一种ZIFs@CNTs基阻燃抗菌熔喷无纺布及其制备方法与应用与流程

本发明涉及新材料，尤其涉及一种zifs@cnts基阻燃抗菌熔喷无纺布及其制备方法与应用。

背景技术：

1、聚丙烯(pp)是传统的五大工程塑料之一，常被加工成熔喷无纺布以作为过滤产品的核心结构。为使过滤产品适应各种特种作业环境，赋予其阻燃抗菌功效具有重要研究价值，现有的大多是采用在聚丙烯原料中加入阻燃剂、抗菌剂或者将聚丙烯与阻燃剂、抗菌剂作为原料制备产品的形式。

2、传统阻燃剂可分为有卤和无卤阻燃两大类，考虑到安全性和环保型，无卤阻燃成为阻燃领域的主要研究方向。磷、氮系阻燃剂具有阻燃效率高、无毒和价格低廉等特点被广泛应用于聚合物阻燃改性，例如公开号为“cn103289084b”的中国发明专利公开了一种三聚氰胺聚合物型膨胀阻燃剂及其制备方法，该阻燃剂中磷、氮元素含量高，阻燃效率优异，但仍然没有克服传统阻燃剂添加量大，与聚合物相容性差的问题。如何利用特殊阻燃成份的协效作用，实现“1+1＞2”的阻燃功效，在减少添加量的同时保持材料的阻燃性能成为亟待解决的重要课题。

3、传统的抗菌剂可分为无机抗菌剂、有机抗菌剂和天然抗菌剂，其中无机抗菌剂应用最为广泛且抗菌效果最为优异，无机抗菌成分包括金属、金属氧化物、非金属氧化物等，尤其是锌、银、铜和金等。但是这些抗菌剂均存在一定毒性，需要严格控制其负载量和释放速率。

4、因此，如何安全有效的赋予聚丙烯阻燃、抗菌效果是亟需解决的问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的是提供一种zifs@cnts基阻燃抗菌熔喷无纺布，具有持久、广谱的灭菌功效，且通过zifs@cnts协效聚磷酸铵，实现了较少的添加量达到高效阻燃的目的。

2、本发明通过以下技术手段解决上述技术问题：

3、一种zifs@cnts基阻燃抗菌熔喷无纺布，所述熔喷无纺布包括以下原料：0.1-8wt％zifs@cnts、0.1-4wt％聚磷酸铵、0.1-4wt％季戊四醇、90-98wt％聚丙烯。

4、进一步，所述熔喷无纺布包括以下原料：3wt％zifs@cnts、2wt％聚磷酸铵、3wt％季戊四醇、92wt％聚丙烯。

5、此外，本法还提供了上述一种zifs@cnts基阻燃抗菌熔喷无纺布的制备方法，所述制备方法是以可溶性金属盐、羧基改性碳纳米管作为原料，咪唑类化合物作为有机配体经过水热合成反应原位合成zifs@cnts，zifs@cnts通过硅烷偶联剂改性后，与聚磷酸铵、季戊四醇复配，混合聚丙烯经过熔喷纺丝后制成zifs@cnts基阻燃抗菌熔喷无纺布。

6、进一步，所述羧基改性碳纳米管、可溶性金属盐、有机配体的质量比为5:(10-30):(10-30)。

7、进一步，所述可溶性金属盐为二水醋酸锌、九水硝酸铁、六水硝酸镍、六水硝酸钴中的一种；

8、所述有机配体为2-甲基咪唑、苯并咪唑、2-硝基咪唑中的一种。

9、进一步，所述制备方法具体包括以下步骤：

10、zifs@cnts的制备：取羧基改性碳纳米管和可溶性金属盐加入第一溶剂中超声6-24h，得到溶液a，取有机配体和成核剂溶解于第二溶剂中，得到溶液b，将溶液b加入溶液a中，于60-160℃温度下搅拌0.5-6h后静置2-12h，离心，得到白色沉淀先后用甲醇和去离子水清洗后烘干得到zifs@cnts；

11、zifs@cnts改性：取无水乙醇，加入盐酸溶液调节ph至4，加入硅烷偶联剂，搅拌混匀后静置1-5h得到水解液，向水解液中加入zifs@cnts，在60-120℃温度下搅拌反应1-5h，反应完成后抽滤，滤饼先后用无水乙醇和去离子水清洗后真空干燥备用；

12、熔喷无纺布的制备：按照配比，将改性后的zifs@cnts、季戊四醇、聚磷酸铵、聚丙烯于双螺杆挤出机中熔融混合后进行熔喷纺丝，在接收装置上铺设成网，收集得到zifs@cnts基阻燃抗菌熔喷无纺布。

13、进一步，所述zifs@cnts、无水乙醇、盐酸溶液、硅烷偶联剂的质量体积比为5g:(50-100)ml:(5-10)ml:(4-10)ml。

14、进一步，所述双螺杆挤出机的螺杆转速为20-50hz，螺杆加热温度为190-240℃。

15、进一步，所述成核剂为十二烷基苯磺酸钠、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇-6000中的一种；

16、所述第一溶剂、第二溶剂为甲醇、乙醇、n,n-二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、去离子水中的一种。

17、本发明还公开了上述的zifs@cnts基阻燃抗菌熔喷无纺布在阻燃抗菌材料上的应用。

18、相对于现有技术，本发明的有益效果为：

19、本发明的zifs@cnts基阻燃抗菌熔喷无纺布，zifs@cnts不仅可以缓慢持续释放金属锌离子直接与细胞作用，杀死细菌，且能在太阳光的催化作用下光生电子活化o2形成o2–和h2o2，破坏细菌结构，达到高效抑菌功效；且将zifs@cnts与聚磷酸铵、季戊四醇协同使用能够组成膨胀阻燃体系，zifs热解生产金属氧化物可进一步促进其生产致密炭层，而复合的cnts可作为成炭剂，在燃烧过程中提高复合炭层的热稳定性，增加炭层的厚度和致密性，使燃烧产生的可燃性气体无法得到扩散，zifs独特的多孔结构还可以吸收聚合物燃烧过程释放的烟雾和有毒气体。相比传统阻燃剂需要大量添加才能达到需要的阻燃效果，本发明通过少量zifs@cnts协效聚磷酸铵可以实现高效阻燃，且本发明将zifs@cnts改性后使用，与聚合物相容性好，可有效避免传统阻燃剂易于团聚和分散不均的缺点。

技术特征：

1.一种zifs@cnts基阻燃抗菌熔喷无纺布，其特征在于，所述熔喷无纺布包括以下原料：0.1-8wt％zifs@cnts、0.1-4wt％聚磷酸铵、0.1-4wt％季戊四醇、90-98wt％聚丙烯。

2.根据权利要求1所述的一种zifs@cnts基阻燃抗菌熔喷无纺布，其特征在于，所述熔喷无纺布包括以下原料：3wt％zifs@cnts、2wt％聚磷酸铵、3wt％季戊四醇、92wt％聚丙烯。

3.根据权利要求1或2所述的一种zifs@cnts基阻燃抗菌熔喷无纺布的制备方法，其特征在于，所述制备方法是以可溶性金属盐、羧基改性碳纳米管作为原料，咪唑类化合物作为有机配体经过水热合成反应原位合成zifs@cnts，zifs@cnts通过硅烷偶联剂改性后，与聚磷酸铵、季戊四醇复配，混合聚丙烯经过熔喷纺丝后制成zifs@cnts基阻燃抗菌熔喷无纺布。

4.根据权利要求3所述的一种zifs@cnts基阻燃抗菌熔喷无纺布的制备方法，其特征在于，所述羧基改性碳纳米管、可溶性金属盐、有机配体的质量比为5:(10-30):(10-30)。

5.根据权利要求4所述的一种zifs@cnts基阻燃抗菌熔喷无纺布的制备方法，其特征在于，所述可溶性金属盐为二水醋酸锌、九水硝酸铁、六水硝酸镍、六水硝酸钴中的一种；

6.根据权利要求4-5任一所述的一种zifs@cnts基阻燃抗菌熔喷无纺布的制备方法，其特征在于，所述制备方法具体包括以下步骤：

7.根据权利要求6所述的一种zifs@cnts基阻燃抗菌熔喷无纺布的制备方法，其特征在于，所述zifs@cnts、无水乙醇、盐酸溶液、硅烷偶联剂的质量体积比为5g:(50-100)ml:(5-10)ml:(4-10)ml。

8.根据权利要求6所述的一种zifs@cnts基阻燃抗菌熔喷无纺布的制备方法，其特征在于，所述双螺杆挤出机的螺杆转速为20-50hz，螺杆加热温度为190-240℃。

9.根据权利要求6所述的一种zifs@cnts基阻燃抗菌熔喷无纺布的制备方法，其特征在于，所述成核剂为十二烷基苯磺酸钠、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇-6000中的一种；

10.权利要求1或2所述的zifs@cnts基阻燃抗菌熔喷无纺布在阻燃抗菌材料上的应用。

技术总结
本发明涉及新材料技术领域，尤其涉及一种ZIFs@CNTs基阻燃抗菌熔喷无纺布及其制备方法与应用，是以可溶性金属盐、羧基改性碳纳米管作为原料，咪唑类化合物作为有机配体经过水热合成反应原位合成ZIFs@CNTs，ZIFs@CNTs通过硅烷偶联剂改性后，与聚磷酸铵、季戊四醇复配，混合聚丙烯经过熔喷纺丝后制成；所述可溶性金属盐为二水醋酸锌、九水硝酸铁、六水硝酸镍、六水硝酸钴中的一种；所述有机配体为2‑甲基咪唑、苯并咪唑、2‑硝基咪唑中的一种。本发明的目的是提供一种ZIFs@CNTs基阻燃抗菌熔喷无纺布，具有持久、广谱的灭菌功效，且通过ZIFs@CNTs协效聚磷酸铵，实现了较少的添加量达到高效阻燃的目的。

技术研发人员：白雷,丁佰锁,吴玉东,刘华丽
受保护的技术使用者：理工清科（重庆）先进材料研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15