一种太赫兹功能性聚丙烯无纺布及其制备方法与流程

1.本发明涉及d01f6/06领域，具体为一种太赫兹功能性聚丙烯无纺布及其制备方法。


背景技术：

2.目前的柔性材料领域，无纺布作为一种技术含量高、市场需求面广的柔性材料，引起了研究人员的广泛关注。无纺布柔软、透气、耐用，尤其广泛应用于一次性口罩、医用防护服、医用手术衣等领域，由于目前所处的疫情期间，人们对纺织品卫生安全功能有了更加严格的要求，无纺布柔性材料不断地向抗菌保健的方向发展。但是普通无纺布不能有效地避免细菌的繁殖传染及交叉感染、抗菌持久性差，而且现有技术中的无纺布大都不具备保健功能。
3.中国专利cn108130745a公开了一种抗菌型医用涂布无纺布的制备方法，主要通过在丙烯酸共聚乳液中加入抗菌物质包括纳米银、壳聚糖、钛白粉和艾蒿提取物得到抗菌涂料，然后将涂料采用干法直接涂层的方法刮涂在无纺布上制备无毒抗菌的涂布无纺布，但是涂层易开裂、失效，不能长期有效使用。中国专利cn112695526a公开了一种持久抗菌聚丙烯无纺布及其制备方法，通过在聚丙烯无纺布表面沉积多巴胺并接枝改性壳聚糖，再与卤化物进行卤化反应得到具有优异、持久抗菌效果的无纺布，但是其制备过程中采用的三乙胺、四氢呋喃、氯化溶液等均会对人体健康产生不利的影响，无法满足无纺布在亲肤产品领域的实际应用要求。
4.现代医学证明，生物大分子振动和转动频率的共振频率均在太赫兹波段范围内，而太赫兹波不但能够使不健康的生物高分子返回正常的有规律的结晶构造，而且还能修复受损的dna，可以减少人体患上癌症、心脑血管疾病及老年痴呆症等慢性病的几率。但是现有技术中未通过提供一种具有优异的抗菌除臭性能并具有保健功能的太赫兹功能性聚丙烯无纺布，以满足现有无纺布实际应用中对抗菌除臭性能及保健效果的严格要求。
5.因此，提供一种配方安全、工艺简单、具有优异的抗菌除臭性能和优良的保健性能，太赫兹功能性聚丙烯无纺布，并将其应用于自灭菌功能口罩、功能防护服、抗菌除臭卫生巾、抗菌尿不湿等领域具有重要的研究和现实应用意义。


技术实现要素：

6.为了解决上述问题，本发明一方面提供了一种太赫兹功能性聚丙烯无纺布，按重量份计，其制备原料至少包括：太赫兹功能母粒5-18份、纺丝级聚丙烯72-95份。
7.生物大分子振动和转动频率的共振频率均在太赫兹波段范围内，太赫兹激活高频振动，对皮肤细胞具有按摩作用，能促进汗腺功能，加速体内废物的排泄，疏通毛孔，减轻角质化，使皮肤光洁细嫩，皱纹减少，达到美肤美容的效果；太赫兹波不但能够使不健康的生物高分子返回正常的有规律的结晶构造，而且还能修复受损的dna，可以减少人体患上癌症、心脑血管疾病及老年痴呆症等慢性病的几率。
8.太赫兹功能母粒是以太赫兹矿物材料、聚烯烃为主要原料制备的具有非常优异的抗菌抗老化和红外升温的功能性作用，为了提高聚丙烯基无纺布的抗菌抗老化性能，同时使得到的太赫兹功能性聚丙烯无纺布具备红外升温并促进人体健康的功能性作用，作为一种优选的技术方案，所述太赫兹功能母粒为自制备的太赫兹功能母粒，按重量份计，所述太赫兹功能母粒的制备原料包括：太赫兹天然矿物材料2-5份、纺丝级聚合物基体16-40份；本发明在探究过程中发现，所述太赫兹天然矿物材料、纺丝级聚合物基体的质量比为1：(6-10)时，自制备的太赫兹功能母粒与本发明中的纺丝级聚丙烯具有很好的相容性，有效提高加工效率，使得到的聚丙烯无纺布具有优异的抗菌抗病毒性能和远红外升温的功能性作用，同时脑波检测结果证明制备的聚丙烯无纺布具有促进人体健康的功能性作用，使其更好的适用于自灭菌功能口罩、功能防护服、抗菌除臭卫生巾、抗菌尿不湿等领域。
9.太赫兹天然矿物材料组成直接影响太赫兹天然矿物材料抗菌抗病毒性能和远红外升温功能，在实际生产过程中，本技术人意外发现，当所述太赫兹天然矿物材料中氧化硅含量为20～30wt％，正长石的含量为40～55wt％，麦饭石的含量为15～40wt％时，太赫兹天然矿物材料可以牢牢结合在纺丝级聚合物基体中，表现出极佳的结合能力，提高了太赫兹功能母粒的可加工性和实际应用性，这也保证了太赫兹功能母粒可以长期维持优异的抗菌抗病毒性能和远红外升温功能，进而延长聚丙烯无纺布的使用寿命，具有极高的实际应用价值。
10.为了最大程度地提高太赫兹天然矿物材料在纺丝级聚合物基体中的分散性，作为一种优选的技术方案，所述太赫兹天然矿物材料的平均粒径为150-250nm，一方面在未添加其他助剂的基础上，实现太赫兹天然矿物材料在纺丝级聚合物基体中的良好分散性，有助于体系的稳定和太赫兹功能母粒性能的维持；
11.所述太赫兹天然矿物材料为日本太赫兹天然矿物材料，来源于高意匠新材料科技(苏州)有限公司。
12.纺丝级聚丙烯无毒、无色、无臭，具有高强度韧性、高耐磨性能和优异的耐化学性能，同时具有良好的接枝和加工复合功能，在纺织业领域具有巨大的应用空间，但是聚丙烯具有相对光滑的表面，直接与太赫兹天然矿物材料的结合效果较差，且在高温下容易氧化，缩短了使用寿命，为了使制备的聚丙烯无纺布具有一定的韧性、强度和耐磨性能的基础上，具有优异的抗菌、抗病毒和抗氧化性能，作为一种优选的技术方案，所述纺丝级聚合物基体选自纺丝级聚乙烯、纺丝级聚对苯二甲酸乙二醇酯中的至少一种；优选的，所述纺丝级聚合物基体为纺丝级聚对苯二甲酸乙二醇酯；优选的，所述纺丝级聚对苯二甲酸乙二醇酯的平均分子量为15000-20000，在保证太赫兹功能母粒具有优异的抗菌抗氧化性能和远红外升温功能的前提下，提高了加工效率和生产效率，这是由于低分子量的纺丝级聚对苯二甲酸乙二醇酯在加工使用时可以降低熔体粘度，有效改善太赫兹天然矿物在纺丝级聚对苯二甲酸乙二醇酯中的分散性，有助于加工；优选的，所述纺丝级聚对苯二甲酸乙二醇酯的特性粘数为0.65-0.75dl/g，避免了由于纺丝级聚对苯二甲酸乙二醇酯的黏度波动大产生成型不良、飘丝、并丝、疵点多等问题，可纺性能和强度得到保证；本技术人在探究过程中意外发现，当所述纺丝级聚对苯二甲酸乙二醇酯的端羧基含量为20-30mol/t时，分子量分布较低，大大提高了太赫兹功能母粒与纺丝级聚丙烯之间的相容性，有助于提高太赫兹功能母粒与纺丝级聚丙烯之间加工效率；
13.所述纺丝级聚对苯二甲酸乙二醇酯的产品名称为纤维级聚酯切片(pet)，购买自中国石化仪征市化纤销售分公司。
14.作为一种优选的技术方案，所述太赫兹功能母粒的制备方法为：按重量份或上述比例，将太赫兹天然矿物材料、纺丝级聚合物基体在260-320℃条件下混炼15-25min，之后采用挤出机挤出、切粒即得所述太赫兹功能母粒。
15.为了充分发挥纺丝级聚对苯二甲酸乙二醇酯包覆太赫兹天然矿物材料可以稳定的发挥作用，保证聚丙烯无纺布具有较高的太赫兹发射率，作为一种优选的技术方案，所述纺丝级聚丙烯纤维的熔体流动速率为36-40g/10min，一方面降低了聚丙烯无纺布的加工难度，提高了纺丝顺畅性和产品质量，另一方面使得到的聚丙烯无纺布具有优异的抗菌、抗氧化性能和远红外升温功能，同时维持了原有聚丙烯和聚对苯二甲酸乙二醇酯良好的力学性能和耐化学性能，本技术人在探究过程中发现，尤其是当所述纺丝级聚丙烯纤维的密度为0.90-0.91g/cm3时，所述太赫兹功能母粒配合纺丝级聚丙烯，使制备的聚丙烯无纺布具有合适的重量，可实际应用于自灭菌功能口罩、功能防护服、抗菌除臭卫生巾、抗菌尿不湿等亲肤产品领域；
16.所述纺丝级聚丙烯纤维的型号为s2040，购买自上海桥微化工科技有限公司。
17.本技术人在探究过程中发现，当所述太赫兹功能母粒、纺丝级聚丙烯的质量比为(12-18)：(80-90)时，本发明体系中的太赫兹功能母粒与纺丝级聚丙烯实现良好的相容，不仅未造成纺丝级聚对苯二甲酸乙二醇酯包裹的天然太赫兹天然矿物材料的逸出，而且对天然太赫兹天然矿物材料进行再次充分包裹，解决了聚丙烯与太赫兹天然矿物材料之间无法直接有效结合的问题，使制备的具有优异的抗菌抗氧化性能和红外升温功能的聚丙烯无纺布可以长期有效稳定使用。
18.本发明另一方面提供了一种太赫兹功能性聚丙烯无纺布的制备方法，包括以下步骤：将太赫兹功能母粒和纺丝级聚丙烯在180-220℃下混合10-20min，继续升温至250-300℃进行高温熔融，之后经喷丝、铺纲、热压、卷取制得所述太赫兹功能性聚丙烯无纺布。
19.有益效果
20.1、本发明仅采用太赫兹功能母粒和纺丝级聚丙烯作为原料，原料安全、无毒，工艺简单，制备了一种适用于自灭菌功能口罩、功能防护服、抗菌除臭卫生巾、抗菌尿不湿等亲肤产品领域的太赫兹功能性聚丙烯无纺布。
21.2、通过控制采用的太赫兹功能母粒、纺丝级聚丙烯的质量比为(12-18)：(80-90)，不仅未造成纺丝级聚对苯二甲酸乙二醇酯包裹的天然太赫兹天然矿物材料的逸出，而且对天然太赫兹天然矿物材料进行再次充分包裹，解决了聚丙烯与太赫兹天然矿物材料之间无法直接有效结合的问题，使制备的具有优异的抗菌抗氧化性能和红外升温功能的聚丙烯无纺布可以长期有效稳定使用。
22.3、通过控制太赫兹天然矿物材料、纺丝级聚合物基体的质量比为1：(6-10)，有效提高加工效率，使得到的聚丙烯无纺布具有优异的抗菌抗病毒性能、远红外升温和促进人体健康的功能性作用。
23.4、采用特定纺丝级聚对苯二甲酸乙二醇酯，配合平均粒径为150-250nm的太赫兹天然矿物材料，一方面在未添加其他助剂的基础上，实现太赫兹天然矿物材料在纺丝级聚合物基体中的良好分散性，另一方面有助于后续使用和加工。
24.5、采用熔体流动速率为36-40g/10min的纺丝级聚丙烯纤维，一方面提高了纺丝顺畅性和产品质量，另一方面使得到的聚丙烯无纺布具有优异的抗菌、抗氧化性能和远红外升温功能。
附图说明
25.图1为本发明实施例1制备的无纺布的抗菌性能检测报告；
26.图2为本发明实施例1制备的无纺布的抑菌带宽度检测报告；
27.图3为本发明实施例1制备的无纺布的微生物检测报告；
28.图4为本发明实施例1制备的无纺布的抗病毒活性试验检测报告；
29.图5为本发明实施例1制备的无纺布的抑体外细胞毒性检测报告；
30.图6为本发明实施例1制备的无纺布的皮肤刺激性试验检测报告；
31.图7为本发明实施例1制备的无纺布的皮肤致敏性试验检测报告；
32.图8为本发明实施例1制备的无纺布的远红外性能检测报告；
33.图9为本发明实施例1制备的无纺布的脑波检测报告；
34.图10为本发明实施例1制备的无纺布的消臭性能检测报告。
具体实施方式
35.实施例1
36.本发明的实施例1一方面提供了一种太赫兹功能性聚丙烯无纺布，按重量份计，其制备原料包括：太赫兹功能母粒15份、纺丝级聚丙烯85份。
37.所述太赫兹功能母粒为自制备的太赫兹功能母粒，按重量份计，所述太赫兹功能母粒的制备原料包括：太赫兹天然矿物材料3份、纺丝级聚合物基体24份。
38.所述太赫兹天然矿物材料中氧化硅含量为25wt％，正长石的含量为45wt％，麦饭石的含量为20wt％。
39.所述太赫兹天然矿物材料的平均粒径为200nm；
40.所述太赫兹天然矿物材料为日本太赫兹天然矿物材料，来源于高意匠新材料科技(苏州)有限公司。
41.所述纺丝级聚合物基体为纺丝级聚对苯二甲酸乙二醇酯；所述纺丝级聚对苯二甲酸乙二醇酯的平均分子量为18000，所述纺丝级聚对苯二甲酸乙二醇酯的特性粘数为0.70dl/g；
42.所述纺丝级聚对苯二甲酸乙二醇酯的产品名称为纤维级聚酯切片(pet)，购买自中国石化仪征市化纤销售分公司。
43.所述太赫兹功能母粒的制备方法为：按重量份和上述比例，将太赫兹天然矿物材料、纺丝级聚合物基体在300℃条件下混炼20min，之后采用挤出机挤出、切粒即得所述太赫兹功能母粒。
44.所述纺丝级聚丙烯纤维的熔体流动速率为38g/10min，所述纺丝级聚丙烯纤维的密度为0.903g/cm3；
45.所述纺丝级聚丙烯纤维的型号为s2040，购买自上海桥微化工科技有限公司。
46.所述太赫兹功能母粒、纺丝级聚丙烯的质量比为3：17。
47.本发明的实施例1另一方面提供了一种太赫兹功能性聚丙烯无纺布的制备方法，包括以下步骤：将太赫兹功能母粒和纺丝级聚丙烯在200℃下混合15min，继续升温至280℃进行高温熔融，之后经喷丝、铺纲、热压、卷取制得所述太赫兹功能性聚丙烯无纺布。
48.实施例2
49.本发明的实施例2一方面提供了一种太赫兹功能性聚丙烯无纺布，按重量份计，其制备原料包括：太赫兹功能母粒12份、纺丝级聚丙烯80份。
50.所述太赫兹功能母粒为自制备的太赫兹功能母粒，按重量份计，所述太赫兹功能母粒的制备原料包括：太赫兹天然矿物材料5份、纺丝级聚合物基体30份。
51.所述太赫兹天然矿物材料中氧化硅含量为25wt％，正长石的含量为45wt％，麦饭石的含量为20wt％。
52.所述太赫兹天然矿物材料的平均粒径为200nm；
53.所述太赫兹天然矿物材料为日本太赫兹天然矿物材料，来源于高意匠新材料科技(苏州)有限公司。
54.所述纺丝级聚合物基体为纺丝级聚对苯二甲酸乙二醇酯；所述纺丝级聚对苯二甲酸乙二醇酯的平均分子量为18000，所述纺丝级聚对苯二甲酸乙二醇酯的特性粘数为0.70dl/g；
55.所述纺丝级聚对苯二甲酸乙二醇酯的产品名称为纤维级聚酯切片(pet)，购买自中国石化仪征市化纤销售分公司。
56.所述太赫兹功能母粒的制备方法为：按重量份和上述比例，将太赫兹天然矿物材料、纺丝级聚合物基体在300℃条件下混炼20min，之后采用挤出机挤出、切粒即得所述太赫兹功能母粒。
57.所述纺丝级聚丙烯纤维的熔体流动速率为38g/10min，所述纺丝级聚丙烯纤维的密度为0.903g/cm3；
58.所述纺丝级聚丙烯纤维的型号为s2040，购买自上海桥微化工科技有限公司。
59.所述太赫兹功能母粒、纺丝级聚丙烯的质量比为12：80。
60.本发明的实施例2另一方面提供了一种太赫兹功能性聚丙烯无纺布的制备方法，包括以下步骤：将太赫兹功能母粒和纺丝级聚丙烯在200℃下混合15min，继续升温至280℃进行高温熔融，之后经喷丝、铺纲、热压、卷取制得所述太赫兹功能性聚丙烯无纺布。
61.实施例3
62.本发明的实施例3一方面提供了一种太赫兹功能性聚丙烯无纺布，按重量份计，其制备原料包括：太赫兹功能母粒18份、纺丝级聚丙烯90份。
63.所述太赫兹功能母粒为自制备的太赫兹功能母粒，按重量份计，所述太赫兹功能母粒的制备原料包括：太赫兹天然矿物材料2份、纺丝级聚合物基体18份。
64.所述太赫兹天然矿物材料中氧化硅含量为25wt％，正长石的含量为45wt％，麦饭石的含量为20wt％。
65.所述太赫兹天然矿物材料的平均粒径为200nm；
66.所述太赫兹天然矿物材料为日本太赫兹天然矿物材料，来源于高意匠新材料科技(苏州)有限公司。
67.所述纺丝级聚合物基体为纺丝级聚对苯二甲酸乙二醇酯；所述纺丝级聚对苯二甲
酸乙二醇酯的平均分子量为18000，所述纺丝级聚对苯二甲酸乙二醇酯的特性粘数为0.70dl/g；
68.所述纺丝级聚对苯二甲酸乙二醇酯的产品名称为纤维级聚酯切片(pet)，购买自中国石化仪征市化纤销售分公司。
69.所述太赫兹功能母粒的制备方法为：按重量份和上述比例，将太赫兹天然矿物材料、纺丝级聚合物基体在300℃条件下混炼20min，之后采用挤出机挤出、切粒即得所述太赫兹功能母粒。
70.所述纺丝级聚丙烯纤维的熔体流动速率为38g/10min，所述纺丝级聚丙烯纤维的密度为0.903g/cm3；
71.所述纺丝级聚丙烯纤维的型号为s2040，购买自上海桥微化工科技有限公司。
72.所述太赫兹功能母粒、纺丝级聚丙烯的质量比为18：90。
73.本发明的实施例3另一方面提供了一种太赫兹功能性聚丙烯无纺布的制备方法，包括以下步骤：将太赫兹功能母粒和纺丝级聚丙烯在200℃下混合15min，继续升温至280℃进行高温熔融，之后经喷丝、铺纲、热压、卷取制得所述太赫兹功能性聚丙烯无纺布。
74.性能测试方法
75.1.抗菌性能测试：对实施例得到的无纺布样品进行抗菌性能测试，(1)参照gb/t20944.3-2008《纺织品抗菌性能评价第3部分：振荡法》，待测样品规格为17.5*200cm，实施例1制备的无纺布的抗菌性能检测报告见图1；(2)实施例1制备的无纺布的抑菌带宽度检测报告见图2；(3)实施例1制备的无纺布的微生物检测报告见图3；(4)参照iso18184:2014(e)，实施例1制备的无纺布的抗病毒活性试验检测报告见图4；(5)参照医疗器械生物学评价第5部分：体外细胞毒性试验iso10993-5：2009和医疗器械生物学评价第12部分：样品制备和参照样品iso10993-12：2012进行测试，实施例1制备的无纺布的抑体外细胞毒性检测报告见图5。
76.2.安全性测试：对实施例得到的无纺布样品安全性测试，参照医疗器械生物学评价第10部分：刺激与皮肤致敏试验iso10993-10：2010、医疗器械生物学评价第12部分：样品制备和参照样品iso10993-12：2012和医疗器械生物学评价第2部分：动物福利要求iso10993-2：2006进行测试，实施例1制备的无纺布的皮肤刺激性试验检测报告见图6，实施例1制备的无纺布的皮肤致敏性试验检测报告见图7。
77.3.远红外辐照温升检测：参照gb/t30127-2013《纺织品远红外性能的检测和评价》，对实施例得到的无纺布进行远红外辐照温升检测，面料规格为100cm*100cm，实施例1制备的无纺布的远红外性能检测报告见图8。
78.4.脑波测试：采用生体信号处理装置，对实施例得到的无纺布进行脑波测试，实施例1制备的无纺布的脑波检测报告见图9。
79.5.消臭测试：对实施例得到的无纺布进行消臭测试，实施例1制备的无纺布的消臭性能检测报告见图10。