本發明涉及醫用護理器具的,尤其是涉及一種護理器具用超高分子量聚乙烯纖維。
背景技術:
1、口罩作為常用的護理器具,其核心功能依賴于過濾材料的性能。傳統口罩多采用聚丙烯(pp)熔噴布作為過濾層,依靠纖維的靜電吸附和機械阻隔作用過濾顆粒物。
2、相關技術中,cn115336825a公開了一種具有多重防護的強透氣口罩,由罩體、鼻夾、耳帶構成;罩體由外到內包括疏水透氣層、靜電吸附層、定向輸水層、親膚涼爽層。所述疏水透氣層采用高分子防水透氣材料;所述靜電吸附層采用靜電紡絲纖維布;所述定向輸水層,采用具有圓柱凸起陣列的靜電紡絲纖維布;所述親膚涼爽層采用具有圓孔陣列納米聚乙烯纖維多孔布。
3、但是,在使用口罩時,呼吸出的氣體會導致口罩中的聚乙烯纖維多孔布潮濕,導致過濾效果下降,且細菌和病毒更易在口罩表面存活與繁殖,造成口罩的護理效果降低。
技術實現思路
1、為了提高護理器具中的超高分子量聚乙烯纖維在潮濕環境下的過濾效果和抗菌性能,本技術提供一種護理器具用超高分子量聚乙烯纖維。
2、第一方面,本技術提供的一種護理器具用超高分子量聚乙烯纖維,采用如下的技術方案:
3、一種護理器具用超高分子量聚乙烯纖維,包括如下原料:超高分子量聚乙烯樹脂70-85份,鈦酸鋇顆粒1-3份,甲基丙烯酰氧乙基二甲基芐基氯化銨0.5-1.5份,磺化殼聚糖1-2份,sebs熱塑性彈性體3-5份,硅烷偶聯劑0.3-0.5份,抗氧劑0.1-0.3份。
4、通過采用上述技術方案,鈦酸鋇通過硅烷偶聯劑表面改性后,與超高分子量聚乙烯樹脂形成化學鍵合,減少界面缺陷,避免水分滲入導致電荷泄漏而影響對微塵的吸附效果。磺化殼聚糖的磺酸基具有吸濕性,通過共價鍵固定在超高分子量聚乙烯樹脂后,形成局部親水微區,引導水分子定向分布,避免形成連續水膜而破壞吸附效果。sebs的苯乙烯硬段與超高分子量聚乙烯樹脂形成物理交聯網絡,丁烯-乙烯軟段提供彈性,抑制水分誘導的纖維膨脹變形。因此,可以提高潮濕環境下的過濾效果。甲基丙烯酰氧乙基二甲基芐基氯化銨的季銨陽離子通過靜電吸附破壞細菌細胞膜脂質層,有助于提高對金黃色葡萄球菌等細菌的24小時殺菌率。磺化殼聚糖的磺酸基模擬宿主細胞表面硫酸乙酰肝素,競爭性吸附病毒,阻止其感染宿主細胞,有助于提高抗病毒性。抗氧劑有助于保持纖維在潮濕環境下的強度。因此,采用上述原料配比,可以制得在在潮濕環境下具有優良過濾效果和抗菌性能的纖維,這種纖維更適用于口罩等護理器具。
5、在一個具體的可實施方案中,所述鈦酸鋇顆粒的粒徑為50-100nm。
6、通過采用上述技術方案,50-100nm的顆粒不易團聚,有助于在超高分子量聚乙烯樹脂中分散均勻,避免因團聚導致的纖維內部應力集中,提升力學強度。
7、在一個具體的可實施方案中,還包括氮化硼納米片。
8、通過采用上述技術方案,氮化硼納米片的疏水表面抑制水分子滲透,與鈦酸鋇形成“疏水-極性”復合駐極網絡,在潮濕環境下提高電荷保持率,從而改善駐極性能,提高纖維在潮濕環境下的過濾效果。
9、在一個具體的可實施方案中,還包括微晶纖維素。
10、通過采用上述技術方案,微晶纖維素在熔融共混中充當潤滑劑,降低超高分子量聚乙烯樹脂熔體粘度,減少sebs的添加用量。微晶纖維素表面羥基與磺化殼聚糖的磺酸基通過氫鍵結合,形成致密抗粘附層,有助于抑制生物膜形成,提高纖維在潮濕環境下的過濾效果。
11、第二方面,本技術提供的一種護理器具用超高分子量聚乙烯纖維的制備方法,采用如下的技術方案:
12、一種護理器具用超高分子量聚乙烯纖維的制備方法,包括如下步驟:
13、將鈦酸鋇顆粒分散于乙醇中,加入硅烷偶聯劑,超聲處理后干燥,得到預處理顆粒;
14、將超高分子量聚乙烯樹脂、預處理顆粒、sebs熱塑性彈性體、抗氧劑混合均勻,得到預混干料;
15、將預混干料在160-240℃下熔融,得到熔體,將熔體升溫至250-260℃,以1.5-2.5g/min的速度輸送至噴絲板進行噴絲,將噴絲得到的纖維冷卻至80-85℃,得到初生纖維;
16、將初生纖維進行牽伸,牽伸比為5-8倍,再加熱至100-105℃,拉伸2-3倍,繼續升溫至120-125℃,拉伸4-5倍,再降溫至105-110℃,松弛處理30-40分鐘,得到成型纖維;
17、將成型纖維浸入去離子水中,在30-40kv、1-1.5khz的高壓交變電場下處理25-35秒,干燥后,得到護理器具用超高分子量聚乙烯纖維。
18、通過采用上述技術方案,預先用硅烷偶聯劑對鈦酸鋇顆粒進行處理,有助于降低鈦酸鋇顆粒表面能,減少團聚,并增強與增強與超高分子量聚乙烯樹脂的界面結合。預先將原料混合,再進行熔融,可以避免熔融共混時填料沉降,在上述溫度和速度下進行噴絲,可以提高纖維直徑均一性,使得纖維表面光滑無缺陷,避免應力集中導致的早期斷裂。在上述工藝條件下進行多級熱拉伸,可以提高纖維的力學性能。然后再進行水駐極處理,有助于提高纖維的過濾性能。因此,可以得到力學性能和過濾效果均較好的纖維。
19、在一個具體的可實施方案中,所述磺化殼聚糖按如下步驟制備:
20、將殼聚糖、氨基磺酸、dmf/ipa混合溶劑混合,在氮氣保護下,升溫至70-80℃,在攪拌下反應6-8小時,冷卻至室溫,緩慢加入naoh溶液調節ph至7-8,離心分離沉淀,將沉淀進行清洗、真空干燥,得到磺化殼聚糖粉末。
21、在一個具體的可實施方案中,所述dmf/ipa混合溶劑包括體積比為1:(1-1.2)的dmf與ipa。
22、在一個具體的可實施方案中,所述殼聚糖與氨基磺酸的重量比為1:(3-4)。
23、在一個具體的可實施方案中,所述殼聚糖與dmf/ipa混合溶劑的固液比為0.05-0.08kg/l。
24、通過采用上述技術方案,氨基磺酸比較溫和,可以避免強酸導致殼聚糖鏈過度降解。dmf溶解殼聚糖并促進磺酸基滲透,ipa調節體系極性,抑制副反應。氮氣保護防止氨基磺酸高溫分解產生刺激性氣體,同時避免殼聚糖氧化變黃。70-80℃反應溫度平衡反應速率與分子鏈完整性,確保磺酸基團高效接枝。naoh溶液調節ph至7-8,可以中和過量氨基磺酸,避免強酸性破壞殼聚糖骨架。離心、清洗、真空干燥,可以去除未反應試劑及低分子副產物,從而制備得到高純度的磺化殼聚糖。
25、在一個具體的可實施方案中,在護理器具用超高分子量聚乙烯纖維的制備方法中,將成型纖維浸入去離子水中,在30-40kv、1-1.5khz的高壓交變電場下處理25-35秒,干燥后,在氬氣等離子體反應腔中處理5-10min,再引入全氟丙烯酸酯進行氣相沉積,沉積結束后,得到護理器具用超高分子量聚乙烯纖維。
26、通過采用上述技術方案,等離子體刻蝕纖維表面,增加比表面積,形成微納結構,全氟丙烯酸酯沉積形成疏水層阻隔水分子滲透,因此,有助于進一步提高護理器具用超高分子量聚乙烯纖維在潮濕環境下的吸附效果。
27、綜上所述,本技術具有以下有益效果:
28、1、本技術通過采用含有鈦酸鋇顆粒、甲基丙烯酰氧乙基二甲基芐基氯化銨、磺化殼聚糖和sebs熱塑性彈性體的配方,同時提高了超高分子量聚乙烯纖維的在潮濕環境下的過濾效果和抗菌性能。
29、2、本技術中優選采用氮化硼納米片和微晶纖維素,有助于進一步提高纖維在潮濕環境下的過濾效果。
30、3、本技術的方法,可以提高纖維直徑均一性,使得纖維表面光滑無缺陷,得到力學性能和過濾效果均較好的纖維。