CN111876907B - 一种抗菌无纺布的制备方法 - Google Patents

一种抗菌无纺布的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种抗菌无纺布的制备方法，利用低温湿法研磨工艺将纺丝粉末和功能填料组分研磨成乳浆，然后借助静电纺丝工艺在处理过的无纺布表面进行复合，得到了抗菌无纺布。事先经过戊二醛处理的无纺布紧贴着胶辊正上方的极板作水平匀速收卷动作，胶辊上端的浆料在高压静电场力作用下向上形成射流，均匀沉积在上方的无纺布上形成纤维覆盖交织层，最后得到抗菌无纺布，经过测试证实成品布料实现了抗菌和空气净化功能。

Description

一种抗菌无纺布的制备方法
技术领域
本发明属于复合材料技术领域，具体涉及一种抗菌无纺布的制备方法。
背景技术
近年来随着人们生活质量的提高，对家庭装修的要求也越来越高，许多合成级别的化工用品也跟着加入了装修行列，在此过程中有机物质不可避免的会有释放，对室内环境造成了不可忽视的影响。国家标准《居室空气中甲醛的卫生标准》规定：居室空气中甲醛的最高容许浓度为0.08毫克/立方米。关闭门窗1小时后，每立方米室内空气中，甲醛释放量不得大于0.08毫克；如达到0.1-2.0毫克，50%的正常人能闻到臭气；达到2.0-5.0毫克，眼睛、气管将受到强烈刺激，出现打喷嚏、咳嗽等症状;达到10毫克以上，呼吸困难；达到50毫克以上，会引发肺炎等危重疾病，甚至导致死亡。作为家庭和个人日常生活中经常接触到的纱窗、滤材及口罩而言，针对其布料做对应的功能化处理就成了应有之义。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明目的在于提供一种抗菌无纺布的制备方法。
本发明再一目的在于，提供上述方法得到的产品。
本发明目的提供下述方案实现：一种抗菌无纺布的制备方法，利用低温湿法研磨工艺将纺丝粉末和功能填料组分研磨成乳浆，然后借助静电纺丝工艺在处理过的无纺布表面进行复合，得到了抗菌无纺布，该方法的具体步骤为：
(1)制浆：取聚六亚甲基胍、碳粉、纳米二氧化钛、聚乙烯醇粉末、银离子水溶液以0.5~3:1~3:1~5:100:1000~2000的质量比配料，银离子水溶液的银离子含量范围为30~50ppm，各物料的初始粒径小于150目，经过预混后灌入湿法研磨设备，研磨介质为氧化锆微球，研磨转速1700~2000rpm，研磨期间物料温度控制在3℃以下，当物料中颗粒粒径D90≤2μm时出料，得到纺丝浆料；
(2)静电纺丝：将改性浆料加入到上胶料槽中，加入量以胶辊辊底没入浆料3~5mm为宜，同时接入蠕动泵浆料循环补料系统，胶辊接高电压并以适宜转速旋转上胶。无纺布事先经过戊二醛浸渍处理后紧贴着胶辊正上方的极板作水平匀速收卷动作，胶辊上端的浆料在高压静电场力作用下向上形成射流，均匀沉积在上方的无纺布上形成纤维网络，得到抗菌无纺布。
其中，步骤（1）中，所述的聚乙烯醇粉末的聚合度为1700~1800，醇解度为88%。
步骤（1）中，湿法研磨所用磨介氧化锆微球直径≤0.1mm。
步骤（2）中，所述的浸渍处理无纺布的戊二醛水溶液浓度为50%，浸渍完成后无纺布需自然晾干，无纺布含水量要≤5%。
步骤（2）中，所用的无纺布的克重为10~20g/m2。
步骤（2）中，纺丝时的电压范围为70~100KV，胶辊上端到极板的距离h范围是170~200mm，无纺布收卷速度为0.2~1m/s，纺丝空间环境温度为50~60℃，湿度为40%~60%。
所得无纺布金黄色葡萄球菌和大肠杆菌抗菌率＞99%，甲醛净化吸附率＞80%，气阻＜60Pa。
本发明利用低温湿法研磨工艺将纺丝组分和功能填料组分研磨成乳浆，使得各个组分得到充分和均一的分散，得到粒径达到要求的料浆。之后利用静电纺丝工艺使浆料通过胶辊接高电压并以适宜转速旋转上胶。事先经过戊二醛处理的无纺布紧贴着胶辊正上方的极板作水平匀速收卷动作，胶辊上端的浆料在高压静电场力作用下向上形成射流，均匀沉积在上方的无纺布上形成纤维覆盖交织层，最后得到抗菌无纺布，经过测试证实成品布料实现了抗菌和空气净化功能。
附图说明
图1：静电纺丝设备流程图；
图2：实施例1无纺布上静电纺丝覆盖层的电子扫描电镜照片；
图中标号说明：
1——胶料槽；11——上胶辊；
2——浆料补料槽；21、22——蠕动泵一、二；
3——极板；4——放卷辊；
5——收卷辊。
具体实施方式
本发明通过下面的具体实例进行详细描述，但本发明的保护范围不受限于这些实施例。
实施例1
一种抗菌无纺布，利用低温湿法研磨工艺将纺丝粉末和功能填料组分研磨成乳浆，然后借助静电纺丝工艺在处理过的无纺布表面进行复合，得到了抗菌无纺布，按以下步骤制备：
(1)制浆：取3g聚六亚甲基胍、3g碳粉、5g纳米二氧化钛、100g聚乙烯醇粉末加入到2000g浓度为50ppm的银离子水溶液中，各物料的初始粒径不大于150目，经过预混后灌入湿法研磨设备，研磨介质为氧化锆微球，研磨转速2000rpm，研磨期间物料温度控制在3℃以下，当物料中颗粒粒径D90=0.9μm时出料，得到抗菌纺丝浆料；
(2)静电纺丝制抗菌无纺布：使用图1所示的无纺布改性工艺设备，包括胶料槽1，该胶料槽1连接入由蠕动泵一、二21、22和浆料补料槽2构成的浆料补料循环系统，将抗菌纺丝浆料加入到胶料槽1，保持上胶辊11的底部没入浆料3~5mm，上胶辊11接70KV高电压并以适宜转速旋转上胶，在上胶辊11上方设极板3，上胶辊11顶部到极板3下表面的距离h=170mm，纺丝环境温度60℃、湿度为40%；无纺布事先经过浓度为50%戊二醛水溶液浸渍处理后，自然晾干，无纺布含水量要≤5%，卷到上放卷辊4上；然后，处理过的无纺布紧贴着上胶辊11正上方的极板3作水平匀速由收卷辊5收卷，收卷速度1m/s，上胶辊11上端的浆料在高压静电场力作用下向上形成射流，均匀沉积在上方的无纺布上形成纤维网络，得到抗菌无纺布，该无纺布上静电纺丝覆盖层的电子扫描电镜照片见图2所示，测试数据见表1。
实施例2
一种抗菌无纺布，与实施例1近似，按以下步骤制备：
(1)制浆：取聚六亚甲基胍1g、碳粉2g、纳米二氧化钛2g、聚乙烯醇粉末100g加入到1500g银离子含量40ppm的水溶液中，经过预混后灌入湿法研磨设备，研磨介质为氧化锆微球，研磨转速1800rpm，研磨期间物料温度控制在3℃以下，当物料中颗粒粒径D90=1μm时出料，得到纺丝浆料；
(2)静电纺丝制抗菌无纺布：使用静电纺丝设备与实施例1相同，将纺丝浆料加入到胶料槽1中，加入量以上胶辊11辊底没入浆料3~5mm为宜，同时接入蠕动泵浆料循环补料系统，上胶辊11接80KV高电压并以适宜转速旋转上胶，上胶辊11顶到极板3下表面的距离h=180mm，纺丝环境温度55℃、湿度为50%；无纺布事先经过戊二醛浸渍处理后，自放卷辊4到收卷辊5紧贴着上胶辊11正上方的极板3作水平匀速收卷动作，收卷速度0.6m/s，上胶辊11上端的浆料在高压静电场力作用下向上形成射流，均匀沉积在上方的无纺布上形成纤维网络，得到抗菌无纺布，测试数据见表1。
实施例3
一种抗菌无纺布，与实施例1近似，按以下步骤制备：
(1)制浆：取聚六亚甲基胍2g、碳粉2g、纳米二氧化钛4g、聚乙烯醇粉末100g加入到1800g银离子含量40ppm的水溶液中，经过预混后灌入湿法研磨设备，研磨介质为氧化锆微球，研磨转速1900rpm，研磨期间物料温度控制在3℃以下，当物料中颗粒粒径D90=1μm时出料，得到纺丝浆料；
(2)静电纺丝制抗菌无纺布：使用静电纺丝设备与实施例1相同，将纺丝浆料加入到胶料槽1中，加入量以上胶辊的辊底没入浆料3~5mm为宜，同时接入蠕动泵浆料循环补料系统，上胶辊11接90KV高电压并以适宜转速旋转上胶，上胶辊11顶到极板3的距离h=190mm，纺丝环境温度55℃、湿度为50%；无纺布事先经过戊二醛浸渍处理后，自放卷辊4到收卷辊5紧贴着胶辊正上方的极板作水平匀速收卷动作，收卷速度0.4m/s，上胶辊11上端的浆料在高压静电场力作用下向上形成射流，均匀沉积在上方的无纺布上形成纤维网络，得到抗菌无纺布，测试数据见表1。
实施例4
一种抗菌无纺布，与实施例1近似，按以下步骤制备：
(1)制浆：取聚六亚甲基胍0.5g、碳粉1g、纳米二氧化钛1g、聚乙烯醇粉末100g加入到1000g银离子含量30ppm的水溶液中，经过预混后灌入湿法研磨设备，研磨介质为氧化锆微球，研磨转速1700rpm，研磨期间物料温度控制在3℃以下，当物料中颗粒粒径D90=2μm时出料，得到改性纺丝浆料；
(2)静电纺丝制抗菌无纺布：使用静电纺丝设备与实施例1相同，将改性纺丝浆料加入到胶料槽1中，加入量以上胶辊11的辊底部没入浆料3~5mm为宜，同时接入蠕动泵浆料循环补料系统，上胶辊11接100KV高电压并以适宜转速旋转上胶，上胶辊11顶到极板3的下表面的距离h=200mm，纺丝环境温度50℃、湿度为60%；无纺布事先经过戊二醛浸渍处理后，自放卷辊4到收卷辊5紧贴着上胶辊11正上方的极板3下表面作水平匀速收卷动作，收卷速度0.2m/s，上胶辊11上端的浆料在高压静电场力作用下向上形成射流，均匀沉积在上方的无纺布上形成纤维网络，得到抗菌无纺布，测试数据见表1：
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实施例1至4金黄色葡萄球菌抗菌率和大肠杆菌抗菌率均达99%以上，甲醛净化吸附率达80%以上。是优异的口罩用无纺布。

Claims (7)

1.一种抗菌无纺布的制备方法，其特征在于利用低温湿法研磨工艺将纺丝粉末和功能填料组分研磨成乳浆，然后借助静电纺丝工艺在处理过的无纺布表面进行复合，得到了抗菌无纺布，包括以下步骤：
(1)制浆：取聚六亚甲基胍、碳粉、纳米二氧化钛、聚乙烯醇粉末、银离子水溶液以（0.5~3）:（1~3）:（1~5）:100:（1000~2000）的质量比配料，所述的银离子水溶液的银离子含量范围为30~50ppm，各物料的初始粒径不大于150目，经过预混后灌入湿法研磨设备，研磨介质为氧化锆微球，研磨转速1700~2000rpm，研磨期间物料温度控制在3℃以下，当物料中颗粒粒径D90≤2μm时出料，得到抗菌纺丝浆料；
(2)静电纺丝制抗菌无纺布：将抗菌纺丝浆料加入到上胶料槽中，加入量以上胶辊的底部没入浆料3~5mm，同时接入蠕动泵浆料循环补料系统，上胶辊接70~100KV高电压旋转上胶；无纺布事先经过戊二醛浸渍处理后紧贴着上胶辊正上方的极板作水平匀速收卷动作，上胶辊上端的浆料在高压静电场力作用下向上形成射流，均匀沉积在上方的无纺布上形成纤维网络，得到抗菌无纺布。
2.根据权利要求1所述抗菌无纺布的制备方法，其特征在于步骤（1）中，所述的聚乙烯醇粉末的聚合度为1700~1800，醇解度为88%。
3.根据权利要求1所述抗菌无纺布的制备方法，其特征在于步骤（1）中，所述的湿法研磨所用磨介氧化锆微球直径≤0.1mm。
4.根据权利要求1所述抗菌无纺布的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，所述的浸渍处理是指无纺布浸渍在浓度为50%戊二醛水溶液中，完成后无纺布自然晾干至无纺布的含水量≤5%。
5.根据权利要求1所述抗菌无纺布的制备方法，其特征在于步骤（2）中，所用的无纺布的克重为10~20g/m2。
6.根据权利要求1所述抗菌无纺布的制备方法，其特征在于步骤（2）中，纺丝时，上胶辊上端到极板的距离h范围是170~200mm，无纺布收卷速度为0.2~1m/s，纺丝空间环境温度为50~60℃，湿度为40%~60%。
7.一种抗菌无纺布，根据权利要求1至6任一项所述制备方法得到的，所得无纺布金黄色葡萄球菌和大肠杆菌抗菌率＞99%，甲醛净化吸附率＞80%，气阻＜60Pa。
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