CN111676594A - 抗菌、耐高温型聚丙烯熔喷非织造材料 - Google Patents

抗菌、耐高温型聚丙烯熔喷非织造材料 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种抗菌、耐高温型聚丙烯熔喷非织造材料，涉及熔喷非织造布技术领域，由以下重量份数的原料制成：聚丙烯100‑130份、丙烯酸羟丙酯20‑50份、多聚赖氨酸10‑30份、聚酰胺10‑30份、松香改性碳酸钙5‑20份、引发剂0.05‑3份、浓硫酸0.05‑3份；本发明通过对聚丙烯的改性处理制得改性聚丙烯，所制改性聚丙烯相对于现有聚丙烯来说具有抗菌作用，并且通过聚酰胺的添加来提高最终所制熔喷非织造材料的耐热性，同时所制改性聚丙烯与聚酰胺的相容性好，也避免了以常规聚丙烯与聚酰胺作为熔喷非织造材料加工原料所存在需要额外添加相容剂的问题。

Description

抗菌、耐高温型聚丙烯熔喷非织造材料
技术领域：
本发明涉及熔喷非织造布技术领域，具体涉及一种抗菌、耐高温型聚丙烯熔喷非织造材料。
背景技术：
熔喷非织造工艺是利用高速热空气对模头喷丝孔挤出的聚合物熔体细流进行牵伸，由此形成超细纤维并凝聚在凝网帘或滚筒上，并依靠自身粘合而成为非织造布。熔喷非织造布的纤维纤细，表面积大，具备作为理想空气过滤材料的条件。
目前，国内主要采用的是聚丙烯熔喷非织造布，但聚丙烯本身并不具备抗菌性能，其抗菌性能发挥是依靠其过滤作用，因此为了提高聚丙烯熔喷非织造布的抗菌性能，通常需要在加工过程中添加具有抗菌作用的无机物或者有机物。此外，聚丙烯的熔点不高，因此耐热性有限。为了提高聚丙烯熔喷非织造材料的抗菌性和耐高温性，本发明制备了一种新型聚丙烯熔喷非织造材料。
发明内容：
本发明所要解决的技术问题在于提供一种加工原料易得、加工方法简便易操作、应用性能优异且稳定的抗菌、耐高温型聚丙烯熔喷非织造材料。
本发明所要解决的技术问题采用以下的技术方案来实现：
抗菌、耐高温型聚丙烯熔喷非织造材料，由以下重量份数的原料制成：
聚丙烯100-130份、丙烯酸羟丙酯20-50份、多聚赖氨酸10-30份、聚酰胺10-30份、松香改性碳酸钙5-20份、引发剂0.05-3份、浓硫酸0.05-3份；
所述松香改性碳酸钙的制备方法为：先将甘油三松香酸酯加热至熔融，再加入纳米碳酸钙，在熔融状态下混合，得到松香改性碳酸钙；所述甘油三松香酸酯、纳米碳酸钙的质量比为5-15:5-15。
甘油三松香酸酯在熔融状态下对纳米碳酸钙进行包裹，利用甘油三松香酸酯与聚丙烯亲和性来实现纳米碳酸钙在聚丙烯熔体中的均匀分散。
所述引发剂为偶氮二异丁腈或偶氮二异庚腈。
上述抗菌、耐高温型聚丙烯熔喷非织造材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)改性聚丙烯的制备：将聚丙烯、丙烯酸羟丙酯和引发剂送入双螺杆挤出机中，熔融反应，再加入多聚赖氨酸和浓硫酸，继续熔融反应，冷却造粒，得到改性聚丙烯；
(2)熔喷专用料的制备：向上述所制改性聚丙烯中加入聚酰胺和松香改性碳酸钙，混合均匀，得到熔喷专用料；
(3)熔喷非织造材料的制备：将上述所制熔喷专用料送入双螺杆挤出机中，加热熔融后经喷丝板挤出，并通过热气流高速牵伸形成初生纤维，初生纤维经冷空气冷却成网，收卷，得到熔喷非织造材料。
所述步骤(1)中双螺杆挤出机的温度为一区130-150℃、二区150-170℃、三区150-170℃、四区170-190℃、五区150-170℃、模头150-170℃。
所述步骤(3)中双螺杆挤出机的温度为一区190-210℃、二区210-230℃、三区230-250℃、四区230-250℃、五区200-220℃、模头200-220℃。
所述喷丝板的长径比为10-20:1。
所述热气流的温度为200-300℃，压力为0.2-0.4MPa。
所述冷空气的温度为10-20℃。
所述熔喷非织造材料的纤维直径为0.1-10μm，重量为10-200g/m2。
在引发剂的作用下，丙烯酸羟丙酯被接枝到聚丙烯上，得到丙烯酸羟丙酯接枝聚丙烯，再利用多聚赖氨酸结构中的羧基与丙烯酸羟丙酯接枝聚丙烯结构中的羟基发生酯化反应，从而将多聚赖氨酸接枝到聚丙烯上。多聚赖氨酸本身对细菌和病毒具有抑制作用，通过将多聚赖氨酸接枝到聚丙烯上形成稳定的抗菌结构，赋予熔喷非织造材料一定的抗菌抗病毒效果。
本发明的有益效果是：本发明通过对聚丙烯的改性处理制得改性聚丙烯，所制改性聚丙烯相对于现有聚丙烯来说具有抗菌作用，并且通过聚酰胺的添加来提高最终所制熔喷非织造材料的耐热性，同时所制改性聚丙烯与聚酰胺的相容性好，也避免了以常规聚丙烯与聚酰胺作为熔喷非织造材料加工原料所存在需要额外添加相容剂的问题。
具体实施方式：
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。
聚丙烯购自绍兴三锦PP-T30S；
多聚赖氨酸购自樟树市狮王生物科技有限公司；
聚酰胺购自德国巴斯夫B3EG10 PA6；
甘油三松香酸酯购自湖北鑫润德化工有限公司；
纳米碳酸钙购自北京德科岛金科技有限公司，平均粒径20nm。
实施例1
松香改性碳酸钙的制备：
先将12g甘油三松香酸酯加热至熔融，再加入10g纳米碳酸钙，在熔融状态下混合30min，得到松香改性碳酸钙。
熔喷非织造材料的制备：
(1)改性聚丙烯的制备：将120g聚丙烯、35g丙烯酸羟丙酯和1.5g偶氮二异丁腈送入双螺杆挤出机中，熔融反应5h，双螺杆挤出机的温度为一区145℃、二区160℃、三区170℃、四区185℃、五区165℃、模头160℃,再加入12g多聚赖氨酸和0.5g 98％浓硫酸，继续熔融反应3h，冷却造粒，得到改性聚丙烯；
(2)熔喷专用料的制备：向上述所制改性聚丙烯中加入25g聚酰胺和15g松香改性碳酸钙，混合均匀，得到熔喷专用料；
(3)熔喷非织造材料的制备：将上述所制熔喷专用料送入双螺杆挤出机中，双螺杆挤出机的温度为一区205℃、二区225℃、三区245℃、四区240℃、五区220℃、模头220℃,加热熔融后经喷丝板挤出，喷丝板的长径比为15:1，并通过热气流高速牵伸形成初生纤维，热气流的温度为280℃，压力为0.3MPa，初生纤维经15℃冷空气冷却成网，收卷，得到熔喷非织造材料。
实施例2
实施例2与实施例1的不同之处只是将聚酰胺的用量调整为20g。
松香改性碳酸钙的制备：
先将12g甘油三松香酸酯加热至熔融，再加入10g纳米碳酸钙，在熔融状态下混合30min，得到松香改性碳酸钙。
熔喷非织造材料的制备：
(1)改性聚丙烯的制备：将120g聚丙烯、35g丙烯酸羟丙酯和1.5g偶氮二异丁腈送入双螺杆挤出机中，熔融反应5h，双螺杆挤出机的温度为一区145℃、二区160℃、三区170℃、四区185℃、五区165℃、模头160℃,再加入12g多聚赖氨酸和0.5g 98％浓硫酸，继续熔融反应3h，冷却造粒，得到改性聚丙烯；
(2)熔喷专用料的制备：向上述所制改性聚丙烯中加入20g聚酰胺和15g松香改性碳酸钙，混合均匀，得到熔喷专用料；
(3)熔喷非织造材料的制备：将上述所制熔喷专用料送入双螺杆挤出机中，双螺杆挤出机的温度为一区205℃、二区225℃、三区245℃、四区240℃、五区220℃、模头220℃,加热熔融后经喷丝板挤出，喷丝板的长径比为15:1，并通过热气流高速牵伸形成初生纤维，热气流的温度为280℃，压力为0.3MPa，初生纤维经15℃冷空气冷却成网，收卷，得到熔喷非织造材料。
对比例1
对比例1与实施例1的不同之处只是以纳米碳酸钙替代松香改性碳酸钙。
熔喷非织造材料的制备：
(1)改性聚丙烯的制备：将120g聚丙烯、35g丙烯酸羟丙酯和1.5g偶氮二异丁腈送入双螺杆挤出机中，熔融反应5h，双螺杆挤出机的温度为一区145℃、二区160℃、三区170℃、四区185℃、五区165℃、模头160℃,再加入12g多聚赖氨酸和0.5g 98％浓硫酸，继续熔融反应3h，冷却造粒，得到改性聚丙烯；
(2)熔喷专用料的制备：向上述所制改性聚丙烯中加入25g聚酰胺和15g纳米碳酸钙，混合均匀，得到熔喷专用料；
(3)熔喷非织造材料的制备：将上述所制熔喷专用料送入双螺杆挤出机中，双螺杆挤出机的温度为一区205℃、二区225℃、三区245℃、四区240℃、五区220℃、模头220℃,加热熔融后经喷丝板挤出，喷丝板的长径比为15:1，并通过热气流高速牵伸形成初生纤维，热气流的温度为280℃，压力为0.3MPa，初生纤维经15℃冷空气冷却成网，收卷，得到熔喷非织造材料。
对比例2
对比例2与实施例1的不同之处只是以聚丙烯替代改性聚丙烯。
松香改性碳酸钙的制备：
先将12g甘油三松香酸酯加热至熔融，再加入10g纳米碳酸钙，在熔融状态下混合30min，得到松香改性碳酸钙。
熔喷非织造材料的制备：
(1)熔喷专用料的制备：向120g聚丙烯中加入25g聚酰胺和15g松香改性碳酸钙，混合均匀，得到熔喷专用料；
(2)熔喷非织造材料的制备：将上述所制熔喷专用料送入双螺杆挤出机中，双螺杆挤出机的温度为一区205℃、二区225℃、三区245℃、四区240℃、五区220℃、模头220℃,加热熔融后经喷丝板挤出，喷丝板的长径比为15:1，并通过热气流高速牵伸形成初生纤维，热气流的温度为280℃，压力为0.3MPa，初生纤维经15℃冷空气冷却成网，收卷，得到熔喷非织造材料。
分别利用上述实施例和对比例制备纤维直径为5μm，重量为110g/m2的熔喷非织造材料，并测定其耐热性能，结果见表1。
采用NETZSCH TG209热重分析仪进行TG分析，将10mg熔喷非织造材料装入热重天平样品池中，通入高纯氮气吹扫，从30℃开始，以10℃/min的升温速率升温至500℃，测定5％热分解温度。
表1
组别 实施例1 实施例2 对比例1 对比例2
5％热分解温度/℃ 308 304 291 278
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (9)

1.抗菌、耐高温型聚丙烯熔喷非织造材料，其特征在于：由以下重量份数的原料制成：
聚丙烯100-130份、丙烯酸羟丙酯20-50份、多聚赖氨酸10-30份、聚酰胺10-30份、松香改性碳酸钙5-20份、引发剂0.05-3份、浓硫酸0.05-3份；
所述松香改性碳酸钙的制备方法为：先将甘油三松香酸酯加热至熔融，再加入纳米碳酸钙，在熔融状态下混合，得到松香改性碳酸钙；所述甘油三松香酸酯、纳米碳酸钙的质量比为5-15:5-15。
2.根据权利要求1所述的抗菌、耐高温型聚丙烯熔喷非织造材料，其特征在于：所述引发剂为偶氮二异丁腈或偶氮二异庚腈。
3.权利要求1或2所述的抗菌、耐高温型聚丙烯熔喷非织造材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)改性聚丙烯的制备：将聚丙烯、丙烯酸羟丙酯和引发剂送入双螺杆挤出机中，熔融反应，再加入多聚赖氨酸和浓硫酸，继续熔融反应，冷却造粒，得到改性聚丙烯；
(2)熔喷专用料的制备：向上述所制改性聚丙烯中加入聚酰胺和松香改性碳酸钙，混合均匀，得到熔喷专用料；
(3)熔喷非织造材料的制备：将上述所制熔喷专用料送入双螺杆挤出机中，加热熔融后经喷丝板挤出，并通过热气流高速牵伸形成初生纤维，初生纤维经冷空气冷却成网，收卷，得到熔喷非织造材料。
4.根据权利要求3所述的抗菌、耐高温型聚丙烯熔喷非织造材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中双螺杆挤出机的温度为一区130-150℃、二区150-170℃、三区150-170℃、四区170-190℃、五区150-170℃、模头150-170℃。
5.根据权利要求3所述的抗菌、耐高温型聚丙烯熔喷非织造材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中双螺杆挤出机的温度为一区190-210℃、二区210-230℃、三区230-250℃、四区230-250℃、五区200-220℃、模头200-220℃。
6.根据权利要求3所述的抗菌、耐高温型聚丙烯熔喷非织造材料的制备方法，其特征在于：所述喷丝板的长径比为10-20:1。
7.根据权利要求3所述的抗菌、耐高温型聚丙烯熔喷非织造材料的制备方法，其特征在于：所述热气流的温度为200-300℃，压力为0.2-0.4MPa。
8.根据权利要求3所述的抗菌、耐高温型聚丙烯熔喷非织造材料的制备方法，其特征在于：所述冷空气的温度为10-20℃。
9.根据权利要求3所述的抗菌、耐高温型聚丙烯熔喷非织造材料的制备方法，其特征在于：所述熔喷非织造材料的纤维直径为0.1-10μm，重量为10-200g/m2。
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