專利名稱：納米負(fù)載型高效殺菌消毒的無(wú)紡布的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種屬于材料制備技術(shù)領(lǐng)域的方法，具體地說，是一種納米負(fù)載型高效殺菌消毒的無(wú)紡布的制備方法。
背景技術(shù)：
由于納米二氧化鈦(TiO2)的化學(xué)穩(wěn)定性、生物無(wú)毒性和高光催化活性，具備高效的殺菌消毒能力和降解有機(jī)物的功能；羥基磷灰石(Ca10(PO4)6(OH)2)既具有光催化抑菌活性，其羥基基團(tuán)又能有效吸附細(xì)菌、病毒等微生物；而銀是傳統(tǒng)的有效殺菌劑，對(duì)各種細(xì)菌病毒均具有高效的抑制殺滅功能。因此，可選擇這三種材料的復(fù)合納米粉末(TiO2/Ag/Ca10(PO4)6(OH)2)作為抗菌、消毒材料，通過特殊的工藝制備負(fù)載納米TiO2/Ag/Ca10(PO4)6(OH)2復(fù)合粉末的抗菌、消毒和自凈化材料與制品，對(duì)保護(hù)與細(xì)菌病毒、甚至“非典”患者密切接觸的人員的免受侵害，可起到實(shí)質(zhì)性的作用，同時(shí)這種材料可應(yīng)用于病毒較集中的醫(yī)院和公共場(chǎng)合的各類設(shè)施的保護(hù)，對(duì)于防止病毒交叉感染具有突出的意義。無(wú)紡布作為人造纖維非織造過濾材料，其面密度、平均孔徑、纖維直徑、駐極電荷與過濾效率、透氣度等相互關(guān)聯(lián)，并可通過熔融噴絲工藝進(jìn)行調(diào)控。新型超細(xì)熔噴(MF)無(wú)紡布具有復(fù)雜通道，其纖維隨機(jī)分布，形成優(yōu)良的過濾結(jié)構(gòu)，兼具高效過濾特性和低阻力、較好的透氣度，是理想的醫(yī)用防護(hù)口罩、防護(hù)衣及正壓過濾用材料。在該材料上負(fù)載具有殺菌消毒功能的納米或超細(xì)復(fù)合粒子，使之不僅具有高效過濾功能，同時(shí)可以有效殺滅有害的細(xì)菌和病毒。
經(jīng)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)的檢索發(fā)現(xiàn)，中國(guó)專利公開號(hào)CN1445390A，該專利公開了一種融噴成網(wǎng)制造聚氨酯彈性無(wú)紡布的方法和裝置，在聚合物熔融噴絲工藝與設(shè)備方面提出了可行的技術(shù)方案，但這一技術(shù)方法沒有提出在熔融噴絲過程中如何負(fù)載復(fù)合納米粉末或其他功能顆粒材料的技術(shù)途徑，也未涉及在噴絲過程中在運(yùn)動(dòng)的噴絲上負(fù)載殺菌消毒材料的任何可行技術(shù)、裝置或解決方案，因此不能采用這一技術(shù)制備出負(fù)載型殺菌消毒無(wú)紡布。目前國(guó)內(nèi)外未見公開報(bào)導(dǎo)利用納米二氧化鈦和載銀羥基磷灰石的復(fù)合高效殺菌消毒粉體材料，在熔融噴絲工藝中將其負(fù)載在無(wú)紡布纖維的表面，從而制備出具有自主殺菌滅病毒功能的醫(yī)用無(wú)紡布或空氣凈化過濾材料的技術(shù)。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種納米負(fù)載型高效殺菌消毒的無(wú)紡布的制備方法，使其選擇具有殺菌消毒功能的納米二氧化鈦與載銀羥基磷灰石復(fù)合粉末，利用超細(xì)熔融噴絲工藝，通過混合熔融噴絲和表面噴撒負(fù)載方法，使無(wú)紡布纖維負(fù)載殺菌消毒粉末，從而使制備的復(fù)合無(wú)紡布具有殺滅病菌病毒的功能。
本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，本發(fā)明包括以下步驟(1)混合將殺菌消毒粉末混合在聚合物切片中，其中殺菌消毒粉末的重量百分比為1.8～3.0％；(2)熔融將殺菌消毒粉末和聚合物切片共混物加入熔融噴絲設(shè)備中，在150～280℃溫度下擠壓熔融；(3)噴絲噴絲熔融體流速為0.5～5g/min，噴絲熱氣流溫度為280～480℃，氣流速度為200～350m/s，在離噴絲口100～150cm處滾筒式收割器上冷凝收集，獲得纖維內(nèi)部和表面負(fù)載有殺菌消毒粉末的超細(xì)熔噴無(wú)紡布。
所述的步驟(1)中，殺菌消毒粉末是指納米二氧化鈦粉末、富含羥基的羥基磷灰石超細(xì)粒子、銀或銀鹽，或者采用上述其中的一種或幾種粉末形成的具有協(xié)同殺滅病菌作用和降解有機(jī)物功能的復(fù)合體或混合物。
所述的聚合物切片，為聚酯、聚氨酯、聚丙烯或聚乙烯高分子材料，平均分子量為50000～80000。
為能夠使更多的復(fù)合殺菌消毒粉末負(fù)載到無(wú)紡布纖維的表面，提高了復(fù)合納米殺菌消毒粉末的利用效率，還可以增加步驟(4)，即在上述熔融、噴絲的過程中，在噴絲設(shè)備的噴口和滾筒式收割器之間，根據(jù)噴絲速率調(diào)節(jié)滾筒式收割器的轉(zhuǎn)動(dòng)和水平運(yùn)動(dòng)速率，噴絲速率大，轉(zhuǎn)動(dòng)和水平運(yùn)動(dòng)速率也要增大，以確保收集到密度和性能符合要求的負(fù)載復(fù)合殺菌消毒粉末的無(wú)紡布，向熔融的噴絲表面噴撒納米殺菌消毒粉末，使復(fù)合粉末嵌入或融粘在噴絲的表面，獲得絲纖維表面負(fù)載了高效納米殺菌消毒粉末的無(wú)紡布，其具體步驟如下
①?gòu)?fù)合粉末噴撒裝置的準(zhǔn)備與安裝將兩個(gè)粉末氣流噴撒器安裝在噴絲設(shè)備的噴口和滾筒式收割器之間，離熔融噴絲噴口30～50cm的位置，呈水平平行對(duì)噴方向，在兩個(gè)粉末氣流噴撒器的粉末噴口位置，安裝兩塊1m寬，0.8m高的垂直擋板，擋住對(duì)噴出來未被噴絲粘附的粉末，在兩塊擋板的下邊安裝收集掉落的粉末的盛器，以將噴撒掉落的粉末收集再利用，安裝好后將殺菌消毒粉末加入到兩個(gè)粉末氣流噴撒器中，調(diào)整好粉末噴撒的高度和方向，使其集中噴撒到運(yùn)動(dòng)中的熔融噴絲上；②聚合物熔融噴絲將聚合物切片加入熔融噴絲設(shè)備中，在150～280℃溫度下擠壓熔融，控制工藝條件進(jìn)行噴絲噴絲熔融體流速為1～5g/min，噴絲熱氣流溫度為250～450℃，氣流速度為200～350m/s；③粉末噴撒負(fù)載向噴射運(yùn)動(dòng)的熔融噴絲噴撒殺菌消毒粉末，由于采取水平對(duì)噴粉末，對(duì)熔融噴絲的運(yùn)動(dòng)方向和軌跡影響很小，獲得纖維表面均勻負(fù)載有殺菌消毒粉末的超細(xì)熔噴無(wú)紡布，負(fù)載在纖維表面的復(fù)合殺菌消毒粉末占無(wú)紡布的重量百分比為1.2～1.5％。
經(jīng)檢測(cè)，制備的高效殺菌消毒功能無(wú)紡布，對(duì)0.3μmNaCl氣溶膠的過濾率大于85％，空氣透過阻力小于15MPa；同時(shí)具有高效殺菌滅病毒功能，對(duì)大腸桿菌和金色葡萄球菌的抑制殺滅率大于99％。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1選用具有殺菌消毒功能的銳鈦礦型納米二氧化鈦與載銀羥基磷灰石的復(fù)合粉末，平均粒徑為60nm；聚合物切片為聚酯材料聚乙二酸丁二醇酯，平均分子量為60000。將復(fù)合粉末與聚酯切片粒料充分混和，加入熔融噴絲設(shè)備，在200℃進(jìn)行擠壓熔融，在充分熔融后將熔融體擠出至噴口，熔融體流速為1.0g/min；然后進(jìn)行噴絲，噴絲熱氣流溫度380℃，氣流速度為300m/s；在進(jìn)行熔融噴絲過程中，在噴絲的噴口和滾筒式收割器之間，安裝復(fù)合粉末噴撒裝置，即將兩個(gè)粉末氣流噴撒裝置安裝在噴絲設(shè)備的噴口和滾筒式收割器之間離熔融噴絲噴口約50cm的位置，粉末噴撒方向與噴絲噴射運(yùn)動(dòng)方向呈垂直，且從兩側(cè)呈水平方向?qū)?。調(diào)整好粉末噴撒的高度和方向，使粉末主要集中噴撒到運(yùn)動(dòng)中的熔融噴絲上，噴絲冷凝收集在離噴絲口120cm處的往復(fù)運(yùn)動(dòng)并轉(zhuǎn)動(dòng)的滾筒式收割器上，自粘合形成聚酯無(wú)紡布，冷卻后切割取下聚酯無(wú)紡布，在100℃烘箱中定型處理1.0h。
顯微結(jié)構(gòu)分析顯示，所獲的聚酯無(wú)紡布纖維內(nèi)部和表面均負(fù)載了納米粉末，表面附著的復(fù)合粉末屬半嵌入式的融粘，附著力好。載銀羥基磷灰石與銳鈦礦型納米二氧化鈦的復(fù)合粉末在無(wú)紡布中的重量百分比約為3.0％。經(jīng)檢測(cè)，制備的高效殺菌消毒功能無(wú)紡布，對(duì)0.3μmNaCl氣溶膠的過濾率大于95％，空氣透過阻力小于25MPa；同時(shí)具有高效殺菌滅病毒功能，對(duì)大腸桿菌和金色葡萄球菌的抑制殺滅率大于99.8％。
實(shí)施例2選用具有光催化殺菌消毒功能納米二氧化鈦與羥基磷灰石復(fù)合粉末，平均粒徑約為50nm；聚合物切片為聚乙烯樹酯材料，平均分子量為50000。將復(fù)合粉末與聚乙烯切片粒料充分混和，加入擠壓熔融噴絲設(shè)備，在150℃進(jìn)行擠壓熔融，在充分熔融后將熔融體擠出至噴口，熔融體流速為5g/min；然后進(jìn)行噴絲，噴絲熱氣流溫度280℃，氣流速度為350m/s；噴絲冷凝收集在離噴絲口150cm處的往復(fù)運(yùn)動(dòng)并轉(zhuǎn)動(dòng)的滾筒式收割器上，自粘合形成聚乙烯無(wú)紡布，冷卻后切割取下聚酯無(wú)紡布，在60℃烘箱中定型處理0.5h。
顯微結(jié)構(gòu)分析顯示，獲得的聚酯無(wú)紡布纖維上負(fù)載有銳鈦礦型納米二氧化鈦與載銀羥基磷灰石的復(fù)合粉末，載銀羥基磷灰石與銳鈦礦型納米二氧化鈦的復(fù)合粉末在無(wú)紡布中的重量百分比1.8％。經(jīng)檢測(cè)，制備的高效殺菌消毒功能無(wú)紡布，對(duì)0.3μmNaCl氣溶膠的過濾率大于85％，空氣透過阻力小于15MPa；同時(shí)具有高效殺菌滅病毒功能，對(duì)大腸桿菌和金色葡萄球菌的抑制殺滅率大于99％。
實(shí)施例3殺菌消毒材料選用具有光催化功能納米二氧化鈦與羥基磷灰石與的復(fù)合粉末，粉末平均粒徑約為50nm，聚合物選用聚醚型聚氨酯高分子切片粒料，聚醚型聚氨酯切片粒料的平均分子量為80000，在聚氨酯切片進(jìn)行熔融噴絲過程中，在噴絲的噴口和滾筒式收割器之間，安裝復(fù)合粉末噴撒裝置，即將兩個(gè)粉末氣流噴撒裝置安裝在噴絲設(shè)備的噴口和滾筒式收割器之間，離熔融噴絲噴口約50cm的位置，粉末噴撒方向與噴絲噴射運(yùn)動(dòng)方向呈垂直，且從兩側(cè)呈水平方向?qū)?。調(diào)整好粉末噴撒的高度和方向，使其主要集中噴撒到運(yùn)動(dòng)中的熔融噴絲上。在聚氨酯熔融噴絲過程中，控制擠壓熔融溫度為280℃溫度下，噴絲熔融體流速為2.5g/min，噴絲熱氣流溫度為450℃，氣流速度為200m/s。同時(shí)向噴射運(yùn)動(dòng)的噴絲水平左右兩向相對(duì)噴撒納米殺菌消毒粉末，使納米殺菌消毒粉末粘附在噴絲的表面，并隨噴絲運(yùn)動(dòng)到接收器，并自粘合形成高密度無(wú)紡布，這種聚醚型聚氨酯無(wú)紡布纖維表面負(fù)載了納米二氧化鈦與羥基磷灰石的復(fù)合粉體。
顯微結(jié)構(gòu)分析顯示，所獲的無(wú)紡布纖維表面附著的復(fù)合粉末屬半嵌入式的融粘，附著力好，說明在所獲得的無(wú)紡布的絲纖維表面負(fù)載了高效納米殺菌消毒粉末。負(fù)載在纖維表面的復(fù)合殺菌消毒粉末占無(wú)紡布的重量百分比為1.2％。經(jīng)檢測(cè)，制備的高效殺菌消毒功能無(wú)紡布，既具有很高的過濾效果，對(duì)0.3μmNaCl氣溶膠的過濾率大于90％，空氣透過阻力小于20MPa；同時(shí)具有高效殺菌滅病毒功能，對(duì)大腸桿菌和金色葡萄球菌的抑制殺滅率大于99％。
實(shí)施例4殺菌消毒粉體選用載銀羥基磷灰石與銳鈦礦型納米二氧化鈦的復(fù)合粉末，粉末平均粒徑為60nm，聚合物選用聚丙烯高分子切片粒料，平均分子量為55000，在聚丙烯切片進(jìn)行熔融噴絲過程中，在噴絲的噴口和滾筒式收割器之間，安裝復(fù)合粉末噴撒裝置，即將兩個(gè)粉末氣流噴撒裝置安裝在噴絲設(shè)備的噴口和滾筒式收割器之間，離熔融噴絲噴口約50cm的位置，粉末噴撒方向與噴絲噴射運(yùn)動(dòng)方向呈垂直，且從兩側(cè)呈水平方向?qū)?。調(diào)整好粉末噴撒的高度和方向，使其主要集中噴撒到運(yùn)動(dòng)中的熔融噴絲上。在聚丙烯熔融噴絲過程中，控制擠壓熔融溫度為280℃溫度下，噴絲熔融體流速為1.5g/min，噴絲熱氣流溫度為350℃，氣流速度為250m/s。同時(shí)向噴射運(yùn)動(dòng)的噴絲水平左右兩向相對(duì)噴撒納米殺菌消毒粉末，使納米殺菌消毒粉末粘附在噴絲的表面，并隨噴絲運(yùn)動(dòng)到接收器，可以制得負(fù)載載銀羥基磷灰石與銳鈦礦型納米二氧化鈦的復(fù)合粉體的聚丙烯無(wú)紡布。
顯微結(jié)構(gòu)分析顯示，所獲的無(wú)紡布纖維表面附著的復(fù)合粉末屬半嵌入式的融粘，附著力好，粉末外露的有效表面積達(dá)到約50％，說明在所獲得的無(wú)紡布的絲纖維表面負(fù)載了高效納米殺菌消毒粉末。負(fù)載在纖維表面的復(fù)合殺菌消毒粉末占無(wú)紡布的重量百分比約為1.5％。經(jīng)檢測(cè)，制備的高效殺菌消毒功能無(wú)紡布，既具有很高的過濾效果，對(duì)0.3μmNaCl氣溶膠的過濾率大于95％，空氣透過阻力小于30MPa；同時(shí)具有高效殺菌滅病毒功能，對(duì)大腸桿菌和金色葡萄球菌的抑制殺滅率大于99.5％。
權(quán)利要求
1.一種納米負(fù)載型高效殺菌消毒的無(wú)紡布的制備方法，其特征在于，包括以下步驟(1)混合將殺菌消毒粉末混合在聚合物切片中，其中殺菌消毒粉末的重量百分比為1.8～3.0％；(2)熔融將殺菌消毒粉末和聚合物切片共混物加入熔融噴絲設(shè)備中，擠壓熔融，溫度為150～280℃；(3)噴絲噴絲熔融體流速為0.5～5g/min，在離噴絲口100～150cm處滾筒式收割器上冷凝收集，獲得纖維內(nèi)部和表面負(fù)載有殺菌消毒粉末的超細(xì)熔噴無(wú)紡布。
2.一種納米負(fù)載型高效殺菌消毒的無(wú)紡布的制備方法，其特征在于，包括以下步驟(1)混合將殺菌消毒粉末混合在聚合物切片中，其中殺菌消毒粉末的重量百分比為1.8～3.0％；(2)熔融將殺菌消毒粉末和聚合物切片共混物加入熔融噴絲設(shè)備中，擠壓熔融；(3)噴絲噴絲熔融體流速為0.5～5g/min，在離噴絲口100～150cm處滾筒式收割器上冷凝收集，獲得纖維內(nèi)部和表面負(fù)載有殺菌消毒粉末的超細(xì)熔噴無(wú)紡布；(4)在上述熔融、噴絲的過程中，在噴絲設(shè)備的噴口和滾筒式收割器之間，根據(jù)噴絲速率調(diào)節(jié)滾筒式收割器的轉(zhuǎn)動(dòng)和水平運(yùn)動(dòng)速率，噴絲速率大，轉(zhuǎn)動(dòng)和水平運(yùn)動(dòng)速率也要增大，向熔融的噴絲表面噴撒納米殺菌消毒粉末，使復(fù)合粉末嵌入或融粘在噴絲的表面，獲得絲纖維表面負(fù)載了高效納米殺菌消毒粉末的無(wú)紡布。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的納米負(fù)載型高效殺菌消毒的無(wú)紡布的制備方法，其特征是，所述的步驟(1)中，殺菌消毒粉末是指納米二氧化鈦粉末、富含羥基的羥基磷灰石超細(xì)粒子、銀或銀鹽，或者采用上述其中的一種或幾種粉末形成的具有協(xié)同殺滅病菌作用和降解有機(jī)物功能的復(fù)合體或混合物。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的納米負(fù)載型高效殺菌消毒的無(wú)紡布的制備方法，其特征是，所述的聚合物切片為聚酯、聚氨酯、聚丙烯或聚乙烯高分子材料，平均分子量為50000～80000。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的納米負(fù)載型高效殺菌消毒的無(wú)紡布的制備方法，其特征是，所述的步驟(3)中，噴絲熱氣流溫度為280～480℃。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2或5所述的納米負(fù)載型高效殺菌消毒的無(wú)紡布的制備方法，其特征是，所述的步驟(3)中，氣流速度為200～350m/s。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的納米負(fù)載型高效殺菌消毒的無(wú)紡布的制備方法，其特征是，所述的步驟(4)，具體如下①?gòu)?fù)合粉末噴撒裝置的準(zhǔn)備與安裝將兩個(gè)粉末氣流噴撒器安裝在噴絲設(shè)備的噴口和滾筒式收割器之間，離熔融噴絲噴口30～50cm的位置，呈水平平行對(duì)噴方向，在兩個(gè)粉末氣流噴撒器的粉末噴口位置，安裝垂直擋板，擋住對(duì)噴出來未被噴絲粘附的粉末，在兩塊擋板的下邊安裝收集掉落的粉末的盛器，以將噴撒掉落的粉末收集再利用，安裝好后將殺菌消毒粉末加入到兩個(gè)粉末氣流噴撒器中，調(diào)整好粉末噴撒的高度和方向，使其集中噴撒到運(yùn)動(dòng)中的熔融噴絲上；②聚合物熔融噴絲將聚合物切片加入熔融噴絲設(shè)備中，在150～280℃溫度下擠壓熔融，噴絲的工藝條件為噴絲熔融體流速為1～5g/min；③粉末噴撒負(fù)載向噴射運(yùn)動(dòng)的熔融噴絲噴撒殺菌消毒粉末，獲得纖維表面均勻負(fù)載有殺菌消毒粉末的超細(xì)熔噴無(wú)紡布。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的納米負(fù)載型高效殺菌消毒的無(wú)紡布的制備方法，其特征是，所述的垂直擋板，其寬為1m，高為0.8m。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的納米負(fù)載型高效殺菌消毒的無(wú)紡布的制備方法，其特征是，所述的噴絲的工藝條件為噴絲熱氣流溫度250～450℃，氣流速度200～350m/s。
全文摘要
一種屬于材料制備技術(shù)領(lǐng)域的納米負(fù)載型高效殺菌消毒的無(wú)紡布的制備方法，本發(fā)明包括以下步驟(1)混合將殺菌消毒粉末混合在聚合物切片中；(2)熔融將殺菌消毒粉末和聚合物切片共混物加入熔融噴絲設(shè)備中，擠壓熔融；(3)噴絲噴絲熔融體流速為0.5～5g/min，在離噴絲口100～150cm處滾筒式收割器上冷凝收集。為能夠使更多的復(fù)合殺菌消毒粉末負(fù)載到無(wú)紡布纖維的表面，還可以增加步驟(4)，即在上述熔融、噴絲的過程中，在噴絲設(shè)備的噴口和滾筒式收割器之間，向熔融的噴絲表面噴撒納米殺菌消毒粉末，使復(fù)合粉末嵌入或融粘在噴絲的表面。本發(fā)明使無(wú)紡布纖維負(fù)載殺菌消毒粉末，從而使制備的復(fù)合無(wú)紡布具有殺滅病菌病毒的功能。
文檔編號(hào)D04H3/02GK1718876SQ20051002793
公開日2006年1月11日 申請(qǐng)日期2005年7月21日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月21日
發(fā)明者劉河洲, 孫康, 吳人潔 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)