一种高强度、高阻隔过滤性能的PE透气膜及其复合面料的制作方法

一种高强度、高阻隔过滤性能的pe透气膜及其复合面料
技术领域
1.本发明属于透气膜技术领域，具体来说涉及一种高强度、高阻隔过滤性能的pe透气 膜及其复合面料。


背景技术：

2.在当前，医用防护服是为保证医护人员、公共卫生工作者、患者、因医院探视等进 入感染区域人员安全而必备的防护性服装，其作用还包括隔离病菌、有害超细粉尘、酸 碱性溶液等，保证相关人员的生命和工作安全，同时保持环境清洁。医用防护服的性能 指标主要指防护性、舒适性、物理机械性能等。其中，防护性是医用防护服最为重要的 性能要求，主要包括液体阻隔、微生物阻隔和对颗粒物质阻隔等；舒适性主要指透气和透 湿性能。为增强防护效果，防护服面料通常经过层压或覆膜处理，厚重且透气和透湿性 差，人员长期穿着时舒适度差。同时，医用防护服材料需要抗撕裂、抗穿刺和耐磨损等， 从而避免为细菌和病毒传播提供通道。
3.市面上常用的医用防护服pe透气膜复合面料中，透气膜多以低密度或中密度聚乙烯 为基体，添加40％～55％的无机填料(如碳酸钙、滑石粉等)，利用在拉伸过程中无机填 料微粒与正在定型的塑料膜基体结合处形成微孔，来实现防水透气的效果。
4.但是，以此方式形成的透气膜，存在以下问题：
5.1.受制于无机填料颗粒粒径一致性、圆润度等，存在孔径不均匀、过滤效果不稳定等 问题，对防护效果产生一定影响；
6.2.透气通道以无机填料受力拉伸，通道简单，有效阻隔路径短，对防护效果也有一定 影响；
7.3.无机填料大大降低了透气膜的机械强度，拉伸、穿刺等性能比较弱，在使用中容易 受损，为细菌和病毒传播提供通道。
8.4.添加无机填料后，已量产工艺多以单向低倍率拉伸为主，只能保证纵向强度，横向 强度低，不能满足实际需求。


技术实现要素：

9.为了解决无机填料造成的透气膜孔径一致性差、机械强度特别是横向强度低和阻隔 路径短以及防护效果有限的问题，本发明的目的在于提供一种高强度、高阻隔过滤性能 的pe透气膜，该pe透气膜制备工艺与湿法锂离子电池隔膜类似，均采用热致相分离法； 基于湿法隔膜工艺改进配方、优化生产工艺制得可用于防护的pe透气膜。
10.本发明的另一目的是提供上述pe透气膜的制备方法。
11.本发明的另一目的是提供pe透气膜的复合面料。
12.本发明的目的是通过下述技术方案予以实现的。
13.一种pe透气膜，所述pe透气膜的厚度为7～30μm，透气度(gurley值)为 20～100s/100ml，孔隙率为40～70％，针刺强度位于2.0n以上，纵向断裂强力高于15n/25mm， 横向断
裂强力高于15n/25mm，过滤效率99.97％以上，抗静水压高于450cmh2o(4级)。
14.在上述技术方案中，所述pe透气膜的平均孔径为40～60nm。
15.在上述技术方案中，所述pe透气膜由聚乙烯和增塑剂制备而成。
16.在上述技术方案中，所述pe透气膜的厚度为7～16μm，透气度为60～100s/100ml， 孔隙率为50～60％，针刺强度位于3.0n以上，纵向断裂强力高于15n/25mm，横向断裂 强力高于15n/25mm，过滤效率99.97％以上，抗静水压为450～600cmh2o。
17.一种pe透气膜的制备方法，包括以下步骤：
18.将聚乙烯和增塑剂经挤出机共混形成均相共混物，再将所述均相共混物依次经过铸 片、双向拉伸、萃取、热定型和收卷，得到pe透气膜。
19.在上述技术方案中，所述聚乙烯的重均分子量为50～150万。
20.在上述技术方案中，所述增塑剂为石蜡油。
21.在上述技术方案中，按质量百分比计，所述均相共混物中聚乙烯为20～40wt％，剩 余为增塑剂。
22.在上述技术方案中，所述共混时挤出机的温度为130～230℃。
23.在上述技术方案中，所述挤出机为双螺杆挤出机，螺杆的转速为30～150rpm。
24.在上述技术方案中，所述铸片的温度为10～50℃，冷却辊速度为2～10m/min。
25.在上述技术方案中，所述双向拉伸为纵向拉伸和横向拉伸，所述纵向拉伸的温度为 90～125℃，纵向拉伸的倍率介于3～9倍；横向拉伸的温度为105～130℃，横向拉伸的 倍率为5～10倍。
26.在上述技术方案中，所述萃取的温度为20～25℃。
27.在上述技术方案中，所述热定型的温度为95～140℃。
28.一种pe透气膜的复合面料，对pe透气膜复合单层或多层无纺布。
29.在上述技术方案中，所述复合为将所述无纺布与pe透气膜相贴并进行粘接。
30.在上述技术方案中，粘接采用粘合剂，所述粘合剂为液态热熔胶或热熔胶网膜，粘 接时在无纺布的表面上直接涂覆液态热熔胶或覆盖上热熔胶网膜，在所述粘合剂上放置 pe透气膜，再于所述液态热熔胶或热熔胶网膜的粘合温度下热压。
31.在上述技术方案中，热熔胶为聚氨酯热熔胶、eva热熔胶、聚酯类热熔胶或聚酰胺 类热熔胶。
32.使用pe透气膜制备而成的复合面料比使用无机添加型透气膜复合而成的面料具备 更优异的双向机械强度、更为高效的阻隔过滤性能。
33.本发明能够大幅度改善透气膜孔径一致性差的问题，提高透气膜横向机械强度，同 时延长透气膜有效阻隔路径，从而提高过滤效率和可靠性。
附图说明
34.图1为实施例a1制备所得pe透气膜的表面微孔结构的扫描电镜图；
35.图2为对比例a-1的结构示意图；
36.图3为实施例a1制备所得pe透气膜的截面扫描电镜图；
37.图4为实施例a1制备所得pe透气膜的截面扫描电镜图；
38.图5为pe透气膜的复合面料的两种结构示意图；
构，微孔间曲折贯通，具有一定曲折度，能够延长颗粒物、细菌等的阻隔路径，提高过 滤效率，双向强度均匀，能够克服市场常规隔膜横向强度低的问题。
74.一般来说，常规透气膜为了实现防水透气功能，会加入各种无机添加剂作为成孔剂， 但是本发明通过多次试验发现，不添加无机添加剂，仅以石蜡油等增塑剂作为成孔剂， 拉伸后通过萃取工艺将石蜡油去除，可制备出性能更好的pe透气膜，能够满足防护服各 项性能指标。
75.本发明pe透气膜可做到低透气度、横纵双向高强度、高阻隔过滤效率，且静水压测 试结果显著优于无机添加透气膜。
76.下述实施例b1～b3所采用的粘合剂为热熔胶网膜，热熔胶为聚氨酯热熔胶。
77.实施例b1
78.一种pe透气膜的复合面料，对实施例a1制备所得pe透气膜采用粘合剂在90℃粘 合温度下粘接单层30gsm(基重30g/m2)无纺布，粘合剂为热熔胶网膜，即在无纺布的一 面上直接覆盖热熔胶网膜(基重23g/m2)，在热熔胶网膜上放置pe透气膜，再在90℃下 热压复合，即实现通过粘合剂使pe透气膜和无纺布相贴并粘接，如图5所示。
79.实施例b2
80.如图5所示，一种pe透气膜的复合面料，对实施例a2制备所得pe透气膜采用粘 合剂在90℃粘合温度下粘接单层30gsm(基重30g/m2)无纺布，粘合剂为热熔胶网膜， 即在无纺布的一面上直接覆盖热熔胶网膜(基重23g/m2)，在热熔胶网膜上放置pe透气 膜，再在90℃下热压复合，即实现通过粘合剂使pe透气膜和无纺布相贴并粘接。
81.实施例b3
82.如图5所示，一种pe透气膜的复合面料，对实施例a3制备所得pe透气膜采用粘 合剂在90℃粘合温度下粘接双层30gsm(基重30g/m2)无纺布，粘合剂为热熔胶网膜， 即在无纺布的一面上直接覆盖一层热熔胶网膜(基重23g/m2)，在热熔胶网膜上放置pe 透气膜，在pe透气膜上再放置一层热熔胶网膜，在热熔胶网膜上放置又一无纺布，再在 90℃下热压复合，即实现通过粘合剂使pe透气膜和无纺布相贴并粘接，整体结构图如图 5中左面的结构所示。
83.对比例b-1：市售一次性医用防护服面料1，为使用添加无机材料caco3的透气膜， 单侧以粘合剂复合30g/m2无纺布制成，粘合剂为热熔胶网膜，热熔胶为聚氨酯热熔胶。
84.对比例b-2：市售一次性医用防护服面料2，为使用添加无机材料caco3的透气膜， 两侧以粘合剂复合30g/m2无纺布制成，粘合剂为热熔胶网膜，热熔胶为聚氨酯热熔胶。
85.对实施例b1～b3以及对比例b-1、对比例b-2进行测试，测试结果如表2所示。
86.表2
[0087][0088]
透湿量按gb/t12704-1991规定的方法a进行，抗渗水性按gb/t4744-1997规定的静 水压试验进行，过滤效率按gb19082-2009 5.7过滤效率规定的测试方法进行，断裂强力 按gb/t3923.1-1997规定的条样法进行，针刺强度参考gb/t 36363-2018测试使用针头，在250mm/min的速度下，测试刺破产品所需的力；透气度使用王研式透气仪 eg01-55-1mr测试获得数据。
[0089]
使用本发明pe透气膜制备而成的复合面料比使用无机添加型透气膜复合而成的面 料具备更优异的双向机械强度、更为高效的阻隔过滤性能。
[0090]
使用本发明中的透气膜覆膜后：
[0091]
1.防护面料透气度(gurley值)明显低于常规透气膜复合而成的面料，人员穿着舒 适度更高；
[0092]
2.横纵向断裂强力接近，横向断裂强力大幅高于常规透气膜，大大提高了防护面料 可靠性；
[0093]
3.过滤效率测试值在99.97％以上，较常规透气膜覆膜面料有显著提升；
[0094]
4.抗静水压效果有优势。
[0095]
以上对本发明做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本发明的核心的情况下， 任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落 入本发明的保护范围。