CN106929935A - 一种可净化空气的抗菌人造草纤维及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及人造草纤维技术领域，特别公开了一种可净化空气的抗菌人造草纤维及其制备方法。该可净化空气的抗菌人造草纤维，其特征为，由以下重量份数的原料经熔融共混、挤出、拉丝、定型制成：热塑性聚合物70‑90份、多功能抗菌母粒1‑20份、色母粒0‑5份、抗氧剂0.05‑5份、光稳定剂0.05‑5份、润滑剂0‑5份、无机填料0‑5份。本发明产品具有可发射H3O2 ‑负离子、净化空气、抗菌效果好、抗菌剂用量少的特点；所发射的H3O2 ‑负离子既可以净化空气，同时具有一定的抗菌效果，在H3O2 ‑负离子协同抗菌的作用下，抗菌剂的用量明显减少。

Description

一种可净化空气的抗菌人造草纤维及其制备方法
（一）技术领域
本发明涉及人造草纤维技术领域，特别涉及一种可净化空气的抗菌人造草纤维及其制备方法。
（二）背景技术
人造草发展到现在已有四十多年的历史，它最早起源于美国。当时为了解决天然草在顶棚下无法生长的问题，采取了用人造草代替天然草的方法。人造草的出现彻底解决了天然草在极端气候条件下无法生长，维护费用高，在长期遮挡阳光的场地生长困难等方面的缺陷，并很快被市场接受。经过四十多年的发展，人造草市场已从美国扩散到世界各国，目前已经形成了美洲草、欧洲草、澳洲草以及亚洲草分割市场的局面。此外，人造草还凭借其特有的使用频率高、铺装容易、维护保养简单、排水快捷等优势，在地面铺装行业中迅速发展，大有取代天然草的趋势。
近年来，随着足球、网球、高尔夫球等运动的职业化、产业化、商业化发展，运动人造草坪行业正迎来巨大的发展空间。目前人造草坪的应用已超越体育场馆，用于各种休闲、装饰领域。目前各研究机构和相关企业对人造草的研究主要集中在草丝外形设计、耐磨、耐候等方面，而对于人造草功能性，例如净化空气等方面的研究还很少。此外，对于抗菌人造草的制备也仅仅是通过添加抗菌剂的方法来实现，由于受到抗菌剂粒径及分散性的影响，通常抗菌剂的添加量较大时才能达到较好的抗菌效果。
（三）发明内容
本发明为了弥补现有技术的不足，提供了一种步骤简单、使用范围广的可净化空气的抗菌人造草纤维及其制备方法。
本发明是通过如下技术方案实现的：
一种可净化空气的抗菌人造草纤维，由以下重量份数的原料经熔融共混、挤出、拉丝、定型制成：热塑性聚合物70-90份、多功能抗菌母粒1-20份、色母粒0-5份、抗氧剂0.05-5份、光稳定剂0.05-5份、润滑剂0-5份、无机填料0-5份。
本发明使用多功能抗菌粉末为原料之一，使人造草在低抗菌剂添加量时就能发挥高效的抗菌效果，同时有具备发射H3O2 -负离子的功能，可有效净化室内空气。
本发明的更优技术方案为：
所述热塑性聚合物为聚乙烯、聚丙烯、乙烯-丙烯共聚物、乙烯-丁烯共聚物、乙烯-己烯共聚物、乙烯-辛烯共聚物、乙烯-醋酸乙烯共聚物、乙烯-丙烯酸酯共聚物及聚酰胺中的一种或多种。
所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂、受阻胺类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂和硫代酯类抗氧剂中的一种或多种；光稳定剂为受阻胺类光稳定剂、水杨酸类光稳定剂、邻羟基二苯甲酮类光稳定剂和邻羟基苯丙三唑类光稳定剂中的一种或多种；润滑剂为聚四氟乙烯、乙撑双硬脂酰胺、芥酸酰胺、石蜡、硅油、硬脂酸钙、硬脂酸镁和硬脂酸锌中的一种或多种。
所述多功能抗菌母粒由多功能抗菌粉末、热塑性聚合物、加工助剂混合捏合而成，其中，多功能抗菌粉末与热塑性聚合物的重量比为1:5-2，多功能抗菌粉末由重量比为1:50-1的抗菌剂粉末与功能性粉末混合制成，优选重量比为1:20-2。
所述抗菌剂粉末为Ag+抗菌剂、ZnO抗菌剂、纳米TiO2抗菌剂、季铵盐类抗菌剂中的一种或多种的混合粉末；抗菌剂粉末的粒径为0.01-5μm，优选0.01-1μm；功能性粉末为电气石矿粉、蛋白石矿粉、奇才石矿粉中的一种或多种的混合物，功能性粉末粒径为0.1-10μm，优选0.1-6μm。
本发明所述的可净化空气的抗菌人造草纤维的制备方法，包括如下步骤：
（1）将抗菌剂粉末、功能性粉末、加工助剂加入研磨机中研磨，得到多功能抗菌粉末；将多功能抗菌粉末、热塑性聚合物和加工助剂加入捏合机中捏合；将捏合后的物料经单螺杆挤出机熔融共混、挤出、造粒制成多功能抗菌母粒；
（2）将热塑性聚合物、多功能抗菌母粒、色母粒、抗氧剂、光稳定剂、润滑剂及无机填料在高混机中混合5-10min制成预混料，然后将预混料加入料斗，并经单螺杆挤出机熔融共混；
（3）挤出后的物料经冷却、牵伸、热处理后成为可净化空气的抗菌人造草纤维。
其优选的是：
步骤（1）中，研磨温度为20-80℃，时间为10-60min，捏合温度为110-180℃，捏合时间为10-60min；挤出机各加热段的设定温度为110-270℃，螺杆转速为10-50r/min。
步骤（2）中，挤出机螺杆的长径比大于32，螺杆转速30-70r/min，挤出机温度为150-270℃。
步骤（3）中，冷却温度为80-120℃，牵伸温度为70-150℃，牵伸比为3-12，热处理温度为70-150℃，热处理回缩率为5-30%。
本发明产品具有可发射H3O2 -负离子、净化空气、抗菌效果好、抗菌剂用量少的特点；所发射的H3O2 -负离子既可以净化空气，同时具有一定的抗菌效果，在H3O2 -负离子协同抗菌的作用下，抗菌剂的用量明显减少。
（四）具体实施方式
除非另外说明，本文中所用的术语均具有本领域技术人员常规理解的含义，为了便于理解本发明，将本文中使用的一些术语进行了下述定义。
所有的数字标识，例如pH、温度、时间、浓度，包括范围，都是近似值。要了解，虽然不总是明确地叙述所有的数字标识之前都加上术语“约”。同时也要了解，虽然不总是明确地叙述，本文中描述的试剂仅仅是示例，其等价物是本领域已知的。
下面结合实施例来详细说明本发明。
实施例1：
一种多功能抗菌母粒，由多功能抗菌粉末、热塑性聚合物、加工助剂经捏合机捏合、造粒而成。
所述的多功能抗菌母粒的制备方法，包括如下步骤：
1）将2kg Ag+抗菌剂粉末、20kg功能性粉末、0.1kg助剂经研磨机在50℃下研磨30min，制成多功能抗菌粉末；
2）将15kg多功能抗菌粉末、45kg聚乙烯经捏合机捏合20min，加工温度为120℃，混合物料经造粒制成多功能抗菌母粒。
所述的可净化空气的抗菌人造草纤维，由包括如下重量份的原料制成：聚乙烯82份，多功能抗菌母粒16份，色母粒2份，0.2份光稳定剂944，0.15份抗氧剂1010，0.15份抗氧剂168，硬脂酸锌0.5份。
所述的可净化空气的抗菌人造草纤维的制备方法，包括如下步骤：
1）将聚乙烯、多功能抗菌母粒、色母粒、光稳定剂、抗氧剂、硬脂酸锌按比例在高混机中混合5min，然后将预混料加入料斗，并经单螺杆挤出机熔融共混；其中，挤出机螺杆的长径比为35，螺杆转速36r/min，挤出机温度180℃；
2）挤出后的物料经过冷却、牵伸、热处理后成为负离子人造草纤维；其中冷却温度85℃，牵伸温度75℃，牵伸比为6，热处理温度80℃，热处理回缩率13%。
实施例2：
一种多功能抗菌母粒，由多功能抗菌粉末、热塑性聚合物、加工助剂经捏合机捏合、造粒而成。
所述的多功能抗菌母粒的制备方法，包括如下步骤：
1）将2.5kg Ag+抗菌剂粉末、20kg功能性粉末、0.1kg助剂经研磨机在50℃下研磨30min，制成多功能抗菌粉末；
2）将15kg多功能抗菌粉末、45kg聚乙烯经捏合机捏合20min，加工温度为120℃，混合物料经造粒制成多功能抗菌母粒。
所述的可净化空气的抗菌人造草纤维，由包括如下重量份的原料制成：聚乙烯82份，多功能抗菌母粒16份，色母粒2份、0.2份光稳定剂944，0.15份抗氧剂1010，0.15份抗氧剂168，硬脂酸锌0.5份。
所述的可净化空气的抗菌人造草纤维的制备方法，包括如下步骤：
1）将聚乙烯、多功能抗菌母粒、色母粒、光稳定剂、抗氧剂、硬脂酸锌按比例在高混机中混合5min，然后将预混料加入料斗，并经单螺杆挤出机熔融共混；其中，挤出机螺杆的长径比为35，螺杆转速36r/min，挤出机温度180℃；
2）挤出后的物料经过冷却、牵伸、热处理后成为负离子人造草纤维；其中冷却温度85℃，牵伸温度75℃，牵伸比为6，热处理温度80℃，热处理回缩率12%。
实施例3：
一种多功能抗菌母粒，由多功能抗菌粉末、热塑性聚合物、加工助剂经捏合机捏合、造粒而成。
所述的多功能抗菌母粒的制备方法，包括如下步骤：
1）将3kg Ag+抗菌剂粉末、18kg功能性粉末、0.15kg助剂经研磨机在50℃下研磨30min，制成多功能抗菌粉末；
2）将15kg多功能抗菌粉末、45kg聚乙烯经捏合机捏合20min，加工温度为120℃，混合物料经造粒制成多功能抗菌母粒。
所述的可净化空气的抗菌人造草纤维，由包括如下重量份的原料制成：聚乙烯82份，多功能抗菌母粒16份，色母粒2份、0.2份光稳定剂944，0.15份抗氧剂1010，0.15份抗氧剂168，硬脂酸锌0.5份。
所述的可净化空气的抗菌人造草纤维的制备方法，包括如下步骤：
1）将聚乙烯、多功能抗菌母粒、色母粒、光稳定剂、抗氧剂、硬脂酸锌按比例在高混机中混合5min，然后将预混料加入料斗，并经单螺杆挤出机熔融共混；其中，挤出机螺杆的长径比为35，螺杆转速36r/min，挤出机温度180℃；
2）挤出后的物料经过冷却、牵伸、热处理后成为负离子人造草纤维；其中冷却温度85℃，牵伸温度75℃，牵伸比为6，热处理温度80℃，热处理回缩率12%。
对比例1：
一种可净化空气的抗菌人造草纤维，由包括如下重量份的原料制成：聚乙烯98份，抗菌剂粉末0.4份，色母粒2份、0.2份光稳定剂944，0.15份抗氧剂1010，0.15份抗氧剂168，硬脂酸锌0.5份。
所述的可净化空气的抗菌人造草纤维的制备方法，包括如下步骤：
1）将聚乙烯、抗菌剂粉末、色母粒、光稳定剂、抗氧剂、硬脂酸锌按比例在高混机中混合5min，然后将预混料加入料斗，并经单螺杆挤出机熔融共混；其中，挤出机螺杆的长径比为35，螺杆转速36r/min，挤出机温度180℃；
2）挤出后的物料经过冷却、牵伸、热处理后成为负离子人造草纤维；其中冷却温度85℃，牵伸温度75℃，牵伸比为6，热处理温度80℃，热处理回缩率13%。
对比例2：
一种可净化空气的抗菌人造草纤维，由包括如下重量份的原料制成：聚乙烯98份，抗菌剂粉末0.5份，色母粒2份、0.2份光稳定剂944，0.15份抗氧剂1010，0.15份抗氧剂168，硬脂酸锌0.5份。
所述的可净化空气的抗菌人造草纤维的制备方法，包括如下步骤：
1）将聚乙烯、抗菌剂粉末、色母粒、光稳定剂、抗氧剂、硬脂酸锌按比例在高混机中混合5min，然后将预混料加入料斗，并经单螺杆挤出机熔融共混；其中，挤出机螺杆的长径比为35，螺杆转速36r/min，挤出机温度180℃；
2）挤出后的物料经过冷却、牵伸、热处理后成为负离子人造草纤维；其中冷却温度85℃，牵伸温度75℃，牵伸比为6，热处理温度80℃，热处理回缩率13%。
对比例3：
一种可净化空气的抗菌人造草纤维，由包括如下重量份的原料制成：聚乙烯95份，多功能性粉末4份，色母粒2份、0.2份光稳定剂944，0.15份抗氧剂1010，0.15份抗氧剂168，硬脂酸锌0.5份。
所述的可净化空气的抗菌人造草纤维的制备方法，包括如下步骤：
1）将聚乙烯、抗菌剂粉末、色母粒、光稳定剂、抗氧剂、硬脂酸锌按比例在高混机中混合5min，然后将预混料加入料斗，并经单螺杆挤出机熔融共混；其中，挤出机螺杆的长径比为35，螺杆转速36r/min，挤出机温度180℃；
2）挤出后的物料经过冷却、牵伸、热处理后成为负离子人造草纤维；其中冷却温度85℃，牵伸温度75℃，牵伸比为6，热处理温度80℃，热处理回缩率13%。
测试方法：
（1）抗菌性测试标准
采用QB/T 2591-2003A《抗菌塑料——抗菌性能评价及其测试方法》标准进行测试，实验菌种：大肠杆菌ATCC 25922，金黄色葡萄球菌ATCC 6538。
（2）负离子发生量的测试标准
采用JC/T 1016-2006《材料负离子发生量的测试方法》标准进行测试。
下表为实施例1-3与对比例1-3的低气味抗菌热塑性聚合物组合物的性能测试结果。
通过性能对比可以发现，加入多功能抗菌母粒后的人造草纤维的抗菌性明显要高于只加入抗菌剂的人造草纤维，这说明多功能抗菌母粒提高了人造草纤维的抗菌效果；多功能抗菌母粒的加入还使人造草纤维能够发射大量的H3O2 -负离子，H3O2 -负离子不仅能有效消除空气中的细微颗粒PM2.5、甲醛、氨气等有害物质，而且具有较明显的抗菌效果。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种可净化空气的抗菌人造草纤维，其特征为，由以下重量份数的原料经熔融共混、挤出、拉丝、定型制成：热塑性聚合物70-90份、多功能抗菌母粒1-20份、色母粒0-5份、抗氧剂0.05-5份、光稳定剂0.05-5份、润滑剂0-5份、无机填料0-5份。
2.根据权利要求1所述的可净化空气的抗菌人造草纤维，其特征在于：所述热塑性聚合物为聚乙烯、聚丙烯、乙烯-丙烯共聚物、乙烯-丁烯共聚物、乙烯-己烯共聚物、乙烯-辛烯共聚物、乙烯-醋酸乙烯共聚物、乙烯-丙烯酸酯共聚物及聚酰胺中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的可净化空气的抗菌人造草纤维，其特征在于：所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂、受阻胺类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂和硫代酯类抗氧剂中的一种或多种；光稳定剂为受阻胺类光稳定剂、水杨酸类光稳定剂、邻羟基二苯甲酮类光稳定剂和邻羟基苯丙三唑类光稳定剂中的一种或多种；润滑剂为聚四氟乙烯、乙撑双硬脂酰胺、芥酸酰胺、石蜡、硅油、硬脂酸钙、硬脂酸镁和硬脂酸锌中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的可净化空气的抗菌人造草纤维，其特征在于：所述多功能抗菌母粒由多功能抗菌粉末、热塑性聚合物、加工助剂混合捏合而成，其中，多功能抗菌粉末与热塑性聚合物的重量比为1:5-2，多功能抗菌粉末由重量比为1:50-1的抗菌剂粉末与功能性粉末混合制成。
5.根据权利要求4所述的可净化空气的抗菌人造草纤维，其特征在于：所述抗菌剂粉末为Ag+抗菌剂、ZnO抗菌剂、纳米TiO2抗菌剂、季铵盐类抗菌剂中的一种或多种的混合粉末；抗菌剂粉末的粒径为0.01-5μm；功能性粉末为电气石矿粉、蛋白石矿粉、奇才石矿粉中的一种或多种的混合物，功能性粉末粒径为0.1-10μm。
6.根据权利要求4或5所述的可净化空气的抗菌人造草纤维，其特征在于：所述多功能抗菌粉末由重量比为1:20-2的抗菌剂粉末与功能性粉末混合制成；抗菌剂粉末的粒径为0.01-1μm；功能性粉末的粒径为0.1-6μm。
7.根据权利要求1所述的可净化空气的抗菌人造草纤维的制备方法，其特征为，包括如下步骤：（1）将抗菌剂粉末、功能性粉末、加工助剂加入研磨机中研磨，得到多功能抗菌粉末；将多功能抗菌粉末、热塑性聚合物和加工助剂加入捏合机中捏合；将捏合后的物料经单螺杆挤出机熔融共混、挤出、造粒制成多功能抗菌母粒；（2）将热塑性聚合物、多功能抗菌母粒、色母粒、抗氧剂、光稳定剂、润滑剂及无机填料在高混机中混合5-10min制成预混料，然后将预混料加入料斗，并经单螺杆挤出机熔融共混；（3）挤出后的物料经冷却、牵伸、热处理后成为可净化空气的抗菌人造草纤维。
8.根据权利要求7所述的可净化空气的抗菌人造草纤维的制备方法，其特征在于：步骤（1）中，研磨温度为20-80℃，时间为10-60min，捏合温度为110-180℃，捏合时间为10-60min；挤出机各加热段的设定温度为110-270℃，螺杆转速为10-50r/min。
9.根据权利要求7所述的可净化空气的抗菌人造草纤维的制备方法，其特征在于：步骤（2）中，挤出机螺杆的长径比大于32，螺杆转速30-70r/min，挤出机温度为150-270℃。
10.根据权利要求7所述的可净化空气的抗菌人造草纤维的制备方法，其特征在于：步骤（3）中，冷却温度为80-120℃，牵伸温度为70-150℃，牵伸比为3-12，热处理温度为70-150℃，热处理回缩率为5-30%。
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