CN111634021A - 一种聚丙烯多孔膜及其制备方法和医用一次性防护服 - Google Patents

一种聚丙烯多孔膜及其制备方法和医用一次性防护服 Download PDF

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Abstract

本发明属于医疗防护技术领域，尤其涉及一种聚丙烯多孔膜及其制备方法和医用一次性防护服。本发明提供的聚丙烯多孔膜按照以下步骤制备得到：将聚丙烯和β成核剂熔融塑化后，依次进行流延冷却、双向拉伸和热处理，得到聚丙烯多孔膜；其中，熔融塑化的温度为190～240℃；流延冷却的温度为80～120℃；纵向拉伸的温度为90～110℃，倍率为3～6倍；横向拉伸的温度为120～140℃，倍率为2～5倍。本发明通过对膜材料的制备工艺条件进行优化选择，获得了兼具优异透湿、透气性能和液体屏蔽能力的聚丙烯多孔膜，该膜材料制备工艺简单，集透湿、轻薄、防护与优异力学性能为一体，非常适合作为生产制造医用一次性防护服的材料。

Description

一种聚丙烯多孔膜及其制备方法和医用一次性防护服
技术领域
本发明属于医疗防护技术领域，尤其涉及一种聚丙烯多孔膜及其制备方法和医用一次性防护服。
背景技术
医用防护材料可以用于制作手术衣、防护服、隔离衣及床单等医疗防护用品。防护材料能够隔离血液或病毒，直接关系到医务工作者和患者的身体健康和生命安全，所以医用防护材料的性能至关重要。
GB19082-2009《医用一次性防护服技术要求》规定，医用防护服必须具有良好的液体阻隔性能和一定的力学强度，包括防水性、透湿量、合成血液穿透性能、拉伸强度、穿刺强度以及过滤效率等性能。医用防护材料只有具有以上性能，才能够更好的保护医护人员远离病毒感染和降低手术过程中病人的感染率。
目前，常用的医用一次性防护服材料主要是聚乙烯透气膜与非织造布(纺粘—熔喷—纺粘(SMS)复合非织布)复合材料。其中聚乙烯透气膜是在低密度聚乙烯或线性低密度聚乙烯树脂中混入约为50％的特种碳酸钙作为助孔剂，经挤出成膜后再定向拉伸一定倍率而成。依据拉伸时聚合物于碳酸钙颗粒之间发生界面分离，从而形成相互贯通的孔隙，使得聚乙烯膜具有一定透气和透湿性。聚乙烯透气膜的孔径大小及透湿性与助孔剂碳酸钙的性质密切相关，一般可通过控制碳酸钙粒子的粒径而调控透气膜的透湿量。由于该透气膜需要借助碳酸钙来实现比较高的透湿性能，而大量无机填料的加入，又会使得聚乙烯透气膜力学性能较差，即无法同时满足高的透湿量与优异的力学性能，限制了聚乙烯透气膜作为中高端防护材料的应用。而SMS非织造布虽然过滤性能好，经常用于一次性医用防护材料，但是由于SMS非织造布是由熔喷PP、纺粘PP复合而成，面密度在20-100g/m2，不利于防护服材料轻薄化。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种聚丙烯多孔膜及其制备方法和医用一次性防护服，本发明提供的聚丙烯多孔膜具有十分优异的透湿、透气性能和屏蔽水、血液等液体的能力，是一种非常理想的、轻薄的医用一次性防护服材料。
本发明提供了一种聚丙烯多孔膜的制备方法，包括以下步骤：
a)将聚丙烯和β成核剂熔融塑化后，流延冷却，得到聚丙烯流延铸片；
所述聚丙烯和β成核剂的质量比为(30～40)：1；所述熔融塑化的温度为190～240℃；所述流延冷却的温度为80～120℃；
b)对所述聚丙烯流延铸片进行纵向拉伸和横向拉伸，得到双向拉伸膜材；
所述纵向拉伸的温度为90～110℃；所述纵向拉伸的倍率为3～6倍；所述横向拉伸的温度为120～140℃；所述横向拉伸的倍率为2～5倍；
c)对所述双向拉伸膜材进行热处理，得到聚丙烯多孔膜；
所述热处理的温度为100～130℃；所述热处理的时间为1～3min。
优选的，步骤a)中，所述聚丙烯和β成核剂的质量比为(30～35)：1；所述熔融塑化的温度为230～240℃；所述流延冷却的温度为90～100℃。
优选的，步骤b)中，所述纵向拉伸的温度为90～100℃；所述纵向拉伸的倍率为4～5倍。
优选的，步骤b)中，所述横向拉伸的温度为130～140℃；所述横向拉伸的倍率为2.5～3倍。
本发明提供了一种按照上述技术方案所述制备方法制备得到的聚丙烯多孔膜。
优选的，所述聚丙烯多孔膜的厚度为10～15μm；所述聚丙烯多孔膜的孔隙率为50～65％；所述聚丙烯多孔膜的面密度为4～5.5g/m2。
优选的，所述聚丙烯多孔膜的透湿量≥10000g/(m2·d)；所述聚丙烯多孔膜的Gurley值为40～65s/100mL；所述聚丙烯多孔膜的抗渗水性静水压为5～20kPa。
优选的，所述聚丙烯多孔膜的抗合成血液穿透等级≥4级；所述聚丙烯多孔膜对NaCl气溶胶的过滤效率≥80％。
优选的，所述聚丙烯多孔膜的穿刺强度≥100g；所述聚丙烯多孔膜的纵向拉伸强度为100～130MPa，横向拉伸强度为30～45MPa。
本发明提供了一种医用一次性防护服，所述医用一次性防护服的材料包括上述技术方案所述的聚丙烯多孔膜。
与现有技术相比，本发明提供了一种聚丙烯多孔膜及其制备方法和医用一次性防护服。本发明提供的聚丙烯多孔膜按照以下步骤制备得到：a)将聚丙烯和β成核剂熔融塑化后，流延冷却，得到聚丙烯流延铸片；所述聚丙烯和β成核剂的质量比为(30～40)：1；所述熔融塑化的温度为190～240℃；所述流延冷却的温度为80～120℃；b)对所述聚丙烯流延铸片进行纵向拉伸和横向拉伸，得到双向拉伸膜材；所述纵向拉伸的温度为90～110℃；所述纵向拉伸的倍率为3～6倍；所述横向拉伸的温度为120～140℃；所述横向拉伸的倍率为2～5倍；c)对所述双向拉伸膜材进行热处理，得到聚丙烯多孔膜；所述热处理的温度为100～130℃；所述热处理的时间为1～3min。本发明通过对膜材料的制备工艺条件进行优化选择，获得了兼具优异透湿、透气性能和液体屏蔽能力的聚丙烯多孔膜，该膜材料制备工艺简单，集透湿、轻薄、防护与优异力学性能为一体，非常适合作为生产制造医用一次性防护服的材料。
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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例1提供的医用一次性防护服材料的扫描电镜图。
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做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。
本发明提供了一种聚丙烯多孔膜的制备方法，包括以下步骤：
a)将聚丙烯和β成核剂熔融塑化后，流延冷却，得到聚丙烯流延铸片；
所述聚丙烯和β成核剂的质量比为(30～40)：1；所述熔融塑化的温度为190～240℃；所述流延冷却的温度为80～120℃；
b)对所述聚丙烯流延铸片进行纵向拉伸和横向拉伸，得到双向拉伸膜材；
所述纵向拉伸的温度为90～110℃；所述纵向拉伸的倍率为3～6倍；所述横向拉伸的温度为120～140℃；所述横向拉伸的倍率为2～5倍；
c)对所述双向拉伸膜材进行热处理，得到聚丙烯多孔膜；
所述热处理的温度为100～130℃；所述热处理的时间为1～3min。
在本发明提供的制备方法中，首先将聚丙烯和β成核剂混合并熔融塑化。其中，所述聚丙烯的重均分子量(Mw)优选为10万～100万，具体可为10万、15万、20万、25万、30万、35万、40万、45万、50万、55万、60万、65万、70万、75万、80万、85万、90万、95万或100万；所述聚丙烯和β成核剂的质量比为(30～40)：1，优选为(30～35)：1，具体可为30:1、31:1、32:1、33:1、34:1或35:1；所述熔融塑化的温度为190～240℃，优选为230～240℃，更优选为235℃。在本发明中，所述熔融塑化优选在双螺杆挤出机中进行，所述双螺杆挤出机的螺杆直径优选为20～30mm，具体可为20mm、21mm、22mm、23mm、24mm、25mm、26mm、26.5mm、27mm、28mm、29mm或30mm；所述双螺杆挤出机的螺杆长径比优选为30～70，具体可为30、35、40、45、50、55、60、65或70；所述双螺杆挤出机的螺杆转速优选为40～80rpm，更优选为50～60rpm。
在本发明提供的制备方法中，聚丙烯和β成核剂完成熔融塑化后，形成的熔体进行流延冷却。其中，所述流延冷却的温度为80～120℃，更优选为90～100℃。在本发明中，所述流延冷却优选在冷却辊上进行，所述冷却辊的直径优选为200～600mm，具体可为200mm、250mm、300mm、350mm、400mm、450mm、500mm、550mm或600mm；所述冷却辊的辊速优选为0.5～5rpm，更优选为1.5rpm。流延冷却结束后，得到聚丙烯流延铸片。
在本发明提供的制备方法中，得到聚丙烯流延铸片后，对所述聚丙烯流延铸片进行纵向拉伸和横向拉伸。其中，所述纵向拉伸的温度为90～110℃，优选为90～100℃；所述纵向拉伸的倍率为3～6倍，优选为4～5倍；所述横向拉伸的温度为120～140℃，优选为130～140℃；所述横向拉伸的倍率为2～5倍，优选为2.5～3倍。完成纵向和横向拉伸后，得到双向拉伸膜材。
在本发明提供的制备方法中，得到双向拉伸膜材后，对所述双向拉伸膜材进行热处理。其中，所述热处理的温度为100～130℃，具体可为100℃、105℃、110℃、115℃、120℃、125℃或130℃；所述热处理的时间为1～3min，具体可为1min、1.5min、2min、2.5min或3min。热处理结束后，得到聚丙烯多孔膜。
本发明还提供了一种上述技术方案所述制备方法制备得到的聚丙烯多孔膜。其中，所述聚丙烯多孔膜的厚度优选为10～15μm，具体可为10μm、10.5μm、11μm、11.5μm、12μm、12.5μm、13μm、13.5μm、14μm、14.5μm或15μm；所述聚丙烯多孔膜的孔隙率优选为50～65％，具体可为50％、51％、52％、53％、54％、55％、56％、57％、58％、59％、60％、61％、62％、63％、64％或65％；所述聚丙烯多孔膜的面密度优选为4～5.5g/m2，具体可为4g/m2、4.1g/m2、4.2g/m2、4.3g/m2、4.4g/m2、4.5g/m2、4.6g/m2、4.7g/m2、4.8g/m2、4.9g/m2、5g/m2、5.1g/m2、5.2g/m2、5.3g/m2、5.4g/m2或5.5g/m2。
在本发明提供的聚丙烯多孔膜中，所述聚丙烯多孔膜的透湿量优选为≥10000g/(m2·d)，更优选为≥11000g/(m2·d)，具体可为11770g/(m2·d)、11220g/(m2·d)或11940g/(m2·d)。
在本发明提供的聚丙烯多孔膜中，所述聚丙烯多孔膜的Gurley值优选为40～65s/100mL，具体可为40s/100mL、41s/100mL、42s/100mL、43s/100mL、44s/100mL、45s/100mL、46s/100mL、47s/100mL、48s/100mL、49s/100mL、50s/100mL、51s/100mL、52s/100mL、53s/100mL、54s/100mL、55s/100mL、56s/100mL、57s/100mL、58s/100mL、59s/100mL、60s/100mL、61s/100mL、62s/100mL、63s/100mL、64s/100mL或65s/100mL。
在本发明提供的聚丙烯多孔膜中，所述聚丙烯多孔膜的抗渗水性静水压优选为5～20kPa，更优选为6～18kPa，最优选为9～17kPa，具体可为12.5kPa、14.2kPa或16.7kPa。
在本发明提供的聚丙烯多孔膜中，所述聚丙烯多孔膜的抗合成血液穿透等级优选为≥4级，更优选为≥5级，最优选为≥6级。
在本发明提供的聚丙烯多孔膜中，所述聚丙烯多孔膜对NaCl气溶胶的过滤效率优选为≥80％，更优选为≥90％，最优选为100％。
在本发明提供的聚丙烯多孔膜中，所述聚丙烯多孔膜的穿刺强度优选为≥100g，更优选为≥105g，最优选为≥110g，具体可为117g、119g或125g。
在本发明提供的聚丙烯多孔膜中，聚丙烯多孔膜的纵向(MD)拉伸强度优选为100～130MPa，更优选为110～120MPa，具体可为116MPa、117MPa或118MPa；聚丙烯多孔膜的横向(TD)拉伸强度优选为30～45MPa，更优选为30～40MPa，具体可为30或32MPa。
本发明提供的聚丙烯多孔膜及其制备方法通过对膜材料的制备工艺条件进行优化选择，获得了兼具优异透湿、透气性能和液体屏蔽能力的聚丙烯多孔膜，该膜材料制备工艺简单，集透湿、轻薄、防护与优异力学性能为一体，非常适合作为生产制造医用一次性防护服的材料。
本发明还提供了一种医用一次性防护服，所述医用一次性防护服的材料包括上述技术方案所述的聚丙烯多孔膜。本发明提供的医用一次性防护服的材料包括所述聚丙烯多孔膜，因此具有十分优异的防护性能。
为更清楚起见，下面通过以下实施例进行详细说明。
实施例1
(1)流延铸片的制备：
将聚丙烯(Mw＝50w)与β成核剂(甫路、NB-328)按质量比35:1混合，然后将其加入到双螺杆挤出机中熔融共混，挤出后再经冷却辊进行迅速冷却，得到聚丙烯流延铸片。
其中，所述双螺杆挤出机的螺杆直径为26.5mm，螺杆长径比为50，螺杆转速为60rpm，共混温度为235℃；所述冷却辊的直径为400mm，辊速为1.5rpm，冷却温度为90℃。
(2)双向拉伸：
将以上得到的聚丙烯流延铸片进行纵向拉伸，拉伸温度为90℃，拉伸倍率为5倍；然后进行横向拉伸，拉伸温度为130℃，拉伸倍率为3倍。
(3)热处理：
将双向拉伸后的薄膜在100℃下热处理3min，然后冷却至室温，得到医用一次性防护服材料(聚丙烯多孔膜)。
对本实施例制备的医用一次性防护服材料进行扫描电镜观察，结果如图1所示，图1是是本发明实施例1提供的医用一次性防护服材料的扫描电镜图。
实施例2
(1)流延铸片的制备：
将聚丙烯(Mw＝50w)与β成核剂(甫路、NB-328)按质量比35:1混合，然后将其加入到双螺杆挤出机中熔融共混，挤出后再经冷却辊进行迅速冷却，得到聚丙烯流延铸片。
其中，所述双螺杆挤出机的螺杆直径为26.5mm，螺杆长径比为50，螺杆转速为60rpm，共混温度为235℃；所述冷却辊的直径为400mm，辊速为1.5rpm，冷却温度为90℃。
(2)双向拉伸：
将以上得到的聚丙烯流延铸片进行纵向拉伸，拉伸温度为90℃，拉伸倍率为4倍；然后进行横向拉伸，拉伸温度为130℃，拉伸倍率为2.5倍。
(3)热处理：
将双向拉伸后的薄膜在100℃下热处理3min，然后冷却至室温，得到医用一次性防护服材料(聚丙烯多孔膜)。
实施例3
(1)流延铸片的制备：
将聚丙烯(Mw＝50w)与β成核剂(甫路、NB-328)按质量比30:1混合，然后将其加入到双螺杆挤出机中熔融共混，挤出后再经冷却辊进行迅速冷却，得到聚丙烯流延铸片。
其中，所述双螺杆挤出机的螺杆直径为26.5mm，螺杆长径比为50，螺杆转速为60rpm，共混温度为235℃；所述冷却辊的直径为400mm，辊速为1.5rpm，冷却温度为90℃。
(2)双向拉伸：
将以上得到的聚丙烯流延铸片进行纵向拉伸，拉伸温度为90℃，拉伸倍率为5倍；然后进行横向拉伸，拉伸温度为130℃，拉伸倍率为3倍。
(3)热处理：
将双向拉伸后的薄膜在100℃下热处理3min，然后冷却至室温，得到医用一次性防护服材料(聚丙烯多孔膜)。
对比例
(1)流延铸片的制备：
将聚丙烯(Mw＝50w)与β成核剂(甫路、NB-328)按质量比40:1混合，然后将其加入到双螺杆挤出机中熔融共混，挤出后再经冷却辊进行迅速冷却，得到聚丙烯流延铸片。
其中，所述双螺杆挤出机的螺杆直径为26.5mm，螺杆长径比为50，螺杆转速为60rpm，共混温度为235℃；所述冷却辊的直径为400mm，辊速为1.5rpm，冷却温度为80℃。
(2)双向拉伸：
将以上得到的聚丙烯流延铸片进行纵向拉伸，拉伸温度为90℃，拉伸倍率为3倍；然后进行横向拉伸，拉伸温度为130℃，拉伸倍率为1.5倍。
(3)热处理：
将双向拉伸后的薄膜在100℃下热处理3min，然后冷却至室温，得到医用一次性防护服材料(聚丙烯多孔膜)。
性能测试
对实施例1～3和对比例制备的聚丙烯多孔膜进行防水性能测试(即抗渗水性测试)、透湿性测试、透气性测试、抗合成血液穿透性测试、NaCl颗粒物过滤试验以及机械性能测试，结果如表1所示：
表1医用一次性防护服材料性能测试结果
Figure BDA0002550186070000081
Figure BDA0002550186070000091
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种聚丙烯多孔膜的制备方法，包括以下步骤：
a)将聚丙烯和β成核剂熔融塑化后，流延冷却，得到聚丙烯流延铸片；
所述聚丙烯和β成核剂的质量比为(30～40)：1；所述熔融塑化的温度为190～240℃；所述流延冷却的温度为80～120℃；
b)对所述聚丙烯流延铸片进行纵向拉伸和横向拉伸，得到双向拉伸膜材；
所述纵向拉伸的温度为90～110℃；所述纵向拉伸的倍率为3～6倍；所述横向拉伸的温度为120～140℃；所述横向拉伸的倍率为2～5倍；
c)对所述双向拉伸膜材进行热处理，得到聚丙烯多孔膜；
所述热处理的温度为100～130℃；所述热处理的时间为1～3min。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤a)中，所述聚丙烯和β成核剂的质量比为(30～35)：1；所述熔融塑化的温度为230～240℃；所述流延冷却的温度为90～100℃。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤b)中，所述纵向拉伸的温度为90～100℃；所述纵向拉伸的倍率为4～5倍。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤b)中，所述横向拉伸的温度为130～140℃；所述横向拉伸的倍率为2.5～3倍。
5.一种按照权利要求1～4任一项所述制备方法制备得到的聚丙烯多孔膜。
6.根据权利要求5所述的聚丙烯多孔膜，其特征在于，所述聚丙烯多孔膜的厚度为10～15μm；所述聚丙烯多孔膜的孔隙率为50～65％；所述聚丙烯多孔膜的面密度为4～5.5g/m2。
7.根据权利要求5所述的聚丙烯多孔膜，其特征在于，所述聚丙烯多孔膜的透湿量≥10000g/(m2·d)；所述聚丙烯多孔膜的Gurley值为40～65s/100mL；所述聚丙烯多孔膜的抗渗水性静水压为5～20kPa。
8.根据权利要求5所述的聚丙烯多孔膜，其特征在于，所述聚丙烯多孔膜的抗合成血液穿透等级≥4级；所述聚丙烯多孔膜对NaCl气溶胶的过滤效率≥80％。
9.根据权利要求5所述的聚丙烯多孔膜，其特征在于，所述聚丙烯多孔膜的穿刺强度≥100g；所述聚丙烯多孔膜的纵向拉伸强度为100～130MPa，横向拉伸强度为30～45MPa。
10.一种医用一次性防护服，其特征在于，所述医用一次性防护服的材料包括权利要求5～9任一项所述的聚丙烯多孔膜。
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