CN114316604B - 一种防霉抗菌硅橡胶面料及其生产工艺 - Google Patents

Abstract

本申请涉及纺织面料技术领域，具体公开了一种防霉抗菌硅橡胶面料及其生产工艺，一种防霉抗菌硅橡胶面料，其包括如下重量份的原料：甲基乙烯基硅橡胶60‑70份、载银纳米二氧化钛4‑6份、竹炭粉10‑20份、吡啶硫酮铜4‑8份、六偏磷酸钠0.2‑0.4份、对羟基苯甲酸丁酯0.6‑1份和硫化剂3‑5份。本申请硅橡胶面料的大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌率最高均为99.9%，具有较高的抗菌效果；同时，本申请硅橡胶面料的防霉等级最优为0级，表面未出现霉点，具有良好的防霉性能。

Description

一种防霉抗菌硅橡胶面料及其生产工艺

技术领域

本申请涉及纺织面料领域，更具体地说，它涉及一种防霉抗菌硅橡胶面料及其生产工艺。

背景技术

硅橡胶面料，是一种无毒环保的新型材料，其具有优良的力学性能，同时还具有材质绵软、防滑和耐化学腐蚀强等优点。硅橡胶面料的应用十分广泛，可应用于汽车、医疗、建筑和日常生活用品等领域，尤其是利用其无毒环保的特性应用在儿童系列的产品上。

然而，硅橡胶面料主要由硅橡胶加工而成，硅橡胶材料虽然具有一定的防霉抗菌效果，但其防霉抗菌率不超过50％，不能更好地满足儿童产品的需求，防霉抗菌效果较弱。

发明内容

为了提高硅橡胶面料的防霉抗菌效果，本申请提供了一种防霉抗菌面料及其生产工艺。

第一方面，本申请提供一种防霉抗菌面料，其采用如下技术方案：

一种防霉抗菌面料，其包括如下重量份的原料：甲基乙烯基硅橡胶60-70份、载银纳米二氧化钛4-6份、竹炭粉10-20份、吡啶硫酮铜4-8份、六偏磷酸钠0.2-0.4份、对羟基苯甲酸丁酯0.6-1份和硫化剂3-5份。

通过采用上述技术方案，甲基乙烯基硅橡胶具有很高的耐热老化性和高温抗压缩性，为硅橡胶面料的主要原料。载银纳米二氧化钛的加入，综合了离子型和光催化型抗菌剂的优点，提高纳米二氧化钛的光催化活性，避免了普通载银系抗菌剂对硅橡胶产品的影响，又无需和传统钛系抗菌剂一样局限在紫外光照射条件下，从而提高硅橡胶面料的抗菌作用。

竹炭粉具有较大的比表面积和吸附性强的特性，其加入可吸收硅橡胶面料内部的水分，保持内部干燥，从而使硅橡胶儿童面料具有防霉作用。吡啶硫酮铜具有较高的稳定性，其不止具有抑菌作用，其还具有很强的防霉效果。

六偏磷酸钠作为分散剂加入，可提高载银纳米二氧化钛、竹炭粉以及其他原料在体系中的分散性，与银离子可生成可溶性络合物，从而进一步提高硅橡胶面料的抗菌性能。对羟基苯甲酸丁酯可提高载银纳米二氧化钛的分散性，同时其自身对霉菌具有很强的抑制作用。硫化剂的加入，可加快硫化速度，并降低硫化温度，同时使橡胶线性分子结构通过硫化剂形成立体网状结构，从而提高硅橡胶面料的机械物理性能。

综上所述，通过硅橡胶面料各原料之间的相互协同，得到的硅橡胶面料具有较高的防霉抗菌性能。

作为优选：一种防霉抗菌硅橡胶面料，甲基乙烯基硅橡胶62-68份、载银纳米二氧化钛4.5-5.5份、竹炭粉12-18份、吡啶硫酮铜5-7份、六偏磷酸钠0.25-0.35份、对羟基苯甲酸丁酯0.7-0.9份和硫化剂3.5-4.5份。

进一步的，以重量份为计，载银纳米二氧化钛可选用4.5份、4.5-5份、5份、5-5.5份、5.5份，更优选5份；竹炭粉可选用12份、12-15份、15份、15-18份、18份，更优选15份；吡啶硫酮铜可选用5份、5-6份、6份、6-7份、7份，更优选6份；对羟基苯甲酸丁酯可选用0.7份、0.7-0.8份、0.8份、0.8-0.9份、0.9份，更优选0.8份。

作为优选：所述防霉抗菌硅橡胶面料还包括如下重量份的原料：纳米氧化锌0.5-1.5份和氧化石墨稀2-4份。

通过采用上述技术方案，纳米氧化锌具有粒径小，比表面积较大，表面活性高的优点，其具有极高的化学活性及优异的催化性和光催化活性，杀菌性能较为优异；其还可以作为硫化剂，提高硅橡胶制品的光洁性、机械强度和抗老化性能，延长使用寿命。氧化石墨烯具有较强的抗菌性能，在起到抗菌性能的同时，其还可使纳米氧化锌颗粒均匀负载在氧化石墨烯片层上，进一步提高硅橡胶面料的防霉抗菌性。

作为优选：所述纳米氧化锌与氧化石墨烯的重量配比为1：(3-5)。

通过采用上述技术方案，调节纳米氧化锌与氧化石墨烯的重量配比，可进一步提高硅橡胶面料的防霉抗菌性能。

作为优选：所述防霉抗菌硅橡胶面料还包括如下重量份原料：聚丙烯酸钠0.4-0.8份。

通过采用上述技术方案，聚丙烯酸钠一种阴离子表面活性剂，其分子中既有疏水剂又有亲水基，通过空间位阻效应可以阻止粒子间的相互接近，从而达到分散纳米氧化锌的目的，提高纳米氧化锌在体系中的分散性，从而提高硅橡胶面料的防霉抗菌效果。

作为优选：所述对羟基苯甲酸丁酯与载银纳米二氧化钛的重量配比为1：(6-8)。

通过采用上述技术方案，调节对羟基苯甲酸丁酯与载银纳米二氧化钛的重量配比，可提高载银纳米二氧化钛在原料体系中的分散性，从而提高载银纳米二氧化钛的抗菌效果。

作为优选：所述硫化剂为三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)己烷和乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯中的至少一种。

进一步的，优选三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯。

通过采用上述技术方案，三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯的加入，可提高硅橡胶面料的机械强度、耐磨性和抗腐蚀性能。

同时，硅橡胶面料原料中的硫化剂在选用2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)己烷或乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯时，硅橡胶面料的拉伸强度和撕裂强度均在8.9MPa和12.5N/mm以上；其对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌率均在98.22％和98.05％以上，防霉等级均在1级以上。

第二方面，本申请提供一种防霉抗菌硅橡胶面料的生产工艺，具体通过以下技术方案得以实现：

一种防霉抗菌硅橡胶面料的生产工艺，其包括以下操作步骤：

将各原料添加至硅橡胶中，混炼均匀，得到混合物A；

将混合物A涂覆于离型纸，与阻燃贝斯贴合，在100-140℃的温度下硫化5-10分钟，将离型纸剥离，得到硅橡胶面料。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

(1)本申请通过控制硅橡胶面料各原料的掺量，使本申请硅橡胶面料对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌率分别为98.46％和98.35％，拉伸强度和撕裂强度分别为9.4MPa和13.0N/mm，表现出较优的防霉抗菌性能，且保持着较高的拉伸强度和撕裂强度。

(2)本申请通过控制硅橡胶面料原料中对羟基苯甲酸丁酯与载银纳米二氧化钛的重量配比，使本申请硅橡胶面料对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌率分别为99.22％和98.71％，拉伸强度和撕裂强度分别为9.5MPa和13.1N/mm，表现出较优的防霉抗菌性能，且保持着较高的拉伸强度和撕裂强度。

(3)本申请通过在硅橡胶面料原料中添加纳米氧化锌和氧化石墨烯，并控制纳米氧化锌和氧化石墨烯的重量配比，使本申请硅橡胶面料对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌率分别为99.75％和99.67％，拉伸强度和撕裂强度分别为9.9MPa和13.4N/mm，表现出较优的抗菌性能。此外，实施例14-17硅橡胶面料均为0级，具有良好的防霉效果。

(4)本申请通过在硅橡胶面料原料中添加纳米氧化锌和氧化石墨烯的基础上，添加聚丙烯酸钠，并控制其用量，使硅橡胶用品面料的对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌率均为99.9％，拉伸强度和撕裂强度分别为10.5MPa和14.0N/mm，提高了硅橡胶面料的防霉抗菌性能，且保持着较高的拉伸强度和撕裂强度。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本申请作进一步详细说明。

本申请中的如下各原料均为市售产品，均为使本申请的各原料得以公开充分，不应当理解为对原料的来源产生限制作用。具体为：甲基乙烯基硅橡胶选自深圳市创友硅橡胶科技有限公司，分子量60万；载银纳米二氧化钛选自宣城晶瑞新材料有限公司；竹炭粉选自石家庄坤威矿产品有限公司，粒度为80目；吡啶硫酮铜选自济南荣正化工有限公司，型号为CPT；纳米氧化锌选自上海茂果纳米科技有限公司，粒径为15nm；氧化石墨烯选自上海茂果纳米科技有限公司，型号为MG-GO；聚丙烯酸钠选自山东坤博生物科技有限公司；2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)己烷选自山东摩尔化工有限公司；三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯选自山东昌耀新材料有限公司，型号为CY-D2；乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯选自江苏新素新材料有限公司，型号为EO9-TMPTA。

实施例1

实施例1的硅橡胶面料通过如下操作步骤而得：

按照表1的掺量，将载银纳米二氧化钛、竹炭粉、吡啶硫酮铜、六偏磷酸钠、对羟基苯甲酸丁酯和三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯(硫化剂)添加至甲基乙烯基硅橡胶中，在50℃条件下混炼40min，得到混合物A；

将混合物A涂覆于离型纸，与阻燃贝斯贴合，在140℃的温度下硫化10分钟，将离型纸剥离，得到硅橡胶面料。

实施例2-5

实施例2-5的硅橡胶面料与实施例1的制备方法及原料种类完全相同，区别在于各原料掺量不同，具体详见表1所示。

表1实施例1-5硅橡胶面料的各原料掺量(单位：kg)

实施例6-9

实施例6-9的硅橡胶面料与实施例3的制备方法及原料种类完全相同，区别在于各原料掺量不同，具体详见表2所示。

表2实施例6-9硅橡胶面料的各原料掺量(单位：kg)

实施例10-13

实施例10-13的硅橡胶面料与实施例7的制备方法及原料种类完全相同，区别在于各原料掺量不同，具体详见表3所示。

表3实施例10-13硅橡胶面料的各原料掺量(单位：kg)

实施例14

实施例14的硅橡胶面料通过如下操作步骤而得：

按照表4的掺量，将载银纳米二氧化钛、竹炭粉、吡啶硫酮铜、六偏磷酸钠、对羟基苯甲酸丁酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯(硫化剂)、纳米氧化锌和氧化石墨烯添加至甲基乙烯基硅橡胶中，在50℃条件下混炼40min，得到混合物A；

将混合物A涂覆于离型纸，与阻燃贝斯贴合，在140℃的温度下硫化10分钟，将离型纸剥离，得到硅橡胶面料。

实施例15-17

实施例15-17的硅橡胶面料与实施例14的制备方法及原料种类完全相同，区别在于各原料掺量不同，具体详见表4所示。

表4实施例14-17硅橡胶面料的各原料掺量(单位：kg)

实施例18

实施例18的硅橡胶面料通过如下操作步骤而得：

按照表5的掺量，将载银纳米二氧化钛、竹炭粉、吡啶硫酮铜、六偏磷酸钠、对羟基苯甲酸丁酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯(硫化剂)、聚丙烯酸钠添加至甲基乙烯基硅橡胶中，在50℃条件下混炼40min，得到混合物A；

将混合物A涂覆于离型纸，将阻燃贝斯贴合，在140℃的温度下硫化10分钟，将离型纸剥离，得到硅橡胶面料。

实施例19-20

实施例19-20的硅橡胶面料与实施例18的制备方法及原料种类完全相同，区别在于各原料掺量不同，具体详见表5所示。

表5实施例18-20硅橡胶面料的各原料掺量(单位：kg)

实施例21

实施例21的硅橡胶面料与实施例19的制备方法相同，区别在于，加入0.5kg纳米氧化锌和2kg氧化石墨烯，其他原料种类和掺量完全相同。

对比例1

对比例1的硅橡胶面料与实施例1的制备方法完全相同，区别在于：硅橡胶面料原料中未添加载银纳米二氧化钛，其余原料及掺量与实施例1相同。

对比例2

对比例2的硅橡胶面料与实施例1的制备方法完全相同，区别在于：硅橡胶面料原料中未添加对羟基苯甲酸丁酯，其余原料及掺量与实施例1相同。

对比例3

对比例3的硅橡胶面料与实施例1的制备方法完全相同，区别在于：硅橡胶面料原料中未添加竹炭粉，其余原料及掺量与实施例1相同。

对比例4

对比例4的硅橡胶面料与实施例1的制备方法完全相同，区别在于：硅橡胶面料原料中未添加吡啶硫酮铜，其余原料及掺量与实施例1相同。

性能检测

采用如下检测标准或方法分别对不同实施例1-21和对比例1-4得到的硅橡胶面料进行性能检测，检测结果详见表6。

采用GB/T9871-2008《硫化橡胶或热塑性橡胶老化性能的测定》的方法测定硅橡胶面料的拉伸强度和撕裂强度。

采用ISO22196-2011《塑料与其他无孔表面的抗菌性测定》的方法进行硅橡胶面料对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌率的测定，大肠杆菌和金黄色葡萄球菌原始菌落总数分别为1.85×10⁶CFU/g和1.90×10⁶CFU/g。

采用HG/T4301-2012《橡胶防霉性能测试方法》测定硅橡胶面料的防霉等级，其中不生长为0级；痕量生长为1级；少量生长为2级；中度生长为3级；重度生长为4级。

表6不同硅橡胶面料的性能检测结果

由表6的检测结果表明，本申请中实施例1-21得到的硅橡胶面料的大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌率最高均为99.9％和99.9％，具有较高的抗菌效果；同时，本申请硅橡胶面料的防霉等级最优为0级，表面未出现霉点，具有良好的防霉性能。此外，本申请硅橡胶面料的拉伸强度和撕裂强度最高分别为10.5MPa和14.0N/mm，表明本申请得到的硅橡胶面料在具有优良的防霉抗菌性能的同时，具有较高的拉伸强度和撕裂强度。

实施例1-5中，实施例3硅橡胶面料对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌率分别为98.46％和98.35％，均低于实施例1-2和实施例4-5硅橡胶面料；实施例3硅橡胶面料的拉伸强度和撕裂强度分别为9.4MPa和13.0N/mm，均高于实施例1-2和实施例4-5，表明实施例3硅橡胶面料原料中甲基乙烯基硅橡胶、六偏磷酸钠和三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯的重量份较为合适，表现出较优的防霉抗菌性能，且保持着较高的拉伸强度和撕裂强度。

实施例6-9中，实施例7硅橡胶用品面料的对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌率分别为99.22％和98.71％，均低于实施例6和实施例8-9硅橡胶面料；实施例7硅橡胶面料的拉伸强度和撕裂强度分别为9.5MPa和13.1N/mm，均高于实施例6和实施例8-9，表明实施例7硅橡胶面料原料中当对羟基苯甲酸丁酯与载银纳米二氧化钛的重量配比为1:7时较为合适，表现出较优的防霉抗菌性能，且保持着较高的拉伸强度和撕裂强度。

结合实施例7和实施例10-13中，实施例7硅橡胶用品面料的对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌率分别为99.22％和98.71％，均低于实施例6和实施例8-9硅橡胶面料；实施例7硅橡胶面料的拉伸强度和撕裂强度分别为9.5MPa和13.1N/mm，均高于实施例6和实施例8-9，表明实施例7硅橡胶面料原料中竹炭粉和吡啶硫酮铜的重量份较为合适，表现出较优的防霉抗菌性能，且保持着较高的拉伸强度和撕裂强度。

实施例14-17中，实施例15硅橡胶用品面料的对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌率分别为99.75％和99.67％，均低于实施例14和实施例16-17硅橡胶面料；实施例7硅橡胶面料的拉伸强度和撕裂强度分别为9.9MPa和13.4N/mm，均高于实施例14和实施例16-17，表明实施例7硅橡胶面料原料中当纳米氧化锌和氧化石墨烯的重量配比为1:4时最为合适，此外，实施例14-17硅橡胶面料均为0级，表现出较优的防霉抗菌性能，且保持着较高的拉伸强度和撕裂强度。

实施例18-20中，实施例19硅橡胶用品面料的对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌率分别为99.63％和99.42％，均低于实施例18和实施例20硅橡胶面料；实施例19硅橡胶面料的拉伸强度和撕裂强度分别为10.2MPa和13.7N/mm，均高于实施例18和实施例20，表明实施例19硅橡胶面料原料中聚丙烯酸铵的重量份较为合适，表现出较优的防霉抗菌性能，且保持着较高的拉伸强度和撕裂强度。

结合实施例21与实施例18-20，实施例21硅橡胶用品面料的对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌率均为99.9％，均低于实施例18-20硅橡胶面料；实施例21硅橡胶面料的拉伸强度和撕裂强度分别为10.5MPa和14.0N/mm，均高于实施例18-20，表明实施例21硅橡胶面料原料中在加入氧化锌和氧化石墨烯后，添加聚丙烯酸铵，可提高硅橡胶面料的防霉抗菌性能，且保持着较高的拉伸强度和撕裂强度。

结合实施例1与对比例1-4硅橡胶面料性能检测的数据发现，在硅橡胶面料的原料中加入载银纳米二氧化钛、对羟基苯甲酸丁酯、竹炭粉和吡啶硫酮铜均不同程度的提高了硅橡胶面料的防霉抗菌效果，并保持着较高的拉伸强度和撕裂强度。

本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (8)

1.一种防霉抗菌硅橡胶面料，其特征在于，其包括如下重量份的原料：甲基乙烯基硅橡胶60-70份、载银纳米二氧化钛4-6份、竹炭粉10-20份、吡啶硫酮铜4-8份、六偏磷酸钠0.2-0.4份、对羟基苯甲酸丁酯0.6-1份和硫化剂3-5份。

2.根据权利要求1所述的防霉抗菌硅橡胶面料，其特征在于，其包括如下重量份的原料：甲基乙烯基硅橡胶62-68份、载银纳米二氧化钛4.5-5.5份、竹炭粉12-18份、吡啶硫酮铜5-7份、六偏磷酸钠0.25-0.35份、对羟基苯甲酸丁酯0.7-0.9份和硫化剂3.5-4.5份。

3.根据权利要求1所述的防霉抗菌硅橡胶面料，其特征在于，所述防霉抗菌硅橡胶面料还包括如下重量份的原料：纳米氧化锌0.5-1.5份和氧化石墨烯2-4份。

4.根据权利要求3所述的防霉抗菌硅橡胶面料，其特征在于：所述纳米氧化锌与氧化石墨烯的重量配比为1：（3-5）。

5.根据权利要求1所述的防霉抗菌硅橡胶面料，其特征在于，所述防霉抗菌硅橡胶面料还包括如下重量份原料：聚丙烯酸钠0.4-0.8份。

6.根据权利要求1所述的防霉抗菌硅橡胶面料，其特征在于：所述对羟基苯甲酸丁酯与载银纳米二氧化钛的重量配比为1：（6-8）。

7.根据权利要求1所述的防霉抗菌硅橡胶面料，其特征在于：所述硫化剂为三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)己烷和乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯中的至少一种。

8.一种权利要求1-7任一所述防霉抗菌硅橡胶面料的生产工艺，其特征在于，包括以下操作步骤：

将各原料添加至硅橡胶中，混炼均匀，得到混合物A；

将混合物A涂覆于离型纸，与阻燃贝斯贴合，在100-140℃的温度下硫化5-10分钟，将离型纸剥离，得到硅橡胶面料。