CN111424368A - 无纺布的制备方法、无纺布和防护制品 - Google Patents
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Abstract
本发明适用于无纺布制备领域，公开了一种无纺布的制备方法、一种无纺布和一种防护制品。本发明的无纺布的制备方法包括，将光催化材料与高分子材料按照(0.5‑5):100的质量比混合，造粒，得到光催化母料；将光催化母料与高分子材料按照(0.2‑1.5):100的质量比混合，熔融，得到光催化纺丝熔体；用高分子纺丝技术纺丝制备得到光催化功能性无纺布。通过本发明的制备方法制成的无纺布具有良好的抗菌抗病毒和净化的功能，延长了使用时效。并且，通过本发明的制备方法制备的无纺布可广泛应用在一次性医用制品中，可减少一次性医用制品的更换频率，由于该无纺布极易降解，还解决了一次性医用制品丢弃回收的问题和环保的需求。
Description
技术领域
本发明涉及无纺布制备领域，尤其涉及一种无纺布的制备方法、一种无纺布和一种防护制品。
背景技术
医用防护无纺布是制成医用防护用品的主要材料，这类医用防护用品为降低细菌病毒传播对人体健康的影响起着关键作用。但是，现有的医用防护无纺布制成的医用防护用品大部分属于一次性医用产品，一次性医用产品存在着使用时效短，更换频率，不能有效灭杀各类细菌病毒的缺点，同时会出现回收难，容易成为二次污染源的问题。
发明内容
本发明的第一个目的在于提供一种无纺布的制备方法，其旨在解决现有医用防护无纺布制品使用时效短，更换频率高，且不能有效灭杀各类细菌病毒的技术问题。
为达到上述目的，本发明一方面提供一种无纺布的制备方法，包括，
将光催化材料与高分子材料按照(0.5-5):100的质量比混合，造粒，得到光催化母料；
将所述光催化母料与所述高分子材料按照(0.2-1.5):100的质量比混合搅拌，熔融，得到光催化纺丝熔体；
用高分子纺丝技术纺丝制备得到光催化功能性无纺布。
可选地，所述高分子材料选自丙纶、涤纶、锦纶、粘胶纤维、腈纶、乙纶、氯纶、聚酯、聚酰胺、聚四氟乙烯、聚丙烯、碳纤维、玻璃纤维中的一种或更多种。
可选地，所述光催化材料选自C3N4、C3N4复合改性材料、金属或非金属掺杂的C3N4、铋系氧化物中的一种或更多种。
可选地，所述C3N4复合改性材料选自TiO2/C3N4、聚苯胺/C3N4、石墨烯/C3N4、还原氧化石墨烯/C3N4、SiO2/C3N4、BiOCl/C3N4、BiOBr/C3N4、Fe3O4/C3N4、ZnO/C3N4、GO/C3N4中的一种或更多种。
可选地，所述金属或非金属掺杂的C3N4的掺杂元素选自C、S、O、N、K、Na、Fe、Cu、Ag、Au、Pt、Pd、Ru、Rh、Os、Ir中的一种或更多种。
可选地，所述铋系氧化物选自Bi2O3、BiOCl、(BiO)2CO3、BiOBr、BiOI中的一种或更多种。
可选地，所述的高分子纺丝技术包括湿法、热合、熔喷、纺粘、热压、静电纺丝或单向或双向拉伸法中的至少一种。
本发明另一方面提供一种无纺布，由上述任一项所述的方法获得。
本发明在一方面提供一种防护制品，所述防护制品由包括至少一层是如上述所述的无纺布的材料制成。
可选地，所述防护制品为医用制品。
本发明提供的无纺布的制备方法，先将光催化材料与高分子材料按照(0.5-5):100的质量比混合，造粒，得到光催化母料；再将所述光催化母料与所述高分子材料按照(0.2-1.5):100的质量比混合，熔融，得到光催化纺丝熔体；最终用高分子纺丝技术纺丝制备得到光催化功能性无纺布。通过本发明的制备方法制成的无纺布具有良好的抗菌抗病毒和净化的功能，延长了使用时效。并且，通过本发明的制备方法制备的无纺布可广泛应用在一次性医用制品中，可减少一次性医用制品的更换频率，由于该无纺布极易降解，还解决了一次性医用制品丢弃回收的问题和环保的需求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的无纺布的制备方法的流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，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的一部分实施例，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。
需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
还需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件上时，它可以直接在另一个元件上或者可能同时存在居中元件。当一个元件被称为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接另一个元件或者可能同时存在居中元件。
另外，在本发明中涉及“第一”“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
本发明实施例提供一种无纺布的制备方法，包括，
步骤S101、将光催化材料与高分子材料按照(0.5-5):100的质量比混合，造粒，得到光催化母料；
步骤S102、将所述光催化母料与所述高分子材料按照(0.2-1.5):100的质量比混合搅拌，熔融，得到光催化纺丝熔体；
步骤S103、用高分子纺丝技术纺丝制备得到光催化功能性无纺布。
上述步骤S101中光催化材料与高分子材料为固固混合，上述步骤S102中的搅拌方式为机械搅拌速率为200-800r/min的机械搅拌。在实施步骤S101和步骤S102时，制备温度在190℃-230℃。通过本发明的制备方法制成的无纺布具有抗菌抗病毒和净化的功能，与现有的无纺布相比，通过本发明制成的无纺布延长了使用时效，减少了更换频率、解决了丢弃回收的问题，同时可满足抗菌抗病毒、环保的需求。
本发明实施例提供的高分子材料选自丙纶、涤纶、锦纶、粘胶纤维、腈纶、乙纶、氯纶、聚酯、聚酰胺、聚四氟乙烯、聚丙烯、碳纤维、玻璃纤维中的一种或更多种。上述材料易得，能够应用制得无纺布。
在一例实施例中，光催化材料选自C3N4、C3N4改性材料、金属或非金属掺杂的C3N4、铋系氧化物中的一种或更多种。所具有强氧化功能，不仅可以杀灭细菌和病毒，也可以净化常见气体污染物。此外，在可见光条件下C3N4所具有的强氧化功能，不仅可以杀灭细菌和病毒，也可以净化常见气体污染物。光催化材料对于大肠杆菌、金黄色葡萄球菌等细菌有优异的抑菌效果，其中，对大肠杆菌的抑菌率为85％，对金黄色葡萄球菌的抑菌率为95％，此外，光催化材料对于MS2噬菌体等病毒具有优异的灭活效果。
在一例实施例中，C3N4复合改性材料选自TiO2/C3N4、聚苯胺/C3N4、石墨烯/C3N4、还原氧化石墨烯/C3N4、SiO2/C3N4、BiOCl/C3N4、BiOBr/C3N4、Fe3O4/C3N4、ZnO/C3N4、GO/C3N4中的一种或更多种。复合改性材料形成的介孔结构，使得g相结构的C3N4比表面积增加，电子捕捉位点增多，光生电子-空穴对复合变慢。介孔结构能够克服结构改变带来带隙略微增加的影响，达到提高光催化性能效果。
在一例实施例中，金属或非金属掺杂的C3N4的掺杂元素选自C、S、O、N、K、Na、Fe、Cu、Ag、Au、Pt、Pd、Ru、Rh、Os、Ir中的一种或更多种。非金属元素掺杂的原理是非金属杂原子替代了g相结构的C3N4中的C、H、N元素，从而形成晶格缺陷促使光生电子-空穴对的分离、电子电势重新分配、氧化还原点分离，从而达到提高光催化活性的目的。O和S等的掺杂能够有效地提高C3N4的光催化活性。
在一例实施例中，铋系氧化物选自Bi2O3、BiOCl、(BiO)2CO3、BiOBr、BiOI中的一种或更多种。铋系氧化物电子结构独特，价带由Bi-6s和O-2p轨道杂化而成，这种独特的结构使其在可见光范围内有较陡峭的吸收边，阴阳离子间的反键作用更有利于空穴的形成与流动，使得光催化反应更容易进行。
本发明实施例提供的高分子纺丝技术包括湿法、热合、熔喷、纺粘、热压、静电纺丝或单向或双向拉伸法中的至少一种，上述方式均可通过本发明的制备方法制备得到具有良好抗菌效果，且易降解的无纺布。
本发明实施例还提供了提供一种无纺布，所述无纺布由上述无纺布的制备方法获得。该无纺布具有良好的抗菌抗病毒功能。
本发明在一方面提供一种防护制品，其包括至少一层如上述所述的无纺布。与传统的防护品相比，本发明中的无纺布为防护品提供了抗菌抗病毒的功能，延长了使用时效，减少了更换频率高和丢弃回收的问题。
在一个实施例中，所述防护制品为医用制品，包括医用口罩、防护服，隔离衣、实验服，护士帽、医生帽、产妇包、急救包、尿布、枕套、床单、被套、鞋套、袖套、一次性马桶圈等一次性医用产品。这些防护品在满足医用品抗菌抗病毒需求的同时，还易降解，具有环保效果。
实施例1：
1)按质量比为0.5:100将GO/C3N4与聚酯固固混合，再用双螺杆挤出机得到混合物，并造粒、干燥切粒，得到GO/C3N4母料；双螺杆挤出机采用三段式加热，加热温度为200摄氏度。
2)按质量比为1.5:100将GO/C3N4母料与聚酯混合并搅拌，然后熔融制备得到光催化纺丝熔体，此时加热至熔融的温度为200℃；
3)本实施例采用的高分子纺丝技术为纺粘技术，通过以纺粘方式将光催化纺丝熔体从纺丝口中挤出，牵引，形成连续长丝，再铺设成纤维网，纤维网再经过压辊温度为130℃-160℃，压力：50-75d/cm的压辊机械加固，得到光催化功能性无纺布。其中，纺丝口的直径范围在5-25μm，本实施例中选取10μm。
现有无纺布在制备过程，因为工艺条件的原因会产生环氧乙烷挥发性有毒物质，因此无纺布产品的生产会需要7-14天的解吸过程，在一定程度影响出货进度。由于光催化材料可以实现环氧乙烷的降解，因此通过本实施方式制备的无纺布可缩短出货期60％以上。同时，通过本实施例的方法制成的无纺布具有抗菌抗病毒和净化的功能，与现有的无纺布相比，通过本实施例制成的无纺布延长了使用时效，减少了更换频率、解决了丢弃回收的问题，同时可满足抗菌抗病毒、环保的需求。
实施例2：
1)按质量比为2:100将GO/C3N4与聚酯固固混合，再用双螺杆挤出机得到混合物，并造粒、干燥切粒，得到GO/C3N4母料；双螺杆挤出机采用三段式加热，加热温度为200摄氏度。
2)按质量比为1:100将GO/C3N4母料与聚酯混合并搅拌，然后熔融制备得到光催化纺丝熔体，此时加热至熔融的温度为200℃；
3)本实施例采用的高分子纺丝技术为纺粘技术，通过以纺粘方式将光催化纺丝熔体从纺丝口中挤出，牵引，形成连续长丝，再铺设成纤维网，纤维网再经过压辊温度为130℃-160℃，压力：50-75d/cm的压辊机械加固，得到光催化功能性无纺布。其中，纺丝口的直径范围在5-25μm，本实施例中选取10μm。
现有无纺布在制备过程，因为工艺条件的原因会产生环氧乙烷挥发性有毒物质，因此无纺布产品的生产会需要7-14天的解吸过程，在一定程度影响出货进度。由于光催化材料可以实现环氧乙烷的降解，因此通过本实施方式制备的无纺布可缩短出货期60％以上。同时，通过本实施例中的质量比制备的无纺布具有更好的抗菌抗病毒和净化的功能，通过本实施例中的比例制成的无纺布使用时效更长，更换频率更低、解决了丢弃回收的问题，同时可满足抗菌抗病毒、环保的需求。
实施例3：
1)按质量比为5:100将GO/C3N4与聚丙烯料固固混合，再用双螺杆挤出机得到混合物，并造粒、干燥切粒，得到GO/C3N4母料；双螺杆挤出机采用三段式加热，加热温度为200摄氏度。
2)按质量比为0.2:100将GO/C3N4母料与聚酯混合并搅拌，然后熔融制备得到光催化纺丝熔体，此时加热至熔融的温度为200℃；
3)本实施例采用的高分子纺丝技术为熔喷技术，通过使用计量泵频率为10-40Hz的计量泵将光催化纺丝熔体从直径为15μm的纺丝口送入挤出模头，光催化纺丝熔体通过模头后喷出成网帘，模头温度为210℃。
再使用牵引热气温度为220℃的牵引热气流吹向光催化纺丝熔体，依靠热气流对熔体细流进行牵引拉伸，形成纤维，再使用冷风吹向纤维降温冷却成为纤维网，通过0.4MPa的气压轧合加固形成无纺布。
通过本实施例的制备方法制成的无纺布具有抗菌抗病毒和净化的功能，与现有的无纺布相比，通过本实施例制成的无纺布延长了使用时效，减少了更换频率、解决了丢弃回收的问题，同时可满足抗菌抗病毒、环保的需求。
实施例4：
1)按质量比为2:100将C3N4与聚丙烯料固固混合，再用双螺杆挤出机得到混合物，并造粒、干燥切粒，得到C3N4母料；双螺杆挤出机采用三段式加热，加热温度为200摄氏度。
2)按质量比为1:100将C3N4母料与聚酯混合并搅拌，然后熔融制备得到光催化纺丝熔体，此时加热至熔融的温度为200℃；
3)本实施例采用的高分子纺丝技术为熔喷技术，通过使用计量泵频率为10-40Hz的计量泵将光催化纺丝熔体从直径为15μm的纺丝口送入挤出模头，光催化纺丝熔体通过模头后喷出成网帘，模头温度为210℃。
再使用牵引热气温度为220℃的牵引热气流吹向光催化纺丝熔体，依靠热气流对熔体细流进行牵引拉伸，形成纤维，再使用冷风吹向纤维降温冷却成为纤维网，通过0.4MPa的气压轧合加固形成无纺布。
光催化材料C3N4与聚丙烯共混，与聚丙烯纯料对比，可降低聚丙烯的熔指，减少聚丙烯造粒过程中有机过氧化物的加入，降低生产成本，并且C3N4的加入，对于聚丙烯的拉伸强度、弯曲强度和弯曲模量的增加起着促进作用。同时，通过本实施例的制备方法制成的无纺布具有抗菌抗病毒和净化的功能，与现有的无纺布相比，通过实施例制成的无纺布延长了使用时效，减少了更换频率、解决了丢弃回收的问题，同时可满足抗菌抗病毒、环保的需求。
实施例5：
1)按质量比为5:100将C3N4与聚丙烯料固固混合，再用双螺杆挤出机得到混合物，并造粒、干燥切粒，得到C3N4母料；双螺杆挤出机采用三段式加热，加热温度为200摄氏度。
2)按质量比为0.5:100将C3N4母料与聚酯混合并搅拌，然后熔融制备得到光催化纺丝熔体，此时加热至熔融的温度为200℃；
3)本实施例采用的高分子纺丝技术为熔喷技术，通过使用计量泵频率为10-40Hz的计量泵将光催化纺丝熔体从直径为15μm的纺丝口送入挤出模头，光催化纺丝熔体通过模头后喷出成网帘，模头温度为210℃。
再使用牵引热气温度为220℃的牵引热气流吹向光催化纺丝熔体，依靠热气流对熔体细流进行牵引拉伸，形成纤维，再使用冷风吹向纤维降温冷却成为纤维网，通过0.4MPa的气压轧合加固形成无纺布。
光催化材料C3N4与聚丙烯共混，与聚丙烯纯料对比，可降低聚丙烯的熔指，减少聚丙烯造粒过程中有机过氧化物的加入，降低生产成本，并且C3N4的加入，对于聚丙烯的拉伸强度、弯曲强度和弯曲模量的增加起着促进作用。同时，通过本实施例方法中的比例制成的无纺布具有更好的抗菌抗病毒和净化的功能，与现有的无纺布相比，通过本实施例比例制成的无纺布使用时效更长，更换频率更低、解决了丢弃回收的问题，同时可满足抗菌抗病毒、环保的需求。
| 产品种类 | 拉伸强度 | 弯曲强度 | 弯曲模量 | 熔指 |
| PP(纯料) | 31.76 | 30.32 | 1.13 | 3.2 |
| PP(母料) | 34.11 | 32.49 | 1.26 | 2.6 |
如上表所示，为实施例4和实施例5中光催化材料C3N4与聚丙烯共混得到的光催化母料(PP)与聚丙烯纯料(PP)对比的具体测试数据。根据测试数据可知光催化材料C3N4与聚丙烯共混，与聚丙烯纯料对比，可降低聚丙烯的熔指，减少聚丙烯造粒过程中有机过氧化物的加入，降低生产成本，并且C3N4的加入，对于聚丙烯的拉伸强度、弯曲强度和弯曲模量的增加起着促进作用。
加入C3N4同高分子材料实现体相共混，生成的无纺布产部在回收处理过程中，具有杀灭残留病毒和细菌，实现快速降解，减少降解时间，降低环境影响，解决回收问题的优势。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种无纺布的制备方法，其特征在于，包括，
将光催化材料与高分子材料按照(0.5-5):100的质量比混合，造粒，得到光催化母料；
将所述光催化母料与所述高分子材料按照(0.2-1.5):100的质量比混合搅拌，熔融，得到光催化纺丝熔体；
用高分子纺丝技术纺丝制备得到光催化功能性无纺布。
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述高分子材料选自丙纶、涤纶、锦纶、粘胶纤维、腈纶、乙纶、氯纶、聚酯、聚酰胺、聚四氟乙烯、聚丙烯、碳纤维、玻璃纤维中的一种或更多种。
3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述光催化材料选自C3N4、C3N4复合改性材料、金属或非金属掺杂的C3N4、铋系氧化物中的一种或更多种。
4.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述C3N4复合改性材料选自TiO2/C3N4、聚苯胺/C3N4、石墨烯/C3N4、还原氧化石墨烯/C3N4、SiO2/C3N4、BiOCl/C3N4、BiOBr/C3N4、Fe3O4/C3N4、ZnO/C3N4、GO/C3N4中的一种或更多种。
5.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述金属或非金属掺杂的C3N4的掺杂元素选自C、S、O、N、K、Na、Fe、Cu、Ag、Au、Pt、Pd、Ru、Rh、Os、Ir中的一种或更多种。
6.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述铋系氧化物选自Bi2O3、BiOCl、(BiO)2CO3、BiOBr、BiOI中的一种或更多种。
7.如权利要求1所述的，其特征在于，所述的高分子纺丝技术包括湿法、热合、熔喷、纺粘、热压、静电纺丝或单向或双向拉伸法中的至少一种。
8.一种无纺布，其特征在于，由权利要求1-7任一项所述的方法获得。
9.一种防护制品，其特征在于，所述防护制品由包括至少一层如权利要求8所述的无纺布的材料制成。
10.如权利要求9所述的防护制品，其特征在于，所述防护制品为医用制品。
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