CN112552589B - 一种抗菌聚丙烯熔喷布用的熔喷料及其制备方法和应用 - Google Patents

一种抗菌聚丙烯熔喷布用的熔喷料及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种抗菌聚丙烯熔喷布用的熔喷料，包括如下重量份的成分：聚丙烯树脂70～93份、接枝架桥剂1～3份、生物高分子基抗菌剂5～20份、过氧化物引发剂0.1～1份和驻极体材料0.1～5份，所述生物高分子基抗菌剂为壳聚糖。本发明的原位接枝生物高分子基抗菌聚丙烯熔喷布，具有高滤效、低阻力以及高抗菌效率等特性。同时，本发明还公开了所述抗菌聚丙烯熔喷布的制备方法及应用。

Description

一种抗菌聚丙烯熔喷布用的熔喷料及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及聚丙烯非织造材料技术领域，尤其涉及一种抗菌聚丙烯熔喷布用的熔喷料及其制备方法和应用。
背景技术
熔喷布是以聚丙烯为主要原料制成的一种非织造过滤材料，其纤维直径一般在1-5um，作为口罩的核心过滤层，可以有效阻隔空气中的粉尘颗粒物、病毒携带颗粒物以及细菌等微纳米级物质，但不能起到杀菌灭病毒的作用，吸附在熔喷布内部的细菌或病毒仍然存在感染的风险，因此，开发一种具有阻隔并且消灭细菌与病毒的熔喷布，用在口罩中更好的保护使用者就显得尤为重要。
添加抗菌剂是目前提高聚丙烯熔喷布杀菌性能的有效手段；公开号为CN111501209A的专利，公开了一种纳米银熔喷布及其制备方法，采用将纳米银粉末与聚丙烯制成母粒，再同聚丙烯熔喷料共混挤出熔喷制得，所制备的熔喷布具有较好的杀菌功能；但是工艺较为复杂，而且纳米银粉末易在聚丙烯中团聚，造成喷丝板的堵塞，另外，纳米银粉较为昂贵，不利于在常规防护口罩中的大规模使用推广；公开号为CN 106310785A的专利，公开了一种原位聚合改性石墨烯聚丙烯熔喷布及其制备方法，采用石墨烯与丙烯单体直接聚合制成石墨烯聚丙烯母粒，提高石墨烯在聚丙烯中的分散性，再通过与聚丙烯切片共混制备一种聚丙烯熔喷布，该熔喷布具有一定的抗菌性能，但石墨烯本身制备困难，价格昂贵，而且对熔喷布的颜色有较大的影响，限制了其在防护口罩的应用。
发明内容
基于此，本发明的目的在于克服上述现有技术的不足之处而提供一种抗菌聚丙烯熔喷布用的熔喷料。
为实现上述目的，本发明所采取的技术方案为：一种抗菌聚丙烯熔喷布用的熔喷料，包括如下重量份的成分：聚丙烯树脂70～93份、接枝架桥剂1～3份、生物高分子基抗菌剂5～20份、过氧化物引发剂0.1～1份和驻极体材料0.1～5份，所述生物高分子基抗菌剂为壳聚糖。
壳聚糖为天然多糖甲壳素脱除部分乙酰基的产物，具有生物降解性、生物相容性、无毒性、抑菌、抗癌、降脂、增强免疫等多种生理功能，是一种天然高分子基抗菌剂，来源丰富，价格低廉，用在抗菌聚丙烯熔喷布用的熔喷料上，不仅可以降低熔喷料的成本，而且可以提高熔喷料的杀菌性能。
优选地，所述壳聚糖的脱乙酰度为85％～95％，所述的脱乙酰度的测试方法为酸碱指示剂滴定法。
优选地，所述聚丙烯树脂为等规均聚聚丙烯，所述聚丙烯树脂在230℃、负荷2.16kg条件下的熔体流动速率为10～60g/10min。
优选地，所述接枝架桥剂为顺丁烯二酸酐、丙烯酸酐中的一种或两种。
优选地，所述过氧化物引发剂为二叔丁基过氧化物(DTBP)、2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧基)己烷(DHBP)、双叔丁基过氧化二异丙基苯(无味DCP)中的一种或几种。
优选地，所述驻极体材料为电气石粉和二氧化硅中的至少一种，所述驻极体材料经偶联剂表面处理。
更优选地，所述偶联剂为硅烷偶联剂、铝酸酯偶联剂、钛酸酯偶联剂中的一种或几种。
优选地，所述的抗菌聚丙烯熔喷布用的熔喷料，还包含如下重量份的成分：复合抗氧剂0～0.4份、成核剂0～3份和润滑剂0～0.8份；所述复合抗氧剂为受阻酚抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂的复配混合物；其中，受阻酚抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂的重量比为1:1～2:1；所述成核剂为有机磷酸酯类成核剂、山梨醇类成核剂中的至少一种；所述的润滑剂为酰胺类润滑剂、硬脂酸盐类润滑剂中的至少一种。
同时，本发明还公开一种所述的抗菌聚丙烯熔喷布用的熔喷料的制备方法，包括如下步骤：将各成分共混，得到混合料，将混合料投入到双螺杆挤出机中，螺杆各区温度设定为150～270℃，采用双抽真空排气，得到所述抗菌聚丙烯熔喷布用的熔喷料。
此外，本发明还公开一种所述的抗菌聚丙烯熔喷布用的熔喷料在熔喷布中的应用。
同时，本发明还公开一种所述的熔喷布在口罩中的应用。
相对于现有技术，本发明的有益效果为：
本发明的熔喷料制备得到的抗菌聚丙烯熔喷布，具有高滤效、低阻力以及高抗菌效率等特性，特别适合于医用或防护口罩。
具体实施方式
为更好的说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例对本发明作进一步说明。
本申请实施例及对比例中，使用本申请熔喷料的抗菌聚丙烯熔喷布的制备方法如下：
(1)将各成分在高速混合机进行共混，搅拌转速为300r/min，时间为2～5min，得到混合料，将混合料投入到双螺杆挤出机中，螺杆各区温度设定为150～270℃，采用双抽真空排气，得到所述抗菌聚丙烯熔喷布用的熔喷料；
(2)将步骤(1)得到的聚丙烯熔喷料在熔喷机上进行熔喷，得到抗菌聚丙烯熔喷布。
具体所得产品的性能测试标准及条件如表1所示：
表1性能测试标准及条件
Figure BDA0002822743060000031
Figure BDA0002822743060000041
现对本申请实施例及对比例所用的原材料做如下说明，包括但不限于这些材料，其他未做说明的原材料，均为市售常规材料即可：
等规均聚聚丙烯树脂：
聚丙烯树脂1：PP 1100N，230℃，2.16kg条件下的熔体流动速率(MI：10g/10min)，神华宁煤集团有限公司；
聚丙烯树脂2：N-Z30S，230℃，2.16kg条件下的熔体流动速率(MI：30g/10min)，茂名石化实华股份有限公司；
聚丙烯树脂3：PP H1700，230℃，2.16kg条件下的熔体流动速率(MI：60g/10min)，LG化学；
聚丙烯树脂4：PP T30S，230℃，2.16kg条件下的熔体流动速率(MI：3g/10min)，茂名石化实华股份有限公司；
接枝架桥剂：顺丁烯二酸酐，淄博齐翔腾达化工股份有限公司；
生物高分子基抗菌剂：
壳聚糖粉A：脱乙酰度85％，山东奥康生物科技有限公司；
壳聚糖粉B：脱乙酰度90％，山东奥康生物科技有限公司；
壳聚糖粉C：脱乙酰度95％，山东奥康生物科技有限公司；
壳聚糖粉D：脱乙酰度80％，山东奥康生物科技有限公司；
石墨烯抗菌剂：氧化石墨烯，漳州康君生物科技有限公司；
过氧化物引发剂：DHBP，ENOX 101，江苏强盛功能化学股份有限公司；
驻极体材料1：经过钛酸酯偶联剂处理过的电气石，石家庄雷霆矿产品有限公司；
驻极体材料2：未经偶联剂处理过的电气石，石家庄雷霆矿产品有限公司；
复合抗氧剂：抗氧剂为受阻酚抗氧剂1010和亚磷酸酯类抗氧剂168按重量比1:1的复配，天津利安隆新材料股份有限公司；
润滑剂：硬酯酸镁，NJ-029，东莞市诺佳塑化有限公司；
成核剂：有机磷酸酯类成核剂，芳香磷酸酯类成核剂(TMP-5)，山西省化工研究所；
本申请设置实施例1～11及对比例1～4，以重量份计，具体实施例1～11及对比例1～4的成分、含量选择如表2所示，性能数据如表3所示：
表2实施例1～11及对比例1～4的成分、含量选择
Figure BDA0002822743060000051
表3实施例1-12与对比例1-4中各聚丙烯熔喷布的性能测试结果
Figure BDA0002822743060000052
Figure BDA0002822743060000061
从表3可以看出，本申请实施例中，含有高分子基抗菌剂壳聚糖的聚丙烯熔喷布都具有比较好的滤效与大肠杆菌抗菌率，但是不同熔体流动速率聚丙烯树脂的选择、不同脱乙酰度壳聚糖粉的选择与驻极体材料是否经表面处理均会影响聚丙烯熔喷布的滤效与抗菌率。
将实施例10与实施例1-3对比，可以发现壳聚糖的脱乙酰度对聚丙烯熔喷布的滤效和抗菌率有较大影响，实施例10中的壳聚糖的脱乙酰度不在85％～95％范围内，其滤效与抗菌率均差于实施例1-3，这是因为：脱乙酰度低使得壳聚糖分子链上的可反应的-NH2-基团比例较少，不能通过原位反应充分接枝到聚丙烯分子链上，导致一部粉壳聚糖离散在聚丙烯基体中，对聚丙烯熔喷布性能稳定性以及抗菌率均有不同程度下降的影响；
将实施例9与实施例2、4、5对比，可以发现不同熔体流动速率的聚丙烯树脂对聚丙烯熔喷布的滤效和抗菌效率也有较大影响；实施例9中的聚丙烯树脂的熔体流动速率不在10～60g/10min范围内，其滤效与抗菌率均差于实施例2、4、5，这是因为：聚丙烯树脂熔体流动速率过低，导致熔融挤出反应过程中不易发生接枝反应，影响壳聚糖粉在聚丙烯的分散性，影响熔喷布抗菌性能，同时导致聚丙烯熔喷布在制备过程中，纤维不易被拉细，影响驻极效果，降低滤效；
与对比例1对比，实施例4添加接枝架桥剂，通过原位反应将壳聚糖接枝到聚丙烯分子量上，不仅可以提高壳聚糖粉在聚丙烯的分散性，而且在保持同样阻力的情况下，可以大幅度提高聚丙烯熔喷布的颗粒物过滤效率与抗菌性能；
将实施例4与对比例2、3对比可知，对比例2中不含有本申请中的抗菌剂壳聚糖和接枝架桥物，对比例3中的抗菌剂不为壳聚糖，对比例2、3中的颗粒物过滤效率与抗菌性能均明显差于实施例4。同时，将实施例1与实施例11对比可知，实施例1采用经钛酸酯偶联剂处理过的电气石，可以与聚丙烯树脂具有更好的相容性，分散性较好，有利于电荷在聚丙烯熔喷布中的分散与稳定，提高聚丙烯熔喷布颗粒物过滤效率。
将实施例1与对比例4进行对比可知，对比例4中壳聚糖的重量份不在“5～20份”，其颗粒物过滤效率与抗菌性能均明显差于实施例1。
综上实施例数据分析可以得出，本发明的熔喷料制备得到的抗菌聚丙烯熔喷布，具有高滤效、低阻力以及高抗菌效率等特性，特别适合于医用或防护口罩。
最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (7)

1.一种抗菌聚丙烯熔喷布用的熔喷料，其特征在于，包括如下重量份的成分：聚丙烯树脂70～93份、接枝架桥剂1～3份、生物高分子基抗菌剂5～20份、过氧化物引发剂0.1～1份和驻极体材料0.1～5份，所述生物高分子基抗菌剂为壳聚糖；
其中，所述壳聚糖的脱乙酰度为85％～95％；所述聚丙烯树脂为等规均聚聚丙烯，所述聚丙烯树脂在230℃、负荷2.16kg条件下的熔体流动速率为10～60g/10min；所述驻极体材料为电气石粉和二氧化硅中的至少一种，所述驻极体材料经偶联剂表面处理；所述接枝架桥剂为顺丁烯二酸酐、丙烯酸酐的一种或两种。
2.如权利要求1所述的抗菌聚丙烯熔喷布用的熔喷料，其特征在于，所述过氧化物引发剂为二叔丁基过氧化物、2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧基)己烷、双叔丁基过氧化二异丙基苯中的一种或几种。
3.如权利要求1所述的抗菌聚丙烯熔喷布用的熔喷料，其特征在于，所述偶联剂为硅烷偶联剂、铝酸酯偶联剂、钛酸酯偶联剂中的一种或几种。
4.如权利要求1～3任一项所述的抗菌聚丙烯熔喷布用的熔喷料，其特征在于，还包含如下重量份的成分：复合抗氧剂0～0.4份、成核剂0～3份和润滑剂0～0.8份；所述复合抗氧剂为受阻酚抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂的复配混合物；其中，受阻酚抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂的重量比为1:1～2:1；所述成核剂为有机磷酸酯类成核剂、山梨醇类成核剂中的至少一种；所述的润滑剂为酰胺类润滑剂、硬脂酸盐类润滑剂中的至少一种。
5.一种如权利要求1～4任一项所述的抗菌聚丙烯熔喷布用的熔喷料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将各成分共混，得到混合料，将混合料投入到双螺杆挤出机中，螺杆各区温度设定为150～270℃，采用双抽真空排气，得到所述抗菌聚丙烯熔喷布用的熔喷料。
6.如权利要求1～4任一项所述的抗菌聚丙烯熔喷布用的熔喷料在熔喷布中的应用。
7.如权利要求6所述的熔喷布在口罩中的应用。
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