CN114318673A - 一种抗菌除甲醛可降解型熔喷布及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种抗菌除甲醛可降解型熔喷布，其制备材料包括复合母粒和聚乳酸树脂，所述聚乳酸树脂和所述复合母粒的质量比为3‑16：1，其中，所述复合母粒，按重量份数计，包括：100份的聚乳酸树脂；2‑15份的二氧化锰粉末；1‑8份的抗菌剂；0.5‑3份的偶联剂；1‑20份的填料，其中，所述聚乳酸树脂在温度210℃、负荷2.16kg条件下的熔融指数为8～24g/10min。该抗菌除甲醛可降解型熔喷布，具有优良的抗菌功能、除甲醛功能，且属于可降解材料，绿色环保，可用于口罩产品中。本发明还提供一种上述抗菌除甲醛可降解型熔喷布的制备方法。
Description
技术领域
本发明涉及熔喷布材料技术领域，具体涉及一种抗菌除甲醛可降解型熔喷布及其制备方法。
背景技术
全球新冠疫情爆发以来，口罩成为最紧缺的物资，其中熔喷布是口罩最核心的材料。熔喷布一般以聚丙烯(PP)为主要原料，纤维直径可以达到0.5～5微米。空隙多、结构蓬松、抗褶皱能力好，具有独特的毛细结构的超细纤维增加单位面积纤维的数量和表面积，从而使熔喷布具有很好的过滤性、屏蔽性、绝热性和吸油性。可用于空气/液体过滤材料、隔离材料、吸附材料、口罩材料、保暖材料、吸油材料及擦拭布等领域。
聚乳酸(PLA)是以乳酸为主要原料聚合而成的高分子聚合物，是一种新型的生物降解材料，具有良好的抗拉强度、延展性、透气性、透氧性及透二氧化碳性，也具有隔离气味的特性。聚乳酸使用可再生的植物资源(如玉米)所提取的淀粉原料制成。淀粉原料经由糖化得到葡萄糖，再由葡萄糖及一定的菌种发酵制成高纯度的乳酸，然后通过化学合成方法合成一定分子量的聚乳酸。其具有良好的生物可降解性，使用后能被自然界中微生物完全降解，最终生成二氧化碳和水，不污染环境，非常环保，是公认的环境友好型材料。普通塑料的处理方法是焚烧火化，造成大量温室气体排入空气中，而聚乳酸塑料则是掩埋在土壤里降解，产生的二氧化碳直接进入土壤有机质或被植物吸收，不会排入空气中，不会造成温室效应。
目前使过滤材料具有抗菌性能是研究的热点，制备抗菌熔喷布可有效抑菌。如中国专利CN111423663B公开在聚丙烯中添加氟硅聚合物和电气石、二氧化硅、氧化锆等无机电荷增强剂以得到抗菌熔喷布。还有公司采用在聚丙烯等树脂中添加石墨烯材料、纳米银粉末和稀土材料来实现抗菌，进而制造熔喷布，但是石墨烯材料、纳米银粉末和稀土材料均非常昂贵，不利于大面积推广应用。二氧化锰是一种新型除甲醛的材料，可以在室温条件下，不经过任何外力作用，有效分解空气中的甲醛等污染物。本申请重点研究了如何将二氧化锰做成可以过滤的实用性材料，以解决上述技术问题。
发明内容
本发明的目的之一是提供一种抗菌除甲醛可降解型熔喷布，具有优良的抗菌功能、除甲醛功能，且属于可降解材料，绿色环保，可用于口罩产品中。
本发明的目的之二是提供一种抗菌除甲醛可降解型熔喷布的制备方法，成本低、工艺简单。
为了实现上述目的，本发明提供了一种抗菌除甲醛可降解型熔喷布，其制备材料包括复合母粒和聚乳酸树脂，所述聚乳酸树脂和所述复合母粒的质量比为3-16：1，
其中，所述复合母粒，按重量份数计，包括：
其中，所述聚乳酸树脂在温度210℃、负荷2.16kg条件下的熔融指数为8～24g/10min。如可采用道达尔的L130、L175、LX530、LX930，浙江海正生物的REVODE190等。
与现有技术相比，本发明提供的抗菌除甲醛可降解型熔喷布，其制备材料包括二氧化锰粉末、聚乳酸树脂、抗菌剂、偶联剂和填料，借助二氧化锰粉末、聚乳酸树脂和抗菌剂的结合，制得的熔喷布具有长效抗菌功能、且能室温分解去除甲醛，还由于聚乳酸树脂属于可降解材料，对环境无污染，填料的加入不仅可降低成本，还可提高熔喷布的强度。
相应地，本申请还提供一种抗菌除甲醛可降解型熔喷布的制备方法，包括步骤：
(1)复合母粒的制备
将20-50份的聚乳酸树脂与二氧化锰粉末、抗菌剂、偶联剂、填料混合均匀，得到混合物A，将混合物A采用单螺杆挤出机挤出造粒，
然后把制备的粒子与剩余的50-80份的聚乳酸树脂混合均匀，得到混合物B，将混合物B采用双螺杆挤出机挤出造粒，制得熔喷专用复合母粒；
(2)将聚乳酸树脂和复合母粒在200-240℃下混合熔融，再进行熔喷纺丝、驻极处理、收卷，制得抗菌除甲醛可降解型熔喷布。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案，但不构成对本发明的任何限制。
本发明提供了一种抗菌除甲醛可降解型熔喷布，其制备材料包括复合母粒和聚乳酸树脂，该聚乳酸树脂和所述复合母粒的质量比为3-16：1，其中，所述复合母粒，按重量份数计，包括：
其中，所述聚乳酸树脂在温度210℃、负荷2.16kg条件下的熔融指数为8～24g/10min。如可采用道达尔的L130、L175、LX530、LX930，浙江海正生物的REVODE190等。
较佳者，二氧化锰粉末通过以下步骤制得：
(1)配制锰盐水溶液、双氧水溶液和碱溶液；
(2)将双氧水溶液和碱溶液同时滴加到锰盐溶液中，直到生成沉淀后不再滴加，然后在50～80℃条件下回流搅拌反应4～8h，转速120～300rpm；
(3)冷却到室温，再抽滤、洗涤，滤液不要，取滤出物，60～120℃烘箱中干燥12～24h，使完全烘干；
(4)将烘干后的材料，研磨成粉末，过筛，得到纳米级到微米级的二氧化锰粉末。
该制备方法中，通过锰盐前驱体进行，不易团聚，提高二氧化锰的比表面积，从而实现与甲醛接触面积大，从而可提高二氧化锰粉末的除甲醛性能。
较佳者，分别将锰盐、碱、双氧水加入到去离子水中，分别制得0.2～2.5mol/L的所述锰盐水溶液、1～3mol/L的所述碱溶液、5～15％的所述双氧水溶液。
较佳者，所述锰盐水溶液中锰盐选自硫酸锰、氯化锰和硝酸锰中的至少一种。当采用硫酸锰时，反应生成二氧化锰混合物中，结合力和相容性较好。
较佳者，所述碱溶液中碱来源于氢氧化钠、氢氧化钾、氨水和碳酸氢铵中的至少一种。
较佳者，所述抗菌剂选自异噻唑啉型抗菌剂、海藻酸盐、壳聚糖中的至少一种。优选采用异噻唑啉型抗菌剂，异噻唑啉型抗菌剂能够更好地与聚乳酸树脂相容，抗菌性能更强及长效。具体地，所述异噻唑啉型抗菌剂选自正-丁基-1,2-异噻唑啉-3-酮。
较佳者，所述偶联剂选自硅烷偶联剂或钛酸酯类偶联剂中的至少一种。硅烷偶联剂可采用KH-550、KH-560、KH-570，钛酸酯类偶联剂可采用钛酸丁酯、钛酸异丙酯。
较佳者，所述填料选自钛白粉、气相二氧化硅、蒙脱土、高岭土中的至少一种。
下面通过具体实施例进行说明，但不以此为限。
实施例1
一种抗菌除甲醛可降解型熔喷布的制备方法，包括步骤：
(1)二氧化锰粉末的制备
(1.1)分别将硫酸锰、氨水、双氧水加入到去离子水中，分别制得1mol/L的所述锰盐水溶液、1mol/L的所述碱溶液、10％的所述双氧水溶液；
(1.2)将双氧水溶液和碱溶液同时滴加到锰盐溶液中，直到生成沉淀后不再滴加，然后在60℃条件下回流搅拌反应6h，转速150rpm；
(1.3)冷却到室温，再抽滤、洗涤，滤液不要，取滤出物，80℃烘箱中干燥24h，使完全烘干；
(1.4)将烘干后的材料，研磨成粉末，过2000目筛，得到纳米级到微米级的二氧化锰粉末，待用。
(2)复合母粒的制备
(2.1)将40份的LX530与8份的二氧化锰粉末、3份的壳聚糖、1份的钛酸丁酯、10份的蒙脱土混合均匀，得到混合物A，将混合物A采用单螺杆挤出机挤出造粒；
(2.2)把制备的粒子与剩余的60份的LX530混合均匀，得到混合物B，将混合物B采用双螺杆挤出机挤出造粒，制得熔喷专用复合母粒。
(3)熔喷布的制备
将30份的LX530和10份的复合母粒在200℃下混合熔融，再进行熔喷纺丝、驻极处理、收卷，制得抗菌除甲醛可降解型熔喷布。
实施例2
一种抗菌除甲醛可降解型熔喷布的制备方法，包括步骤：
(1)二氧化锰粉末的制备
(1.1)分别将氯化锰、氢氧化钾、双氧水加入到去离子水中，分别制得2mol/L的锰盐水溶液、1mol/L的所述碱溶液、5％的所述双氧水溶液；
(1.2)将双氧水溶液和碱溶液同时滴加到锰盐溶液中，直到生成沉淀后不再滴加，然后在50℃条件下回流搅拌反应8h，转速200rpm；
(1.3)冷却到室温，再抽滤、洗涤，滤液不要，取滤出物，80℃烘箱中干燥24h，使完全烘干；
(1.4)将烘干后的材料，研磨成粉末，过2000目筛，得到纳米级到微米级的二氧化锰粉末，待用。
(2)复合母粒的制备
(2.1)将30份的L130与10份的二氧化锰粉末、5份的海藻酸盐、2份的KH-550、12份的钛白粉混合均匀，得到混合物A，将混合物A采用单螺杆挤出机挤出造粒；
(2.2)把制备的粒子与剩余的70份的L130混合均匀，得到混合物B，将混合物B采用双螺杆挤出机挤出造粒，制得熔喷专用复合母粒。
(3)熔喷布的制备
将50份的L130和10份的复合母粒在220℃下混合熔融，再进行熔喷纺丝、驻极处理、收卷，制得抗菌除甲醛可降解型熔喷布。
实施例3
该实施例与实施例1基本相同，不同在于：实施例3的复合母粒，按重量份数计，包括：
其余与实施例1相同，在此不再描述。
实施例4
该实施例与实施例1基本相同，不同在于：实施例4的复合母粒，按重量份数计，包括：
其余与实施例1相同，在此不再描述。
实施例5
该实施例与实施例1基本相同，不同在于：实施例5的复合母粒，按重量份数计，包括：
其余与实施例1相同，在此不再描述。
对比例1
该对比例1与实施例1基本相同，不同在于：对比例1的复合母粒，按重量份数计，包括：
其余与实施例1相同，在此不再描述。
对比例2
该对比例2与实施例1基本相同，不同在于：对比例2的复合母粒，按重量份数计，包括：
其余与实施例1相同，在此不再描述。
对比例3
该对比例3与实施例1基本相同，不同在于：对比例3的复合母粒，按重量份数计，包括：
其余与实施例1相同，在此不再描述。
将实施例1-5和对比例1-3制得的熔喷布进行甲醛去除率和抗菌性能测试，结果见表1.
其中，甲醛去除率试验参考GB/T 35239-2017的方法进行。
抗菌性能测试采用GB/T 21510-2008进行。
表1甲醛去除率和抗菌性能测试结果
从表1可知，本申请的制备方法制得的抗菌除甲醛可降解型熔喷布具有优良的除甲醛和抗菌性能。异噻唑啉型抗菌剂性能优于壳聚糖和海藻酸盐；二氧化锰含量越高，除甲醛性能越好；聚乳酸作为熔喷布纤维载体，性能也优于聚丙烯，二氧化锰与聚乳酸结合较聚丙烯更充分，除甲醛能够较强。
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，尽管参照最佳实施例对本发明做了详细的说明，但本发明并不局限于以上揭示的实施例，而应当涵盖各种根据本发明的本质进行的修改、等效组合。
Claims (9)
1.一种抗菌除甲醛可降解型熔喷布，其特征在于，其制备材料包括复合母粒和聚乳酸树脂，所述聚乳酸树脂和所述复合母粒的质量比为3-16：1，
其中，所述复合母粒，按重量份数计，包括：
其中，所述聚乳酸树脂在温度210℃、负荷2.16kg条件下的熔融指数为8～24g/10min。
2.如权利要求1所述的抗菌除甲醛可降解型熔喷布，其特征在于，所述二氧化锰粉末通过以下步骤制得：
(1)配制锰盐水溶液、双氧水溶液和碱溶液；
(2)将双氧水溶液和碱溶液同时滴加到锰盐溶液中，直到生成沉淀后不再滴加，然后在50～80℃条件下回流搅拌反应4～8h，转速120～300rpm；
(3)冷却到室温，再抽滤、洗涤，滤液不要，取滤出物，60～120℃烘箱中干燥12～24h，使完全烘干；
(4)将烘干后的材料，研磨成粉末，过筛，得到纳米级到微米级的二氧化锰粉末。
3.如权利要求2所述的抗菌除甲醛可降解型熔喷布，其特征在于，所述锰盐水溶液中锰盐选自硫酸锰、氯化锰和硝酸锰中的至少一种。
4.如权利要求2所述的室温抗菌除甲醛的二氧化锰的制备方法，其特征在于，所述碱溶液中碱来源于氢氧化钠、氢氧化钾、氨水和碳酸氢铵中的至少一种。
5.如权利要求1所述的抗菌除甲醛可降解型熔喷布，其特征在于，所述抗菌剂选自异噻唑啉型抗菌剂、海藻酸盐、壳聚糖中的至少一种。
6.如权利要求5所述的抗菌除甲醛可降解型熔喷布，其特征在于，所述异噻唑啉型抗菌剂选自正-丁基-1,2-异噻唑啉-3-酮。
7.如权利要求1所述的抗菌除甲醛可降解型熔喷布，其特征在于，所述偶联剂选自硅烷偶联剂或钛酸酯类偶联剂中的至少一种。
8.如权利要求1所述的抗菌除甲醛可降解型熔喷布，其特征在于，所述填料选自钛白粉、气相二氧化硅、蒙脱土、高岭土中的至少一种。
9.一种如权利要求1-8任一项所述的抗菌除甲醛可降解型熔喷布的制备方法，其特征在于，包括步骤：
(1)复合母粒的制备
将20-50份的聚乳酸树脂与二氧化锰粉末、抗菌剂、偶联剂、填料混合均匀，得到混合物A，将混合物A采用单螺杆挤出机挤出造粒，
然后把制备的粒子与剩余的50-80份的聚乳酸树脂混合均匀，得到混合物B，将混合物B采用双螺杆挤出机挤出造粒，制得熔喷专用复合母粒；
(2)将聚乳酸树脂和复合母粒在200-240℃下混合熔融，再进行熔喷纺丝、驻极处理、收卷，制得抗菌除甲醛可降解型熔喷布。
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