CN111732789A - 一种抗菌母粒及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种抗菌母粒及其制备方法和应用。该抗菌母粒包括纳米玻璃抗菌剂、聚丙烯树脂和分散剂；纳米玻璃抗菌剂为纳米玻璃载银抗菌剂、纳米玻璃载锌抗菌剂和纳米玻璃载铜抗菌剂中的一种或多种；纳米玻璃抗菌剂的含量为5～12％；百分比为纳米玻璃抗菌剂占抗菌母粒的质量百分比；分散剂中不含有与银离子、锌离子或铜离子发生化学反应的离子。本发明中抗菌母粒的应用范围广，利用其制得的无纺布具有抗菌性能和过滤性能优异的效果；且制备方法简单，易于工业化生产；将其用于制备无纺布时，在经驻极处理后产生较强电场，静电吸附作用可有效吸附微小颗粒及细菌，代替驻极材料的添加。
Description
技术领域
本发明涉及一种抗菌母粒及其制备方法和应用。
背景技术
由于空气污染指数的升高，人们对空气质量越来越重视。空气过滤材料可有效减少可吸入颗粒物对人体健康的损害并预防疾病的传播。纺织品材料在空气过滤材料领域一直占据主导地位，近年来非织造材料以其优良的过滤性能、低成本、高产量、易复合、加工工艺简单等优点逐渐取代传统纺织材料，成为一种新型的纺织过滤材料。熔喷无纺布是利用熔喷非织造技术将聚合物通过高温高速气流融化拉伸而生产超细纤维层，具有较高比表面积和纤维间孔隙，可以有效吸附和拦截微细粉尘，被广泛应用于空气过滤领域。
近些年来受各类流感疫情影响，人们对口罩的需求逐步提高，具有阻隔飞沫及抗菌双重功效的无纺布受到大家的广泛关注。基于上述需求，研究者对熔喷无纺布进行了深入研究，目前常见的用无纺布制成的口罩只有阻隔呼吸性粉尘和飞沫的作用，并不能杀死附着在无纺布表面的微生物。然而，对无纺布添加抗菌成分进行后整理，还需要额外的设备和工序，成本较高，且抗菌成分易脱落。
因此，亟需提供一种抗菌效果优异的抗菌母粒，并且可用于制备抗菌性能和过滤性能优异的无纺布。
发明内容
为了解决现有技术中的无纺布无法同时满足抗菌性能和过滤性能优异的缺陷，本发明提供了一种抗菌母粒及其制备方法和应用。本发明中抗菌母粒的应用范围广，利用其制得的无纺布具有抗菌性能和过滤性能优异的效果；且制备方法简单，易于工业化生产；进一步地，采用本发明中的抗菌母粒制得的无纺布，既可以阻隔呼吸性粉尘和飞沫，又能够通过接触飞沫溶出银离子、锌离子或铜离子，杀死包覆在飞沫内部的细菌等微生物，使无纺布表面接触杀菌更为充分。
为了实现上述目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供的技术方案之一为：一种抗菌母粒。该抗菌母粒包括纳米玻璃抗菌剂、聚丙烯树脂和分散剂；
所述纳米玻璃抗菌剂为纳米玻璃载银抗菌剂、纳米玻璃载锌抗菌剂和纳米玻璃载铜抗菌剂中的一种或多种；
所述纳米玻璃抗菌剂的含量为5～12％；百分比为所述纳米玻璃抗菌剂占所述抗菌母粒的质量百分比；
所述分散剂中不含有与银离子、锌离子或铜离子发生化学反应的离子。
本发明中，所述纳米玻璃抗菌剂的含量可为6～10％，例如6.1％、7.4％、8.5％、9.8％或10％；百分比为所述纳米玻璃抗菌剂占所述抗菌母粒的质量百分比。
所述纳米玻璃抗菌剂的平均粒径可为10～100nm。所述纳米玻璃抗菌剂的比表面积可为15～90m2/g。所述纳米玻璃抗菌剂的粒子比重可为2.0～2.6g/m3。所述纳米玻璃抗菌剂的耐热性可为600～800℃。
本发明中，所述纳米玻璃载银抗菌剂一般是指以硅硼酸盐玻璃为载体，掺加银作为抗菌有效成分，制得的纳米玻璃载银抗菌剂。例如，所述纳米玻璃载银抗菌剂可为上海朗亿功能材料有限公司生产的B330型抗菌剂。
所述纳米玻璃载锌抗菌剂一般是指以硅硼酸盐玻璃为载体，掺加锌作为抗菌有效成分，制得的纳米玻璃载锌抗菌剂。例如，所述纳米玻璃载锌抗菌剂可为上海朗亿功能材料有限公司生产的B330W型抗菌剂。
所述纳米玻璃载铜抗菌剂一般是指以硅硼酸盐玻璃为载体，掺加铜作为抗菌有效成分，制得的纳米玻璃载铜抗菌剂。例如，所述纳米玻璃载铜抗菌剂可为上海朗亿功能材料有限公司生产的B410L型抗菌剂。
本发明中，所述纳米玻璃抗菌剂优选为纳米玻璃载银抗菌剂，或者，纳米玻璃载锌抗菌剂，或者，纳米玻璃载铜抗菌剂，或者，纳米玻璃载银抗菌剂和纳米玻璃载锌抗菌剂，或者，纳米玻璃载银抗菌剂和纳米玻璃载铜抗菌剂，或者，纳米玻璃载银抗菌剂、纳米玻璃载锌抗菌剂和纳米玻璃载铜抗菌剂。
本发明中，当所述纳米玻璃抗菌剂为纳米玻璃载银抗菌剂和纳米玻璃载锌抗菌剂时，所述纳米玻璃抗菌剂的含量可为8～11％，例如10％；百分比为所述纳米玻璃抗菌剂占所述抗菌母粒的质量百分比；其中，所述纳米玻璃载银抗菌剂和所述纳米玻璃载锌抗菌剂的质量比可为1：(3～5)，例如1:4。
当所述纳米玻璃抗菌剂为纳米玻璃载银抗菌剂、纳米玻璃载锌抗菌剂和纳米玻璃载铜抗菌剂时，所述纳米玻璃抗菌剂的含量可为8～10％，例如8.5％；百分比为所述纳米玻璃抗菌剂占所述抗菌母粒的质量百分比；其中，所述纳米玻璃载银抗菌剂、所述纳米玻璃载锌抗菌剂和所述纳米玻璃载铜抗菌剂的质量比可为1：(3～4)：(1～2)，例如1:3.3:1.3。
本发明中，所述聚丙烯树脂一般是指丙烯加聚反应而成的聚合物；例如均聚聚丙烯树脂或共聚聚丙烯树脂。
其中，所述均聚聚丙烯树脂一般是指由一种聚丙烯单体聚合而成的聚合物。所述共聚聚丙烯树脂一般是指将两种或多种聚丙烯聚合而成的聚合物。
所述聚丙烯树脂的熔融指数可为1200～1500g/10min，优选为1500g/10min。
本发明中，所述聚丙烯树脂的含量可为88～94％；优选为88.5～92.5％，例如92％、90.5％、89％、90％或88.8％；百分比为所述聚丙烯树脂占所述抗菌母粒的质量百分比。
本发明中，所述分散剂中，所述与银离子、锌离子或铜离子发生化学反应的离子可为硫离子、硫酸根离子、氯离子或氢氧根离子。
所述分散剂可为油酸酰胺和/或硬脂酸。
所述分散剂的含量可为0.5～3.2％；优选为1～2.5％，例如1.2％、1.5％、1.9％或2.1％；百分比为所述分散剂占所述抗菌母粒的质量百分比。
本发明中，所述抗菌母粒的组分优选地还包括本领域常规的助剂。所述助剂可为开口剂、爽滑剂和抗老化剂中的一种或多种。
在本发明一较佳实施例中，所述抗菌母粒包括6.1％纳米玻璃抗菌剂、92％聚丙烯树脂和1.9％分散剂；百分比为各组分占所述抗菌母粒的质量百分比。
在本发明一较佳实施例中，所述抗菌母粒包括7.4％纳米玻璃抗菌剂、90.5％聚丙烯树脂和2.1％分散剂；百分比为各组分占所述抗菌母粒的质量百分比。
在本发明一较佳实施例中，所述抗菌母粒包括9.8％纳米玻璃抗菌剂、89％聚丙烯树脂和1.2％分散剂；百分比为各组分占所述抗菌母粒的质量百分比。
在本发明一较佳实施例中，所述抗菌母粒包括8.5％纳米玻璃抗菌剂、90％聚丙烯树脂和1.5％分散剂；其中，所述纳米玻璃抗菌剂包括1.5％纳米玻璃载银抗菌剂、5％纳米玻璃载锌抗菌剂和2％纳米玻璃载铜抗菌剂；百分比为各组分占所述抗菌母粒的质量百分比。
在本发明一较佳实施例中，所述抗菌母粒包括10％纳米玻璃抗菌剂、88.8％聚丙烯树脂和1.2％分散剂；其中，所述纳米玻璃抗菌剂包括2％纳米玻璃载银抗菌剂和8％纳米玻璃载锌抗菌剂；百分比为各组分占所述抗菌母粒的质量百分比。
本发明提供的技术方案之二为：一种抗菌母粒的制备方法。该制备方法包括如下步骤：将如前所述的纳米玻璃抗菌剂、聚丙烯树脂和分散剂的混合料挤出造粒，得到抗菌母粒。
本发明中，若所述抗菌母粒的原料还含有助剂(例如如前所述的开口剂、爽滑剂和抗老化剂中的一种或多种)时，本领域技术人员知晓，助剂一般与纳米玻璃抗菌剂、聚丙烯树脂和分散剂混合后，一起挤出造粒，得到抗菌母粒。
本发明中，所述混合的条件和方法可为本领域常规的条件和方法。所述混合的设备可为本领域常规的设备，例如滚筒混料机。
所述挤出造粒的条件和方法可为本领域常规的条件和方法。所述挤出造粒的设备可为本领域常规的设备，例如双螺杆挤出机。
本发明提供的技术方案之三为：一种无纺布。该无纺布包括如前所述的抗菌母粒和聚丙烯树脂。
其中，所述抗菌母粒的含量可为5～20％；优选为8～18％；例如8％、9％、10％、11％或17％；百分比为所述抗菌母粒占所述无纺布的质量百分比。
所述聚丙烯树脂的含量可为80～95％；优选为88～92％；例如83％、89％、90％、91％或92％；百分比为所述聚丙烯树脂占所述无纺布的质量百分比。
所述聚丙烯树脂如前所述。
在本发明一较佳实施例中，所述无纺布包括10％抗菌母粒和90％聚丙烯树脂；百分比为各组分占所述无纺布的质量百分比。
在本发明一较佳实施例中，所述无纺布包括17％抗菌母粒和83％聚丙烯树脂；百分比为各组分占所述无纺布的质量百分比。
在本发明一较佳实施例中，所述无纺布包括9％抗菌母粒和91％聚丙烯树脂；百分比为各组分占所述无纺布的质量百分比。
在本发明一较佳实施例中，所述无纺布包括8％抗菌母粒和92％聚丙烯树脂；百分比为各组分占所述无纺布的质量百分比。
在本发明一较佳实施例中，所述无纺布包括11％抗菌母粒和89％聚丙烯树脂；百分比为各组分占所述无纺布的质量百分比。
本发明提供的技术方案之四为：一种无纺布的制备方法。该制备方法包括如下步骤：将如前所述的抗菌母粒和聚丙烯树脂的混合料经过熔喷处理和电晕驻极处理，得到无纺布。
本发明中，所述熔喷处理的设备可为本领域常规的设备，例如单杆熔喷机。所述熔喷处理的条件和方法可为本领域常规的条件和方法，例如，通过计量泵将所述抗菌母粒和聚丙烯树脂的混合料置于单杆熔喷机的喷布板，利用高压高温风流将丝喷到接收装置上。
本发明中，所述电晕驻极处理过程中优选为不需要添加驻极材料。所述电晕驻极处理的设备可为本领域常规的设备。
在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。
本发明所用试剂和原料均市售可得。
本发明的积极进步效果在于：
(1)本发明中抗菌母粒的应用范围广，利用其制得的无纺布具有抗菌性能和过滤性能优异的效果；且制备方法简单，易于工业化生产；
(2)将本发明中的抗菌母粒用于制备无纺布时，经驻极处理后能够产生较强电场，静电吸附作用可有效吸附微小颗粒及细菌，代替驻极材料的添加；
(3)采用本发明中的抗菌母粒制得的无纺布，既可以阻隔呼吸性粉尘和飞沫，又能够通过接触飞沫溶出银离子、锌离子或铜离子，杀死包覆在飞沫内部的细菌等微生物，使无纺布表面接触杀菌更为充分，有效降低了在熔喷布表面的细菌二次传播的风险。
具体实施方式
下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，按照常规方法和条件，或按照商品说明书选择。
下述实施例和对比例中，原料的生产厂家及型号如表1所示。其中，聚丙烯树脂的熔融指数为1500g/10min。纳米玻璃抗菌剂的平均粒径为10～100nm；比表面积为15～90m2/g；粒子比重为2.0～2.6g/m3；耐热性为600～800℃。
表1
| 原料 | 生产厂家 | 型号 |
| 聚丙烯树脂 | 金发科技 | PP1500 |
| 纳米玻璃载银抗菌剂 | 上海朗亿功能材料有限公司 | B330 |
| 纳米玻璃载锌抗菌剂 | 上海朗亿功能材料有限公司 | B330W |
| 纳米玻璃载铜抗菌剂 | 上海朗亿功能材料有限公司 | B410L |
| 油酸酰胺 | 江西威科油脂化学有限公司 | 油酸酰胺 |
| 硬脂酸盐 | 青岛赛诺新材料 | 硬脂酸锌 |
实施例1～5和对比例1抗菌母粒的制备
实施例1～5和对比例1中抗菌母粒的组分和含量如表2所示，其制备方法包括如下步骤：
(1)将表2中的各组分在滚筒混料机中混合，并搅拌均匀，得到混合料；
(2)将混合料通过双螺杆挤出机熔融挤出造粒，得到抗菌母粒。
表2
其中，对比例1中抗菌母粒的抗菌剂为载银沸石，不在本发明请求保护范围内。对比例2～3中的纳米玻璃载银抗菌剂的含量不在本发明请求保护范围内。
实施例6-10和对比例4～6无纺布的制备
实施例6-10和对比例4～6中，无纺布的制备步骤为：
(1)将抗菌母粒和聚丙烯树脂的混合料置于单杆熔喷机中，通过计量泵将抗菌母粒和聚丙烯树脂的混合料送到喷布板，利用高压高温风流将丝喷到接收装置，形成熔喷无纺布；
(2)将步骤(1)中的熔喷无纺布经过电晕驻极处理，冷却、卷绕成布，制得含有纳米玻璃抗菌剂的无纺布。
其中，实施例6-10和对比例4～6中的电晕驻极处理中不需要添加驻极材料。
实施例6-10和对比例4～6中的抗菌母粒和聚丙烯树脂如表3中所示。
表3
对比例7无纺布的制备
将聚丙烯树脂切片置于单杆熔喷机中，通过计量泵将其送到喷布板，利用高压高温风流将丝喷到接收装置形成熔喷无纺布，经电晕驻极处理(不添加驻极材料)，冷却后卷绕成布，最后形成无纺布。
效果实施例1抗菌性能测试
将实施例6～10和对比例4～7中的无纺布按照GB/T20944.3-2008中的测试标准进行测试，结果如表4。
表4
效果实施例2过滤性能测试
将实施例6～10和对比例4～7中的无纺布按照GB19082-2009中的方法进行过滤效率测试，结果如表5。
表5
由表4和表5可知，对比例4～5和对比例7制得的无纺布，其金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抑制率，以及颗粒过滤效率和细菌过滤效率均不如实施例6～10制得的无纺布。对比例6制得的无纺布，虽然其金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抑制率与实施例6～10制得的无纺布相当，但是其颗粒过滤效率和细菌过滤效率远不如实施例6～10制得的无纺布。
由此可见，实施例6～10中，采用实施例1～5中的抗菌母粒制得的无纺布，既可以阻隔呼吸性粉尘和飞沫，又能够通过接触飞沫溶出银离子、锌离子或铜离子，杀死包覆在飞沫内部的细菌等微生物，使无纺布表面接触杀菌更为充分；且过滤性能优异。
Claims (10)
1.一种抗菌母粒，其特征在于，所述抗菌母粒包括纳米玻璃抗菌剂、聚丙烯树脂和分散剂；
所述纳米玻璃抗菌剂为纳米玻璃载银抗菌剂、纳米玻璃载锌抗菌剂和纳米玻璃载铜抗菌剂中的一种或多种；
所述纳米玻璃抗菌剂的含量为5～12％；百分比为所述纳米玻璃抗菌剂占所述抗菌母粒的质量百分比；
所述分散剂中不含有与银离子、锌离子或铜离子发生化学反应的离子。
2.如权利要求1所述的抗菌母粒，其特征在于，所述纳米玻璃抗菌剂的含量为6～10％；百分比为所述纳米玻璃抗菌剂占所述抗菌母粒的质量百分比；
和/或，所述纳米玻璃抗菌剂的平均粒径为10～100nm；
和/或，所述纳米玻璃抗菌剂的比表面积为15～90m2/g；
和/或，所述纳米玻璃抗菌剂的粒子比重为2.0～2.6g/m3；
和/或，所述纳米玻璃抗菌剂的耐热性为600～800℃。
3.如权利要求1或2所述的抗菌母粒，其特征在于，所述纳米玻璃载银抗菌剂为上海朗亿功能材料有限公司生产的B330型抗菌剂；
和/或，所述纳米玻璃载锌抗菌剂为上海朗亿功能材料有限公司生产的B330W型抗菌剂；
和/或，所述纳米玻璃载铜抗菌剂可为上海朗亿功能材料有限公司生产的B410L型抗菌剂；
和/或，所述纳米玻璃抗菌剂为纳米玻璃载银抗菌剂，或者，纳米玻璃载锌抗菌剂，或者，纳米玻璃载铜抗菌剂，或者，纳米玻璃载银抗菌剂和纳米玻璃载锌抗菌剂，或者，纳米玻璃载银抗菌剂和纳米玻璃载铜抗菌剂，或者，纳米玻璃载银抗菌剂、纳米玻璃载锌抗菌剂和纳米玻璃载铜抗菌剂；
优选地，当所述纳米玻璃抗菌剂为纳米玻璃载银抗菌剂和纳米玻璃载锌抗菌剂时，所述纳米玻璃抗菌剂的含量为8～11％，百分比为所述纳米玻璃抗菌剂占所述抗菌母粒的质量百分比；其中，所述纳米玻璃载银抗菌剂和所述纳米玻璃载锌抗菌剂的质量比优选为1：(3～5)；
优选地，当所述纳米玻璃抗菌剂为纳米玻璃载银抗菌剂、纳米玻璃载锌抗菌剂和纳米玻璃载铜抗菌剂时，所述纳米玻璃抗菌剂的含量为8～10％，百分比为所述纳米玻璃抗菌剂占所述抗菌母粒的质量百分比；其中，所述纳米玻璃载银抗菌剂、所述纳米玻璃载锌抗菌剂和所述纳米玻璃载铜抗菌剂的质量比优选为1：(3～4)：(1～2)。
4.如权利要求1所述的抗菌母粒，其特征在于，所述聚丙烯树脂的熔融指数为1200～1500g/10min，优选为1500g/10min；
和/或，所述聚丙烯树脂的含量为88～94％，优选为88.5～92.5％，百分比为所述聚丙烯树脂占所述抗菌母粒的质量百分比。
5.如权利要求1所述的抗菌母粒，其特征在于，所述分散剂中，所述与银离子、锌离子或铜离子发生化学反应的离子为硫离子、硫酸根离子、氯离子或氢氧根离子；
和/或，所述分散剂为油酸酰胺和/或硬脂酸；
和/或，所述分散剂的含量为0.5～3.2％，优选为1～2.5％，百分比为所述分散剂占所述抗菌母粒的质量百分比。
6.如权利要求1所述的抗菌母粒，其特征在于，所述抗菌母粒的组分包括助剂；所述助剂优选为开口剂、爽滑剂和抗老化剂中的一种或多种。
7.一种如权利要求1～6中任一项所述的抗菌母粒的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将所述纳米玻璃抗菌剂、所述聚丙烯树脂和所述分散剂的混合料挤出造粒，得到抗菌母粒；
优选地，当所述抗菌母粒的原料含有助剂时，所述助剂与所述纳米玻璃抗菌剂、所述聚丙烯树脂和所述分散剂混合后，一起挤出造粒，得到抗菌母粒。
8.一种无纺布，其特征在于，所述无纺布包括如权利要求1～6中任一项所述的抗菌母粒和聚丙烯树脂；
所述聚丙烯树脂的熔融指数优选为1200～1500g/10min，更优选为1500g/10min。
9.如权利要求8所述的无纺布，其特征在于，所述抗菌母粒的含量为5～20％，优选为8～18％；百分比为所述抗菌母粒占所述无纺布的质量百分比；
所述聚丙烯树脂的含量为80～95％，优选为88～92％；百分比为所述聚丙烯树脂占所述无纺布的质量百分比。
10.一种如权利要求8或9所述的无纺布的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将所述抗菌母粒和所述聚丙烯树脂的混合料经过熔喷处理和电晕驻极处理，制得无纺布；
所述电晕驻极处理过程中优选为不需要添加驻极材料。
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