CN114507393A - 一种氮化硅修饰的抗病毒母粒、无纺布及制备方法和应用 - Google Patents

一种氮化硅修饰的抗病毒母粒、无纺布及制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种氮化硅修饰的抗病毒母粒、无纺布及制备方法和应用。该抗病毒母粒由有机材料和抗病毒复合粉体混合后得到；所述有机材料包括有机聚合物和第一分散剂；所述抗病毒复合粉体包括氮化硅粉体和载体粉体，所述载体粉体为堇青石粉体和/或沸石粉体。本发明的无纺布具有良好的吸附能力和抗病毒性能，且具有良好的强度、阻燃性和耐磨性。

Description

一种氮化硅修饰的抗病毒母粒、无纺布及制备方法和应用
技术领域
本发明属于无纺布制备领域，具体地说涉及一种氮化硅修饰的抗病毒母粒、无纺布及制备方法和应用。
背景技术
熔喷无纺布，可吸附空气中病菌和有害物质，过滤性好，是口罩的核心材料。在口罩使用过程中，势必与人体呼出的水蒸气及空气中的水分子进行接触，而水分子会破坏传统口罩表面的静电驻极及其他物质的吸附效果，使口罩的吸附能力减弱甚至无吸附能力。此外，传统的口罩只有过滤作用，并无抗病毒性能，对人体防护有限。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种氮化硅修饰的抗病毒母粒、无纺布及制备方法和应用，氮化硅粉体有着优异的抗病毒性能，经试验发现，氮化硅粉体的抗H1N1甲型流感病毒活性率＞99％，本发明在母粒中加入氮化硅粉体，制得的无纺布使用时吸附能力好，且具有抗病毒性能。
本发明提供了一种氮化硅修饰的抗病毒母粒，由有机材料和抗病毒复合粉体混合后得到；所述有机材料包括有机聚合物和第一分散剂；所述抗病毒复合粉体包括氮化硅粉体和载体粉体，所述载体粉体为堇青石粉体和/或沸石粉体。
与现有技术相比，本技术方案具有以下有益效果：本技术方案中抗病毒复合粉体包括氮化硅粉体和载体粉体，氮化硅具有独特的表面化学反应，在与水分子接触后会发生水解作用，产生的硅酸及铵根离子会进一步增强对细菌、病毒的吸附能力，并且提高抗病毒能力；沸石粉体、堇青石粉体可以作为氮化硅粉体的载体，氮化硅粉体可部分分布在沸石粉体、堇青石粉体的空隙内，解决氮化硅粉体吸附能力差的缺点，增强氮化硅粉体的抗病毒能力。
优选的，所述有机聚合物为聚丙烯和/或聚乳酸；和/或，所述第一分散剂为甲基纤维素、聚丙烯醇、聚丙二醇、聚丙烯酰胺、司班、吐温中的一种或多种。
优选的，所述有机聚合物和所述第一分散剂的重量比为(30-90)∶(0.5-8)。
优选的，所述有机材料中还包括第二分散剂，所述第二分散剂为毕克110、VOK-6203、路博润20000中的一种或多种。进一步优选的，所述有机聚合物与所述第二分散剂的重量比为(30-90)∶(1-2)。
优选的，所述氮化硅粉体的粒径为50-100nm，所述载体粉体的粒径为1-5μm。
优选的，所述氮化硅粉体和载体粉体的重量比为(20-30)∶(1-10)。
优选的，所述氮化硅粉体采用闭式喷雾造粒法制备。球形氮化硅粉体可以以半包裹的方式镶嵌在无纺布上。
优选的，所述氮化硅粉体为β相氮化硅。
优选的，所述有机材料中还包括PVDF。进一步优选的，所述有机聚合物与所述PVDF的重量比为(30-90)∶(1-5)。
优选的，所述抗病毒粉体中还包括有机金属框架材料，所述有机金属框架材料为二甲基咪唑钴和/或2-甲基咪唑锌盐MAF-4。进一步优选的，所述有机金属框架材料的粒径为纳米级，所述氮化硅粉体与有机金属框架材料的重量比为(20-30)∶(1-5)。
优选的，所述有机材料中还包括硅烷偶联剂。进一步优选的，所述有机聚合物与所述硅烷偶联剂的重量比为(30-90)∶(1-2)。
优选的，所述有机材料中还包括有机硅增韧剂。进一步优选的，所述有机聚合物与所述硅烷偶联剂的重量比为(30-90)∶(0.5-1)。
优选的，所述抗病毒复合粉体中还包括活性炭。进一步优选的，所述氮化硅粉体与活性炭的重量比为(20-30)∶(1-5)。
本发明还提供一种上述抗病毒母粒的制备方法，包括以下步骤：将所述有机聚合物和第一分散剂混匀，得到有机材料；将所述氮化硅粉体和载体粉体混合球磨，得到抗病毒复合粉体；将所述有机材料和抗病毒复合粉体混合，经挤出、切粒得到抗病毒母粒。进一步优选的，所述有机材料和抗病毒复合粉体的重量比为(33.5-107)∶(23-50)。
优选的，将所述有机聚合物和第一分散剂通过密炼机捏合混匀，得到有机材料；将所氮化硅粉体和载体粉体球磨后，在50-70℃烘干，得到抗病毒复合粉体；将所述有机材料和抗病毒复合粉体放入双螺杆挤出机，经挤出、水冷、切粒、干燥，得到抗病毒母粒。进一步优选的，挤出温度为100-150℃。
本发明还提供一种无纺布，由上述抗病毒母粒经过熔喷、成布处理后得到。本发明的无纺布吸附能力好，具有抗病毒性能，且具有优良的强度、耐磨性和阻燃性。
本发明还提供一种上述无纺布在制备口罩中的应用。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
本发明提供了一种氮化硅修饰的抗病毒母粒，由重量比为(33.5-107)∶(23-50)的有机材料和抗病毒复合粉体混合后得到。
所述有机材料包括有机聚合物、第一分散剂、PVDF、第二分散剂、硅烷偶联剂，所述有机聚合物、第一分散剂、PVDF、第二分散剂、硅烷偶联剂的重量比为(30-90)∶(0.5-8)∶(1-5)∶(1-2)∶(1-2)；其中，所述有机聚合物为聚丙烯和/或聚乳酸，所述第一分散剂为甲基纤维素、聚丙烯醇、聚丙二醇、聚丙烯酰胺、司班、吐温中的一种或多种，所述第二分散剂为毕克110、VOK-6203、路博润20000中的一种或多种。
所述抗病毒复合粉体包括氮化硅粉体、载体粉体、有机金属框架材料、活性炭，所述氮化硅粉体、载体粉体、有机金属框架材料、活性炭的重量比为(20-30)∶(1-10)∶(1-5)∶(1-5)；其中，所述氮化硅粉体的粒径为50-100nm，所述载体粉体的粒径为1-5μm，所述载体粉体为堇青石粉体和/或沸石粉体，所述有机金属框架材料为二甲基咪唑钴和/或2-甲基咪唑锌盐MAF-4。
本发明还提供一种上述抗病毒母粒的制备方法，包括以下步骤：将所述有机聚合物和第一分散剂通过密炼机捏合混匀，得到有机材料；将所氮化硅粉体和载体粉体球磨后，在50-70℃烘干，得到抗病毒复合粉体；将所述有机材料和抗病毒复合粉体放入双螺杆挤出机，经挤出、水冷、切粒、干燥，得到抗病毒母粒。
本发明还提供一种由上述抗病毒母粒经过熔喷、成布处理后得到的无纺布。
本发明还提供一种上述无纺布在制备口罩中的应用。
实施例1
本实施例提供了一种氮化硅修饰的抗病毒母粒，由有机材料和抗病毒复合粉体按33.5∶23的重量比混合后得到。
所述有机材料按重量份数包括有机聚合物30份、第一分散剂0.5份、PVDF1份、第二分散剂1份、硅烷偶联剂1份，其中，所述有机聚合物为聚丙烯，所述第一分散剂为吐温，所述第二分散剂为毕克110。
所述抗病毒复合粉体按重量份数包括氮化硅粉体20份、载体粉体1份、有机金属框架材料1份、活性炭1份，其中，所述氮化硅粉体的粒径为50-100nm，所述载体粉体的粒径为1-5μm，所述载体粉体为堇青石粉体，所述有机金属框架材料为二甲基咪唑钴。
本实施例还提供一种上述抗病毒母粒的制备方法，包括以下步骤：
将上述聚丙烯放入密炼机，加入吐温、PVDF、毕克110、硅烷偶联剂，每加入一种物质进行一次捏合，混匀后得到有机材料；
将上述氮化硅粉体、堇青石粉体、二甲基咪唑钴、活性炭混合，使用行星球磨机球磨24h，球磨速率为200r/min，球磨后在50℃干燥，得到抗病毒复合粉体；
将上述有机材料和抗病毒复合粉体分次放入双螺杆挤出机，设置100℃的挤出温度，经挤出、水冷、切粒、干燥，即得抗病毒母粒。
本实施例还提供一种由上述抗病毒母粒经过熔喷、成布处理后得到的无纺布。
本实施例还提供一种上述无纺布在制备口罩中的应用。
实施例2
本实施例提供了一种氮化硅修饰的抗病毒母粒，由有机材料和抗病毒复合粉体按107∶50的重量比混合后得到。
所述有机材料按重量份数包括有机聚合物90份、第一分散剂8份、PVDF5份、第二分散剂2份、硅烷偶联剂2份，其中，所述有机聚合物为重量比为1∶1的聚丙烯和聚乳酸，所述第一分散剂为重量比为1∶1∶1∶1∶2∶2的甲基纤维素、聚丙烯醇、聚丙二醇、聚丙烯酰胺、司班、吐温，所述第二分散剂为VOK-6203。
所述抗病毒复合粉体按重量份数包括氮化硅粉体30份、载体粉体10份、有机金属框架材料5份、活性炭5份，其中，所述氮化硅粉体的粒径为50-100nm，所述载体粉体的粒径为1-5μm，所述载体粉体为重量比为1∶1的沸石粉体和堇青石粉体，所述有机金属框架材料为2-甲基咪唑锌盐MAF-4。
本实施例还提供一种上述抗病毒母粒的制备方法，包括以下步骤：
将上述聚丙烯、聚乳酸放入密炼机密炼，密炼温度为250-350℃，密炼时间为30-60min，密炼完成后，加入甲基纤维素、聚丙烯醇、聚丙二醇、聚丙烯酰胺、司班、吐温、PVDF、VOK-6203、硅烷偶联剂，每加入一种物质进行一次捏合，混匀后得到有机材料；
将上述氮化硅粉体、沸石粉体、堇青石粉体、2-甲基咪唑锌盐MAF-4、活性炭混合，使用行星球磨机球磨24h，球磨速率为200r/min，球磨后在70℃干燥，得到抗病毒复合粉体；
将上述有机材料和抗病毒复合粉体分次放入双螺杆挤出机，设置150℃的挤出温度，经挤出、水冷、切粒、干燥，即得抗病毒母粒。
本实施例还提供一种由上述抗病毒母粒经过熔喷、成布处理后得到的无纺布。
本实施例还提供一种上述无纺布在制备口罩中的应用。
实施例3
本实施例提供了一种氮化硅修饰的抗病毒母粒，由有机材料和抗病毒复合粉体按70∶36的重量比混合后得到。
所述有机材料按重量份数包括有机聚合物60份、第一分散剂4份、PVDF3份、第二分散剂1.5份、硅烷偶联剂1.5份，其中，所述有机聚合物为重量比为1∶1的聚丙烯和聚乳酸，所述第一分散剂为重量比为1∶1∶1∶1的甲基纤维素、聚丙烯醇、聚丙烯酰胺、吐温，所述第二分散剂为路博润20000。
所述抗病毒复合粉体按重量份数包括氮化硅粉体25份、载体粉体5份、有机金属框架材料3份、活性炭3份，其中，所述氮化硅粉体的粒径为50-100nm，所述载体粉体的粒径为1-5μm，所述载体粉体为重量比为2∶3的沸石粉体和堇青石粉体，所述有机金属框架材料为二甲基咪唑钴。
本实施例还提供一种上述抗病毒母粒的制备方法，包括以下步骤：
将上述聚丙烯、聚乳酸放入密炼机密炼，密炼温度为300℃，密炼时间为45min，密炼完成后，加入甲基纤维素、聚丙烯醇、聚丙烯酰胺、吐温、PVDF、路博润20000、硅烷偶联剂，每加入一种物质进行一次捏合，混匀后得到有机材料；
将上述氮化硅粉体、沸石粉体、堇青石粉体、二甲基咪唑钴、活性炭混合，使用行星球磨机球磨24h，球磨速率为200r/min，球磨后在60℃干燥，得到抗病毒复合粉体；
将上述有机材料和抗病毒复合粉体分次放入双螺杆挤出机，设置125℃的挤出温度，经挤出、水冷、切粒、干燥，即得抗病毒母粒。
本实施例还提供一种由上述抗病毒母粒经过熔喷、成布处理后得到的无纺布。
本实施例还提供一种上述无纺布在制备口罩中的应用。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种氮化硅修饰的抗病毒母粒，其特征在于，由有机材料和抗病毒复合粉体混合后得到；
所述有机材料包括有机聚合物和第一分散剂；
所述抗病毒复合粉体包括氮化硅粉体和载体粉体，所述载体粉体为堇青石粉体和/或沸石粉体。
2.根据权利要求1所述的抗病毒母粒，其特征在于，所述有机聚合物为聚丙烯和/或聚乳酸；
和/或，所述第一分散剂为甲基纤维素、聚丙烯醇、聚丙二醇、聚丙烯酰胺、司班、吐温中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的抗病毒母粒，其特征在于，所述有机聚合物和所述第一分散剂的重量比为(30-90)∶(0.5-8)。
4.根据权利要求1所述的抗病毒母粒，其特征在于，所述有机材料中还包括第二分散剂，所述第二分散剂为毕克110、VOK-6203、路博润20000中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的抗病毒母粒，其特征在于，所述氮化硅粉体的粒径为50-100nm，所述载体粉体的粒径为1-5μm；
和/或，所述氮化硅粉体和载体粉体的重量比为(20-30)∶(1-10)。
6.根据权利要求1所述的抗病毒母粒，其特征在于，所述有机材料中还包括PVDF；
和/或，所述抗病毒粉体中还包括有机金属框架材料，所述有机金属框架材料为二甲基咪唑钴和/或2-甲基咪唑锌盐MAF-4。
7.根据权利要求1所述的抗病毒母粒，其特征在于，所述有机材料中还包括硅烷偶联剂；
和/或，所述有机材料中还包括有机硅增韧剂。
8.一种权利要求1-7中任一项所述的抗病毒母粒的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将所述有机聚合物和第一分散剂混匀，得到有机材料；
将所述氮化硅粉体和载体粉体混合球磨，得到抗病毒复合粉体；
将所述有机材料和抗病毒复合粉体混合，经挤出、切粒得到抗病毒母粒。
9.一种无纺布，其特征在于，由权利要求1-7中任一项所述的抗病毒母粒经过熔喷、成布处理后得到。
10.一种权利要求9所述的无纺布在制备口罩中的应用。
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