一种太赫兹抗菌无纺布及其制备方法
技术领域
本发明涉及无纺布制备技术领域，具体涉及一种太赫兹抗菌无纺布及其制备方法。
背景技术
无纺布是柔性材料生产系统中的一个技术含量高，市场需求面广，涉及范围宽的现代材料产业，以惊人的速度在发展，被誉为纺织界的“朝阳产业”。尽管不同工艺生产出的无纺布在改善卫生环境，方便使用方面有优越的效果。但人类皮肤及衣服都是细菌滋生的场所，这些细菌以汗水中的尿素等人体排泄物为营养源，不断进行繁殖，同时排放出具有臭味很浓的氨。特别是在医院、车站、商场、影院、公共交通车辆等场所，以及容易滋生细菌的生活用品，如：抹布、内衣、婴儿用品、老人用品及病人用品等，使用普通无纺布，不能有效地避免细菌的繁殖传染及交叉感染。如今，无纺布已应用于各种领域，特别是用于医用领域，因此对无纺布的抗菌性也提出了新要求。
现代医学证明，太赫兹材料所释放的太赫兹波可以有效杀灭细菌。太赫兹(THz)波是指频率在0.1～10THz(波长为3000～30μm)范围内的电磁波，在长波段与毫米波相重合，在短波段与红外光相重合，是宏观经典理论向微观量子理论的过渡区，也是电子学向光子学的过渡区，称为电磁波谱的“太赫兹空隙(THz gap)”。
为了提高无纺布的抗菌性能，扩大其应用领域，本发明提供了一种具有抗老化和红外升温功能的太赫兹抗菌无纺布。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明的第一个方面提供了一种太赫兹抗菌无纺布，所述无纺布的制备原料，按重量百分比计，至少包括以下组分：太赫兹功能母粒5-20％、纺丝级聚烯烃80-95％；所述太赫兹功能母粒的制备原料至少包括以下组分：太赫兹矿物材料、载体和助剂；所述太赫兹矿物材料、载体和助剂的重量比为1：(2-10)：(0.01-0.07)。
作为本发明一种优选的技术方案，所述太赫兹矿物材料的粒径为50nm-10μm。
作为本发明一种优选的技术方案，所述太赫兹矿物材料的中心粒径D50为100nm-800nm。
作为本发明一种优选的技术方案，所述太赫兹矿物材料中氧化硅含量为50wt-80wt％。
作为本发明一种优选的技术方案，所述太赫兹矿物材料中至少包括钾、钠、铁、磷、钙、镁、锶、铷、铌、镓中的一种。
作为本发明一种优选的技术方案，所述太赫兹矿物材料选自长石、麦饭石、电气石、角闪石、砭石和赭石中的至少一种。
作为本发明一种优选的技术方案，所述长石的重量至少占太赫兹矿物材料总重量的25wt％。
作为本发明一种优选的技术方案，所述载体选自PET、PBT、PP、PA、PE、PC、PVC、PEO、EVA、PS、PMMA和ABS中的至少一种。
作为本发明一种优选的技术方案，所述纺丝级聚烯烃为聚丙烯。
本发明的第二个方面提供了所述太赫兹抗菌无纺布的制备方法，包括以下步骤：将太赫兹功能母粒和纺丝级聚烯烃混合，然后经高温熔融、喷丝、铺纲、热压卷取连续一步法制得。
有益效果
本发明提供了一种太赫兹抗菌无纺布，由太赫兹功能母粒和纺丝级聚烯烃共混纺丝制备得到，其发射出的太赫兹波段的发射率可以达到99％，可以有效杀灭各类细菌，同时具有优异的抗老化和红外升温的作用；其次，本发明通过选用特殊种类的太赫兹矿物材料，并利用通过载体大分子将矿物材料包覆形成母粒，有利于太赫兹矿物材料在无纺布体系中分散的更加均匀，且不易逸出；另外，通过特殊种类和粒径的太赫兹矿物材料配合，不仅能够保证产品具有较高的太赫兹发射率，同时了增加纺丝时顺畅性，避免了喷丝过程中堵塞的问题，且制备的纤维的功能具有半永久性，不会出现随着洗涤次数增加功能性减弱的问题。
附图说明
图1为本发明实施例1-3使用的太赫兹矿物材料的成分分析表。
具体实施方式
参选以下本发明的优选实施方法的详述以及包括的实施例可更容易地理解本发明的内容。除非另有限定，本文使用的所有技术以及科学术语具有与本发明所属领域普通技术人员通常理解的相同的含义。当存在矛盾时，以本说明书中的定义为准。
如本文所用术语“由…制备”与“包含”同义。本文中所用的术语“包含”、“包括”、“具有”、“含有”或其任何其它变形，意在覆盖非排它性的包括。例如，包含所列要素的组合物、步骤、方法、制品或装置不必仅限于那些要素，而是可以包括未明确列出的其它要素或此种组合物、步骤、方法、制品或装置所固有的要素。
连接词“由…组成”排除任何未指出的要素、步骤或组分。如果用于权利要求中，此短语将使权利要求为封闭式，使其不包含除那些描述的材料以外的材料，但与其相关的常规杂质除外。当短语“由…组成”出现在权利要求主体的子句中而不是紧接在主题之后时，其仅限定在该子句中描述的要素；其它要素并不被排除在作为整体的所述权利要求之外。
当量、浓度、或者其它值或参数以范围、优选范围、或一系列上限优选值和下限优选值限定的范围表示时，这应当被理解为具体公开了由任何范围上限或优选值与任何范围下限或优选值的任一配对所形成的所有范围，而不论该范围是否单独公开了。例如，当公开了范围“1至5”时，所描述的范围应被解释为包括范围“1至4”、“1至3”、“1至2”、“1至2和4至5”、“1至3和5”等。当数值范围在本文中被描述时，除非另外说明，否则该范围意图包括其端值和在该范围内的所有整数和分数。
单数形式包括复数讨论对象，除非上下文中另外清楚地指明。“任选的”或者“任意一种”是指其后描述的事项或事件可以发生或不发生，而且该描述包括事件发生的情形和事件不发生的情形。
说明书和权利要求书中的近似用语用来修饰数量，表示本发明并不限定于该具体数量，还包括与该数量接近的可接受的而不会导致相关基本功能的改变的修正的部分。相应的，用“大约”、“约”等修饰一个数值，意为本发明不限于该精确数值。在某些例子中，近似用语可能对应于测量数值的仪器的精度。在本申请说明书和权利要求书中，范围限定可以组合和/或互换，如果没有另外说明这些范围包括其间所含有的所有子范围。
本发明的第一个方面提供了一种太赫兹抗菌无纺布，所述无纺布的制备原料，按重量百分比计，至少包括以下组分：太赫兹功能母粒5-20％、纺丝级聚烯烃80-95％；所述太赫兹功能母粒的制备原料至少包括以下组分：太赫兹矿物材料、载体和助剂；所述太赫兹矿物材料、载体和助剂的重量比为1：(2-10)：(0.01-0.07)。
太赫兹功能母料
本发明中，所述太赫兹功能母粒的制备原料至少包括以下组分：太赫兹矿物材料、载体和助剂；所述太赫兹矿物材料、载体和助剂的重量比为1：(2-10)：(0.01-0.07)。
在一种优选的实施方式中，所述太赫兹矿物材料、载体和助剂的重量比为1：(3-6)：(0.02-0.05)。
在一种更优选的实施方式中，所述太赫兹矿物材料、载体和助剂的重量比为1：4：0.035。
太赫兹矿物材料
本发明中，所述太赫兹矿物材料的粒径为50nm-10μm。
在一种更优选的实施方式中，所述太赫兹矿物材料的中心粒径D50为100nm-800nm。
本发明中，所述太赫兹矿物材料的处理方法为：通过湿法分级研磨、喷雾干燥或直接干法研磨至纳米粉体、再经过表面改性及包覆处理提高分散性防止二次团聚；所述表面改性和包覆处理的具体实施方式，没有特别的限定，为本领域技术人员常用的技术手段。
本发明中，所述太赫兹矿物材料中氧化硅含量为50wt-80wt％。
在一种优选的实施方式中，所述太赫兹矿物材料中氧化硅含量为60wt-70wt％。
本发明中，所述太赫兹矿物材料中至少包括钾、钠、铁、磷、钙、镁、锶、铷、铌、镓中的一种。
在一种优选的实施方式中，所述太赫兹矿物材料同时包括钾、钠、铁、磷、钙、镁、锶、铷、铌和镓。
本发明中，所述太赫兹矿物材料选自长石、麦饭石、电气石、角闪石、砭石和赭石中的至少一种。
在一种优选的技术方案中，所述长石的重量至少占太赫兹矿物材料总重量的25wt％。
在一种更优选的实施方式中，所述太赫兹矿物材料为长石和麦饭石的组合，重量比为1：0.5。
在一种优选的技术方案中，所述长石选自钠长石、钾长石、正长石、钙长石中至少一种。
在一种优选的技术方案中，所述长石为钾长石和钠长石的组合，重量比为1：(0.1-0.5)。
在一种更优选的实施方式中，所述钾长石和钠长石的重量比为1：0.3。
载体
本发明中，所述载体选自PET、PBT、PP、PA、PE、PC、PVC、PEO、EVA、PS、PMMA和ABS中的至少一种。
在一种优选的实施方式中，所述载体为PP、PE中的一种。
在一种更优选的实施方式中，所述载体为PP。
本发明中，所述PP为纺丝级PP；所述纺丝级PP的来源，没有特别的限制，可提及燕山石化，牌号S2040。
本发明中，所述PET为聚对苯二甲酸乙二醇酯的缩写。
本发明中，所述PBT为聚对苯二甲酸丁二醇酯的缩写。
本发明中，所述PP为聚丙烯的缩写。
本发明中，所述PA为聚酰胺的缩写。
本发明中，所述PE为聚乙烯的缩写。
本发明中，所述PC为聚碳酸酯的缩写。
本发明中，所述PVC为聚氯乙烯的缩写。
本发明中，所述PEO为聚氧化乙烯的缩写。
本发明中，所述EVA为乙烯-醋酸乙烯共聚物的缩写。
本发明中，所述PS为聚苯乙烯的缩写。
本发明中，所述PMMA为聚甲基丙烯酸甲酯的缩写。
本发明中，所述ABS为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物的缩写。
助剂
本发明中，所述助剂，没有特别的限制，可提及分散剂、相容剂、润滑剂、着色剂、表面活性剂等。
在一种优选的实施方式中，所述助剂为分散剂和相容剂。
在一种更优选的实施方式中，所述分散剂和相容剂的重量比为1：(0.1-0.5)。
在一种更优选的实施方式中，所述分散剂和相容剂的重量比为1：0.3。
本发明中，所述助剂和太赫兹矿物材料的重量比为1：(0.01-0.06)。
在一种更优选的实施方式中，所述助剂和太赫兹矿物材料的重量比为1：0.035。
分散剂
本发明中，所述分散剂，没有特别的限制，可提及甲基丙烯酸缩水甘油酯、聚乙烯蜡、聚丙烯蜡、乙二醇异辛醚、N,N'-乙撑双硬脂酰胺、马来酸酐接枝聚丙烯蜡等。
在一种优选的实施方式中，所述分散剂为马来酸酐接枝聚丙烯蜡。
相容剂
本发明中，所述相容剂，没有特别的限制，一般适用于母粒制备时可以应用的相容剂均可用于本发明。
在一种优选的实施方式中，所述相容剂选自硅烷偶联剂。
在一种更优选的实施方式中，所述硅烷偶联剂的种类不做特殊的限定，可提及氨丙基甲基二乙氧基硅烷。
本发明中，所述的太赫兹功能性母粒的制备方法，没有特别的限制，可提及纳米加工技术、有机无机纳米杂化分散技术、母粒制造工艺等。
在一种优选的实施方式中，所述的太赫兹功能性母粒的制备方法为母粒制造工艺。
在一种更优选的实施方式中，所述母粒制造工艺的详细制备方法不做特殊限定，为本领域熟知的技术方法制备得到。
本发明中，所述太赫兹功能性母粒的母粒制造工艺为：将太赫兹矿物材料、聚烯烃、助剂经有机无机杂化熔融混炼，挤出造粒得到。
纺丝级聚烯烃
本发明中，所述纺丝级聚烯烃为聚丙烯。
本发明中，所述聚丙烯的来源，没有特别的限制，可提及燕山石化，牌号S2040。
本发明的第二个方面提供了所述太赫兹抗菌无纺布的制备方法，包括以下步骤：将太赫兹功能母粒和纺丝级聚烯烃混合，然后经高温熔融、喷丝、铺纲、热压卷取连续一步法制得。
下面通过实施例对本发明进行具体描述。有必要在此指出的是，以下实施例只用于对本发明作进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的专业技术人员根据上述本发明的内容做出的一些非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。
另外，如果没有其它说明，所用原料都是市售的。
实施例
实施例1
实施例1提供了一种太赫兹抗菌无纺布，所述无纺布的制备原料，按重量百分比计，至少包括以下组分：太赫兹功能母粒10％、纺丝级聚烯烃90％；所述太赫兹功能母粒的制备原料至少包括以下组分：太赫兹矿物材料、载体和助剂；所述太赫兹矿物材料、载体和助剂的重量比为1：4：0.035；所述太赫兹矿物材料处理后的中心粒径D50为100nm-800nm；所述太赫兹的处理方法为：通过湿法分级研磨、喷雾干燥或直接干法研磨至纳米粉体、再经过表面改性及包覆处理提高分散性防止二次团聚；所述太赫兹矿物材料为长石和麦饭石的组合，重量比为1：0.5；所述长石为钾长石和钠长石的组合，重量比为1：0.3；所述太赫兹矿物材料的具体成分见图1；所述载体为纺丝级聚丙烯，选自燕山石化，牌号S2040；所述助剂为马来酸酐接枝聚丙烯蜡和氨丙基甲基二乙氧基硅烷的组合，重量比为1：0.3；所述太赫兹功能性母粒的母粒制造工艺为：将太赫兹矿物材料、聚烯烃、助剂经有机无机杂化熔融混炼，挤出造粒得到；所述纺丝级聚丙烯，选自燕山石化牌号S2040。
所述太赫兹抗菌无纺布的制备方法，包括以下步骤：将太赫兹功能母粒和纺丝级聚烯烃混合，然后经高温熔融、喷丝、铺纲、热压卷取连续一步法制得。
实施例2
实施例2提供了一种太赫兹抗菌无纺布，所述无纺布的制备原料，按重量百分比计，至少包括以下组分：太赫兹功能母粒5％、纺丝级聚烯烃95％；所述太赫兹功能母粒的制备原料至少包括以下组分：太赫兹矿物材料、载体和助剂；所述太赫兹矿物材料、载体和助剂的重量比为1：2：0.01；所述太赫兹矿物材料处理后的中心粒径D50为100nm-800nm；所述太赫兹的处理方法为：通过湿法分级研磨、喷雾干燥或直接干法研磨至纳米粉体、再经过表面改性及包覆处理提高分散性防止二次团聚；所述太赫兹矿物材料为钾长石和钠长石的组合，重量比为1：0.1；所述太赫兹矿物材料的具体成分见图1；所述载体为纺丝级聚丙烯，选自燕山石化，牌号S2040；所述助剂为马来酸酐接枝聚丙烯蜡和氨丙基甲基二乙氧基硅烷的组合，重量比为1：0.1；所述太赫兹功能性母粒的母粒制造工艺为：将太赫兹矿物材料、聚烯烃、助剂经有机无机杂化熔融混炼，挤出造粒得到；所述纺丝级聚丙烯，选自燕山石化牌号S2040。
所述太赫兹抗菌无纺布的制备方法，包括以下步骤：将太赫兹功能母粒和纺丝级聚烯烃混合，然后经高温熔融、喷丝、铺纲、热压卷取连续一步法制得。
实施例3
实施例3提供了一种太赫兹抗菌无纺布，所述无纺布的制备原料，按重量百分比计，至少包括以下组分：太赫兹功能母粒20％、纺丝级聚烯烃95％；所述太赫兹功能母粒的制备原料至少包括以下组分：太赫兹矿物材料、载体和助剂；所述太赫兹矿物材料、载体和助剂的重量比为1：10：0.07；所述太赫兹矿物材料处理后的中心粒径D50为100nm-800nm；所述太赫兹的处理方法为：通过湿法分级研磨、喷雾干燥或直接干法研磨至纳米粉体、再经过表面改性及包覆处理提高分散性防止二次团聚；所述太赫兹矿物材料为长石和麦饭石的组合，重量比为1：3；所述长石为钾长石和钠长石的组合，重量比为1：0.5；所述太赫兹矿物材料的具体成分见图1；所述载体为纺丝级聚丙烯，选自燕山石化，牌号S2040；所述助剂为马来酸酐接枝聚丙烯蜡和氨丙基甲基二乙氧基硅烷的组合，重量比为1：0.5；所述太赫兹功能性母粒的母粒制造工艺为：将太赫兹矿物材料、聚烯烃、助剂经有机无机杂化熔融混炼，挤出造粒得到；所述纺丝级聚丙烯，选自燕山石化牌号S2040。
所述太赫兹抗菌无纺布的制备方法，包括以下步骤：将太赫兹功能母粒和纺丝级聚烯烃混合，然后经高温熔融、喷丝、铺纲、热压卷取连续一步法制得。
实施例4
实施例4与实施例1的区别在于，所述太赫兹矿物材料为电气石，购买于灵寿县兴源矿物粉体加工厂。
实施例5
实施例5与实施例1的区别在于，所述太赫兹矿物材料为角闪石，购买于灵寿县兴源矿物粉体加工厂。
实施例6
实施例6与实施例1的区别在于，所述钠长石和钾长石均购买于灵寿县兴源矿物粉体加工厂。
实施例7
实施例7提供了一种无纺布，所述无纺布的制备方法为：将纺丝级聚丙烯经高温熔融、喷丝、铺纲、热压卷取连续一步法制得；所述纺丝级聚丙烯选自燕山石化，牌号S2040。
性能测试
1、抗菌性测试：根据GB/T 20944.3-2008标准进行测试，测得太赫兹功能纤维对金黄色葡萄球菌的抑菌率结果如表1所示。
2、远红外辐照升温测试：根据GB/T 30127-2013《纺织品远红外性能的检测和评价》标准进行测试，测试结果如表1所示。
3、太赫兹发射率的测试：使用太赫兹光谱仪进行检测，测试结果如表1所示。
表1.实施例性能测试结果
前述的实例仅是说明性的，用于解释本发明所述方法的一些特征。所附的权利要求旨在要求可以设想的尽可能广的范围，且本文所呈现的实施例仅是根据所有可能的实施例的组合的选择的实施方式的说明。因此，申请人的用意是所附的权利要求不被说明本发明的特征的示例的选择限制。在权利要求中所用的一些数值范围也包括了在其之内的子范围，这些范围中的变化也应在可能的情况下解释为被所附的权利要求覆盖。
