一种过滤用抑菌透气无纺布及其制备方法与流程

1.本发明涉及纺织技术领域，具体为一种过滤用抑菌透气无纺布及其制备方法。


背景技术：

2.人们对于个人卫生条件重视，不论是个人防护所用的口罩，还是诸如空调等空气循环系统所用的过滤用品，人们都在需要其过滤性能的同时，对其灭菌抑菌性能也愈加重视了起来。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种过滤用抑菌透气无纺布及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
4.为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种过滤用抑菌透气无纺布，具有以下特征：所述过滤用抑菌透气无纺布由表面两侧的聚丙烯无纺布层和包覆在中间的壳聚糖无纺布层水刺加固后组成；
5.其中，所述聚丙烯无纺布层由改性聚丙烯纤维经开松、梳理、交叉铺网后形成；所述壳聚糖无纺布层由季鏻化壳聚糖纤维经开松、梳理、交叉铺网后形成。
6.按重量份数计，所述改性聚丙烯纤维包括以下组分：75-80份聚丙烯树脂、10-20份改性蒙脱土、0.1-3份抗氧化剂、5-8份丙烯腈；
7.所述季鏻化壳聚糖纤维包括以下组分：1.5-3份海藻酸、3-5份季鏻化壳聚糖、30-50 份壳聚糖。
8.进一步的，所述改性聚丙烯纤维的直径为3-5μm，所述季鏻化壳聚糖纤维的直径为 5-8微米。
9.进一步的，所述抗氧化剂为抗氧剂1035或抗氧剂168中的任一种。
10.进一步的，所述改性蒙脱土，其制备方法，包括以下步骤：
11.经改性蒙脱土研磨破碎后，制备层粒径为0.1-2μm的蒙脱土颗粒，将其置于丙酮中，使用频率为20-35khz的超声波分散10-20min后，加入蒙脱土一半质量的硅烷偶联剂，处理20min后，过滤干燥，得到改性蒙脱土。
12.聚丙烯树脂有着易加工、耐高温的优良性能，常温下性质稳定，但是其使用收缩率较大，体积稳定性不足、耐磨性差且阻燃效果极弱，因此本发明在制备聚丙烯纤维时，在其内部掺加了改性蒙脱土颗粒，通过熔融插层法，将二者混合，从而形成交联体系，提高聚丙烯纤维的体积稳定性，减少在制备纤维时，由于热量变化而导致聚丙烯纤维积极变化过大，并以此提高聚丙烯纤维的阻燃性能，使其应用范围得以扩张。
13.一种过滤用抑菌透气无纺布的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
14.s1.制备聚丙烯纤维：
15.a.将聚丙烯与丙烯腈原料切粒，使用去离子水清洗表面，置于烘箱内，80-100℃干燥 3-5h；
16.b.将聚丙烯、聚丙烯腈、抗氧化剂与改性蒙脱土颗粒搅拌混合，并使用单螺杆挤出造粒，制得混合聚丙烯原料，加工温度为220-270℃；
17.c.将混合聚丙烯原料加入熔喷机内，经熔喷成型制得聚丙烯纤维，其中熔喷机熔喷温度为250-280℃，喷出气压为0.15-0.3mpa；
18.d.将聚丙烯纤维浸泡在含3-4wt％丙酮与3-4wt％甲苯的乙醇溶液内，浸泡20-30min 后，置于烘箱内，60-70℃干燥2-3h；
19.e.使用紫外辐照机对聚丙烯纤维进行辐照，辐照时间为40-60min，辐照结束后将其至于浓度为3-8wt％的烷基胍溶液内，浸泡1-3h后，取出干燥，即可得改性聚丙烯纤维；
20.s2.制备季鏻化壳聚糖纤维：
21.a.将30-50份壳聚糖加入反应容器内，加入1-3wt％的乙酸溶液配置为1-3wt％浓度的壳聚糖乙酸溶液，加入氢氧化钠溶液调节ph值为9-11，反应1-2h后，过滤沉淀物；
22.b.使用蒸馏水洗涤过滤物2-3次后，将沉淀物置于3倍体积的丙酮溶液内，水浴升温至65-75℃，浸泡溶胀2-3h后，滴加30-50份环氧氯乙烷，100-150rpm搅拌反应8-10h；
23.c.反应溶液内滴加30-40份三苯基膦氯仿，继续反应24-48h后，旋转蒸发3-4h后，向溶液内加入剩余溶液3-5倍体积的丙酮溶液，过滤溶液，使用丙酮溶液对过滤物清洗2-3 次后，60-80℃干燥至恒重后，制得季鏻化壳聚糖；
24.d.将制备得到的季鏻化壳聚糖溶于1000份纯水中，并与相同摩尔浓度的海藻酸溶液混合搅拌，搅拌速率为100-150rpm，搅拌时间为15-20min，形成壳聚糖凝胶；
25.e.将30-50份壳聚糖溶解于乙酸溶液内，制备壳聚糖浓度为8-10wt％的纺丝液，并加入纺丝液质量8-10％的壳聚糖凝胶加入纺丝液，混合均匀；
26.f.湿法纺丝，制备季鏻化壳聚糖纤维；
27.s3.将聚丙烯纤维与季鏻化壳聚糖纤维分别进行开松、梳理、交叉铺网后，经水刺加固后制得所述过滤用抑菌透气无纺布。
28.壳聚糖是一类线型高分子有机物，是由甲壳素脱乙酰后制备而成，其分子链内部带有伯胺基团，使其带有正电荷，可以与细胞膜上的负电荷产生电性作用，进行吸附，并进而对细胞的生理活动造成影响，从而阻碍细菌的正常繁殖，达到抑菌的目的。
29.但是仅靠壳聚糖分子的抑菌性能并不出众，当其被用于过滤时，滤液流速较快会导致壳聚糖本身无法通过电性作用捕捉吸附滤液中的细菌，进而导致其抑菌性能下降，不过壳聚糖分子链内含有游离氨基等基团，可以通过加成、接枝的方式对其进行改性，使其具有更强的抑菌性，因此本发明对壳聚糖进行了季鏻化处理。
30.季鏻盐中的p原子与季铵盐中的n原子，均为第五主族元素，且p

相较于n

，半径更小，极化作用更强，进而使得季鏻盐的正离子更稳定，更易与细菌的细胞膜发生反应，进行吸附。
31.本发明使用了环氧氯丙烷对壳聚糖分子进行开环反应，使其分子基团处于活跃状态，之后滴加了三苯基膦氯仿溶液，进行接枝，得到带有三苯基膦盐的壳聚糖，三苯基膦阳离子基团中带有3个苯环基团，给其赋予了很强的脂溶性。可以与细胞膜充分互溶，进一步增强其灭菌活性。但是壳聚糖分子进行季鏻化处理后，会使壳聚糖分子的规整性下降，使其节能能力下降，水溶性增加，因此在使用时，季鏻化壳聚糖应与壳聚糖混用，且掺加量不应过高。
32.此外本发明还对聚丙烯纤维的表面进行了改性，通过使用紫外线辐照，使聚丙烯纤维表面受高能量辐射的影响生成断键，并使其表面形貌粗糙化，并改善聚丙烯纤维的亲水性，在提升过滤时与滤液的接触面积使接枝在其表面的烷基胍可以更好的同细菌接触，突出其抑菌效果的同时，还增加了无纺布过滤速度。
33.与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：本发明采用了三层无纺布复合的形式，由表面两侧的聚丙烯无纺布层和包覆在中间的壳聚糖纺布层水刺加固后组成。在制备壳聚糖无纺布层时，本发明对壳聚糖进行了季鏻化改性，在壳聚糖上接枝了季鏻阳离子，使其电极性增加，可以与带有负电的细胞膜结合吸附，并对细胞的胜利活动造成影响，从而达到抑菌的目的。且本发明制备聚丙烯无纺布层时，还使用了改性蒙脱土颗粒，增强其体积稳定性与热稳定向，使其在过滤时所使用的范围得以拓宽，可以应对多数过滤环境需要。
具体实施方式
34.下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
35.实施例1
36.一种过滤用抑菌透气无纺布的制备方法，包括以下步骤：
37.s1.制备聚丙烯纤维：
38.a.将75份聚丙烯树脂与8份丙烯腈原料切粒，使用去离子水清洗表面，置于烘箱内， 80℃干燥4h；
39.b.将75份聚丙烯树脂、8份聚丙烯腈、0.5份抗氧剂1035与15份改性蒙脱土颗粒搅拌混合，并使用单螺杆挤出造粒，制得混合聚丙烯原料，加工温度为230℃；
40.其中，所述改性蒙脱土颗粒的制备，包括以下步骤：
41.将15份蒙脱土研磨破碎后，制备成粒径为0.1-2μm的蒙脱土颗粒，将其置于丙酮中，使用频率为20khz的超声波分散20min后，加入蒙脱土一半质量的kh-550硅烷偶联剂，处理20min后，过滤干燥，得到改性蒙脱土；
42.c.将混合聚丙烯原料加入熔喷机内，经熔喷成型制得直径为3μm的聚丙烯纤维，其中熔喷机熔喷温度为270℃，喷出气压为0.3mpa；
43.d.将聚丙烯纤维浸泡在含4wt％丙酮与4wt％甲苯的乙醇溶液内，浸泡30min后，置于烘箱内，70℃干燥3h；
44.e.使用紫外辐照机对聚丙烯纤维进行辐照，辐照时间为60min，辐照结束后将其至于浓度为5wt％的烷基胍溶液内，浸泡3h后，取出干燥，即可得改性聚丙烯纤维；
45.s2.制备季鏻化壳聚糖纤维：
46.a.将50份壳聚糖加入反应容器内，加入3wt％的乙酸溶液配置为1wt％浓度的壳聚糖乙酸溶液，加入氢氧化钠溶液调节ph值为9，反应1h后，生成沉淀物，过滤沉淀物；
47.b.使用蒸馏水洗涤过滤物3次后，将沉淀物置于3倍体积的丙酮溶液内，水浴升温至75℃，浸泡溶胀3h后，滴加50份环氧氯乙烷，150rpm搅拌反应10h；
48.c.反应溶液内滴加40份三苯基膦氯仿，继续反应48h，旋转蒸发4h后，向溶液内加
入剩余溶液3-5倍体积的丙酮溶液，过滤溶液，使用丙酮溶液对过滤物清洗3次，80℃干燥至恒重后，制得季鏻化壳聚糖；
49.d.将制备得到的季鏻化壳聚糖溶于1000份纯水中，并与相同摩尔浓度的海藻酸溶液混合搅拌，搅拌速率为100rpm，搅拌时间为15min，形成壳聚糖凝胶；
50.e.将50份壳聚糖溶解于乙酸溶液内，制备壳聚糖浓度为10wt％的纺丝液，将50份壳聚糖凝胶加入纺丝液，混合均匀；
51.f.湿法纺丝，制备得到直径为6μm的季鏻化壳聚糖纤维；
52.s3.将聚丙烯纤维与季鏻化壳聚糖纤维分别进行开松、梳理、交叉铺网后，经水刺加固后制得所述过滤用抑菌透气无纺布。
53.实施例2
54.与实施例1相比，本实施例在制备季鏻化壳聚糖纤维时，减少了三苯基膦氯仿的掺加量；
55.s1.制备聚丙烯纤维：
56.a.将75份聚丙烯树脂与8份丙烯腈原料切粒，使用去离子水清洗表面，置于烘箱内， 80℃干燥4h；
57.b.将75份聚丙烯树脂、8份聚丙烯腈、0.5份抗氧剂1035与15份改性蒙脱土颗粒搅拌混合，并使用单螺杆挤出造粒，制得混合聚丙烯原料，加工温度为230℃；
58.其中，所述改性蒙脱土颗粒的制备，包括以下步骤：
59.将15份蒙脱土研磨破碎后，制备成粒径为0.1-2μm的蒙脱土颗粒，将其置于丙酮中，使用频率为20khz的超声波分散20min后，加入蒙脱土一半质量的kh-550硅烷偶联剂，处理20min后，过滤干燥，得到改性蒙脱土；
60.c.将混合聚丙烯原料加入熔喷机内，经熔喷成型制得直径为3μm的聚丙烯纤维，其中熔喷机熔喷温度为270℃，喷出气压为0.3mpa；
61.s2.制备季鏻化壳聚糖纤维：
62.a.将50份壳聚糖加入反应容器内，加入3wt％的乙酸溶液配置为1wt％浓度的壳聚糖乙酸溶液，加入氢氧化钠溶液调节ph值为9，反应1h后，生成沉淀物，过滤沉淀物；
63.b.使用蒸馏水洗涤过滤物3次后，将沉淀物置于3倍体积的丙酮溶液内，水浴升温至75℃，浸泡溶胀3h后，滴加50份环氧氯乙烷，150rpm搅拌反应10h；
64.c.反应溶液内滴加30份三苯基膦氯仿，继续反应48h，旋转蒸发4h后，向溶液内加入剩余溶液3-5倍体积的丙酮溶液，过滤溶液，使用丙酮溶液对过滤物清洗3次，80℃干燥至恒重后，制得季鏻化壳聚糖；
65.d.将制备得到的季鏻化壳聚糖溶于1000份纯水中，并与相同摩尔浓度的海藻酸溶液混合搅拌，搅拌速率为100rpm，搅拌时间为15min，形成壳聚糖凝胶；
66.e.将50份壳聚糖溶解于乙酸溶液内，制备壳聚糖浓度为10wt％的纺丝液，将50份壳聚糖凝胶加入纺丝液，混合均匀；
67.f.湿法纺丝，制备得到直径为6μm的季鏻化壳聚糖纤维；
68.s3.将聚丙烯纤维与季鏻化壳聚糖纤维分别进行开松、梳理、交叉铺网后，经水刺加固后制得所述过滤用抑菌透气无纺布。
69.实施例3.
70.与实施例1相比，本实施例在制备改性聚丙烯纤维时，减少了紫外辐照时间；
71.一种过滤用抑菌透气无纺布的制备方法，包括以下步骤：
72.s1.制备聚丙烯纤维：
73.a.将75份聚丙烯树脂与8份丙烯腈原料切粒，使用去离子水清洗表面，置于烘箱内， 80℃干燥4h；
74.b.将75份聚丙烯树脂、8份聚丙烯腈、0.5份抗氧剂1035与15份改性蒙脱土颗粒搅拌混合，并使用单螺杆挤出造粒，制得混合聚丙烯原料，加工温度为230℃；
75.其中，所述改性蒙脱土颗粒的制备，包括以下步骤：
76.将15份蒙脱土研磨破碎后，制备成粒径为0.1-2μm的蒙脱土颗粒，将其置于丙酮中，使用频率为20khz的超声波分散20min后，加入蒙脱土一半质量的kh-550硅烷偶联剂，处理20min后，过滤干燥，得到改性蒙脱土；
77.c.将混合聚丙烯原料加入熔喷机内，经熔喷成型制得直径为3μm的聚丙烯纤维，其中熔喷机熔喷温度为270℃，喷出气压为0.3mpa；
78.d.将聚丙烯纤维浸泡在含4wt％丙酮与4wt％甲苯的乙醇溶液内，浸泡30min后，置于烘箱内，70℃干燥3h；
79.e.使用紫外辐照机对聚丙烯纤维进行辐照，辐照时间为40min，辐照结束后将其至于浓度为5wt％的烷基胍溶液内，浸泡3h后，取出干燥，即可得改性聚丙烯纤维；
80.s2.制备季鏻化壳聚糖纤维：
81.a.将50份壳聚糖加入反应容器内，加入3wt％的乙酸溶液配置为1wt％浓度的壳聚糖乙酸溶液，加入氢氧化钠溶液调节ph值为9，反应1h后，生成沉淀物，过滤沉淀物；
82.b.使用蒸馏水洗涤过滤物3次后，将沉淀物置于3倍体积的丙酮溶液内，水浴升温至75℃，浸泡溶胀3h后，滴加50份环氧氯乙烷，150rpm搅拌反应10h；
83.c.反应溶液内滴加40份三苯基膦氯仿，继续反应48h，旋转蒸发4h后，向溶液内加入剩余溶液3-5倍体积的丙酮溶液，过滤溶液，使用丙酮溶液对过滤物清洗3次，80℃干燥至恒重后，制得季鏻化壳聚糖；
84.d.将制备得到的季鏻化壳聚糖溶于1000份纯水中，并与相同摩尔浓度的海藻酸溶液混合搅拌，搅拌速率为100rpm，搅拌时间为15min，形成壳聚糖凝胶；
85.e.将50份壳聚糖溶解于乙酸溶液内，制备壳聚糖浓度为10wt％的纺丝液，将50份壳聚糖凝胶加入纺丝液，混合均匀；
86.f.湿法纺丝，制备得到直径为6μm的季鏻化壳聚糖纤维；
87.s3.将聚丙烯纤维与季鏻化壳聚糖纤维分别进行开松、梳理、交叉铺网后，经水刺加固后制得所述过滤用抑菌透气无纺布。
88.对比例1
89.与实施例相比，本对比例在制备改性聚丙烯纤维时，未对其进行紫外辐照改性。
90.一种过滤用抑菌透气无纺布的制备方法，包括以下步骤：
91.s1.制备聚丙烯纤维：
92.a.将75份聚丙烯树脂与8份丙烯腈原料切粒，使用去离子水清洗表面，置于烘箱内， 80℃干燥4h；
93.b.将75份聚丙烯树脂、8份聚丙烯腈、0.5份抗氧剂1035与15份改性蒙脱土颗粒搅
拌混合，并使用单螺杆挤出造粒，制得混合聚丙烯原料，加工温度为230℃；
94.其中，所述改性蒙脱土颗粒的制备，包括以下步骤：
95.将15份蒙脱土研磨破碎后，制备成粒径为0.1-2μm的蒙脱土颗粒，将其置于丙酮中，使用频率为20khz的超声波分散20min后，加入蒙脱土一半质量的kh-550硅烷偶联剂，处理20min后，过滤干燥，得到改性蒙脱土；
96.c.将混合聚丙烯原料加入熔喷机内，经熔喷成型制得直径为3μm的聚丙烯纤维，其中熔喷机熔喷温度为270℃，喷出气压为0.3mpa；
97.s2.制备季鏻化壳聚糖纤维：
98.a.将50份壳聚糖加入反应容器内，加入3wt％的乙酸溶液配置为1wt％浓度的壳聚糖乙酸溶液，加入氢氧化钠溶液调节ph值为9，反应1h后，生成沉淀物，过滤沉淀物；
99.b.使用蒸馏水洗涤过滤物3次后，将沉淀物置于3倍体积的丙酮溶液内，水浴升温至75℃，浸泡溶胀3h后，滴加50份环氧氯乙烷，150rpm搅拌反应10h；
100.c.反应溶液内滴加40份三苯基膦氯仿，继续反应48h，旋转蒸发4h后，向溶液内加入剩余溶液3-5倍体积的丙酮溶液，过滤溶液，使用丙酮溶液对过滤物清洗3次，80℃干燥至恒重后，制得季鏻化壳聚糖；
101.d.将制备得到的季鏻化壳聚糖溶于1000份纯水中，并与相同摩尔浓度的海藻酸溶液混合搅拌，搅拌速率为100rpm，搅拌时间为15min，形成壳聚糖凝胶；
102.e.将50份壳聚糖溶解于乙酸溶液内，制备壳聚糖浓度为10wt％的纺丝液，将50份壳聚糖凝胶加入纺丝液，混合均匀；
103.f.湿法纺丝，制备得到直径为6μm的季鏻化壳聚糖纤维；
104.s3.将聚丙烯纤维与季鏻化壳聚糖纤维分别进行开松、梳理、交叉铺网后，经水刺加固后制得所述过滤用抑菌透气无纺布。
105.对比例2
106.与实施例1相比，本对比例未对壳聚糖进行季鏻化改性。
107.一种过滤用抑菌透气无纺布的制备方法，包括以下步骤：
108.s1.制备聚丙烯纤维：
109.a.将75份聚丙烯树脂与8份丙烯腈原料切粒，使用去离子水清洗表面，置于烘箱内， 80℃干燥4h；
110.b.将75份聚丙烯树脂、8份聚丙烯腈、0.5份抗氧剂1035与15份改性蒙脱土颗粒搅拌混合，并使用单螺杆挤出造粒，制得混合聚丙烯原料，加工温度为230℃；
111.其中，所述改性蒙脱土颗粒的制备，包括以下步骤：
112.将15份蒙脱土研磨破碎后，制备成粒径为0.1-2μm的蒙脱土颗粒，将其置于丙酮中，使用频率为20khz的超声波分散20min后，加入蒙脱土一半质量的kh-550硅烷偶联剂，处理20min后，过滤干燥，得到改性蒙脱土；
113.c.将混合聚丙烯原料加入熔喷机内，经熔喷成型制得直径为3μm的聚丙烯纤维，其中熔喷机熔喷温度为270℃，喷出气压为0.3mpa；
114.d.将聚丙烯纤维浸泡在含4wt％丙酮与4wt％甲苯的乙醇溶液内，浸泡30min后，置于烘箱内，70℃干燥3h；
115.e.使用紫外辐照机对聚丙烯纤维进行辐照，辐照时间为60min，辐照结束后将其至
于浓度为5wt％的烷基胍溶液内，浸泡3h后，取出干燥，即可得改性聚丙烯纤维；
116.s2.制备季鏻化壳聚糖纤维：
117.将50份壳聚糖溶解于乙酸溶液内，制备壳聚糖浓度为10wt％的纺丝液，湿法纺丝，制备得到直径为6μm的季鏻化壳聚糖纤维；
118.s3.将聚丙烯纤维与季鏻化壳聚糖纤维分别进行开松、梳理、交叉铺网后，经水刺加固后制得所述过滤用抑菌透气无纺布。
119.配置大肠杆菌溶液，浓度为每毫升108个细菌数目，将其10-6
稀释后，使用实施例1-4 与对比例1-3的产品进行过滤，并与不过滤的空白组进行对照，确定抑菌率，结果见下表：
[0120][0121][0122]
通过实施例1-2与对比例2的对比，发现对壳聚糖进行季鏻化，可以有效提高其抑菌效率，且抑菌效率随季鏻化程度提高而提高；
[0123]
通过实施例1、3与对比例1的对比，发现紫外辐照可以有效改善聚丙烯的表面性质，使其更容易接枝烷基胍，从而达到抑菌的目的。
[0124]
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。