一种抗菌熔喷材料及其制备方法和应用
阅读说明：本技术 一种抗菌熔喷材料及其制备方法和应用 (Antibacterial melt-blown material and preparation method and application thereof ) 是由 李振华 杨友强 周日敏 杨方强 魏金刚 陈振树 陶俊浩 丁超 陈平绪 于 2020-12-29 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种抗菌熔喷材料及其制备方法和应用,本发明采用熔喷聚丙烯树脂作为基体材料,利用较大熔融指数的金属离子聚合物,以及通过对水驻极母粒配方的改进,采用受阻胺和硬脂酸盐作为有机驻极剂,在配方改进的基础上,采用水驻极处理,所制得的熔喷材料不仅具有抗菌效果,而且对空气中微小粒子过滤效率高,可广泛应用于制备抗菌过滤材料。(The invention discloses an antibacterial melt-blown material and a preparation method and application thereof, wherein melt-blown polypropylene resin is used as a base material, a metal ion polymer with a larger melt index is utilized, hindered amine and stearate are used as organic electret agents through improving a formula of a water electret master batch, and water electret treatment is adopted on the basis of formula improvement.)
技术领域
本发明涉及空气滤材技术领域，更具体地，涉及种抗菌熔喷材料及其制备方法和应用。
背景技术
过滤材料，一般在密闭环境的空气质量不佳时使用，如口罩等，具有一定的过滤效果。中国专利CN103520999A了公开一种涉及抗菌的复合纳米纤维高效空气过滤材料及其制备方法，主要用于口罩防护面罩，及防护服等领域，该高效空气过滤材料采用静电纺丝方式成型，依次包含无纺布支撑层、抗菌纤维与微米纤维混纺的过滤层和纳米纤维过滤层，含有细菌病毒的有害气体经过该过滤材料，具有一定的过滤效果，同时抗毒杀菌。但是这种抗菌过滤材料需要额外制备抗菌层，需要制备多层结构，且需要结合静电纺丝工艺制作，才能保证较高的过滤效果，制备步骤繁琐。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有具有抗菌效果的过滤材料具有多层结构，且需要结合备步骤繁琐的静电纺丝工艺才能获得抗菌和高滤效的性能的缺陷和不足，提供一种抗菌熔喷材料，通过改进配方，不需要制备多层结构，并且只需要简单的水驻极处理，就可以同时达到抗毒杀菌、对空气中微小粒子具有高过滤效率的作用的效果。
本发明的又一目的是提供一种抗菌熔喷材料的制备方法。
本发明的另一目的是提供一种抗菌熔喷材料的应用。
本发明上述目的通过以下技术方案实现：
一种抗菌熔喷材料，包括如下按照质量份计算的组分：
熔喷聚丙烯树脂92～95份；
金属离子聚合物1～5份；
水驻极母粒3～6份；
所述金属离子聚合物为含有金属离子的聚乙烯树脂，所述含有金属离子的聚乙烯树脂的熔融指数≥50g/10min；所述水驻极母粒的组分包括熔喷聚丙烯和有机驻极剂，所述有机驻极剂为受阻胺和硬脂酸盐，所述抗菌熔喷材料采用水驻极处理制得。
本发明采用熔喷聚丙烯树脂作为基体材料，利用较大熔融指数的金属离子聚合物，以及通过对水驻极母粒配方的改进，在驻极母粒添加具有较强电荷储存能力的有机驻极剂，在进行水驻极处理后，可使熔喷聚丙烯树脂获得很好的电荷储存能力，从而大大改善非织造材料的过滤效率，同时有机组分硬脂酸盐的添加一方面起到树脂与树脂间的润滑作用，一方面增加熔喷材料的结晶速率，使得材料具有更好的柔软程度，此外还添加了一定的抗菌成分金属离子聚合物，制得同时具有抗菌、高滤效的抗菌熔喷材料，并且不需要复杂静电纺丝工艺，只需要水驻极处理即可。
优选地，包括如下按照质量份计算的组分：
熔喷聚丙烯树脂92～94份；
金属离子聚合物2～3份；
水驻极母粒4～5份。
优选地，所述含有金属离子的聚乙烯树脂的熔融指数为50～80g/10min。
所述熔融指数的测试条件为：230℃、2.16Kg测试条件下。
优选地，所述金属离子为铜、银、锌、镍离子中的一种或几种。
优选地，所述金属离子聚合物中的聚乙烯树脂质量含量为85％～90％。
优选地，所述金属离子聚合物的制备方法为将聚乙烯树脂、含金属离子无机粒子、硅油类分散剂混合均匀，熔融挤出，螺杆各区温度为190～230℃，真空造粒即得金属离子聚合物。
优选地，制备所述水驻极母粒包括按照质量份计算的熔喷聚丙烯85～95份和有机驻极剂5～15份。
优选地，所述硬脂酸盐为硬脂酸锌和/或硬脂酸镁。
优选地，所述水驻极母粒的制备方法为：将熔喷聚丙烯和有机驻极剂混合均匀，熔融挤出，螺杆各区温度为190～230℃，真空造粒即得水驻极母粒。
本发明保护上述抗菌熔喷材料的制备方法，包括如下步骤：
将熔喷聚丙烯树脂、金属离子聚合物和水驻极母粒混合均匀后，进行熔喷纺丝，制得无纺布，然后将无纺布进行水驻极处理，制得抗菌熔喷材料。
本发明所述水驻极处理方式为使用高压水喷射处理无纺布，处理后烘干无纺布水分。
本发明保护上述抗菌熔喷材料在制备过滤材料中的应用。
一种抗菌口罩，包括上述抗菌熔喷材料。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明采用熔喷聚丙烯树脂作为基体材料，利用较大熔融指数的金属离子聚合物，以及通过对水驻极母粒配方的改进，采用受阻胺和硬脂酸盐作为有机驻极剂，在配方改进的基础上，采用水驻极处理，所制得的熔喷材料不仅具有抗菌效果，而且对空气中微小粒子过滤效率高，可广泛应用于制备抗菌过滤材料。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明，但实施例并不对本发明做任何形式的限定。除非另有说明，本发明实施例采用的原料试剂为常规购买的原料试剂。
各实施例和对比例中使用的原料：
熔喷聚丙烯:Metocene MF650Y,巴塞尔；
水驻极母粒1：自制，将熔喷聚丙烯和驻极剂(受阻胺10wt％+硬脂酸镁5wt％)混合均匀，熔融挤出，螺杆各区温度为190～230℃，真空造粒即得水驻极母粒；
水驻极母粒2：市售，主要成分为受阻胺15wt％；
银离子聚合物1：自制，制备方法为将聚乙烯树脂(熔融指数为50g/10min)、含银离子无机粒子、硅油类分散剂混合均匀，熔融挤出，螺杆各区温度为190～230℃，真空造粒即得金属离子聚合物。
银离子聚合物2：自制，制备方法为将聚乙烯树脂(熔融指数为30g/10min)、含银离子无机粒子、硅油类分散剂混合均匀，熔融挤出，螺杆各区温度为190～230℃，真空造粒即得金属离子聚合物。
银离子聚合物3：自制，制备方法为将聚乙烯树脂(熔融指数为80g/10min)、含银离子无机粒子、硅油类分散剂混合均匀，熔融挤出，螺杆各区温度为190～230℃，真空造粒即得金属离子聚合物。
电驻极母粒：市售，牌号YBL-EL032NC001，金发科技股份有限公司。
实施例1
一种抗菌熔喷材料，包括如下表1所示按照质量份计算的组分。
上述抗菌熔喷材料的制备方法，包括如下步骤：
将熔喷聚丙烯树脂、水驻极母粒、金属离子聚合物按比例进行预混合后在熔喷机上进行熔喷纺丝，制得无纺布，然后将无纺布进行水驻极处理，即可制得空气过滤熔喷布材料。
实施例2～8和对比例1～5
实施例2～8和对比例1～5的组分及其质量份如下表1所示，其制备方法同实施例1。
表1各实施例和对比例的组分及其质量份
性能测试
1、测试方法
(1)油性颗粒过滤效率(PFE)：测试标准YY0469-2011。
(2)抗菌率测试：细菌数量的测定采用菌落计数法，抗菌率＝(对照组平均菌落数-试验组平均菌落数)/对照组平均菌落数×100％，当杀菌率≥90％时可以报告产品有杀菌作用。
2、测试结果
表2各实施例和对比例的性能测试结果
由表2可以看出，本发明的实施例1～8制得的熔喷材料，不仅具有较高的过滤性能，且还有具有较好抗菌性，通过以上实施例和对比例可以得出，相比对比例3使用市售电驻极母粒而言，自制水驻极母粒能较明显提升过滤材料的过滤效率，特别是50g/㎡的非织造材料过滤效率可以达到99.999％，过滤能力优异，超过空气过滤材料99.97％滤效的要求，同时25g/㎡的材料也能满足空气滤材的一般性要求99.5％，另外，该材料在添加金属离子聚合物后同时具备良好的杀菌能力，在使用场景存在细菌污染源时，防止的细菌污染具有较好的抗菌能力。
而对比例1添加的驻极母粒和金属离子聚合物的含量都只有1份，有效成分太少，过滤效果和抗菌效果均很难保证，虽然对比例2添加抗菌母粒能起到一定抗菌效果，但由于没有添加特定水驻极母粒，过滤效率太低，不能满足一般性应用要求，对比例3和4均没有添加金属离子聚合物，没有抗菌效果，且过滤效率也有一定程度的下降；对比例5使用熔融指数较低的PE树脂作为银离子树脂的基体，由于熔喷料与金属离子聚合物的相容性较差，过滤效率存在明显降低。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。
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