CN113789585A - 一种压滤机用抗菌滤布及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及滤布技术领域，尤其涉及一种压滤机用抗菌滤布及其制备方法，抗菌滤布由高分子材料和抗菌材料混合后，再通过熔融纺丝法制备得到的抗菌滤布，抗菌材料是以无机矿物质为载体，以有机抗菌剂和无机抗菌剂为抗菌添加材料复合形成，抗菌材料中含有机抗菌剂0.1‑0.34％，含有无机抗菌剂1.5‑4％。本发明的目的是通过将无机抗菌剂以及有机抗菌剂复合，将复合后的抗菌剂添加到滤布中，使滤布制备时，有机抗菌剂不会失活，从而使制备出的滤布具有快速、广谱以及长效的杀菌效果，能够满足工业化快速杀菌的要求，延长滤布的使用寿命。

Description

一种压滤机用抗菌滤布及其制备方法
技术领域
本发明涉及滤布技术领域，尤其涉及一种压滤机用抗菌滤布及其制备方法。
背景技术
压滤机利用一种特殊的过滤介质，向对象施加一定的压力，使得液体渗析出来的一种机械设备，是一种常用的固液分离设备，常用于不同的技术领域。压滤机一般包括带式压滤机、厢式压滤机、立式压滤机和板框式压滤机，根据不同的需求使用不同的压滤机。压滤机包括机架、压紧机构和过滤机构，过滤机构包括滤板、滤框、滤布和压榨隔膜，在滤布的使用过程中，由于过滤介质常常是固液混合的污水，滤布上会不断累积一些细菌、真菌，不断累积的细菌、真菌容易腐蚀滤布，缩短滤布的使用寿命。
目前，在滤布中一般会添加抗菌剂，从而灭杀滤布上的细菌、真菌。抗菌剂包括无机抗菌剂、有机抗菌剂和天然抗菌剂，无机抗菌剂有银离子类抗菌剂、银/锌复合抗菌剂、铜离子类抗菌剂等，有机抗菌剂和天然抗菌剂由于活性以及安全性的问题，在滤布中使用的较少。由于无机抗菌剂具有广谱、长效的效果，因此，在滤布上常用的抗菌剂一般为无机抗菌剂。但无机抗菌剂存在杀菌效果慢，不能满足工业化快速杀菌的要求，导致在杀菌过程中，滤布依旧会被细菌以及真菌等腐蚀，缩短了滤布的使用寿命。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种压滤机用抗菌滤布及其制备方法，通过将无机抗菌剂以及有机抗菌剂复合，将复合后的抗菌剂添加到滤布中，使滤布制备时，有机抗菌剂不会失活，从而使制备出的滤布具有快速、广谱以及长效的杀菌效果，能够满足工业化快速杀菌的要求，延长滤布的使用寿命。
本发明通过以下技术手段解决上述技术问题：
一种压滤机用抗菌滤布，所述抗菌滤布由高分子材料和抗菌材料混合后，再通过熔融纺丝法制备得到的抗菌滤布，所述抗菌材料是以无机矿物质为载体，以有机抗菌剂和无机抗菌剂为抗菌添加材料复合形成，所述抗菌材料中含有机抗菌剂0.1-0.34％，含有无机抗菌剂1.5-4％。
通过将有机抗菌剂和无机抗菌剂制备成复合抗菌材料，将复合抗菌材料添加到滤布成型中，不会使有机抗菌剂由于高温失活，且复合抗菌材料均匀分散在滤布上，从而使添加少量的有机抗菌剂和无机抗菌剂，能够达到最佳的杀菌效果。
进一步，高分子材料为PET树脂、聚丙烯树脂、PBT树脂中的一种或多种。
进一步，所述有机抗菌剂为三氯生、10`10`氧代双吩恶砒、百菌清、已唑醇中的一种或多种，所述无机抗菌剂为硝酸银、氧化锌、硫酸铜中的一种或多种。
进一步，所述复合抗菌剂包括以下原料：硅藻土、硝酸银、硫酸铜、10`10`氧代双吩恶砒。
进一步，所述复合抗菌剂的制备包括以下步骤：
S1硅藻土的预处理：将硅藻土粉末置于稀盐酸溶液中，超声波振荡30-60min，振荡完成后，抽滤、洗涤、烘干，得到组分A；
S2负载型硅藻土的制备：将硫酸铜和硝酸银置于去离子水中，搅拌10-15min，形成混合溶液，将组分A加入混合溶液中，继续搅拌10-30min，抽滤、洗涤、干燥，得到组分B；
S3复合抗菌剂的制备：将组分B和10`10`氧代双吩恶砒充分混合，加入钛酸酯偶联剂，于30-50℃的条件下，以60-120r/min的转速研磨10-20min，研磨完成后，得到组分C，将组分C置于十二烷基硫酸钠溶液中，以300-600r/min的转速搅拌1-2H，抽滤、洗涤、干燥、研磨，得到复合抗菌剂。
硅藻土具有比表面积大、质轻、多孔、吸水性和渗透性强的性质，且无毒，不会在使用过程中造成二次危害。10`10`氧代双吩恶砒是一种有机抗菌剂，常态下为白色或浅灰色粉末，其熔点为180—182℃，能够耐受300℃以下的高温不分解，10`10`氧代双吩恶砒能够在使用范围内对霉菌、细菌、酵母菌及藻类长期有效，且化学性质稳定，不水解，添加到树脂中，不会影响树脂的本身性能。硝酸银和硫酸铜均为无机杀菌剂，能够有效灭杀多种细菌、真菌。
通过将硅藻土置于稀盐酸溶液中，通过稀盐酸对硅藻土的孔径进行修饰，使硅藻土的孔径更加畅通，避免杂质的堵塞，再通过将硅藻土与硝酸银以及硫酸铜混合，以硅藻土为载体，使硅藻土将银离子和铜离子负载在硅藻土的孔道内，使硅藻土能够缓释银离子和铜离子，形成杀菌效果，通过控制硝酸银和硫酸铜的比例，使银离子和铜离子协同作用，减小银离子的使用，节约成本。再通过将负载银离子和铜离子的硅藻土与粉末状的10`10`氧代双吩恶砒混合，加入钛酸酯偶联剂在加热的条件下，使10`10`氧代双吩恶砒交联在硅藻土的表面，并进一步加强银离子、铜离子与硅藻土的结合，使10`10`氧代双吩恶砒、银离子和铜离子能够稳定负载在硅藻土载体上，形成稳定的有机-无机复合抗菌材料，再通过对形成的复合抗菌材料进行表面处理，使复合抗菌材料表面形成疏水基团，从而使复合抗菌材料能够在于树脂结合时，均匀分散。
本发明还公开了一种抗菌滤布的制备方法，所述抗菌滤布包括以下重量份原料：PET树脂80-100份、聚丙烯树脂5-10份、复合抗菌剂3-5份。
进一步，所述抗菌滤布的制备包括以下步骤：
A1抗菌颗粒的制备：将PET树脂置于混料机中，搅拌5-10min，加入复合抗菌剂和乙氧基化烷基酸胺，继续搅拌10-20min，搅拌完成后转入螺杆挤出机中，挤出、造粒、冷却，得到抗菌颗粒；
A2抗菌滤布的制备：将A1步骤制备出的抗菌颗粒转入高速混料机中，加入PET树脂和聚丙烯树脂，于160-200℃的条件下熔融，转入熔喷机头，设置机头温度为230-290℃，压强为8-12Mpa，将熔流体喷射在成网装置上，喷射时，采用折叠往返方式将熔流体形成的纤维丝折叠形成纤维网，纤维网交错重叠，得到非纺织的抗菌滤布。
PET树脂具有耐蠕变、耐抗疲劳性、耐磨擦和尺寸稳定性好，磨耗小而硬度高，具有热塑性塑料中最大的韧性，聚丙烯树脂具有耐化学性、耐热性、电绝缘性、高强度机械性能和良好的高耐磨加工性能，通过在PET树脂中加入少量的聚丙烯树脂，能够有效改善PET树脂制丝过程中毛刺的产生。通过先将复合抗菌剂与PET树脂熔融共混，使复合抗菌剂与PET树脂制备成母粒，添加到空白的PET树脂和聚丙烯树脂中时，复合抗菌剂能够更好的分散，再加入长效抗静电剂乙氧基化烷基酸胺，改善PET树脂的导电性能，避免PET树脂制备的滤布造成静电伤害。
通过将折叠往返方式将纤维丝形成纤维网，纤维网交错重叠，得到的非纺织抗菌滤布，具有良好的耐磨性、韧性和抗菌性。
进一步，所述熔喷机头的喷射速度为200-350m/sec。
进一步，所述纤维丝为长纤纤维，所述纤维丝的直径为10-65mm，长度为1-4m。
PET长纤纤维具有良好的光滑性、物理性质、力学性质、化学稳定性、耐蛀虫和霉菌性，配合复合抗菌剂，使PET长纤纤维具有更佳的物理性质、力学性质、化学稳定性、耐蛀虫、霉菌性和抗菌性，能够灭杀黑曲霉、黄曲霉、土生曲霉、复色曲霉、赭色青霉、宛氏拟青霉、光孢短柄帚霉、交链孢霉、大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、革兰氏阴性菌、白色念珠菌、绿脓杆菌等。
本发明的一种压滤机用抗菌滤布及其制备方法，通过将无机抗菌剂以及有机抗菌剂负载在硅藻土上，形成稳定的复合抗菌剂，再将复合抗菌剂添加到PET树脂中，形成抗菌母粒，使抗菌母粒与PET树脂和聚丙烯树脂充分混合，再通过熔融纺丝，形成的抗菌滤布，具有良好的耐磨性、韧性和抗菌性，能够长期、快速、有效的灭杀滤布上由于过滤粘附的细菌、真菌和霉菌，灭菌率在95％以上，能够有效延长滤布的使用寿命。
具体实施方式
以下将结合具体实施例对本发明进行详细说明：
实施例1，复合抗菌剂的制备一
S1硅藻土的预处理：将10质量份的硅藻土粉末置于稀盐酸溶液中，超声波振荡30min，振荡完成后，抽滤、用去离子水和无水乙醇交替冲洗，直到检测到冲洗水呈中性，将冲洗后的硅藻土粉末于烘箱内烘干，得到组分A；
S2负载型硅藻土的制备：将0.1质量份的硫酸铜和0.05质量份的硝酸银置于去离子水中，搅拌10min，形成混合溶液，将10质量份的组分A加入混合溶液中，继续搅拌10min，抽滤、用去离子水洗涤，直到不会出现蓝绿色，将洗涤后的负载型硅藻土置于烘箱内，于60℃的条件下干燥6H，得到组分B；
S3复合抗菌剂的制备：将10质量份的组分B和0.01质量份的10`10`氧代双吩恶砒充分混合，加入0.25质量份的钛酸酯偶联剂，于30℃的条件下，以120r/min的转速研磨10min，研磨完成后，得到组分C，将组分C置于12质量份的十二烷基硫酸钠溶液中，以300r/min的转速搅拌1H，抽滤、去离子水和甲醇溶液交替洗涤、直到PH呈中性，于70℃的条件下干燥4H后，研磨至粒径为600目，得到复合抗菌剂。
实施例2，复合抗菌剂的制备二
S1硅藻土的预处理：将20质量份的硅藻土粉末置于稀盐酸溶液中，超声波振荡45min，振荡完成后，抽滤、用去离子水和无水乙醇交替冲洗，直到检测到冲洗水呈中性，将冲洗后的硅藻土粉末于烘箱内烘干，得到组分A；
S2负载型硅藻土的制备：将0.4质量份的硫酸铜和0.2质量份的硝酸银置于去离子水中，搅拌13min，形成混合溶液，将20质量份的组分A加入混合溶液中，继续搅拌20min，抽滤、用去离子水洗涤，直到不会出现蓝绿色，将洗涤后的负载型硅藻土置于烘箱内，于75℃的条件下干燥4H，得到组分B；
S3复合抗菌剂的制备：将20质量份的组分B和0.04质量份的10`10`氧代双吩恶砒充分混合，加入0.6质量份的钛酸酯偶联剂，于40℃的条件下，以80r/min的转速研磨15min，研磨完成后，得到组分C，将组分C置于30质量份的十二烷基硫酸钠溶液中，以450r/min的转速搅拌1.5H，抽滤、去离子水和甲醇溶液交替洗涤、直到PH呈中性，于80℃的条件下干燥2.5H后，研磨至粒径为450目，得到复合抗菌剂。
实施例3，复合抗菌剂的制备三
S1硅藻土的预处理：将30质量份的硅藻土粉末置于稀盐酸溶液中，超声波振荡60min，振荡完成后，抽滤、用去离子水和无水乙醇交替冲洗，直到检测到冲洗水呈中性，将冲洗后的硅藻土粉末于烘箱内烘干，得到组分A；
S2负载型硅藻土的制备：将0.85质量份的硫酸铜和0.35质量份的硝酸银置于去离子水中，搅拌15min，形成混合溶液，将30质量份的组分A加入混合溶液中，继续搅拌30min，抽滤、用去离子水洗涤，直到不会出现蓝绿色，将洗涤后的负载型硅藻土置于烘箱内，于90℃的条件下干燥2.5H，得到组分B；
S3复合抗菌剂的制备：将30质量份的组分B和0.1质量份的10`10`氧代双吩恶砒充分混合，加入0.95质量份的钛酸酯偶联剂，于50℃的条件下，以60r/min的转速研磨10min，研磨完成后，得到组分C，将组分C置于40质量份的十二烷基硫酸钠溶液中，以300r/min的转速搅拌1H，抽滤、去离子水和甲醇溶液交替洗涤、直到PH呈中性，于90℃的条件下干燥1H后，研磨至粒径为300目，得到复合抗菌剂。
实施例4，抗菌滤布的制备一
A1抗菌颗粒的制备：将10质量份的PET树脂置于混料机中，搅拌5min，加入3质量份的复合抗菌剂和1质量份的乙氧基化烷基酸胺，继续搅拌10min，搅拌完成后转入螺杆挤出机中，挤出、造粒、冷却，得到抗菌颗粒；
A2抗菌滤布的制备：将10质量份的A1步骤制备出的抗菌颗粒转入高速混料机中，加入80质量份的PET树脂和5质量份的聚丙烯树脂，于185℃的条件下熔融，转入熔喷机头，设置机头温度为230℃，压强为8Mpa，将熔流体喷射在成网装置上，喷射时，熔喷机头的喷射速度为200m/sec，采用折叠往返方式将熔流体形成的长纤纤维，长纤纤维丝到达成网装置的一端后折返到另一端，再斜向折叠往返，不断的以“Z”折返，折叠形成纤维网，纤维网再次以“Z”形重叠，增强滤布的耐磨性和韧性，得到非纺织的抗菌滤布。
实施例5，抗菌滤布的制备二
A1抗菌颗粒的制备：将20质量份的PET树脂置于混料机中，搅拌8min，加入4质量份的复合抗菌剂和1.5质量份的乙氧基化烷基酸胺，继续搅拌15min，搅拌完成后转入螺杆挤出机中，挤出、造粒、冷却，得到抗菌颗粒；
A2抗菌滤布的制备：将20质量份的A1步骤制备出的抗菌颗粒转入高速混料机中，加入90质量份的PET树脂和8质量份的聚丙烯树脂，于190℃的条件下熔融，转入熔喷机头，设置机头温度为250℃，压强为10Mpa，将熔流体喷射在成网装置上，喷射时，熔喷机头的喷射速度为280m/sec，采用折叠往返方式将熔流体形成的长纤纤维，长纤纤维丝到达成网装置的一端后折返到另一端，再斜向折叠往返，不断的以“Z”折返，折叠形成纤维网，纤维网再次以“Z”形重叠，增强滤布的耐磨性和韧性，得到非纺织的抗菌滤布。
实施例6，抗菌滤布的制备三
A1抗菌颗粒的制备：将30质量份的PET树脂置于混料机中，搅拌10min，加入5质量份的复合抗菌剂和2质量份的乙氧基化烷基酸胺，继续搅拌20min，搅拌完成后转入螺杆挤出机中，挤出、造粒、冷却，得到抗菌颗粒；
A2抗菌滤布的制备：将30质量份的A1步骤制备出的抗菌颗粒转入高速混料机中，加入100质量份的PET树脂和10质量份的聚丙烯树脂，于200℃的条件下熔融，转入熔喷机头，设置机头温度为290℃，压强为12Mpa，将熔流体喷射在成网装置上，喷射时，熔喷机头的喷射速度为350m/sec，采用折叠往返方式将熔流体形成的长纤纤维，长纤纤维丝到达成网装置的一端后折返到另一端，再斜向折叠往返，不断的以“Z”折返，折叠形成纤维网，纤维网再次以“Z”形重叠，增强滤布的耐磨性和韧性，得到非纺织的抗菌滤布。
实施例7(对比实施例一)，抗菌滤布的制备四
滤布的制备：将90质量份的PET树脂和8质量份的聚丙烯树脂，于190℃的条件下熔融，转入熔喷机头，设置机头温度为250℃，压强为10Mpa，将熔流体喷射在成网装置上，喷射时，熔喷机头的喷射速度为280m/sec，采用折叠往返方式将熔流体形成的长纤纤维，长纤纤维丝到达成网装置的一端后折返到另一端，再斜向折叠往返，不断的以“Z”折返，折叠形成纤维网，纤维网再次以“Z”形重叠，增强滤布的耐磨性和韧性，得到非纺织的滤布。
实施例8(对比实施例二)，抗菌滤布的制备五
A1抗菌颗粒的制备：将20质量份的PET树脂置于混料机中，搅拌8min，加入4质量份的复合抗菌剂和1.5质量份的乙氧基化烷基酸胺，继续搅拌15min，搅拌完成后转入螺杆挤出机中，挤出、造粒、冷却，得到抗菌颗粒；
A2抗菌滤布的制备：将20质量份的A1步骤制备出的抗菌颗粒转入高速混料机中，加入90质量份的PET树脂，于190℃的条件下熔融，转入熔喷机头，设置机头温度为250℃，压强为10Mpa，将熔流体喷射在成网装置上，喷射时，熔喷机头的喷射速度为280m/sec，采用折叠往返方式将熔流体形成的长纤纤维，长纤纤维丝到达成网装置的一端后折返到另一端，再斜向折叠往返，不断的以“Z”折返，折叠形成纤维网，纤维网再次以“Z”形重叠，增强滤布的耐磨性和韧性，得到非纺织的抗菌滤布。
通过对实施例4-8制备出的抗菌滤布进行抗菌性能的测试，结果如下表所示：
项目 金黄色葡萄球菌 大肠杆菌 革兰氏阴性菌 白色念珠菌 绿脓杆菌 黑曲霉 黄曲霉 抗撕裂强度(MPa)
实施例4 90.3 84.6 81.3 88.9 90.5 83.6 87.3 12.36
实施例5 91.2 88.4 80.7 89.1 90.5 84 87.7 12.41
实施例6 90.8 87.5 81.1 89.1 90.6 83.9 87.2 12.48
实施例7 8.3 9.2 10.7 8.7 11.1 33.6 34.2 10.55
实施例8 90.9 87.8 80.9 89.1 90.4 83.7 87.5 9.87
通过实施例4-6中的数据可知，实施例5对大部分细菌、真菌以及霉菌具有更加优异的灭杀性能，说明本方案中添加的复合抗菌剂能够增强滤布的抗菌性能，且通过添加少量的聚丙烯，能够增加滤布的抗撕裂性能。
通过实施例5和实施例7中的数据可知，实施例5中制备出的滤布具有良好的抗菌性能，且配合聚酯纤维本身的抗霉菌性能，使滤布具有良好的抗菌性能和抗霉菌性能，能够适应大部分的压滤环境，延长滤布的使用寿命。
通过实施例5和实施例8中中数据可知，添加少量的聚丙烯树脂能够增强滤布的抗撕裂性能，且抗菌效果不会减弱，能够进一步加强滤布的使用寿命。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，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宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。本发明未详细描述的技术、形状、构造部分均为公知技术。

Claims (9)

1.一种压滤机用抗菌滤布，其特征在于，所述抗菌滤布由高分子材料和抗菌材料混合后，再通过熔融纺丝法制备得到的抗菌滤布，所述抗菌材料是以无机矿物质为载体，以有机抗菌剂和无机抗菌剂为抗菌添加材料复合形成，所述抗菌材料中含有机抗菌剂0.1-0.34％，含有无机抗菌剂1.5-4％。
2.根据权利要求1所述的一种压滤机用抗菌滤布，其特征在于，所述高分子材料为PET树脂、聚丙烯树脂、PBT树脂中的一种或多种。
3.根据权利要求2所述的一种压滤机用抗菌滤布，其特征在于，所述有机抗菌剂为三氯生、10`10`氧代双吩恶砒、百菌清、已唑醇中的一种或多种，所述无机抗菌剂为硝酸银、氧化锌、硫酸铜中的一种或多种。
4.根据权利要求3所述的一种压滤机用抗菌滤布，其特征在于，所述复合抗菌剂包括以下原料：硅藻土、硝酸银、硫酸铜、10`10`氧代双吩恶砒。
5.根据权利要求4所述的一种压滤机用抗菌滤布，其特征在于，所述复合抗菌剂的制备包括以下步骤：
S1硅藻土的预处理：将硅藻土粉末置于稀盐酸溶液中，超声波振荡30-60min，振荡完成后，抽滤、洗涤、烘干，得到组分A；
S2负载型硅藻土的制备：将硫酸铜和硝酸银置于去离子水中，搅拌10-15min，形成混合溶液，将组分A加入混合溶液中，继续搅拌10-30min，抽滤、洗涤、干燥，得到组分B；
S3复合抗菌剂的制备：将组分B和10`10`氧代双吩恶砒充分混合，加入钛酸酯偶联剂，于30-50℃的条件下，以60-120r/min的转速研磨10-20min，研磨完成后，得到组分C，将组分C置于十二烷基硫酸钠溶液中，以300-600r/min的转速搅拌1-2H，抽滤、洗涤、干燥、研磨，得到复合抗菌剂。
6.根据权利要求1-5任一所述的一种压滤机用抗菌滤布的制备方法，其特征在于，所述抗菌滤布包括以下重量份原料：PET树脂80-100份、聚丙烯树脂5-10份、复合抗菌剂3-5份。
7.根据权利要求6所述的一种压滤机用抗菌滤布的制备方法，其特征在于，所述抗菌滤布的制备包括以下步骤：
A1抗菌颗粒的制备：将PET树脂置于混料机中，搅拌5-10min，加入复合抗菌剂和乙氧基化烷基酸胺，继续搅拌10-20min，搅拌完成后转入螺杆挤出机中，挤出、造粒、冷却，得到抗菌颗粒；
A2抗菌滤布的制备：将A1步骤制备出的抗菌颗粒转入高速混料机中，加入PET树脂和聚丙烯树脂，于160-200℃的条件下熔融，转入熔喷机头，设置机头温度为230-290℃，压强为8-12Mpa，将熔流体喷射在成网装置上，喷射时，采用折叠往返方式将熔流体形成的纤维丝折叠形成纤维网，纤维网交错重叠，得到非纺织的抗菌滤布。
8.根据权利要求7所述的一种压滤机用抗菌滤布的制备方法，其特征在于，所述熔喷机头的喷射速度为200-350m/sec。
9.根据权利要求8所述的一种压滤机用抗菌滤布的制备方法，其特征在于，所述纤维丝为长纤纤维，所述纤维丝的直径为10-65mm，长度为1-4m。
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