CN107227555A - 一种纳米改性熔喷非织造布材料及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种纳米改性熔喷非织造布材料的制造方法，所述制造方法为：纳米二氧化钛、纳米二氧化硅改性→改性纳米二氧化钛、纳米二氧化硅与聚丙烯切片混合制成聚丙烯熔喷无纺布→经电晕驻极工艺对无纺布进行驻极处理。本发明将纳米二氧化硅和纳米二氧化钛改性后与聚丙烯切片混合制成聚丙烯熔喷无纺布，制成的产品无需后续整理即具有高强度和良好的力学性能，弥补了现有熔喷无纺布强度不够、而复合无纺材料厚度和透气性不佳的缺陷，同时本发明还具有抗菌、除臭、除醛等功能。
Description
技术领域
本发明涉及过滤材料领域，具体涉及一种纳米改性熔喷非织造布材料及其制造方法。
背景技术
熔喷非织造布是依靠高速、高温气流喷吹聚合物熔体使其得到迅速拉伸而制备超细纤维的一种方法，将聚丙烯切片通过螺杆挤压机使其熔融，经过喷丝孔喷出成为纤维状，并在高速热气流的喷吹下，使之受到强大拉伸，形成极细的短纤维，这些短纤维被吸附在成网帘上，纤维间相互粘连成为熔喷非织造布。其工艺得到的纤维直径非常小，通常在5um以下，这使得熔喷非织造布在过滤、阻菌、吸附等方面有着突出的优点。
但由于熔喷法非织造布的纤维之间是依靠余热自粘合的，因此熔喷布的力学性能差，强度较低，断裂伸长较小，耐磨性能较差，往往需要与纺粘工艺等无纺布复合使用以弥补其强度方面的弱点，如SMS、SMMS等复合无纺布，形成多层叠合的产品。但这样一来，产品的成本便随之增加，厚度、透气性也受到影响，应用场合受到限制。
如果想要对单层无纺布的强度进行增强，就需要对无纺布产品进行后整理，现有技术中有一些增强无纺布强度的方法，如CN201510595308.X一种高强度纤维无纺布的加工方法，将增强涂料均匀刷涂于无纺布上，得到高强度纤维无纺布。
如何能够得到强度高、无需后续处理的熔喷非织造布，这就对业内人士提出了更高的要求。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种纳米改性熔喷非织造布材料及其制造方法，通过纳米二氧化硅及二氧化钛对熔喷无纺布进行改性，无需后续处理即具有高的强度和良好的力学性能，并同时获得抗菌、除臭、除甲醛等功能。
为实现所述技术目的，本发明的技术方案是：一种纳米改性熔喷非织造布材料的制造方法，所述制造方法为：纳米二氧化钛、纳米二氧化硅改性→改性纳米二氧化钛、纳米二氧化硅与聚丙烯切片混合制成聚丙烯熔喷无纺布→经电晕驻极工艺对无纺布进行驻极处理。
优选的，所述制造方法的具体步骤如下：
1)纳米二氧化钛、纳米二氧化硅改性：将纳米二氧化钛、纳米二氧化硅干燥，去除水分；→将纳米二氧化硅、纳米二氧化钛均匀溶解在甲苯中，再加入偶联剂；→使用超声波混合振荡；→将混合溶液置于水浴回流反应装置中反应；→用无水乙醇清洗抽滤干净后烘干；
2)将改性后的纳米二氧化硅与纳米二氧化钛混合物与聚丙烯切片混合，经熔喷非织造成型设备制成聚丙烯熔喷无纺布；
3)经电晕驻极工艺对无纺布进行驻极处理，得到纳米改性熔喷非织造布材料。
优选的，所用纳米二氧化硅的粒径为15～25nm，所用二氧化钛的粒径为5～10nm。
优选的，将纳米二氧化钛、纳米二氧化硅在100～140℃的温度下进行干燥。
优选的，按照质量分数，纳米二氧化硅、纳米二氧化钛各为甲苯的1％～6％。
优选的，按照质量分数，加入的偶联剂占甲苯体积的0.05～0.3％。
优选的，超声波混合振荡的时间为10～40分钟。
优选的，水浴回流反应装置中的条件为150～200分钟，温度85～105℃。
优选的，水浴回流反应装置中的条件是反应180分钟，温度95℃。
优选的，改性后的纳米二氧化钛和纳米二氧化钠按1～8％的质量百分比与聚丙烯切片混合。
本发明所述纳米改性熔喷非织造布材料制造方法的具体步骤如下：
1)纳米二氧化钛、纳米二氧化硅改性：将纳米二氧化钛、纳米二氧化硅在100～140℃的温度下进行干燥，去除水分；→将纳米二氧化硅、纳米二氧化钛分别按1％～6％的质量分数均匀溶解在甲苯中，再加入0.05～0.3％质量分数的偶联剂；→使用超声波混合振荡10～40分钟；→将混合溶液置于水浴回流反应装置中反应150～200分钟，温度85～105℃；→用无水乙醇清洗抽滤干净后烘干；
2)将改性后的纳米二氧化硅与纳米二氧化钛混合物按1～8％的质量百分比与聚丙烯切片混合，经熔喷非织造成型设备制成聚丙烯熔喷无纺布；
3)经电晕驻极工艺对无纺布进行驻极处理，得到纳米改性熔喷非织造布材料。
本发明还提供一种纳米改性熔喷非织造布材料，所述纳米改性熔喷非织造布材料经以下方法制造得到：纳米二氧化钛、纳米二氧化硅改性→改性纳米二氧化钛、纳米二氧化硅与聚丙烯切片混合制成聚丙烯熔喷无纺布→经电晕驻极工艺对无纺布进行驻极处理。
优选的，所用纳米二氧化硅的粒径为15～25nm，所用二氧化钛的粒径为5～10nm。
优选的，所述纳米二氧化钛、纳米二氧化硅的改性步骤为：将纳米二氧化钛、纳米二氧化硅干燥，去除水分；→将纳米二氧化硅、纳米二氧化钛均匀溶解在甲苯中，再加入偶联剂；→使用超声波混合振荡；→将混合溶液置于水浴回流反应装置中反应；→用无水乙醇清洗抽滤干净后烘干。
由于纳米二氧化硅及二氧化钛表面呈极性，容易团聚，在有机体中不容易分散，本发明先对纳米二氧化硅及二氧化钛等无机纳米颗粒混合物进行改性，改性后的纳米颗粒能够在有机溶液中分散均匀，从而使产品获得更好的技术效果。
由于纳米二氧化硅有较强的诱导结晶能力，使聚丙烯纤维晶型向较为完善的α晶发生转变，从而提高熔喷非织造布材料的强度，改善熔喷非织造布的力学性能。
二氧化钛是光触媒，粒径在10nm以下的纳米级二氧化钛光催化突破传统光触媒只能在紫外强光下反应的限制，反应光谱扩展到10～600nm，在微弱可见光条件下也能进行光催化反应。将粒径10nm以下的纳米二氧化钛加入到熔喷非织造布中，使熔喷非织造布在低可见光条件下也可以进行光催化反应，从而获得抗菌杀菌、防污保洁、除去甲醛的能力。
因此，将纳米二氧化硅和纳米二氧化钛改性后共同作用于聚丙烯切片，得到的纳米改性熔喷非织造布材料既具有很高的强度和良好的力学性能，又具有抗菌除臭、除甲醛等附加性能。
本发明的有益效果是：
1)熔喷无纺布的强度得到明显改善，力学综合性能得到加强；
2)本发明使用超声波处理无机纳米混合物，使其在表面处理剂中充分分散、接触、浸润及反应，从而能够在非织造布材料中分散得更均匀，能够更好地完成提高强度和抗菌防菌等技术效果；
3)本发明无需后整理工艺，使单层熔喷非织造布材料产品性能稳定、力学性能良好，厚度小、透气性好，在某些应用中可单独使用，弥补了熔喷非织造材料与复合无纺布之间的空白。
本发明中，非织造布材料、非织造布、无纺布等名词均具有相同含义。
本发明将纳米二氧化硅和纳米二氧化钛改性后与与聚丙烯切片混合制成聚丙烯熔喷无纺布，制成的产品具有高强度和良好的力学性能，同时还具有抗菌、除臭、除醛性能。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供一种纳米改性熔喷非织造布材料的制造方法，所述制造方法为：纳米二氧化钛、纳米二氧化硅改性→改性纳米二氧化钛、纳米二氧化硅与聚丙烯切片混合制成聚丙烯熔喷无纺布→经电晕驻极工艺对无纺布进行驻极处理。
优选的，所述制造方法的具体步骤如下：
1)纳米二氧化钛、纳米二氧化硅改性：将纳米二氧化钛、纳米二氧化硅干燥，去除水分；→将纳米二氧化硅、纳米二氧化钛均匀溶解在甲苯中，再加入偶联剂；→使用超声波混合振荡；→将混合溶液置于水浴回流反应装置中反应；→用无水乙醇清洗抽滤干净后烘干；
2)将改性后的纳米二氧化硅与纳米二氧化钛混合物与聚丙烯切片混合，经熔喷非织造成型设备制成聚丙烯熔喷无纺布；
3)经电晕驻极工艺对无纺布进行驻极处理，得到纳米改性熔喷非织造布材料。
优选的，所用纳米二氧化硅的粒径为15～25nm，所用二氧化钛的粒径为5～10nm。
优选的，将纳米二氧化钛、纳米二氧化硅在100～140℃的温度下进行干燥。
优选的，按照质量分数，纳米二氧化硅、纳米二氧化钛各为甲苯的1％～6％。
优选的，按照质量分数，加入的偶联剂占甲苯体积的0.05～0.3％。
优选的，所述超声波混合振荡时间为10～40分钟。
优选的，所述水浴回流反应的条件为150～200分钟，温度85～105℃。
优选的，改性后的纳米二氧化钛和纳米二氧化钠按1～8％的质量百分比与聚丙烯切片混合。
实施例1
1)选用粒径为20～25nm的纳米二氧化硅，粒径为5～10nm的二氧化钛；在120℃的温度下进行干燥，去除水分；
2)将纳米二氧化硅、纳米二氧化钛分别按1％及4％的质量分数均匀溶解在甲苯中，再加入0.2％质量分数的偶联剂；
3)使用超声波混合振荡20分钟；
4)将混合溶液置于水浴回流反应装置中，反应180分钟，温度95℃；
5)用无水乙醇清洗抽滤干净后烘干，得到改性的纳米二氧化硅与纳米二氧化钛；
6)将改性后的纳米二氧化硅与纳米二氧化钛混合物按5％的质量百分比与聚丙烯切片混合，经熔喷非织造成型设备制成聚丙烯熔喷无纺布；
7)经电晕驻极工艺对无纺布进行驻极处理，得到纳米改性熔喷非织造布材料。
本实施例生产出来的纳米改性熔喷非织造布材料，测试参数见表1。
实施例2
1)选用粒径为20～25nm的纳米二氧化硅，粒径为5～10nm的二氧化钛；在100℃的温度下进行干燥，去除水分；
2)将纳米二氧化硅、纳米二氧化钛分别按6％及1％的质量分数均匀溶解在甲苯中，再加入0.3％质量分数的偶联剂；
3)使用超声波混合振荡20分钟；
4)将混合溶液置于水浴回流反应装置中，反应180分钟，温度95℃；
5)用无水乙醇清洗抽滤干净后烘干；
6)将改性后的纳米二氧化硅与纳米二氧化钛混合物按8％的质量百分比与聚丙烯切片混合，经熔喷非织造成型设备制成聚丙烯熔喷无纺布；
7)经电晕驻极工艺对无纺布进行驻极处理，得到纳米改性熔喷非织造布材料。
实施例3
1)选用粒径为20～25nm的纳米二氧化硅，粒径为5～10nm的二氧化钛；在140℃的温度下进行干燥，去除水分；
2)将纳米二氧化硅、纳米二氧化钛分别按3％及2％的质量分数均匀溶解在甲苯中，再加入0.1％质量分数的偶联剂；
3)使用超声波混合振荡40分钟；
4)将混合溶液置于水浴回流反应装置中，反应200分钟，温度105℃；
5)用无水乙醇清洗抽滤干净后烘干；
6)将改性后的纳米二氧化硅与纳米二氧化钛混合物按4％的质量百分比与聚丙烯切片混合，经熔喷非织造成型设备制成聚丙烯熔喷无纺布；
7)经电晕驻极工艺对无纺布进行驻极处理，得到纳米改性熔喷非织造布材料。
对上述实施例制备的纳米改性熔喷非织造布材料进行测试，各项参数如表1所示。
表1 实施例产品性能测试结果
从表1的测试结果可以看到，本发明实施例制备的纳米改性熔喷非织造布材料具有较高的强度和良好的综合力学性能，且自带杀菌除菌功能，实现了高强度和杀菌保洁的良性统一。
本发明将纳米二氧化硅和纳米二氧化钛改性后与与聚丙烯切片混合制成聚丙烯熔喷无纺布，制成的产品无需后续整理即具有高强度和良好的力学性能，弥补了现有熔喷无纺布强度不够、而复合无纺材料厚度和透气性不佳的缺陷，同时本发明还具有抗菌、除臭、除醛等功能。
对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种纳米改性熔喷非织造布材料的制造方法，其特征在于，所述制造方法为：纳米二氧化钛、纳米二氧化硅改性→改性纳米二氧化钛、纳米二氧化硅与聚丙烯切片混合制成聚丙烯熔喷无纺布→经电晕驻极工艺对无纺布进行驻极处理。
2.如权利要求1所述的纳米改性熔喷非织造布材料的制造方法，其特征在于，所述制造方法的具体步骤如下：
1)纳米二氧化钛、纳米二氧化硅改性：将纳米二氧化钛、纳米二氧化硅干燥，去除水分；→将纳米二氧化硅、纳米二氧化钛均匀溶解在甲苯中，再加入偶联剂；→使用超声波混合振荡；→将混合溶液置于水浴回流反应装置中反应；→用无水乙醇清洗抽滤干净后烘干；
2)将改性后的纳米二氧化硅与纳米二氧化钛混合物与聚丙烯切片混合，经熔喷非织造成型设备制成聚丙烯熔喷无纺布；
3)经电晕驻极工艺对无纺布进行驻极处理，得到纳米改性熔喷非织造布材料。
3.如权利要求1所述的纳米改性熔喷非织造布材料的制造方法，其特征在于，所用纳米二氧化硅的粒径为15～25nm，所用二氧化钛的粒径为5～10nm。
4.如权利要求2所述的纳米改性熔喷非织造布材料的制造方法，其特征在于，按照质量分数，纳米二氧化硅、纳米二氧化钛各为甲苯的1％～6％。
5.如权利要求2所述的纳米改性熔喷非织造布材料，其特征在于，按照质量分数，加入的偶联剂占甲苯体积的0.05～0.3％。
6.如权利要求2所述的纳米改性熔喷非织造布材料的制造方法，其特征在于，超声波混合振荡的时间为10～40分钟。
7.如权利要求2所述的纳米改性熔喷非织造布材料的制造方法，其特征在于，所述水浴回流反应的条件为150～200分钟，温度85～105℃。
8.如权利要求1所述的纳米改性熔喷非织造布材料的制造方法，其特征在于，改性后的纳米二氧化钛和纳米二氧化钠按1～8％的质量百分比与聚丙烯切片混合。
9.一种纳米改性熔喷非织造布材料，其特征在于，所述纳米改性熔喷非织造布材料经以下方法制造得到：纳米二氧化钛、纳米二氧化硅改性→改性纳米二氧化钛、纳米二氧化硅与聚丙烯切片混合制成聚丙烯熔喷无纺布→经电晕驻极工艺对无纺布进行驻极处理。
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