[0001]
本发明涉及熔喷布的技术领域，尤其涉及一种驻极体聚合物熔喷布及其制备方法。
背景技术：
[0002]
随着人们对个人健康安全的日益重视，人们已越来越习惯于佩戴用于个人防护的口罩。口罩按其使用场合的要求不同分为多种类型，包括医用口罩及n95口罩。医用口罩及n95口罩通常是由纺粘层、熔喷层和纺粘层构成的，现有熔喷层采用的常规聚丙烯熔喷布材料，该聚合物材料在强外电场等因素作用下，极化并能"永久"保持极化状态，称为驻极体聚合物。在强电场充电后的熔喷布，其表面电荷可停留一段时间，起到过滤病毒、细菌和颗粒物等作用，但是随着熔喷布的逐渐失效，其对病毒、细菌的抑制效果逐渐减少，无法保持长期的抑菌效果。
[0003]
由鉴于此，亟需提供一种驻极体聚合物熔喷布，以满足长期环境下熔喷布的使用需求。
技术实现要素：
[0004]
鉴于以上现有技术的不足之处，本发明的一个目的在于提供一种驻极体聚合物熔喷布及其制备方法，以解决现有熔喷布无法长期抑菌、疏水性差等问题。
[0005]
为达到以上目的，本发明采用的技术方案为：一种驻极体聚合物熔喷布的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：s1：按重量份计，称取100份聚丙烯、0.05～0.5份有机过氧化物、15～25份全氟丙烯酸酯和10～20份抑菌剂，加入高混机中，高速搅拌混合均匀后，通过挤出机进行改性反应挤出，得到第一改性聚丙烯母粒；s2：按重量份计，称取100份聚丙烯、0.05～0.5份有机过氧化物、5～25份交联剂，加入高混机中，高速搅拌混合均匀后，通过挤出机进行改性反应挤出，得到第二改性聚丙烯母粒；s3：将步骤s1得到的第一改性聚丙烯母粒和步骤s2得到的第二改性聚丙烯母粒与未经改性的聚丙烯母粒混合均匀，加热熔融后，熔体经喷丝板喷出；s4：利用过热蒸气和氮气的混合气体对改性纳米活性炭颗粒进行高速流化，然后作为牵引气流由喷丝板一侧对步骤s3喷出的熔体进行同步喷射拉伸；所述熔体逐渐冷却过程中采用电晕放电，收卷得到所述驻极体聚合物熔喷布。
[0006]
优选地，所述全氟丙烯酸酯为2-(全氟-9-甲基辛基)乙基丙烯酸酯、2-全氟癸基丙烯酸乙酯、2-全氟辛基丙烯酸乙酯中的至少一种。本发明的全氟丙烯酸酯参与聚丙烯的交联改性反应，不仅提高了熔喷布的疏水性能，不会造成环境的水蒸气在熔喷布上附着或渗透，从而影响熔喷布的过滤和抑菌效果，另外，该长链基团可进一步增加熔喷布的柔顺性，提高熔喷布的抗褶皱性能。
[0007]
优选地，所述抑菌剂如化学式i所示：式中：r为丙基-n,n,n-三甲基氯化铵。
[0008]
本发明采用的抑菌剂以笼型聚倍半硅氧烷为主体结构，si原子上接枝有一个含有烯烃官能团和多个带正电荷活性位点的季铵盐，烯烃双键参与聚丙烯的交联改性反应，带正电荷活性位点的季铵盐，可与细菌表面的蛋白质相互作用，抑制细菌从外界摄入营养物质，因而在聚丙烯中引入该抑菌剂制成熔喷布后，可有效提高熔喷布的抗菌能力。
[0009]
笼型聚倍半硅氧烷，简称poss，poss基团属于一种有机无机杂化结构并且呈笼型结构特性，该结构具有一定的柔顺性，提高了熔喷布的抗褶皱性能，同时提高了熔喷布的热稳定性能，poss基团si原子上连接的丙基-n,n,n-三甲基氯化铵则可有效改善熔喷布的长效抑菌性能。
[0010]
优选地，所述交联剂为6-烯丙基-1,3,5-三嗪-2,4-二胺、4,6-二(烯丙氧基)-n-丁基-1,3,5-三嗪-2-胺、4,6-二烯丙氧基-n-辛基-1,3,5-三嗪-2-胺、2,4-二氨基-6-二烯丙氨基-1,3,5-三嗪中的至少一种。三嗪官能团的引入，使制备得到的熔喷布不仅进一步提高了熔喷布的耐热和耐老化性能，同时为熔喷布提供了更多电子受体的活性位点，进而进一步提高熔喷布的静电吸附性能，使其具备高效过滤的性能。
[0011]
优选地，在步骤s3中，所述第一改性聚丙烯母粒、第二改性聚丙烯母粒和未经改性的聚丙烯母粒的质量比为15～25：15～25：100。
[0012]
优选地，在步骤s1和步骤s2中，所述挤出机的螺杆转速150～200r/min，模头温度210～260℃。
[0013]
优选地，所述改性纳米活性炭颗粒为由硅烷偶联剂、聚乙二醇和活性炭颗粒搅拌混合均匀后形成的混合物，该混合物经过80～120℃的高温干燥1～5h，再经过300目振动筛过筛后得到的改性纳米活性炭颗粒。活性炭颗粒复合的熔喷布有助于进一步提高其过滤性能，由硅烷偶联剂和聚乙二醇改性的活性炭颗粒，一方面，硅烷偶联剂可以有效提高活性炭颗粒在熔喷布表面附着，延长熔喷布的使用寿命，另一方面，聚乙二醇吸湿和分散性能良好，在过热蒸汽和氮气组成的混合气体作用下，聚乙二醇促进了硅烷偶联剂改性的纳米活性炭颗粒在熔喷布表面附着。
[0014]
优选地，所述硅烷偶联剂为钛酸酯偶联剂、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三(β-甲氧乙氧基)硅烷中的至少一种。
[0015]
优选地，所述硅烷偶联剂、聚乙二醇和活性炭颗粒的质量比为0.5～1.5：3～10：20～40。
[0016]
优选地，所述过热蒸气和氮气的体积比为1：1～10。
[0017]
优选地，所述流化操作的温度为110～150℃；所述流化操作的气流压力为0.15～0.25mpa。
[0018]
本发明的另外一个方面是提供一种驻极体聚合物熔喷布，所述熔喷布采用上述的驻极体聚合物熔喷布的制备方法制备得到。
[0019]
优选地，所述有机过氧化物为过氧化二异丙苯、2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧基)己烷、二叔戊基过氧化物、过氧化异丁酸叔丁酯或2,2-双(过氧化叔丁基)丁烷中的至少一种。
[0020]
本发明的有益效果：本发明驻极体聚合物熔喷布的制备方法，以全氟丙烯酸酯和带有端烯烃官能团的抑菌剂为交联剂，在有机过氧化物的作用下，与聚丙烯进行交联改性反应，得到第一改性聚丙烯；同时，以含三嗪官能团的端烯烃化合物为交联剂，与聚丙烯进行交联改性反应，得到第二改性聚丙烯；进一步地，将改进聚丙烯和未经改性的聚丙烯进行共混改性后，通过熔喷的方式形成熔喷布，同时通过复合改性纳米活性炭颗粒，最后制备得到的熔喷布，热稳定性好，具有优异的疏水和抑菌性能，在长期高湿、颗粒、细菌、病毒等污染环境下，具有高效的过滤性能，不会出现熔喷布过滤性能下降或失效的问题；同时还具有优异的抗褶皱性能，满足熔喷布长期的使用要求。
具体实施方式
[0021]
以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。
[0022]
实施例1本实施例的驻极体聚合物熔喷布的制备方法，其包括以下步骤：s1：按重量份计，称取100份聚丙烯、0.1份过氧化二异丙苯、15份2-(全氟-9-甲基辛基)乙基丙烯酸酯和10份抑菌剂，加入高混机中，高速搅拌混合均匀后，通过挤出机进行改性反应挤出，得到第一改性聚丙烯母粒；所述挤出机的螺杆转速150r/min，模头温度220℃。
[0023]
s2：按重量份计，称取100份聚丙烯、0.05份2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧基)己烷和5份6-烯丙基-1,3,5-三嗪-2,4-二胺，加入高混机中，高速搅拌混合均匀后，通过挤出机进行改性反应挤出，得到第二改性聚丙烯母粒；所述挤出机的螺杆转速180r/min，模头温度250℃。
[0024]
s3：将步骤s1得到的第一改性聚丙烯母粒和步骤s2得到的第二改性聚丙烯母粒与未经改性的聚丙烯母粒混合均匀，加热熔融后，熔体经喷丝板喷出；所述第一改性聚丙烯母粒、第二改性聚丙烯母粒和未经改性的聚丙烯母粒的质量比为15：18：100；s4：利用过热蒸气和氮气的混合气体对改性纳米活性炭颗粒进行高速流化，然后作为牵引气流由喷丝板一侧对步骤s3喷出的熔体进行同步喷射拉伸；所述熔体逐渐冷却过程中采用电晕放电，收卷得到所述驻极体聚合物熔喷布。所述过热蒸气和氮气的体积比为1：5。所述流化操作的温度为130℃；所述流化操作的气流压力为0.15mpa。所制备的熔喷布，其活
性炭的重量占熔喷布总质量的1%。
[0025]
所述抑菌剂如化学式i所示：式中：r为丙基-n,n,n-三甲基氯化铵。
[0026]
所述化学式i所示的单官能团poss采用"顶端带帽"的方法来合成，即先将n-三甲氧基硅烷基丙基-n,n,n-三甲基氯化铵在丙酮的水溶液中水解制备得到t
7
(oh)
3
(即还有一个顶角未闭合，分别为三个羟基)，然后加入5-己烯基三甲氧基硅烷的三乙胺溶液，进行关环反应得到。
[0027]
所述改性纳米活性炭颗粒为由乙烯基三乙氧基硅烷、聚乙二醇和活性炭颗粒搅拌混合均匀后形成的混合物，该混合物经过90℃的高温干燥3h，再经过300目振动筛过筛后得到的改性纳米活性炭颗粒。所述乙烯基三乙氧基硅烷、聚乙二醇和活性炭颗粒的质量比为0.5：3：20。
[0028]
实施例2本实施例的驻极体聚合物熔喷布的制备方法，其包括以下步骤：s1：按重量份计，称取100份聚丙烯、0.3份二叔戊基过氧化物、20份2-全氟癸基丙烯酸乙酯和15份抑菌剂，加入高混机中，高速搅拌混合均匀后，通过挤出机进行改性反应挤出，得到第一改性聚丙烯母粒；所述挤出机的螺杆转速200r/min，模头温度260℃。
[0029]
s2：按重量份计，称取100份聚丙烯、0.35份过氧化异丁酸叔丁酯和10份4,6-二(烯丙氧基)-n-丁基-1,3,5-三嗪-2-胺，加入高混机中，高速搅拌混合均匀后，通过挤出机进行改性反应挤出，得到第二改性聚丙烯母粒；所述挤出机的螺杆转速150r/min，模头温度260℃。
[0030]
s3：将步骤s1得到的第一改性聚丙烯母粒和步骤s2得到的第二改性聚丙烯母粒与未经改性的聚丙烯母粒混合均匀，加热熔融后，熔体经喷丝板喷出；所述第一改性聚丙烯母粒、第二改性聚丙烯母粒和未经改性的聚丙烯母粒的质量比为20：25：100；s4：利用过热蒸气和氮气的混合气体对改性纳米活性炭颗粒进行高速流化，然后作为牵引气流由喷丝板一侧对步骤s3喷出的熔体进行同步喷射拉伸；所述熔体逐渐冷却过程中采用电晕放电，收卷得到所述驻极体聚合物熔喷布。所述过热蒸气和氮气的体积比为1：8。所述流化操作的温度为150℃；所述流化操作的气流压力为0.25mpa。所制备的熔喷布，其活性炭的重量占熔喷布总质量的3%。
[0031]
所述抑菌剂结构式同实施例1化学式所示。
[0032]
所述改性纳米活性炭颗粒为由钛酸酯偶联剂、聚乙二醇和活性炭颗粒搅拌混合均匀后形成的混合物，该混合物经过80℃的高温干燥5h，再经过300目振动筛过筛后得到的改性纳米活性炭颗粒。所述钛酸酯偶联剂、聚乙二醇和活性炭颗粒的质量比为1：5：30。
[0033]
实施例3本实施例的驻极体聚合物熔喷布的制备方法，其包括以下步骤：s1：按重量份计，称取100份聚丙烯、0.5份2,2-双(过氧化叔丁基)丁烷、25份2-全氟辛基丙烯酸乙酯和20份抑菌剂，加入高混机中，高速搅拌混合均匀后，通过挤出机进行改性反应挤出，得到第一改性聚丙烯母粒；所述挤出机的螺杆转速200r/min，模头温度260℃。
[0034]
s2：按重量份计，称取100份聚丙烯、0.5份过氧化二异丙苯和25份2,4-二氨基-6-二烯丙氨基-1,3,5-三嗪，加入高混机中，高速搅拌混合均匀后，通过挤出机进行改性反应挤出，得到第二改性聚丙烯母粒；所述挤出机的螺杆转速170r/min，模头温度250℃。
[0035]
s3：将步骤s1得到的第一改性聚丙烯母粒和步骤s2得到的第二改性聚丙烯母粒与未经改性的聚丙烯母粒混合均匀，加热熔融后，熔体经喷丝板喷出；所述第一改性聚丙烯母粒、第二改性聚丙烯母粒和未经改性的聚丙烯母粒的质量比为25：20：100；s4：利用过热蒸气和氮气的混合气体对改性纳米活性炭颗粒进行高速流化，然后作为牵引气流由喷丝板一侧对步骤s3喷出的熔体进行同步喷射拉伸；所述熔体逐渐冷却过程中采用电晕放电，收卷得到所述驻极体聚合物熔喷布。所述过热蒸气和氮气的体积比为1：10。所述流化操作的温度为150℃；所述流化操作的气流压力为0.15mpa。所制备的熔喷布，其活性炭的重量占熔喷布总质量的5%。
[0036]
所述抑菌剂结构式同实施例1化学式所示。
[0037]
所述改性纳米活性炭颗粒为由乙烯基三甲氧基硅烷、聚乙二醇和活性炭颗粒搅拌混合均匀后形成的混合物，该混合物经过120℃的高温干燥1h，再经过300目振动筛过筛后得到的改性纳米活性炭颗粒。所述乙烯基三甲氧基硅烷、聚乙二醇和活性炭颗粒的质量比为1.5：10：40。
[0038]
对比例1本对比例的驻极体聚合物熔喷布的制备方法，未包括步骤s4中的改性纳米活性炭颗粒复合的操作，其他操作步骤同实施例1。
[0039]
将实施例1～3和对比例1制备得到的熔喷布进行性能测试，其性能结果如表1所示：其中，使用山东博科科学仪器有限公司生产的博科g506型颗粒物过滤效率测试仪、博科口罩细菌过滤效率[bfe]测试仪、博科g285型气体交换压力差测试仪。
[0040]
疏水性能测试：将熔喷布浸泡在水24h，取出后再次进行pm2.5过滤效率、透气性和抑菌率等性能的测试。
[0041]
耐热性能测试：将熔喷布在85℃恒温，95%恒湿的环境下放置168h，取出后再次进行pm2.5过滤效率、透气性和抑菌率等性能的测试。
[0042]
抗褶皱性能测试：按gb/t3819-1997水平法进行，以折痕回复角为评价指标。
[0043]
表1
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。