三拒两抗无纺布的制备方法与流程

1.本发明属于无纺布制备技术领域，具体的涉及一种三拒两抗无纺布的制备方法。


背景技术：

2.新型冠状病毒的全球爆发使公共卫生安全和医疗卫生成为了国际性的重大话题，医用口罩、防护服等因可以隔绝空气中的病毒和细菌而在防止新型冠状病毒扩散方面发挥着关键作用。传统的无纺布(如聚丙烯无纺布)虽具有良好的力学性能和阻隔性能，但因未进行二次处理，不能保证无纺布同时具备抗酒精、抗血液、抗静电等多种性能指标。但这些指标可以保证医护人员不会在使用过程中因为防护衣物的破损、血污、静电等问题引起病菌交叉感染、体感不适，有效保护医护人员的生命安全。
3.cn112030362 a公布的一种高阻隔聚丙烯sms无纺布及其制备方法，利用渗透剂(低碳醇类)、抗静电剂(磷酸酯盐类)、氟化物(含氟丙烯酸酯聚合物)和水等原料制备了一种具有较高的抗渗水性、抗酒精、抗静电的无纺布；cn111648032 a公布的全棉水刺无纺布三抗手术衣材料及其生产方法、应用和三抗手术衣中利用三抗处理剂(氟化丙烯酸酯类共聚物，封闭型肟类聚异氰酸酯，改性树脂)在无纺布表面浸渍、辊涂的方式得到一种抗油脂、抗血液渗透、抗酒精的三抗无纺布；cn200610039281.7公布了一种利用防水剂(丙烯酸氟化物、甲基丙烯酸聚合物)、抗静电剂(磷酸烷基酸盐)、渗透剂(聚乙二醇、山梨聚糖、油酸、正葵酸等)达到抗酒精、防血浆、防静电、防渗透功能的无纺布制作方法；cn109505111a利用六碳整理剂、防水渗透剂实现了sms无纺布的抗血功能；cn111109713 a以纳米有机硅或有机氟层为抗血涂层，辅以六碳整理剂和防水渗透剂得到了一种具有抗血功能的sms无纺布。
4.上述技术多采用在无纺布表面浸渍涂覆处理剂后形成涂层达到拒醇、拒油、拒血的目的，虽具有上述效果但因只是在无纺布表层形成涂层，在受到外界环境因素(如强外力、高湿、严寒、高温等)的影响时，容易出现涂层破损或霉菌侵蚀的问题，严重威胁到医护人员的人身安全。因此，有必要探索一种直接对无纺布表面进行三拒(拒醇、拒油、拒血)两抗(抗静电、抗菌)接枝改性的新型无纺布来提高医护人员的人身安全。


技术实现要素：

5.本发明的目的是：提供一种三拒两抗无纺布的制备方法。该制备方法通过在无纺布表面接枝改性来达到三拒两抗的目的，所制备的无纺布具有拒油、拒醇、拒血、抗静电、抗菌的效果，透气性好、疏水性强，适用于医疗卫生领域和强极端天气户外使用。
6.本发明所述的三拒两抗无纺布的制备方法，由以下步骤组成：
7.(1)利用表面处理剂对超声清洗后的无纺布表面进行亲水性化学处理；
8.(2)通过超声清洗对亲水性化学处理后的无纺布进行多次洗涤，在清洗完成后进行干燥处理；
9.(3)以氨基硅烷偶联剂、含氟硅烷偶联剂、生物碳材料、表面活性剂为原料制备三拒两抗预聚液，并在高速搅拌和高压均质作用下得到分散均匀的三拒两抗预聚液；
5kpa。
29.步骤(4)中所述的无纺布表面的接枝率可以达到85％以上。
30.步骤(5)中所述的微波频率为300mhz-300ghz，功率为10-80kw，温度控制在80-130℃，时间为30s-60s，反复交联固化处理3-7次，间隔时间为3-8min。
31.步骤(5)中所述的反复交联固化处理以保证接枝改性的100％和无纺布表面的干燥度。
32.本发明所述的三拒两抗无纺布，利用抗静电剂、拒醇拒油拒血剂、抗菌剂与表面氧化处理后的无纺布间通过硅烷偶联剂的脱水缩合接枝而成。该接枝改性工艺是在无纺布表面直接改性，所形成的涂层相比于传统物理浸渍涂覆而言更加的稳定、均匀，抵抗外界环境因素影响的能力更强。
33.与本技术所制备的三拒两抗无纺布相比，所述的传统的功能性无纺布主要指通过简单的浸渍涂覆所形成的无纺布。
34.作为一个优选的技术方案，本发明所述的三拒两抗无纺布的制备方法，由以下步骤组成：
35.(1)利用表面化学处理提高无纺布表面羧基、羟基等官能团数量，为后续硅烷偶联剂脱水交联提供活性位点。
36.(2)超声清洗表面化学处理后的无纺布，洗去未反应的强氧化剂和酸，但因酸是催化硅烷偶联剂的催化剂，洗涤过程中注意ph的变化，控制无纺布水洗ph呈现弱酸性，并对处理后的无纺布进行干燥处理。
37.(3)优选无纺布整理常用的氨基硅烷偶联剂为抗静电剂，拒醇拒油拒血的含氟硅烷偶联剂为三拒处理剂，具有显著抗菌功效的生物碳材料为三拒两抗预聚液的主要活性成分，以水为溶剂，辅以表面活性剂在高速搅拌和高压均质的双重作用下形成分散均匀的预聚液。
38.(4)表面化学处理后的无纺布浸润在预聚液中，在温度和无纺布表面残余酸的催化下进行无纺布表面的接枝改性，一次接枝后热轧除去未接枝上的预聚液，热轧过程中接枝后的预聚液可以继续进行脱水缩合，反复三次浸润、热轧处理后，无纺布表面的接枝率可以达到85％以上。
39.(5)利用微波辐照工艺对三浸三轧后的无纺布进行最后的接枝和固化处理，使无纺布表面涂层中未反应的官能团继续反应，反复处理多次以保证接枝改性的100％和无纺布表面的干燥度。
40.本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：
41.(1)本发明所述的三拒两抗无纺布的制备方法，利用无纺布表面氧化处理形成的羧基、羟基等活性官能团与硅烷偶联剂间可脱水缩合的特性，对无纺布表面进行三拒两抗涂层的接枝改性，这有别于现有的物理涂覆，所形成的涂层更加的稳定，涂层在表面的分布更加均匀。
42.(2)本发明所述的三拒两抗无纺布的制备方法，三拒两抗预聚液中选用了氨基硅烷偶联剂为抗静电剂、含氟硅烷偶联剂为三拒处理剂，除此以为，硅烷偶联剂还可作为防水剂、整理助剂等来使用，这意味着预聚液中使用的氨基硅烷偶联剂具备多种功效。同时，预聚液在脱水缩合所形成的聚硅氧烷、硅树脂等结构在提高无纺布的柔软性、亲肤性、透气
性、疏水性、生物相容性等方面也具有积极的作用。
43.(3)本发明所述的三拒两抗无纺布的制备方法，三拒两抗预聚液中选用了生物碳材料作为抗菌剂，除该性能外，生物碳材料具有高强度、高模量的特性，可极大的提高无纺布的力学性能和抵抗外界环境因素能力，在拓宽三拒两抗无纺布应用领域方面具有正向促进作用。
44.(4)本发明所述的三拒两抗无纺布的制备方法，采用微波辐射的方法对处理后的无纺布进行交联和固化处理，微波在节约能耗、减少环境污染等方面表现卓著，符合目前国家对于“碳达峰”、“碳中和”的要求，保证了技术自身的普适性和推广性。
具体实施方式
45.以下结合实施例对本发明作进一步描述。
46.实施例1
47.本实施例1所述的三拒两抗无纺布的制备方法，由以下步骤组成：
48.(1)利用超声对无纺布表面进行去污、清洗后投放至装有表面处理剂的反应槽中进行表面化学处理，以无纺布完全浸入为准。所选用的表面处理剂由重铬酸钾/硫酸组成，其中硫酸浓度为8mol/l，二者间的质量比为1:8，处理时间为2h，处理温度为65℃。
49.(2)表面处理后的无纺布自反应槽中取出后置于清水槽中进行超声辅助清洗，清洗过程中控制温度为30℃，超声功率为100w，超声清洗时间为30min，清洗一次后检测ph值，反复交替清洗，在ph为4.8时，交替处理次数为5次。捞出清洗后的无纺布置于烘箱中烘干处理，烘干温度为45℃，烘干时间为3.5h。
50.(3)将(3-氨丙基)三(三甲硅烷氧基)硅烷、三甲氧基(3,3,3-三氟丙基)硅烷、氧化石墨烯、span80和水进行预混合，其中活性成分浓度为7％，活性成分中(3-氨丙基)三(三甲硅烷氧基)硅烷：三甲氧基(3,3,3-三氟丙基)硅烷：氧化石墨烯：span80间的质量比为7:4.5:1.2:0.4。预混合利用高速搅拌和高压均质的协同作用得到混合均匀的预聚液，其中高速搅拌的转速为4500r/min，搅拌时间为35min。搅拌完成后将预聚液转移至高压均质机中进行均质处理，均质压力为30mpa，均质时间为15min。
51.(4)将干燥后的表面化学处理过的无纺布浸入预聚液中，实施过程中保证无纺布完全浸没。一次浸泡温度为60℃，浸泡时间为30min，浸泡完成后进行热轧加固，热轧温度为105℃，热轧时间为45s，压力为3.5kpa，反复进行三次浸泡三次热轧。
52.(5)经热轧处理后的无纺布置于微波处理器进行交联和固化，微波频率为800mhz，功率为20kw，温度控制在90℃，时间为35s，间隔时间为3min，反复交联固化4次最终得到一种三拒两抗无纺布。
53.对比例1
54.本对比例1所述的无纺布的制备方法，由以下步骤组成：
55.(1)制备步骤同实施例1步骤(1)；
56.(2)制备步骤同实施例1步骤(2)；
57.(3)活性成分中不含(3-氨丙基)三(三甲硅烷氧基)硅烷，其余成分及步骤同实施例1步骤(3)；
58.(4)制备步骤同实施例1步骤(4)；
59.(5)制备步骤同实施例1步骤(5)。
60.对比例2
61.本对比例2所述的无纺布的制备方法，由以下步骤组成：
62.(1)制备步骤同实施例1步骤(1)；
63.(2)制备步骤同实施例1步骤(2)；
64.(3)活性成分中不含三甲氧基(3,3,3-三氟丙基)硅烷，其余成分及步骤同实施例1步骤(3)；
65.(4)制备步骤同实施例1步骤(4)；
66.(5)制备步骤同实施例1步骤(5)。
67.对比例3
68.本对比例3所述的无纺布的制备方法，由以下步骤组成：
69.(1)制备步骤同实施例1步骤(1)；
70.(2)制备步骤同实施例1步骤(2)；
71.(3)活性成分中不含氧化石墨烯，其余成分及步骤同实施例1步骤(3)；
72.(4)制备步骤同实施例1步骤(4)；
73.(5)制备步骤同实施例1步骤(5)。
74.实施例2
75.本实施例2所述的三拒两抗无纺布的制备方法，由以下步骤组成：
76.(1)利用超声对无纺布表面进行去污、清洗后投放至装有表面处理剂的反应槽中进行表面化学处理，以无纺布完全浸入为准。所选用的表面处理剂由高锰酸钾/硝酸组成，其中硝酸浓度为10mol/l，二者间的质量比为1:9，处理时间为1.5h，处理温度为70℃。
77.(2)表面处理后的无纺布自反应槽中取出后置于清水槽中进行超声辅助清洗，清洗过程中控制温度为40℃，超声功率为150w，超声清洗时间为40min，清洗一次后检测ph值，反复交替清洗，在ph为4.2时，交替处理次数为6次。捞出清洗后的无纺布置于烘箱中烘干处理，烘干温度为50℃，烘干时间为2h。
78.(3)将3-氨丙基(二乙氧基)甲基硅烷、(3-氨基丙基)三甲氧基硅烷、二甲氧基甲基(3,3,3-三氟丙基)硅、羧基化碳纳米管、聚氧乙烯聚氧丙烯二醇醚和水进行预混合，其中活性成分浓度为8.3％，活性成分中氨基硅烷偶联剂：二甲氧基甲基(3,3,3-三氟丙基)硅：羧基化碳纳米管：聚氧乙烯聚氧丙烯二醇醚间的质量比为11:6:0.8:0.7；其中：3-氨丙基(二乙氧基)甲基硅烷与(3-氨基丙基)三甲氧基硅烷的质量比为1:2。预混合利用高速搅拌和高压均质的协同作用得到混合均匀的预聚液，其中高速搅拌的转速为6000r/min，搅拌时间为30min。搅拌完成后将预聚液转移至高压均质机中进行均质处理，均质压力为40mpa，均质时间为18min。
79.(4)将干燥后的表面化学处理过的无纺布浸入预聚液中，实施过程中保证无纺布完全浸没。一次浸泡温度为75℃，浸泡时间为25min，浸泡完成后进行热轧加固，热轧温度为110℃，热轧时间为30s，压力为4kpa，反复进行三次浸泡三次热轧。
80.(5)经热轧处理后的无纺布置于微波处理器进行交联和固化，微波频率为100ghz，功率为60kw，温度控制在110℃，时间为30s，间隔时间为6min，反复交联固化3次最终得到一种三拒两抗无纺布。
81.实施例3
82.本实施例3所述的三拒两抗无纺布的制备方法，由以下步骤组成：
83.(1)利用超声对无纺布表面进行去污、清洗后投放至装有表面处理剂的反应槽中进行表面化学处理，以无纺布完全浸入为准。所选用的表面处理剂由高氯酸钾、高氯酸钠/高氯酸组成，其中高氯酸浓度为11mol/l，高氯酸钾与高氯酸钠的质量比为1:1，二者的质量和与高氯酸的质量比为1:7，处理时间为2.5h，处理温度为65℃。
84.(2)表面处理后的无纺布自反应槽中取出后置于清水槽中进行超声辅助清洗，清洗过程中控制温度为50℃，超声功率为200w，超声清洗时间为30min，清洗一次后检测ph值，反复交替清洗，在ph为4.4时，交替处理次数为7次。捞出清洗后的无纺布置于烘箱中烘干处理，烘干温度为55℃，烘干时间为4h。
85.(3)将3-(2-氨基乙基氨基)丙基甲基二甲氧基硅烷、二乙烯三胺基丙基三甲氧基硅烷、1h,1h,2h,2h-全氟辛基三乙氧基硅烷、碳纤维、聚丙烯酸钠和水进行预混合，其中活性成分浓度为9.5％，活性成分中氨基硅烷偶联剂：1h,1h,2h,2h-全氟辛基三乙氧基硅烷：碳纤维：聚丙烯酸钠间的质量比为8:4.6:1.2:0.5；其中：3-(2-氨基乙基氨基)丙基甲基二甲氧基硅烷与二乙烯三胺基丙基三甲氧基硅烷的质量比为1:1.5。预混合利用高速搅拌和高压均质的协同作用得到混合均匀的预聚液，其中高速搅拌的转速为8000r/min，搅拌时间为40min。搅拌完成后将预聚液转移至高压均质机中进行均质处理，均质压力为45mpa，均质时间为17min。
86.(4)将干燥后的表面化学处理过的无纺布浸入预聚液中，实施过程中保证无纺布完全浸没。一次浸泡温度为68℃，浸泡时间为20min，浸泡完成后进行热轧加固，热轧温度为90℃，热轧时间为40s，压力为5kpa，反复进行三次浸泡三次热轧。
87.(5)经热轧处理后的无纺布置于微波处理器进行交联和固化，微波频率为150ghz，功率为75kw，温度控制在120℃，时间为45s，间隔时间为8min，反复交联固化6次最终得到一种三拒两抗无纺布。
88.对实施例1-3以及对比例1-3制备的无纺布进行性能测试，结果如下表1和表2所示。
89.表1实施例1-3及对比例1-3力学性能技术指标
90.测试指标实施例1对比例1对比例2对比例3实施例2实施例3纵向断裂强度(n/mm)0.570.380.340.330.550.65横向断裂强度(n/mm)0.430.270.220.210.450.52纵/横向断裂强度比1.331.411.551.571.221.25
91.表2实施例1-3及对比例1-3三拒两抗性能技术指标
92.93.