CN111621091A - 一种耐紫外线灭菌兼具抗菌性能的聚丙烯纺粘布料及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种耐紫外线灭菌兼具抗菌性能的聚丙烯纺粘布料及其制备方法和在制备一次性口罩中的应用，所述聚丙烯纺粘布料按原料总重量100份计，原料组成包括：聚丙烯94.5～98份，降解剂0.3～1.0份，有机硅季铵盐抗菌剂1.5～2份，光稳定剂0.5～1.0份，抗氧剂0.2～0.5份；光稳定剂为3,5‑二叔丁基‑4‑羟基苯甲酸正十六酯。所述制备方法包括将所有原料混匀后加入双螺杆挤出机熔融共混，真空挤出造粒得到所述聚丙烯纺粘布料。本发明还公开了有机硅季铵盐抗菌剂用于抑制所述聚丙烯纺粘布料中光稳定剂析出的用途。

Description

一种耐紫外线灭菌兼具抗菌性能的聚丙烯纺粘布料及其制备 方法和应用

技术领域

本发明涉及聚丙烯材料技术领域，具体涉及一种耐紫外线灭菌兼具抗菌性能的聚丙烯纺粘布料及其制备方法和应用。

背景技术

一次性口罩的主要原材料是聚丙烯纺粘无纺布。聚丙烯纺粘无纺布生产工序为：将聚丙烯纺粘布料挤出、拉伸，形成连续长丝后，长丝铺设成网，纤网再经过自身粘合、热粘合、化学粘合或机械加固方法，使纤网变成无纺布。但常规的聚丙烯纺粘布料耐光老化性能弱不能进行紫外线灭菌处理，且不具备抗菌性能。用这种常规的纺粘料所制作成的口罩也是不能用波长为254nm紫外灯进行杀菌处理的，且不具备抗菌性能。因此需要对聚丙烯纺粘布料进行改性处理，赋予其优异的耐紫外灭菌性能及抗菌性能。

常规的提高聚丙烯材料光稳定性的方式是添加受阻胺类光稳定剂，但这种受阻胺类光稳定剂提高的是聚丙烯材料在日光照射下的耐光老化性能，吸收的紫外光波长范围为290-400nm。而灭菌紫外灯所释放出的紫外光波长为254nm，用常规受阻胺类光稳定剂改性的聚丙烯纺粘无纺布料在灭菌紫外灯照射下，会迅速的降解，失去其各项性能。

常规的改善聚丙烯抗菌性能的方式是添加银离子或者锌离子类抗菌剂，这类抗菌剂的载体为一般为特种玻璃或者磷酸锆。该类无机抗菌剂具有分散难、粒径大的缺点。用这类抗菌剂改性的抗菌聚丙烯纺粘布料进行生产熔喷布时，抗菌剂容易堵塞喷丝孔，导致生产不稳定。

公开号为CN101089038A的专利说明书公开了一种抗菌聚丙烯材料，其组分和含量为：聚丙烯树脂100份，填充剂25～35份，增韧剂5～15份，抗菌剂0.2～0.8份，分散剂0.5～1.5份，抗氧剂0.1～0.5份，紫外线吸收剂0.1～0.5份，以上含量按重量计，所述聚丙烯树脂为均聚聚丙烯，所述抗菌剂为纳米银与有机硅抗菌剂按5:1的质量比例复配而成，所述紫外光吸收剂为受阻燃胺类光稳定剂。

公开号为CN101759930A的专利说明书公开了一种用于洁具产品的阻燃聚丙烯复合物，由聚丙烯、阻燃剂、阻燃协效剂、酸中和剂、光稳定剂、抗菌剂、成核剂、抗氧剂、加工助剂组成，其中：聚丙烯树脂为聚丙烯均聚物，熔融指数为10～50g/10min；光稳定剂为紫外光吸收剂、自由基捕捉剂和光屏蔽剂的复配物，所述紫外光吸收剂选自苯并三唑类、苯甲酸酯类或二苯甲酮类紫外光吸收剂，所述抗菌剂为银离子无机抗菌剂或聚六亚甲基胍磷酸盐类有机抗菌剂。

发明内容

针对本领域存在的不足之处，本发明提供了一种耐紫外线灭菌兼具抗菌性能的聚丙烯纺粘布料，通过将均聚聚丙烯用过氧化物进行降解处理，获得熔指范围为100～2000g/10min不等的聚丙烯纺粘布料，同时，本发明在配方中添加特殊种类和特定比例的光稳定剂跟抗菌剂来赋予聚丙烯纺粘布料耐紫外灭菌性能跟抗菌性能，并且利用有机硅季铵盐抗菌剂抑制3,5-二叔丁基-4-羟基苯甲酸正十六酯光稳定剂在所得聚丙烯纺粘布料中的析出。

一种耐紫外线灭菌兼具抗菌性能的聚丙烯纺粘布料，按原料总重量100份计，原料组成包括：

所述光稳定剂为3,5-二叔丁基-4-羟基苯甲酸正十六酯。

本发明的聚丙烯纺粘布料，所纺粘成的无纺布材料具有优异的耐紫外线灭菌性能及抗菌性能，适用于生产一次性口罩。

本发明使用3,5-二叔丁基-4-羟基苯甲酸正十六酯作为光稳定剂，该光稳定剂的紫外吸收波长范围为240～300nm。在本发明的聚丙烯纺粘布料体系中，添加0.5～1.0wt％的3,5-二叔丁基-4-羟基苯甲酸正十六酯光稳定剂后所制得的聚丙烯纺粘布料即具有优异的耐紫外灭菌功能。但3,5-二叔丁基-4-羟基苯甲酸正十六酯这种光稳定剂极性很强，一般应用在聚酯、聚碳酸酯跟聚氯乙烯(PVC)等材料体系中，以按0.5～1.0wt％添加量添加到聚丙烯材料中会出现明显的析出现象。发明人经过大量试验，意外发现在本发明的聚丙烯纺粘布料体系中，额外添加1.5～2wt％的有机硅季铵盐作为抗菌剂，一方面可显著提高材料的抗菌性能，另一方面可与3,5-二叔丁基-4-羟基苯甲酸正十六酯形成协同效应，有效解决3,5-二叔丁基-4-羟基苯甲酸正十六酯析出的问题。进一步优选，所述有机硅季铵盐抗菌剂和光稳定剂的质量比为2～4:1，在保证兼具优异耐紫外线灭菌和抗菌性能的同时，有利于有机硅季铵盐抗菌剂进一步抑制3,5-二叔丁基-4-羟基苯甲酸正十六酯在本发明的聚丙烯纺粘布料中的析出。

作为优选，所述聚丙烯为均聚聚丙烯粉，230℃、2.16kg条件下熔指为10～100g/10min。

作为优选，所述降解剂为二叔丁基过氧化物。进一步优选，所述降解剂包括2,5-二甲基-2,5-二叔丁基过氧化己烷。

作为优选，所述抗氧剂包括主抗氧剂和辅抗氧剂，所述主抗氧剂为受阻酚类抗氧剂和/或硫酯类抗氧剂，所述辅抗氧剂为亚磷酸盐类抗氧剂和/或酯类抗氧剂。进一步优选，所述主抗氧剂和辅抗氧剂的质量比为3:2。

作为优选，所述聚丙烯纺粘布料在230℃、2.16kg条件下熔指为100～2000g/10min。

本发明还提供了所述的耐紫外线灭菌兼具抗菌性能的聚丙烯纺粘布料的制备方法，将所有原料混匀后加入双螺杆挤出机熔融共混，真空挤出造粒得到所述耐紫外线灭菌兼具抗菌性能的聚丙烯纺粘布料。

作为优选，所述制备方法中，挤出温度为120～250℃，所述双螺杆挤出机的主机转速为300～500rpm，有利于得到综合性能更优异的聚丙烯纺粘布料。

本发明还提供了所述的耐紫外线灭菌兼具抗菌性能的聚丙烯纺粘布料在制备一次性口罩中的应用。

本发明还提供了有机硅季铵盐抗菌剂用于抑制所述的耐紫外线灭菌兼具抗菌性能的聚丙烯纺粘布料中光稳定剂析出的用途。

本发明与现有技术相比，主要优点包括：

1、本发明使用3,5-二叔丁基-4-羟基苯甲酸正十六酯作为光稳定剂，在0.5～1.0wt％的添加量下使所得聚丙烯纺粘布料具有优异的耐紫外线灭菌性能，但在上述添加量下3,5-二叔丁基-4-羟基苯甲酸正十六酯在所得聚丙烯纺粘布料中析出明显，因此，本发明进一步添加1.5～2wt％的有机硅季铵盐抗菌剂，一方面使所得聚丙烯纺粘布料具有优异的抗菌性能，另一方面可显著抑制3,5-二叔丁基-4-羟基苯甲酸正十六酯在所得聚丙烯纺粘布料中的析出。

2、本发明在聚丙烯纺粘布料体系中创造性地使用有机硅季铵盐作为抗菌剂，有效克服无机银系、锌系抗菌剂容易堵纺丝孔的问题，添加量为1.5～2wt％时所制得的聚丙烯纺粘布料所纺成的无纺布抗菌效率≥99％。同时，本发明发现有机硅季铵盐作为抗菌剂，可以与3,5-二叔丁基-4-羟基苯甲酸正十六酯光稳定剂形成协同效应，有效解决3,5-二叔丁基-4-羟基苯甲酸正十六酯在聚丙烯纺粘布料体系中的析出问题。

3、本发明工艺简单，产品效果明显，符合市场需求，具有广阔的商业化应用前景和市场价值。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的操作方法，通常按照常规条件，或按照制造厂商所建议的条件。

以下实施例和对比例所采用的原料具体如下：

均聚聚丙烯粉采用中国石化股份有限公司金陵分公司PP450粉；

降解剂为深圳市赞胜杨科技有限公司101降解剂；

抗氧剂采用质量比为3:2的抗氧剂1010(德国巴斯夫)与抗氧剂168(德国巴斯夫)的复合抗氧剂；

光稳定剂采用奇钛科技股份有限公司光稳定剂3,5-二叔丁基-4-羟基苯甲酸正十六酯；

抗菌剂为惠州市铭铠防霉抗菌科技有限公司Micro-KS203；

实施例1

将97％重量比例聚丙烯，2％重量份抗菌剂，0.3％重量份降解剂，0.5％重量份光稳定剂，0.2％重量份抗氧剂在搅拌锅中低速搅拌4分钟以上，混合均匀后，放入挤出机料斗，通过双螺杆挤出机熔融共混，挤出温度120℃-250℃，主机转速为400rpm，制备得到耐紫外线灭菌兼具抗菌性能的聚丙烯纺粘布料。

实施例2

将96％重量比例聚丙烯，2％重量份抗菌剂，0.8％重量份降解剂，1.0％重量份光稳定剂，0.2％重量份抗氧剂在搅拌锅中低速搅拌4分钟以上，混合均匀后，放入挤出机料斗，通过双螺杆挤出机熔融共混，挤出温度120℃-250℃，主机转速为400rpm，制备得到耐紫外线灭菌兼具抗菌性能的聚丙烯纺粘布料。

对比例1

将98％重量比例聚丙烯，0.8％重量份降解剂，1.0％重量份光稳定剂，0.2％重量份抗氧剂在搅拌锅中低速搅拌4分钟以上，混合均匀后，放入挤出机料斗，通过双螺杆挤出机熔融共混，挤出温度120℃-250℃，主机转速为400rpm，制备得到耐紫外线灭菌兼具抗菌性能的聚丙烯纺粘布料。

对比例2

将97％重量比例聚丙烯，2％重量份抗菌剂，0.8％重量份降解剂，0.2％重量份抗氧剂在搅拌锅中低速搅拌4分钟以上，混合均匀后，放入挤出机料斗，通过双螺杆挤出机熔融共混，挤出温度120℃-250℃，主机转速为400rpm，制备得到耐紫外线灭菌兼具抗菌性能的聚丙烯纺粘布料。

将各实施例、对比例制得的聚丙烯纺粘布料在鼓风干燥箱，85℃干燥2小时，熔体流动速率按ISO 1133标准执行，230℃、2.16kg；制得的聚丙烯纺粘布料用熔喷设备进行纺粘布生产，用生产好的纺粘布进行耐紫外灭菌实验及抗菌性能测试。抗菌测试按照GB/T2408-2008标准执行，紫外灭菌实验为在254nm波长的紫外灯下照射500H后，观察色差变化。表面情况为将纺粘布在100℃下老化100h后，观察其表面发粘情况。测试性能数据结果见下表1。

表1

性能指标	实施例1	实施例2	对比例1	对比例2
					熔融指数(g/10min)	350	1600	1630	1580
耐紫外灭菌性能(色差△L)	1.2	0.8	0.7	6.7
					抗菌性(金黄色葡萄球菌)	≥99％	≥99％	不抗菌	≥99％
表面情况	无异常	无异常	发粘	无异常

上表1为各实施例与对比例分别制备的聚丙烯纺粘布料及纺粘布性能测试结果，其中实施例1～2跟对比例1中，添加了特定的光稳定剂，所制得聚丙烯纺粘布在用254nm紫外灯灭菌处理500H后，色差变化较小，满足日常使用需求。而对比例2中没有添加光稳定剂，经过紫外灭菌后，无纺布明显发黄变脆。

对比例1中并没有添加有机硅季铵盐抗菌剂，其熔喷成的纺粘布在老化处理后出现发粘状况，说明光稳定剂出现了析出现象。而实施例1～2，跟对比例2的样品没有出现发粘情况。表明抗菌剂与光稳定剂形成协同效应，有效解决了光稳定剂容易析出的问题。

对比实施例1～2跟对比例2中添加了有机硅季铵盐抗菌剂，对比例1中没有添加抗菌剂。将四款材料熔喷成的聚丙烯纺粘布进行抗菌实验，结果表明添加有机硅季铵盐抗菌剂可以赋予聚丙烯纺粘布优异的抗菌性能。

综上所述，本发明提供了一种耐紫外线灭菌兼具抗菌性能的聚丙烯纺粘布料，添加3,5-二叔丁基-4-羟基苯甲酸正十六酯可以有效提高无纺布的耐紫外灭菌性能。添加有机硅季铵盐可以有效提高材料抗菌能力，抗菌效果99％以上。本发明发现同时添加3,5-二叔丁基-4-羟基苯甲酸正十六酯和有机硅季铵盐，两者可以形成协同效果，有效解决3,5-二叔丁基-4-羟基苯甲酸正十六酯析出问题。

此外应理解，在阅读了本发明的上述描述内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (10)

1.一种耐紫外线灭菌兼具抗菌性能的聚丙烯纺粘布料，其特征在于，按原料总重量100份计，原料组成包括：

所述光稳定剂为3,5-二叔丁基-4-羟基苯甲酸正十六酯。

2.根据权利要求1所述的聚丙烯纺粘布料，其特征在于，所述聚丙烯为均聚聚丙烯粉，230℃、2.16kg条件下熔指为10～100g/10min。

3.根据权利要求1所述的聚丙烯纺粘布料，其特征在于，所述降解剂为二叔丁基过氧化物。

4.根据权利要求1所述的聚丙烯纺粘布料，其特征在于，所述有机硅季铵盐抗菌剂和光稳定剂的质量比为2～4:1。

5.根据权利要求1所述的聚丙烯纺粘布料，其特征在于，所述抗氧剂包括主抗氧剂和辅抗氧剂，所述主抗氧剂为受阻酚类抗氧剂和/或硫酯类抗氧剂，所述辅抗氧剂为亚磷酸盐类抗氧剂和/或酯类抗氧剂；

所述主抗氧剂和辅抗氧剂的质量比为3:2。

6.根据权利要求1～5任一权利要求所述的聚丙烯纺粘布料，其特征在于，所述聚丙烯纺粘布料在230℃、2.16kg条件下熔指为100～2000g/10min。

7.根据权利要求1～6任一权利要求所述的聚丙烯纺粘布料的制备方法，其特征在于，将所有原料混匀后加入双螺杆挤出机熔融共混，真空挤出造粒得到所述耐紫外线灭菌兼具抗菌性能的聚丙烯纺粘布料。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，挤出温度为120～250℃，所述双螺杆挤出机的主机转速为300～500rpm。

9.根据权利要求1～6任一权利要求所述的聚丙烯纺粘布料在制备一次性口罩中的应用。

10.有机硅季铵盐抗菌剂用于抑制权利要求1所述的聚丙烯纺粘布料中光稳定剂析出的用途。