 

在本发明的聚合物单丝的一个优选实施方式中，单丝所包含的聚合物材料优选与聚合物母粒中的聚合物类型相同，这样，单丝中所包含的聚合物材料易与母粒中的聚合物相容，有利于聚合物单丝的加工，而且单丝的性能更均一。 

在本发明的单丝的另一个优选实施方式中，单丝所包含的聚合物材料与聚合物母粒中的聚合物均为聚丙烯，因为，聚丙烯适于用作空气过滤器中的空气过滤网材料。 

本发明的含有防螨虫剂，并具有抑制螨虫的生长繁殖、直至杀死螨虫的功能的单丝的直径没有特别限制。其直径可以根据实际需要进行选择。其直径一般为0.1～0.8mm。当其用于空气过滤器中的空气过滤网时，其直径优选为0.1～0.6mm，再优选为0.1～0.3mm，再优选为0.18～0.22mm，再优选为0.15～0.2mm。 

本发明的聚合物单丝还可以含有颜料，颜料可以是本行业内常规使用的颜料，例如炭黑等。颜料的含量一般为0.1～0.5重量％，以聚合物单丝的总重量为基准。 

本发明的聚合物母粒，采用常规的制备方法获得：将防螨虫剂和聚合物按照所要求的比例，进行混合、搅拌、熔融挤出、造粒，即制成本发明的母粒。 

本发明的聚合物单丝也采用常规的制备方法获得：将上述制得的母粒颗粒与聚合物材料进行烘料，并按照所要求的比例，进行混合、搅拌，然后由挤出机熔融挤出、冷却、牵伸、定型、收卷，制成单丝。 

下面依次描述该方法的各步骤。 

(1)烘料 

将纺丝级的聚合物原料和防螨虫聚合物母粒颗粒放入烘干机中烘干，烘料温度没有特别限制。采用一般的烘料温度即可。需要注意：温度不能过高，也不能过低，过高会使聚合物原料软化，粘结成块；温度过低，干燥作用不足。烘料温度优选为50～75℃，更优选为60～65℃。时间选择2～3小时。 

(2)混合和搅拌 

将本发明的聚合物母粒与构成单丝的聚合物材料以所需要的重量比例，加入常规搅拌机中进行混合，并充分搅拌。 

(3)熔融挤出 

将充分搅拌的配料放入挤出机中通过预热、熔化、塑化、喷丝工序后熔融挤出单丝，挤出温度可以采用本行业内常规的范围进行。 

挤出温度优选150～250℃，当挤出温度低于150℃时，挤出不顺利，单丝的质量和挤出产量受到影响；当挤出温度高于250℃时，会使聚合物母粒中的防螨虫剂有效成份降解，造成防螨虫功能下降。同时，当挤出温度高于250℃时，也影响单丝的力学性能、强度等。 

熔融挤出温度优选175～225℃，更优选195～205℃。 

(4)冷却 

将熔融挤出的单丝放入水槽中冷却，冷却温度一般为10～40℃，当冷却温度低于10℃时，会造成单丝结晶不均匀，力学性能差。当冷却温度高于40℃时，会造成结晶不足，单丝较软，力学性能和强度不足。 

冷却温度优选15～35℃，更优选20～30℃，最优选25℃。 

(5)牵伸 

将冷却后的单丝放入牵伸机进行牵伸，牵伸温度一般为90～105℃、牵伸倍数一般为4.5～6.5倍。 

如果牵伸温度低于90℃，单丝容易断裂，如果高于105℃，聚合物会软化，甚至局部熔化，不利于牵伸。 

牵伸温度优选95～100℃、更优选97～98℃。 

如果牵伸倍数低于4.5，单丝的力学性能和强度等不足，而且伸长率偏大。如果牵伸倍数高于6.5，单丝的力学性能和强度等偏大，但是伸长率偏小。 

牵伸倍数优选4.8～6.2，更优选5.2～5.8，最优选5.5。 

(6)定型 

将牵伸过的单丝放入定型机中进行热定型，定型温度优选90～105℃，回缩率优选0.2～1.0％。 

当定型温度低于90℃时，定型不足，单丝在使用过程中容易变形；当定型温度高于105℃，单丝会软化、甚至局部熔化，不利于定型。 

定型温度优选95～100℃，更优选98℃ 

如果定型中的回缩率大于1.0％，收缩率偏大，那么由该单丝制成的网的面积会缩小，由此成本增高。 

回缩率优选0.4～0.8％，更优选0.6％。 

(7)收卷 

将定型过的单丝在收卷机上卷取，收卷张力一般为200cN～270cN，收卷速度一般为110米/分钟～150米/分钟。 

如果收卷张力低于200cN，那么张力太小，丝的收卷困难。如果收卷张力高于270cN，那么张力太大，丝会产生卷取变形。 

收卷张力优选220cN～250cN，更优选230cN～240cN。 

同样，收卷速度低于110米/分钟或高于150米/分钟，会使单丝制成网后在使用过程中变形。 

收卷速度优选120米/分钟～140米/分钟。 

制得单丝后，还可以进一步用常规的编织方法，将制得的单丝编织成空气过滤网。

本发明通过将防螨虫剂应用并引入到空气过滤产品领域，将防螨虫剂掺入聚丙烯等树脂中，改进了现有的空气过滤网单丝的功能，获得了一种具有驱避螨虫或抑制螨虫生长繁殖、直至杀死螨虫的作用和功能的塑料单丝。用该类单丝编织成空气过滤网，可装入抗菌防螨空调中进行空气过滤，也可装入空气净化机等产品中。 

将单丝编织成防螨空气过滤网，其防螨效果按中华人民共和国国家标准GB/T 24253-2009《纺织品防螨性能的评价》中规定的螨虫驱避率来评价，并由国家权威检测机构按该国家标准中的驱避法进行检测。 

其方法是：将本发明的防螨空气过滤网试样和现有技术中的普通过滤网对照样分别放在培养皿内，在规定的条件下同时与活的螨虫接触，经过一定时间的培养后，对试样培养皿内和对照样培养皿内存活的螨虫数量进行计数，然后计算螨虫驱避率，来评价防螨的效果。防螨效果分三个等级，驱避率≥60％时，样品具有防螨效果；驱避率≥80％时，样品具有较强的防螨效果；驱避率≥95％时，样品具有极强的防螨效果。 

经测试，该过滤网也具有良好的力学性能，其断裂强力≥400cN，断裂伸长率18～25％。 

实施例 

以下实施例是对本发明的进一步说明，并不限制本发明的范围。 

实施例1 

采用购自日本大阪的日本大阪化成株式会社的防螨虫剂，将其与聚丙烯按照重量比例10∶90，进行混合，制得聚合物母粒。 

按照重量比3∶97，分别量取制得的聚合物母粒与纺丝级聚丙烯，再分别在65℃温度下烘料3小时，然后，将上述材料加入搅拌机中进行混合、并充分搅拌。 

将充分搅拌好的混合料放入挤出机中，在200℃下熔融挤出，然后，将熔融挤出的单丝放入冷却槽中冷却，冷却温度为25℃。 

将冷却后的单丝放入牵伸机进行牵伸，牵伸温度为100℃，牵伸倍数为5.5倍。 

将牵伸过的单丝放入定型机中进行热定型，定型温度为100℃，回缩率为0.6％。 

将定型过的单丝在收卷机上卷取，收卷张力为230cN，收卷速度为135米/分。 

制成的单丝直径为0.20mm。 

将单丝编织成防螨空气过滤网，其防螨效果按国家标准GB/T 24253-2009中的驱避法进行检测，结果为：螨虫驱避率为85％，表示该过滤网具有较强的防螨效果。 

其力学性能测试结果为：断裂强力为500cN，断裂伸长率为20％。 

将该网用作空调器中的防螨空气过滤网。 

实施例2 

采用购自日本大阪的日本大阪化成株式会社的防螨虫剂，将其与聚丙烯按照重量比例30∶70，进行混合，制得聚合物母粒。 

按照重量比10∶90，分别量取制得的聚合物母粒与纺丝级聚丙烯，再分别在65℃温度下烘料3小时，然后，将上述材料加入搅拌机中进行混合、并充分搅拌。 

将充分搅拌好的混合料放入挤出机中，在230℃下熔融挤出，然后，将熔融挤出的单丝放入冷却槽中冷却，冷却温度为20℃。 

将冷却后的单丝放入牵伸机进行牵伸，牵伸温度为100℃，牵伸倍数为5.2倍。 

将牵伸过的单丝放入定型机中进行热定型，定型温度为100℃，回缩率为0.5％。 

将定型过的单丝在收卷机上卷取，收卷张力为220cN，收卷速度为130米/分钟。 

制成的单丝直径为0.15mm。 

将单丝编织成防螨空气过滤网，其防螨效果按国家标准GB/T 24253-2009中的驱避法进行检测，结果为：螨虫驱避率为97％，表示该过滤网具有极强的防螨效果。 

其力学性能测试结果为：断裂强力450cN，断裂伸长率15％。 

将该网用作空气净化机中的防螨空气过滤网。 

实施例3 

采用购自日本大阪的日本大阪化成株式会社的防螨虫剂，将其与聚丙烯按照重量比例20∶80，进行混合，同时混入黑色颜料，其含量是聚合物母粒的总重量的0.1重量％，制得聚合物母粒。 

按照重量比6∶94，分别量取上述制得的聚合物母粒与纺丝级聚丙烯，再分别在60℃温度下烘料3小时，然后，将上述材料加入搅拌机中进行混合、并充分搅拌。 

将充分搅拌好的混合料放入挤出机中，在210℃下熔融挤出，然后，将熔融挤出的单丝放入冷却槽中冷却，冷却温度为22℃。 

将冷却后的单丝放入牵伸机进行牵伸，牵伸温度为102℃，牵伸倍数为5.8倍。 

将牵伸过的单丝放入定型机中进行热定型，定型温度为102℃，回缩率为0.6％。 

将定型过的单丝在收卷机上卷取，收卷张力为250cN，收卷速度为120米/分钟。 

制成的单丝直径为0.10mm。 

将单丝编织成防螨空气过滤网，其防螨效果按国家标准GB/T 24253-2009中的驱避法进行检测，结果为：螨虫驱避率为90％，表示该过滤网具有较强的防螨效果。 

其力学性能测试结果为：断裂强力420cN，断裂伸长率18％。 

将该网用作空调器中的防螨空气过滤网。 

实施例4 

采用购自日本大阪的日本大阪化成株式会社的防螨虫剂，将其与聚乙烯按照重量比例18∶82，进行混合，同时加入黑色颜料，其含量是聚合物母粒的总重量的0.2重量％，制得聚合物母粒。 

按照重量比5∶95，分别量取上述制得的聚合物母粒与纺丝级聚乙烯，再分别在60℃温度下烘料3小时，然后，将上述材料加入搅拌机中进行混合、并充 分搅拌。 

将充分搅拌好的混合料放入挤出机中，在180℃下熔融挤出，然后，将熔融挤出的单丝放入冷却槽中冷却，冷却温度为20℃。 

将冷却后的单丝放入牵伸机进行牵伸，牵伸温度为98℃，牵伸倍数为5.6倍。 

将牵伸过的单丝放入定型机中进行热定型，定型温度为100℃，回缩率为0.5％。 

将定型过的单丝在收卷机上卷取，收卷张力为200cN，收卷速度为115米/分钟。 

制成的单丝直径为0.5mm。 

将单丝编织成防螨空气过滤网，其防螨效果按国家标准GB/T 24253-2009中的驱避法进行检测，结果为：螨虫驱避率为87％，表示该过滤网具有较强的防螨效果。 

其力学性能测试结果为：断裂强力800cN，断裂伸长率15％。 

将该网用作空气清新器中的防螨空气过滤网。 

实施例5 

采用购自日本大阪的日本大阪化成株式会社的防螨虫剂，将其与聚酯按照重量比例12∶88，进行混合，制得聚合物母粒。

按照重量比5∶95，分别量取制得的聚合物母粒与纺丝级聚乙烯，再分别在65℃温度下烘料3小时，然后，将上述材料加入搅拌机中进行混合、并充分搅拌。 

将充分搅拌好的混合料放入挤出机中，在200℃下熔融挤出，然后，将熔融挤出的单丝放入冷却槽中冷却，冷却温度为25℃。 

将冷却后的单丝放入牵伸机进行牵伸，牵伸温度为100℃，牵伸倍数为5.5倍。 

将牵伸过的单丝放入定型机中进行热定型，定型温度为100℃，回缩率为0.6％。 

将定型过的单丝在收卷机上卷取，收卷张力为230cN，收卷速度为135米/分。 

制成的单丝直径为0.20mm。 

将单丝编织成防螨空气过滤网，其防螨效果按国家标准GB/T 24253-2009中的驱避法进行检测，结果为：螨虫驱避率为85％，表示该过滤网具有较强的防螨效果。 

其力学性能测试结果为：断裂强力为500cN，断裂伸长率为20％。 

将该网用作空调器中的防螨空气过滤网。 

Claims (7)

1.一种含有防螨虫剂的聚合物母粒，包含：

(i)防螨虫剂，

(ii)聚合物，选自聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、聚酯、聚酰胺中的至少一种；

组分(i)与(ii)的重量比为10∶90～30∶70。

2.一种防螨虫的空气过滤网的单丝，它包含：

(1)权利要求1所述的含有防螨虫剂的聚合物母粒，

(2)聚合物材料，选自聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、聚酯、聚酰胺中的至少一种；

组分(1)与(2)的重量比为3∶97～10∶90；所述单丝直径为0.1-0.8mm。

3.根据权利要求2所述的单丝，其中所述聚合物母粒中包含的组分(ii)聚合物与所述单丝所含的组分(2)聚合物的类型相同。

4.根据权利要求2所述的单丝，其中所述聚合物母粒中包含的组分(ii)聚合物与所述单丝所含的组分(2)聚合物均是聚丙烯。

5.一种制备权利要求2所述单丝的方法，它依次包括如下步骤：

(a)将组分(i)防螨虫剂与组分(ii)聚合物，按照所选定的重量比例，进行混合、搅拌、熔融挤出、造粒，制成权利要求1所述的含有防螨虫剂的聚合物母粒，所述组分(ii)聚合物选自聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、聚酯、聚酰胺中的至少一种；

(b)将由步骤(a)得到的权利要求1所述的母粒，与组分(2)聚合物材料，按照所选定的重量比例，依次进行烘料、混合、搅拌，并由挤出机熔融挤出、冷却、牵伸、定型、收卷，制成直径为0.1-0.8mm的单丝，所述组分(2)聚合物选自聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、聚酯、聚酰胺中的至少一种。

6.根据权利要求2所述的单丝的用途，它用于编织成空气过滤器中的空气过滤网。

7.根据权利要求6所述的单丝的用途，其中所述的空气过滤器安装在空调器、空气净化机或空气清新器中。