CN108796831B - 抗静电抗菌腈纶无纺布及其制备方法 - Google Patents

抗静电抗菌腈纶无纺布及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种腈纶无纺布，具体涉及一种抗静电抗菌腈纶无纺布及其制备方法。包括以下原料制成：聚丙烯腈干粉干基、抗静电剂、抗菌剂、致孔剂、协同剂、防粘剂及溶剂；其中：协同剂为甘油，致孔剂为聚乙二醇；防粘剂为聚氧化乙烯；聚丙烯腈干粉的重均分子量为70000‑100000。本发明引入了致孔剂和协同剂，解决了将抗静电剂和抗菌剂同时加入聚丙烯腈中相容性差、且抗静电和抗菌性能比单一加抗静电剂和抗菌剂效果下降的问题，所制得的无纺布抗静电抗菌效果显著，比单一添加抗静电剂和抗菌剂的效果有较大提高，且无纺布的物理机械性能未受影响。本发明还提供其制备方法，材料易得，易于工业化生产，具体较好的经济效益及社会效益。

Description

抗静电抗菌腈纶无纺布及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种腈纶无纺布，具体涉及一种抗静电抗菌腈纶无纺布及其制备方法。
背景技术
无纺布的制备方法有多种，其中熔喷法无纺布是一种高聚物直接成网技术。即将超细纤维通过热空气均匀喷涂在成网帘上，并依靠其自身粘合或其它加固方式成为熔喷无纺布。由于该无纺布的纤维很细，所形成的纤网具有较大的比表面积，空隙小而空隙率大，结构蓬松，因而具有较好的过滤性、屏蔽性、绝热性及吸湿性等特点。干法腈纶无纺布更由于其纤维具有特有的犬骨状结构，使得其特性接近于天然羊毛，制成织物弹性好、重量轻，制成品具有保暖、舒适、光泽优雅等优势，但干法腈纶无纺布也有很多缺点，由于它的疏水性和绝缘性，导致吸湿性差，易产生静电；抗菌性能差，易滋生细菌，无纺布与成网帘易于粘结，不易脱落，且增加了成网帘的清洗次数等，为改进其缺点，国内外相关专业人员对腈纶的抗静电性及抗菌性进行了大量研究，任亮在《改善腈纶抗静电性能的方法》中介绍了多种改善腈纶抗静电性能的方法，如：纤维表面处理、涂覆导电层、化学改性、共混改性、酶处理及复合纺丝等方法，赵彩霞在《抗菌腈纶性能研究》中对抗菌剂的种类、抗菌剂的抗菌机理、添加抗菌剂后的纤维物理机械性能及抗菌纤维的用途作了详细阐述。随着社会的发展及生活水平的提高，人们对高品质的腈纶无纺布需求增大，具有抗静电、抗菌性能的腈纶无纺布产品会越来越受到重视，但目前没有同时具有抗静电和抗菌性能的无纺布。
发明内容
现有技术的不足，本发明的目的是提供一种抗静电抗菌腈纶无纺布，解决将抗静电剂和抗菌剂同时加入聚丙烯腈中相容性差、且抗静电和抗菌性能比单一加抗静电剂和抗菌剂效果下降的问题，具有显著的抗静电和抗菌效果，且物理机械性能未受影响；本发明还提供其制备方法。
本发明所述的抗静电抗菌腈纶无纺布，包括以下原料制成：聚丙烯腈干粉干基、抗静电剂、抗菌剂、致孔剂、协同剂、防粘剂及溶剂；其中：协同剂为甘油，致孔剂为聚乙二醇。
聚乙二醇分子量为2000-4000，选择此分子量能起到分散致孔的作用，其它分子量致孔作用差，优选为4000。
聚丙烯腈干粉的重均分子量为70000-100000。
抗静电剂优选为导电聚苯胺；抗菌剂优选为纳米银，粒径25-40nm。
防粘剂为聚氧化乙烯，分子量1000000-3000000，选择此分子量，防粘效果好，其它分子量防粘效果较差。
溶剂为二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺或二甲基亚砜，优选为二甲基甲酰胺。
抗静电剂占聚丙烯腈干粉干基重量的0.5-5％，抗菌剂占聚丙烯腈干粉干基重量的0.5-2％，致孔剂占聚丙烯腈干粉干基重量的0.1-1％，协同剂占聚丙烯腈干粉干基重量的0.5-3％，防粘剂占聚丙烯腈干粉干基重量的0.1-1％。
发明人在将抗静电剂和抗菌剂加入聚丙烯腈溶解的过程中，发现互相之间相容性较差，抗静电和抗菌性能比单一加抗静电剂和抗菌剂效果下降。针对此种情况，本发明经过大量研究，引入了致孔剂和协同剂，协同剂为甘油，致孔剂为聚乙二醇，很好地解决了抗静电剂和抗菌剂同聚丙烯腈的互容性。其中，由于致孔剂的存在，使得无纺布的吸湿性增强，进一步提高无纺布的抗静电性能；协同剂的存在，解决了抗静电剂和抗菌剂同聚丙烯腈原液相容性差的问题，使抗静电、抗菌性能比单一添加抗静电剂和抗菌剂的性能有较大的提高，而防粘剂的作用是，最终成型的无纺布易于从成网帘上脱落，成网帘清洗次数减少。最终通过将抗静电剂、抗菌剂、致孔剂、协同剂、防粘剂及聚丙烯腈干粉干基一起加入溶剂中，配制成纺丝原液，然后再通过熔喷纺丝的方法，制备出具有抗静电性能好、杀菌抑菌效果亦好双重功能的干法腈纶无纺布。
本发明所述的抗静电抗菌腈纶无纺布的制备方法，包括以下步骤：
将所有原料混合后，在一定溶解温度下加热形成纺丝溶液，再将纺丝溶液在空气中通过熔喷纺丝纺制成腈纶无纺布，对得到的无纺布进行水洗烘干后，最终得到抗静电抗菌腈纶无纺布。
其中：纺丝溶液的浓度为25％-33％。
一定溶解温度为60-90℃；熔喷纺丝热空气温度为150-170℃，水洗温度为70-90℃，烘干温度为90-110℃。
综上所述，本发明具有以下优点：
(1)本发明解决了将抗静电剂和抗菌剂同时加入聚丙烯腈中相容性差、且抗静电和抗菌性能比单一加抗静电剂和抗菌剂效果下降的问题，引入了致孔剂和协同剂，很好地解决了抗静电剂和抗菌剂同聚丙烯腈的互容性，所制得的无纺布抗静电抗菌效果显著，比单一添加抗静电剂和抗菌剂的效果有较大提高，且无纺布的物理机械性能未受影响。
(2)本发明还提供其制备方法，材料易得，易于工业化生产，具体较好的经济效益及社会效益。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步说明。
实施例1
分子量为70000的聚丙烯腈树脂烘干备用，将0.5g导电聚苯胺，0.5g纳米银，0.1g分子量为4000的聚乙二醇、0.5g甘油、0.5g分子量1000000的聚氧化乙烯溶于300gN、N-二甲基甲酰胺中，再加入100g聚丙烯腈干粉，于60℃下加热搅拌1h，制成纺丝溶液，然后将纺丝溶液倒入专用纺丝设备中开始熔喷纺丝至成网帘上制备出无纺布，其中纺丝时的热空气温度为150℃，将制备出的腈纶无纺布放入70℃水浴中水洗30min，水洗完成后，再将其放入90℃的烘箱中烘干至恒重，最终得到抗静电抗菌腈纶无纺布。
实施例2
分子量为100000的聚丙烯腈树脂烘干备用，将0.9g导电聚苯胺，0.7g纳米银，0.3g分子量为3000的聚乙二醇、0.8g甘油，0.8g分子量2000000的聚氧化乙烯溶于300gN、N-二甲基甲酰胺中，再加入100g聚丙烯腈干粉，于80℃下加热搅拌1h，制成纺丝溶液，然后将纺丝溶液倒入专用纺丝设备中开始熔喷纺丝至成网帘上制备出无纺布，其中纺丝时的热空气温度为170℃，将制备出的腈纶无纺布放入80℃水浴中水洗30min，水洗完成后，再将其放入100℃的烘箱中烘干至恒重，最终得到抗静电抗菌腈纶无纺布。
实施例3
分子量为90000的聚丙烯腈树脂烘干备用，将1.5g导电聚苯胺，1.1g纳米银，0.3g分子量为4000的聚乙二醇、0.8g甘油、0.8g分子量3000000的聚氧化乙烯溶于250gN、N-二甲基甲酰胺中，再加入100g聚丙烯腈干粉，于90℃下加热搅拌1h，制成纺丝溶液，然后将纺丝溶液倒入专用纺丝设备中开始熔喷纺丝至成网帘上制备出无纺布，其中纺丝时的热空气温度为170℃，将制备出的腈纶无纺布放入90℃水浴中水洗30min，水洗完成后，再将其放入110℃的烘箱中烘干至恒重，最终得到抗静电抗菌腈纶无纺布。
实施例4
分子量为90000的聚丙烯腈树脂烘干备用，将3.5g导电聚苯胺，1.6g纳米银，0.8g分子量为4000的聚乙二醇、2.5g甘油、1.0g分子量2000000的聚氧化乙烯溶于230gN、N-二甲基甲酰胺中，再加入100g聚丙烯腈干粉，于90℃下加热搅拌1h，制成纺丝溶液，然后将纺丝溶液倒入专用纺丝设备中开始熔喷纺丝至成网帘上制备出无纺布，其中纺丝时的热空气温度为170℃，将制备出的腈纶无纺布放入90℃水浴中水洗30min，水洗完成后，再将其放入90℃的烘箱中烘干至恒重，最终得到抗静电抗菌腈纶无纺布。
实施例5
分子量为90000的聚丙烯腈树脂烘干备用，将4.5g导电聚苯胺，1.9g纳米银，0.9g分子量为4000的聚乙二醇、2.9g甘油、0.8g分子量2000000的聚氧化乙烯溶于210gN、N-二甲基甲酰胺中，再加入100g聚丙烯腈干粉，于90℃下加热搅拌1h，制成纺丝溶液，然后将纺丝溶液倒入专用纺丝设备中开始熔喷纺丝至成网帘上制备出无纺布，其中纺丝时的热空气温度为170℃，将制备出的腈纶无纺布放入90℃水浴中水洗30min，水洗完成后，再将其放入110℃的烘箱中烘干至恒重，最终得到抗静电抗菌腈纶无纺布。
实施例6
分子量为100000的聚丙烯腈树脂烘干备用，将5g导电聚苯胺，2g纳米银，1g分子量为4000的聚乙二醇、3g甘油、1.0g分子量2000000的聚氧化乙烯溶于240gN、N-二甲基甲酰胺中，再加入100g聚丙烯腈干粉，于90℃下加热搅拌1h，制成纺丝溶液，然后将纺丝溶液倒入专用纺丝设备中开始熔喷纺丝至成网帘上制备出无纺布，其中纺丝时的热空气温度为170℃，将制备出的腈纶无纺布放入90℃水浴中水洗30min，水洗完成后，再将其放入110℃的烘箱中烘干至恒重，最终得到抗静电抗菌腈纶无纺布。
实施例7
分子量为100000的聚丙烯腈树脂烘干备用，将5g导电聚苯胺，2g纳米银，1g分子量为4000的聚乙二醇、3g甘油、1.0g分子量2000000的聚氧化乙烯溶于240gN、N-二甲基乙酰胺中，再加入100g聚丙烯腈干粉，于90℃下加热搅拌1h，制成纺丝溶液，然后将纺丝溶液倒入专用纺丝设备中开始熔喷纺丝至成网帘上制备出无纺布，其中纺丝时的热空气温度为170℃，将制备出的腈纶无纺布放入90℃水浴中水洗30min，水洗完成后，再将其放入110℃的烘箱中烘干至恒重，最终得到抗静电抗菌腈纶无纺布。
对比例1
分子量为100000的聚丙烯腈树脂烘干备用，将0.5g导电聚苯胺，0.5g纳米银，溶于240gN、N-二甲基甲酰胺中，再加入100g聚丙烯腈干粉，于90℃下加热搅拌1h，制成纺丝溶液，然后将纺丝溶液倒入专用纺丝设备中开始熔喷纺丝至成网帘上制备出无纺布，纺丝时的热空气温度为170℃，制备出腈纶无纺布后，将其放入90℃水浴中水洗30min，水洗完成后，再将其放入110℃的烘箱中烘干至恒重，最终得到抗静电抗菌腈纶无纺布。
对比例2
分子量为100000的聚丙烯腈树脂烘干备用，将0.5g导电聚苯胺溶于240gN、N-二甲基甲酰胺中，再加入100g聚丙烯腈干粉，于90℃下加热搅拌1h，制成纺丝溶液，然后将纺丝溶液倒入专用纺丝设备中开始熔喷纺丝至成网帘上制备出无纺布，纺丝时的热空气温度为170℃，制备出腈纶无纺布后，将其放入90℃水浴中水洗30min，水洗完成后，再将其放入110℃的烘箱中烘干至恒重，最终得到抗静电抗菌腈纶无纺布。
对比例3
分子量为100000的聚丙烯腈树脂烘干备用，将0.5g纳米银溶于240gN、N-二甲基甲酰胺中，再加入100g聚丙烯腈干粉，于90℃下加热搅拌1h，制成纺丝溶液，然后将纺丝溶液倒入专用纺丝设备中开始熔喷纺丝至成网帘上制备出无纺布，纺丝时的热空气温度为170℃，制备出腈纶无纺布后，将其放入90℃水浴中水洗30min，水洗完成后，再将其放入110℃的烘箱中烘干至恒重，最终得到抗静电抗菌腈纶无纺布。
对比例4
分子量为100000的聚丙烯腈树脂烘干备用，将0.5g导电聚苯胺，0.5g纳米银，溶于240gN、N-二甲基乙酰胺中，再加入100g聚丙烯腈干粉，于90℃下加热搅拌1h，制成纺丝溶液，然后将纺丝溶液倒入专用纺丝设备中开始熔喷纺丝至成网帘上制备出无纺布，纺丝时的热空气温度为170℃，制备出腈纶无纺布后，将其放入90℃水浴中水洗30min，水洗完成后，再将其放入110℃的烘箱中烘干至恒重，最终得到抗静电抗菌腈纶无纺布。
对比例5
分子量为70000的聚丙烯腈树脂烘干备用，将0.5g导电聚苯胺，0.5g纳米银，0.5g分子量1000000的聚氧化乙烯溶于300gN、N-二甲基甲酰胺中，再加入100g聚丙烯腈干粉，于60℃下加热搅拌1h，制成纺丝溶液，然后将纺丝溶液倒入专用纺丝设备中开始熔喷纺丝至成网帘上制备出无纺布，其中纺丝时的热空气温度为150℃，将制备出的腈纶无纺布放入70℃水浴中水洗30min，水洗完成后，再将其放入90℃的烘箱中烘干至恒重，最终得到抗静电抗菌腈纶无纺布。
对比例1为未加致孔剂、协同剂和防粘剂的抗静电抗菌腈纶无纺布的实例，对比例2、3为单一抗静电或抗菌的腈纶无纺布的实例，对比例4为不同溶剂二甲基乙酰胺的实例，对比例5为没加致孔剂和协同剂的实例。
实施例1-7和对比例1-5的性能测试结果见表1。
表1腈纶无纺布抗静电抗菌性能结果
Figure BDA0001283132440000051
Figure BDA0001283132440000061
由表1中数据可以看出，加入致孔剂、协同剂和防粘剂后无纺布的比电阻呈多个数量级的降低，说明其导电性能有大幅度的增加，抗静电性能显著；无纺布经过50次的洗涤后，抗菌率仍达到95.3％以上，说明抗菌性能好；同时纤维的机械性能未受太大的影响，同时每个周期成网帘的清洗次数大大减少。而未加致孔剂、协同剂和防粘剂的无纺布则由于抗静电剂抗菌剂同聚丙烯腈互容性差，导致比单一添加时抗静电抗菌性能有所下降。

Claims (7)

1.一种抗静电抗菌腈纶无纺布，其特征在于：包括以下原料制成：聚丙烯腈干粉干基、抗静电剂、抗菌剂、致孔剂、协同剂、防粘剂及溶剂；其中：协同剂为甘油，致孔剂为聚乙二醇；
抗静电剂为导电聚苯胺；抗菌剂为纳米银；聚乙二醇分子量为2000-4000；
抗静电剂占聚丙烯腈干粉干基重量的0.5-5％，抗菌剂占聚丙烯腈干粉干基重量的0.5-2％，致孔剂占聚丙烯腈干粉干基重量的0.1-1％，协同剂占聚丙烯腈干粉干基重量的0.5-3％，防粘剂占聚丙烯腈干粉干基重量的0.1-1％。
2.根据权利要求1所述的抗静电抗菌腈纶无纺布，其特征在于：聚丙烯腈干粉干基的重均分子量为70000-100000。
3.根据权利要求1所述的抗静电抗菌腈纶无纺布，其特征在于：防粘剂为聚氧化乙烯，分子量1000000-3000000。
4.根据权利要求1所述的抗静电抗菌腈纶无纺布，其特征在于：溶剂为二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺或二甲基亚砜。
5.一种权利要求1-4任一所述的抗静电抗菌腈纶无纺布的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：将所有原料混合后，在一定溶解温度下加热形成纺丝溶液，再将纺丝溶液在空气中通过熔喷纺丝纺制成腈纶无纺布，对得到的无纺布进行水洗烘干后，最终得到抗静电抗菌腈纶无纺布。
6.根据权利要求5所述的抗静电抗菌腈纶无纺布的制备方法，其特征在于：纺丝溶液的浓度为25％-33％。
7.根据权利要求5所述的抗静电抗菌腈纶无纺布的制备方法，其特征在于：一定溶解温度为60-90℃；熔喷纺丝热空气温度为150-170℃，水洗温度为70-90℃，烘干温度为90-110℃。
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