CN108085979B - 一种抗静电织物及抗静电膜布复合材料 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种抗静电织物及抗静电膜布复合材料。现有纺粘非织造布与PE微孔透气膜的复合材料，其抗静电性能随着时间的推移逐步衰减，不能起到应有的降低表面电阻的作用。本发明的抗静电膜布复合材料包含抗静电织物和与抗静电织物复合的多孔薄膜；所述的抗静电织物包含0.01‑2gsm的抗静电剂、0.01‑2gsm的保水剂和0.01‑2gsm的增效剂；所述抗静电剂选自十八烷基二甲基羟乙基季胺硝酸盐、十二烷基二甲基甜菜碱、月桂酰胺丙基甜菜碱中的一种或多种的混合物；所述保水剂选自氯化钙、甜菜碱、硝酸铵中的一种或多种的混合物；所述增效剂选自氯化钠、氯化钾中的一种或多种的混合物。本发明的抗静电织物膜布复合材料具有长期稳定的抗静电效果，特别是在长期相对干燥环境中。

Description

一种抗静电织物及抗静电膜布复合材料
技术领域
本发明涉及应用于医疗防护用途的抗静电材料，具体地说是一种抗静电织物及抗静电膜布复合材料。
背景技术
在许多场合，静电会导致精密医疗仪器或集成电路损坏，如在治疗或外科手术过程中发生，可能由此产生较为严重的后果。因而在许多场所要求防护服具备抗静电性能，这些抗静电服面料表面电阻比较低，当电荷累积时，能够迅速消散。
为了得到抗静电面料，人们采用很多方法实现面料的抗静电性能，如采用导电纤维丝，如：金属丝、碳纤维丝等，与普通纤维进行混纺、混织，得到抗静电布。这种情况以机织布居多。而对于成本低廉可作为一次性防护面料使用的非织造布，在纤维的挤出时，可以在原料中加入抗静电剂，如导电炭黑、纳米银、导电石墨等，得到永久性的抗静电纤维，但是这个解决方案成本较为高昂，且影响纤维物理性能。
也有在纤维原料中加入抗静电剂，所选择的抗静电剂与聚合物纤维相容性稍差，随着时间而微量缓慢渗出到纤维表面，吸收空气中的微量水分而降低布料表面电阻。该方案虽有相对较好的抗静电耐久性，但是抗静电剂因添加量和分散性的问题，通常需要制成母料添加，难以小批量生产，成本高，适合大批量生产。
针对于膜布复合面料的抗静电化解决方案，实现膜布复合布料抗静电性能的途径有两个：一是通过在透气薄膜加工过程中，添加抗静电母粒，使薄膜具备抗静电性能，再与普通纺粘非织造布复合。在透气薄膜中添加的抗静电母粒，除了本征型抗静电剂，如纳米银、纳米铜、碳纤维、导电石墨甚至聚苯胺等方案以外，通常在实际广泛应用的是：添加一些类表面活性剂，这些类表面活性剂具有一定的吸湿性能，且与透气薄膜本体树脂相容性不好，更容易逐步迁移到薄膜外表面，吸收空气中的水分，以降低薄膜表面电阻。然而这些抗静电剂的存在，改变了碳酸钙颗粒表面与透气膜本体树脂(例如：PE透气膜)的界面接合，对透气膜在拉伸过程中产生微孔的性能有较大影响，因而不但成本比较高，给生产也带来较大的困难。
相对来说，无论是单层布料还是膜布复合材料，在纺粘非织造布上进行抗静电后整理，更加方便易行，成为绝大多数类似面料的首选方案。采用此工艺时，纺粘无纺布在抗静电剂溶液中浸渍后烘干，使纺粘非织造布纤维表面附着有抗静电剂化合物分子，利用抗静电剂的吸湿性能，降低纤维表面的表面电阻，实现面料抗静电功能。
对于医疗上普遍使用的SMS类布料，通常也通过浸渍工艺获得抗静电性能。但限于SMS本身的耐静水压不是太高，甚至在抗静电处理后，耐静水压性能会有一定幅度的下降，因而只限于抗菌性能要求不是非常严格的场所。而对于高感染控制要求场合使用的面料，通常采用膜布复合面料。
膜布复合面料抗静电性能解决方案，通常采用的最方便最价廉的方法，就是采用经抗静电浸渍后整理后的布料，与透气薄膜进行复合。但是对于纺粘非织造布与PE微孔透气膜复合物这种高性价比的特定防护服面料，所用的纺粘非织造布在复合前进行上述抗静电后整理后，其膜布复合面料普遍存在抗静电性能的耐久性不佳，随着储存时间会逐渐下降的问题。究其原因，是随着时间的推移，经后整理后存在于纺粘非织造布纤维表面的抗静电剂，逐步向多孔的透气薄膜内部迁移，使得纺粘布表面抗静电性能越来越差，而纤维表面有限的抗静电剂迁移到透气薄膜的贯通大比表面微孔群中，淹没在微孔中，不能对具有巨大比表面的薄膜起到应有的足够的吸水降低表面电阻的作用。如果纺粘非织造布越薄，透气薄膜越厚，这个现象越明显。
发明内容
本发明所要解决的技术问题之一是克服现有纺粘非织造布与PE微孔透气膜复合物抗静电性能随着时间的推移逐步衰减的缺点，提供一种改进的抗静电织物，其与多孔薄膜复合后，在长时间内能保持较好的抗静电效果。
为此，本发明采用的技术方案为：一种抗静电织物，其包含：
0.01-2gsm的抗静电剂；
0.01-2gsm的保水剂；
0.01-2gsm的增效剂；
所述抗静电剂选自：十八烷基二甲基羟乙基季胺硝酸盐、十二烷基二甲基甜菜碱、月桂酰胺丙基甜菜碱中的一种或多种的混合物；
所述保水剂选自：氯化钙、甜菜碱、硝酸铵中的一种或多种的混合物；
所述增效剂选自：氯化钠、氯化钾中的一种或多种的混合物。
作为上述抗静电织物技术方案的优选，所述抗静电剂选自：十八烷基二甲基羟乙基季胺硝酸盐或十二烷基二甲基甜菜碱的一种或两种的混合物；所述保水剂选自：氯化钙、甜菜碱的一种或两种的混合物。
作为上述抗静电织物技术方案的优选，所述的抗静电织物包含：0.2-1gsm的抗静电剂、0.1-0.5gsm的保水剂和0.1-0.5gsm的增效剂。
上述抗静电织物的制备方法，其包括如下步骤：
1)以水为溶剂，加入抗静电剂、保水剂和增效剂，配制成抗静电浸轧液，所述抗静电剂、保水剂和增效剂的质量百分浓度分别为0.01-4％、0.01-3％和0.01-3％，均优选为0.5-1.0％；
2)将织物浸渍于所述的抗静电浸轧液中浸轧，将浸轧后的织物烘干得抗静电织物。
作为上述制备方法的优选，步骤2)中，浸轧后的织物带液率控制在100-250％，烘干的温度控制在120℃以下。
作为上述制备方法的优选，步骤2)中，所述的织物为PP纺粘非织造布。
本发明所要解决的技术问题之二是克服现有抗静电膜布复合材料的抗静电性能随着时间的推移逐步衰减的缺点，提供一种改进的抗静电膜布复合材料，其在长时间内能保持较好的抗静电效果。
一种抗静电膜布复合材料，其包含抗静电织物和与抗静电织物复合的多孔薄膜；
所述的抗静电织物包含：
0.01-2gsm的抗静电剂；
0.01-2gsm的保水剂；
0.01-2gsm的增效剂；
所述抗静电剂选自：十八烷基二甲基羟乙基季胺硝酸盐、十二烷基二甲基甜菜碱、月桂酰胺丙基甜菜碱中的一种或多种的混合物；
所述保水剂选自：氯化钙、甜菜碱、硝酸铵中的一种或多种的混合物；
所述增效剂选自：氯化钠、氯化钾中的一种或多种的混合物。
作为上述抗静电膜布复合材料技术方案的优选，所述抗静电剂选自：十八烷基二甲基羟乙基季胺硝酸盐或十二烷基二甲基甜菜碱的一种或两种的混合物；所述保水剂选自：氯化钙、甜菜碱的一种或两种的混合物。
作为上述抗静电膜布复合材料技术方案的优选，所述的抗静电织物包含：0.2-1gsm的抗静电剂、0.1-0.5gsm的保水剂和0.1-0.5gsm的增效剂；最优选为0.5-1.0gsm的抗静电剂、0.25-0.60gsm的保水剂和0.25-0.55gsm的增效剂。
作为上述抗静电膜布复合材料技术方案的优选，所述抗静电织物的面料为PP纺粘非织造布，所述的多孔薄膜为多孔PE薄膜。
所述的多孔PE薄膜，是由PE与碳酸钙颗粒，经流涎成膜，并拉伸后形成的多孔膜，具有良好的透气透湿性能和较高的抗静水压性能，能对多种细菌等病原体有较好的阻隔防护功能，价格低廉，应用广泛，厚度范围大约为0.01-0.04mm。
所述的PP(聚丙烯)纺粘非织造布，其由PP原料粒子经挤出机和喷丝模头喷出纤维丝，在移动网帘上均匀铺展成纤网，并由热轧辊固网形成，克重范围在15-45gsm。
本发明在织物面料中加入具有强吸湿性的保水剂，如：氯化钙、甜菜碱、硝酸铵等，且添加有导电作用的盐类增效剂，以帮助织物面料更强烈地吸收空气中的水分，降低织物面料的表面电阻；由于织物面料经抗静电浸轧液后整理后，吸水物质存在于织物面料布面，至少在逐步迁移后，浓度高的吸水物质依然在布的一侧，它们与多孔薄膜存在争夺水分的效果，从而保持织物面料布面的长期抗静电效果，特别是在长期干燥环境中。
本发明的抗静电织物，其与多孔薄膜复合后得到的抗静电膜布复合材料，在长时间内能保持较好的抗静电效果。
具体实施方式
本发明实施例中评价材料抗静电性能采用防护服抗静电相应的标准GB12014。对防护服抗静电相应标准GB12014的要求是布料表面电阻率达到1×1011Ω/□以下，或者表面电阻达到2.45×109Ω以下，布料两面中，只需要有一面能够达到上述要求即可。
实施例1
分别按溶液的重量百分比1％、0.5％、0.5％的十八烷基二甲基羟乙基季胺硝酸盐、氯化钙、氯化钠配制成浸轧液，取25gsm的PP纺粘非织造布，浸渍轧干后，轧液率为210％，在115℃温度下烘干后得到抗静电非织造布。按相应带液率计算得到抗静电剂、保水剂、增效剂在布上用量分别约0.5gsm、0.25gsm、0.25gsm(见表1实施例试剂数据整理)。
将上述抗静电非织造布与厚度为0.02mm的PE微孔薄膜以热熔胶喷胶复合后，得到两层的复合膜。
经测试，该复合膜的非织造布面表面电阻为1.24×107Ω，薄膜面表面电阻为1.95×107Ω。经60℃老化8天后，复合膜的非织造布面表面电阻为5.90×107Ω，薄膜面表面电阻为3.38×109Ω。
实施例2
依实施例1，将作为抗静电剂的十八烷基二甲基羟乙基季胺硝酸盐更换成十二烷基二甲基甜菜碱，其他条件不改变(见表1实施例试剂数据整理)得到复合膜，该复合膜的非织造布面表面电阻为4.39×107Ω，薄膜面表面电阻为7.91×107Ω。复合膜经60℃老化8天后，非织造布面表面电阻为1.20×108Ω，薄膜面表面电阻为5.35×109Ω。
实施例3
依实施例1，将作为保水剂的氯化钙等比例替换成甜菜碱，其他条件不改变(见表1实施例试剂数据整理)，得到的复合膜，该复合膜的非织造布面表面电阻为1.16×107Ω，薄膜面表面电阻为4.03×106Ω。该复合膜经60℃老化8天后，复合膜的非织造布面表面布面表面电阻为3.49×107Ω，薄膜面表面电阻为1.55×107Ω。
实施例4
依实施例1，将作为抗静电剂的十八烷基二甲基羟乙基季胺硝酸盐改变浓度，其他条件不改变(见表1实施例试剂数据整理)，得到的抗静电非织造布中，其含量达到0.95gsm，经测定，该复合膜的非织造布面表面电阻为5.47×107Ω，薄膜面表面电阻为3.25×108Ω。经60℃老化8天后，复合膜的非织造布面表面电阻为6.11×108Ω，薄膜面表面电阻为2.04×109Ω。
实施例5
依实施例1，将作为抗静电剂的十八烷基二甲基羟乙基季胺硝酸盐浓度降低，其他条件不改变(见表1实施例试剂数据整理)，得到的抗静电非织造布中，其含量达到0.28gsm，经测定，该复合膜的非织造布面表面电阻为5.70×108Ω，薄膜面表面电阻为1.54×1010Ω。经60℃老化8天后，复合膜的非织造布面表面电阻为2.52×109Ω，薄膜面表面电阻为8.76×1011Ω。
实施例6
依实施例1，将作为保水剂的氯化钙浓度降低，其他条件不改变(见表1实施例试剂数据整理)，得到的抗静电非织造布中，其含量达到0.11gsm。经测定，该复合膜的非织造布面表面电阻为3.69×107Ω，薄膜面表面电阻为7.45×107Ω。经60℃老化8天后，复合膜的非织造布面表面电阻为9.73×108Ω，薄膜面表面电阻为1.02×1010Ω。
实施例7
依实施例1，将作为保水剂的氯化钙浓度升高，其他条件不改变(见表1实施例试剂数据整理)，得到的抗静电非织造布中，其含量达到0.596gsm，经测定，该复合膜的非织造布面表面电阻为1.01×107Ω，薄膜面表面电阻为2.34×107Ω。经60℃老化8天后，复合膜的非织造布面表面电阻为1.43×107Ω，薄膜面表面电阻为6.94×107Ω。
实施例8
依实施例1，将作为增效剂氯化钠浓度升高，其他条件不改变(见表1实施例试剂数据整理)，得到的抗静电非织造布中，其含量达到0.51gsm，经测定，该复合膜的非织造布面表面电阻为2.03×107Ω，薄膜面表面电阻为2.88×107Ω。经60℃老化8天后，复合膜的非织造布面表面电阻为5.30×107Ω，薄膜面表面电阻为4.57×108Ω。
实施例9
依实施例1，将作为增效剂氯化钠浓度降低，其他条件不改变(见表1实施例试剂数据整理)，得到的抗静电非织造布中，其含量为0.1gsm，经测定，该复合膜的非织造布面表面电阻为6.01×107Ω，薄膜面表面电阻为9.38×107Ω。经60℃老化8天后，复合膜的非织造布面表面电阻为2.11×108Ω，薄膜面表面电阻为8.62×109Ω。
表1实施例试剂数据整理
Figure BDA0001480092060000061
Figure BDA0001480092060000071
对比例1：相对应的，以市售产品的抗静电面料没有包含吸湿剂和增效剂。将上述抗静电面料与实施例1相同的PE微孔薄膜以热熔胶喷胶复合后，得到两层复合膜。
生产的同样规格的抗静电布，老化前布面表面电阻为7.15×107Ω，薄膜面表面电阻为5.56×109Ω，老化后布面表面电阻为1.55×1011Ω，薄膜面表面电阻为1.12×1011Ω。
对比例2：依实施例9中，取消增效剂，以相同的工艺制得抗静电非织造布，与厚度为0.02mm的PE微孔薄膜以热熔胶喷胶复合后，得到两层复合膜，该复合膜的非织造布面表面电阻为6.81×107Ω，薄膜面表面电阻为1.12×108Ω。经60℃老化8天后，复合膜的非织造布面表面电阻为3.23×108Ω，薄膜面表面电阻为2.05×1010Ω。
对比例3：依实施例6中，取消保水剂，以相同的工艺制得抗静电布，与膜复合后，该复合膜的非织造布面表面电阻为5.45×107Ω，薄膜面表面电阻为8.69×107Ω。经60℃老化8天后，复合膜的非织造布面表面电阻为7.76×1010Ω，薄膜面表面电阻为6.44×1010Ω。
相对于对比例1，实施例1的复合膜，表面电阻虽然在未老化前与对比例差异不大，但老化后表面电阻明显较低，而对比例高达1011Ω，解决了普通抗静电纺粘布和透气膜的复合膜产品，以长期存放后，抗静电性能下降的问题。从实施例和对比例可见，作为保水剂，对表面电阻的降低和保持效果优异，其效果主要表现在长期存放后的抗静电性能保持。而增效剂主要是用来整体降低老化前后的表面电阻，抗静电剂、保水剂和增效剂三者配合，能够实现更好更稳定更长效的抗静电性能。
本发明是采用纺粘非织造布在抗静电组合液中浸渍后烘干的方式，使布料的纤维表面沾染上抗静电物质的分子，通过抗静电物质分子吸收空气中的水分，提高纤维表面导电性能的方式。它不同于在纤维喷丝时添加抗静电组分，技术难度小，不影响纤维本身的性能，用量小，成本低，应用快捷方便，可小批量按不同要求生产。因而本发明中，本发明通过添加保水剂和增效剂配合物，三者相互协调，使得纺粘非织造布与多孔透气薄膜的复合材料，不会随着储存时间变长而抗静电性能变差，甚至消失。同样相比在纤维中添加抗静电剂的方法，本发明同样具备效果好，成本低，工艺方便，基本不影响纤维等特点。

Claims (9)

1.一种抗静电织物，其特征在于，包含：
0.01-2gsm的抗静电剂；
0.01-2gsm的保水剂；
0.01-2gsm的增效剂；
所述抗静电剂选自：十八烷基二甲基羟乙基季胺硝酸盐、十二烷基二甲基甜菜碱、月桂酰胺丙基甜菜碱中的一种或多种的混合物；
所述保水剂选自：氯化钙、甜菜碱、硝酸铵中的一种或多种的混合物；
所述增效剂选自：氯化钠、氯化钾中的一种或多种的混合物；
所述的织物为PP纺粘非织造布。
2.根据权利要求1所述的抗静电织物，其特征在于，所述抗静电剂选自：十八烷基二甲基羟乙基季胺硝酸盐或十二烷基二甲基甜菜碱的一种或两种的混合物；所述保水剂选自：氯化钙、甜菜碱的一种或两种的混合物。
3.根据权利要求1或2所述的抗静电织物，其特征在于，包含：0.2-1gsm的抗静电剂、0.1-0.5gsm的保水剂和0.1-0.5gsm的增效剂。
4.权利要求1-3任一项所述抗静电织物的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)以水为溶剂，加入抗静电剂、保水剂和增效剂，配制成抗静电浸轧液，所述抗静电剂、保水剂和增效剂的质量百分浓度分别为0.01-4%、0.01-3%和0.01-3%；
2)将织物浸渍于所述的抗静电浸轧液中浸轧，将浸轧后的织物烘干得抗静电织物；
所述的织物为PP纺粘非织造布。
5.根据权利要求4所述抗静电织物的制备方法，其特征在于，步骤2)中，浸轧后的织物带液率控制在100-250%，烘干的温度控制在120℃以下。
6.一种抗静电膜布复合材料，其特征在于，包含抗静电织物和与抗静电织物复合的多孔薄膜；
所述的抗静电织物包含：
0.01-2gsm的抗静电剂；
0.01-2gsm的保水剂；
0.01-2gsm的增效剂；
所述抗静电剂选自：十八烷基二甲基羟乙基季胺硝酸盐、十二烷基二甲基甜菜碱、月桂酰胺丙基甜菜碱中的一种或多种的混合物；
所述保水剂选自：氯化钙、甜菜碱、硝酸铵中的一种或多种的混合物；
所述增效剂选自：氯化钠、氯化钾中的一种或多种的混合物；
所述抗静电织物的面料为PP纺粘非织造布。
7.根据权利要求6所述的抗静电膜布复合材料，其特征在于，所述抗静电剂选自：十八烷基二甲基羟乙基季胺硝酸盐或十二烷基二甲基甜菜碱的一种或两种的混合物；所述保水剂选自：氯化钙、甜菜碱的一种或两种的混合物。
8.根据权利要求6所述的抗静电膜布复合材料，其特征在于，所述的抗静电织物包含：0.2-1gsm的抗静电剂、0.1-0.5gsm的保水剂和0.1-0.5gsm的增效剂。
9.根据权利要求6所述的抗静电膜布复合材料，其特征在于，所述的多孔薄膜为多孔PE薄膜。
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