专利名称：一种抗菌聚丙烯熔喷无纺滤材及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种聚丙烯熔喷无纺滤材，具体讲，涉及一种抗菌聚丙烯熔喷无纺滤材，及制备方法。
背景技术：
目前，驻极体已经广泛应用于空气过滤材料中。驻极体是指具有长期储存电荷能力的功能介电材料，静电、压电和热释电效应是其具有的基本物理效应。人们通过对某些介电材料(如聚合物等)施加强电场，并采用一定的物理、化学方法使电荷或电极化状态长久地留驻在电介质上，可制成长寿命的驻极体。目前驻极体在工程技术、医学、生物学等方面已得到了广泛的应用。在驻极体空气 过滤材料中，利用的是静电效应。普通的空气过滤材料一般都仅仅依赖于机械阻挡作用，即通过惯性沉积、重力沉积、扩散效应等机理，对气体中流动粉尘进行拦截作用，以达到过滤目的。而空气中的大多数粉尘是亚微米级粒子，如香烟中的尼古丁、工业粉尘中的石英和玻璃纤维、石棉及各类压电陶瓷粉尘等。传统的过滤器要滤除这些粉尘粒子，需采用处于夯实状态的纤维，这样将极大地增加流阻，增加能耗；另一方面，普通的空气过滤器都不具备灭菌功能，而需采用其他辅助手段来消灭病菌。驻极体空气过滤材料中存在有高达几百至上千伏的静电场，过滤材料的孔隙就像无数个无源集尘电极。当气流中的带电微粒尤其是亚微米级粒子(往往是带电的)通过材料的空隙时，就在电场力的作用下被捕获。气流中的中性微粒因感应或极化而成为偶极子，从而也可有效地被捕获。由于电场力是长程力，在同样的过滤效率时，滤材空隙的几何尺寸可以比普通纤维或多孔材料的几何尺寸大，使过滤器的压差比传统的过滤器降低20 40倍，明显地减少了流阻，可大大地节约能源；另外细菌和病毒具有天然的驻极态，通常依附于粉尘上，当它们通过驻极体滤材孔隙时，由驻极体产生的强静电场和微电流会刺激细菌使蛋白质变异，损伤细菌的细胞质及细胞膜，破坏细菌的表面结构，导致细菌死亡。正是由于驻极体过滤器所具有的低流阻、高效率、除尘灭菌多功能及对具有致癌作用的亚微米级粒子突出的捕获能力，使其在医疗设施洁净、制药工业和生物制品洁净、高新科技产业洁净及旅馆酒店、家庭和公共场所洁净等方面的应用上，显示出独特的优势，而成为新一代环境净化的主导产品。驻极体分为人工驻极体和矿物驻极体。人工驻极体是通过热极化、光致极化或电荷注入等充电形式对一些物质进行处理，形成原子或分子内电荷分布的偏移，或电荷载流子被材料中陷阱捕获，达到物质极性化。人工驻极体极性作用小，对热敏感，随着温度上升，电极性显著衰弱，至70 80时，电极性几乎全部消失。纤维要经受熨烫的温度通常应在100°C以上，会使人工驻极体失效。因此，驻极体在织物上的应用开发目前侧重于矿物驻极体。典型的矿物驻极体是电气石，是一种由Al、Na、C a、Mg、B和Fe等元素组成的含水、氟等环状硅酸盐晶体矿物。电气石矿物的化学成份非常复杂，其通式可表示为XY3Z6Si6O18 (BO3) 3W4o 式中X=Na、Ca、K ;Y=Mg2+、Fe2+、Mn2+、Al、Fe3+、Mn3+、Li ;Z=A1、Fe3+、Cr3+、Mg;W=0H、F、0。X，Y，Z三位置的原子或离子种类不同会影响电气石的颜色。依据Y位占位原子种类的不同，将电气石分为镁电气石、铁电气石、猛电气石和锂电气石等。电气石的驻极性能可比人工驻极体高出10倍。在已知的具有永久极性的驻极体矿物中，电气石永久自发电极性最强，其极化矢量不受到外部电场的影响。另外，电气石容易产生压电作用和热电效应。专利ZL200710069268. O “一种驻极体空气过滤材料”公开了一种驻极体空气过滤材料，由下述方法制备而得(I)先制备得到由预过滤层和主过滤层组成的双层复合纤维，其中预过滤层纤维丝径分布在3-10微米；主过滤层纤维丝径分布在1-5微米；(2)再对双层复合纤维进行注板而得产物。本发明的驻极体空气过滤材料具有极高的驻极体电荷稳定性、卓越的过滤效率、很低的压力损失，使用寿命长。专利ZL201010241769. 4 “一种熔喷聚丙烯驻极体过滤材料的制备方法”涉及一种熔喷聚丙烯驻极体过滤材料的制备方法，包括如下步骤1)、聚丙烯改性将原料聚丙烯熔融，与添加剂混合，制得改性聚丙烯；2)、熔喷制备工艺a)、在熔融状态下，将改性聚丙烯 熔体用计量泵喂入喷丝板山)、将所述的改性聚丙烯熔体从喷丝孔挤出；c)、用高速热空气将挤出喷丝孔的熔体吹成超细的纤维，使其飞向凝网帘而冷却粘合形成纤网；3)、驻极体制备工艺将步骤(2)得到的纤网通过电晕放电装置的电极，电极放电使纤网驻极，即得驻极体。由上述现有技术公开的驻极体过滤材料可知，目前的驻极体材料的制备工艺复杂，驻极效果并不理想。为此，本发明提出了一种抗菌聚丙烯熔喷无纺滤材及其制备方法。
发明内容
本发明的首要发明目的在于提出了一种抗菌聚丙烯熔喷无纺滤材；本发明的第二发明目的在于提出该抗菌聚丙烯熔喷无纺滤材的制备方法。为了实现本发明的目的，采用的技术方案为本发明涉及一种抗菌聚丙烯熔喷无纺滤材，其原料为熔喷聚丙烯切片85 95重量份、纳米电气石I 5重量份、纳米二氧化钛I 3重量份、纳米氧化锌I 3重量份、偶联剂O. I 3重量份、分散剂O. I 2重量份、抗氧化剂O O. 5重量份。本发明的第一优选技术方案为抗菌聚丙烯熔喷无纺滤材的原料为熔喷聚丙烯切片90 96重量份、纳米电气石2 5重量份、纳米二氧化钛I 2重量份、纳米氧化锌I 2重量份、偶联剂O. 2 2重量份、分散剂O. I I重量份、抗氧化剂O. I O. 5重量份。本发明的第二优选技术方案为偶联剂选自钛酸酯偶联剂、硅烷偶联剂；分散剂选自聚乙烯腊；抗氧化剂选自抗氧化剂1010、抗氧化剂619或抗氧化剂1076。本发明的第三优选技术方案为偶联剂选自钛酸酯偶联剂；抗氧化剂选自抗氧化剂1010或抗氧化剂1076。本发明的第五优选技术方案为纳米电气石的粒径为200 500nm,优选300 500nm,更优选 300 380nm。本发明的第六优选技术方案为纳米二氧化钛的粒径为50 lOOnm，优选50 90nm,更优选50 85nm ;所述的纳米氧化锌的粒径为50 IOOnm,优选50 90nm,更优选50 85nm。本发明还涉及该抗菌聚丙烯熔喷无纺滤材的制备方法，具体步骤为(I)按重量比称取各原料，将纳米电气石微粒与质量比为1/2 2/3的分散剂、抗氧剂、偶联剂混合，充分搅拌后烘干；将纳米二氧化钛、纳米氧化锌与剩余的分散剂混合，充分搅拌后烘干；(2)将步骤(I)中得到的电气石微粒与熔喷聚丙烯切片以重量比为I :5 6的比例，加入到挤出机中熔融挤出，冷却，经过切割制备成电气石母粒；(3)将步骤(I)中得到的纳米二氧化钛微粒、纳米氧化锌微粒与熔喷聚丙烯切片混合，纳米二氧化钛微粒、纳米氧化锌微粒之和与熔喷聚丙烯切片的重量比为I :2 3，加入到挤出机中熔融挤出，冷却，经过切割制备成二氧化钛氧化锌母粒；
(4)将步骤(2)、步骤(3)制备得到的电气石母粒、二氧化钛氧化锌母粒与剩余的熔喷聚丙烯切片混合，经熔喷非织造成型设备制成聚丙烯熔喷无纺布，再经电晕充电装置对聚丙烯熔喷无纺布进行驻极。本发明制备方法的第一优选技术方案为在步骤(I)中，干燥的温度和时间为100 110°C，干燥的时间为I 3小时。本发明制备方法的第二优选技术方案为在步骤(4)中，驻极电压为-25kV。本发明制备方法的第三优选技术方案为在步骤(4)中，经熔喷非织造成型设备制成克重为15 60克/平方米的聚丙烯熔喷无纺布，优选25 30克/平方米。下面对本发明的技术方案做进一步的解释和说明。本发明制备的抗菌聚丙烯熔喷无纺滤材，其原料组成包括熔喷聚丙烯切片90 96重量份、纳米电气石2 5重量份、纳米二氧化钛I 2重量份、纳米氧化锌I 2重量份、偶联剂O. 2 2重量份、分散剂O. I I重量份、抗氧化剂O. I O. 5重量份。通过在聚丙烯中添加纳米电气石、纳米二氧化钛以及纳米氧化锌，从而使非织造布的纤网结构发生变化，纤网结构较未添加前，变得疏松，从而会对无纺滤材的机械性能带来一定的影响。由于本发明采用了粒径更小的纳米粉体，因而，本发明制备的非织造布较未添加纳米粉体前，并未发生很大的变化，能够适应于作为滤材的应用。通过实验可知，在聚丙烯中添加纳米电气石、纳米二氧化钛以及纳米氧化锌三种纳米材料，可使延长制备得到的滤材的驻极时间，仅添加电气石、纳米二氧化钛和纳米氧化锌，滤材的抗菌性能在I年后即大幅下降，而本发明制备得到的滤材，其抗菌性能可保持5 6年，并且具有一定的耐水洗性。本发明制备得到的抗菌聚丙烯熔喷无纺滤材的过滤性能优异，气流流量28L/min、NaCl的质量中值直径小于等于O. 26 μ m的条件下，过滤效率高达99%。本发明的具体实施方式
仅限于进一步解释和说明本发明，并不对本发明的内容构成限制。本发明所用原料均为市售原料。
具体实施例方式实施例I 5 :一种抗菌聚丙烯熔喷无纺滤材，其原料为下列表I所示表I :配方
权利要求
1.一种抗菌聚丙烯熔喷无纺滤材，其特征在于，所述的抗菌聚丙烯熔喷无纺滤材的原料为熔喷聚丙烯切片85 95重量份、纳米电气石I 5重量份、纳米二氧化钛I 3重量份、纳米氧化锌I 3重量份、偶联剂O. I 3重量份、分散剂O. I 2重量份、抗氧化剂O O. 5重量份。
2.根据权利要求I所述的抗菌聚丙烯熔喷无纺滤材，其特征在于，所述的抗菌聚丙烯熔喷无纺滤材的原料为熔喷聚丙烯切片90 96重量份、纳米电气石2 5重量份、纳米二氧化钛I 2重量份、纳米氧化锌I 2重量份、偶联剂O. 2 2重量份、分散剂O. I I重量份、抗氧化剂O. I O. 5重量份。
3.根据权利要求I或2所述的抗菌聚丙烯熔喷无纺滤材，其特征在于，所述的偶联剂选自钛酸酯偶联剂、硅烷偶联剂；分散剂选自聚乙烯蜡；抗氧化剂选自抗氧化剂1010、抗氧化齐[J 619或抗氧化剂1076。
4.根据权利要求3所述的抗菌聚丙烯熔喷无纺滤材，其特征在于，所述的偶联剂选自钛酸酯偶联剂；抗氧化剂选自抗氧化剂1010或抗氧化剂1076。
5.根据权利要求I所述的抗菌聚丙烯熔喷无纺滤材，其特征在于，所述的纳米电气石的粒径为200 500nm，优选300 500nm，更优选300 380nm。
6.根据权利要求I所述的抗菌聚丙烯熔喷无纺滤材，其特征在于，所述的纳米二氧化钛的粒径为50 IOOnm,优选50 90nm,更优选50 85nm ;所述的纳米氧化锌的粒径为50 IOOnm,优选50 90nm,更优选50 85nm。
7.—种如权利要求I所述的抗菌聚丙烯熔喷无纺滤材的制备方法为 (1)按重量比称取各原料，将纳米电气石微粒与质量比为1/2 2/3的分散剂、抗氧剂、偶联剂混合，充分搅拌后烘干；将纳米二氧化钛、纳米氧化锌与剩余的分散剂混合，充分搅拌后烘干； (2)将步骤(I)中得到的电气石微粒与熔喷聚丙烯切片以重量比为I:5 6的比例，加入到挤出机中熔融挤出，冷却，经过切割制备成电气石母粒； (3)将步骤(I)中得到的纳米二氧化钛微粒、纳米氧化锌微粒与熔喷聚丙烯切片混合，纳米二氧化钛微粒、纳米氧化锌微粒之和与熔喷聚丙烯切片的重量比为I :2 3，加入到挤出机中熔融挤出，冷却，经过切割制备成二氧化钛氧化锌母粒； (4)将步骤(2)、步骤(3)制备得到的电气石母粒、二氧化钛氧化锌母粒与剩余的熔喷聚丙烯切片混合，经熔喷非织造成型设备制成聚丙烯熔喷无纺布，再经电晕充电装置对聚丙烯熔喷无纺布进行驻极。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，在步骤(I)中，干燥的温度和时间为90 110°C，干燥的时间为I 3小时。
9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，在步骤(4)中，驻极电压为-25kV。
10.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，在步骤(4)中，经熔喷非织造成型设备制成克重为15 60克/平方米的聚丙烯熔喷无纺布，优选25 30克/平方米。
全文摘要
本发明涉及一种聚丙烯熔喷无纺滤材，具体讲，涉及一种抗菌聚丙烯熔喷无纺滤材，及制备方法。其原料为熔喷聚丙烯切片85～95重量份、纳米电气石1～5重量份、纳米二氧化钛1～3重量份、纳米氧化锌1～3重量份、偶联剂0.1～3重量份、分散剂0.1～2重量份、抗氧化剂0～0.5重量份。本发明制备的抗菌聚丙烯熔喷无纺滤材，通过对配方以及制备工艺的改进，制备得到的滤材的驻极体极性时间可达5～6年，抗菌性能高于现有技术。
文档编号D01F6/46GK102836594SQ20121031635
公开日2012年12月26日 申请日期2012年8月30日 优先权日2012年8月30日
发明者张复全, 赵丹青 申请人:上海兴诺康纶纤维科技股份有限公司