抗菌PP專用料-RingierEvents課件

非織造布與纖維用抗菌聚丙烯專用料的研制及其在醫(yī)療衛(wèi)生領(lǐng)域的應(yīng)用二O一二年二月中國(guó)石化上海石油化工股份有限公司塑料部非織造布與纖維用抗菌聚丙烯專用料的研制及其在二O一二年1.前言

非織造布以其獨(dú)有的結(jié)構(gòu)、優(yōu)異的性能、低廉的價(jià)格等傳統(tǒng)紡織品無(wú)法比擬的優(yōu)越性而迅速滲入到了國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域。特別是在醫(yī)療衛(wèi)生領(lǐng)域，非織造布有著十分廣闊的發(fā)展空間。但這類材料從原料到加工過(guò)程不可避免地會(huì)攜帶許多細(xì)菌，難以達(dá)到衛(wèi)生材料的抗菌要求，因此非織造布的抗菌處理勢(shì)在必行?？咕鶳P專用料，具有內(nèi)在抗菌性。所制成的抗菌非織造布可以將沾污在纖維和布面上的細(xì)菌很快殺死或抑制其增殖，保持自身清潔狀態(tài)。預(yù)防或降低疾病傳播。從而提高人民健康水平。本課題將對(duì)纖維及非織造布用抗菌PP專用料進(jìn)行開(kāi)發(fā)和研制。1.前言

2.實(shí)驗(yàn)部分2.1原輔料纖維級(jí)聚丙烯粉料（上海石化塑料事業(yè)部產(chǎn)）抗氧劑、成核劑、過(guò)氧化物等少許添加劑（市售）抗菌劑：（市售和自行復(fù)配）2.2試驗(yàn)主要設(shè)備GH-10DQ型混料機(jī)

D303帶型螺桿造粒機(jī)

GH-50DQ型混料機(jī)STSH-Z72雙螺桿配混擠出造粒機(jī)2.實(shí)驗(yàn)部分STSH-Z72雙螺桿配混擠出造粒機(jī)2.3測(cè)試儀器熔體流動(dòng)速率測(cè)試：熔體流動(dòng)速率測(cè)定儀美國(guó)TINUSOLSEN987熱性能測(cè)試：DSC-10型差示掃描量熱儀美國(guó)TA儀器公司力學(xué)性能測(cè)試：萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)日本島津，AGS-5KND懸臂梁沖擊試驗(yàn)機(jī)日本東洋精機(jī)低溫沖擊儀API美國(guó)DYNISW公司模量測(cè)試：AJS—5000N島津拉力機(jī)抗菌劑分布觀測(cè)：透射電子顯微鏡（TEM）日本電子株式會(huì)社抗菌性能測(cè)試：由上海市工業(yè)微生物研究所測(cè)試2.3測(cè)試儀器2.4分析測(cè)試方法2.4.1抗菌性能測(cè)試抗菌防霉測(cè)試QB/T2591-2003抗菌防霉長(zhǎng)久性測(cè)試JC/T939-2004纖維和非織造布抗菌防霉測(cè)試QB/T20944.2-20082.4分析測(cè)試方法2.4.1抗菌性能測(cè)試2.4.2常規(guī)力學(xué)性能測(cè)試熔體流動(dòng)速率GB/T3682-2000拉伸屈服應(yīng)力 ASTMD638彎曲模量 ASTMD256懸臂梁沖擊強(qiáng)度ASTMD2562.4.3DSC分析在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，取少量試樣，以10℃/min的速率升溫至200℃，然后以同樣的速率冷卻至室溫，進(jìn)行熔融及結(jié)晶測(cè)試（DSCTATNSTRUMENTS）。2.4.2常規(guī)力學(xué)性能測(cè)試3.結(jié)果與討論3.1抗菌劑選擇以及在PP中的分散性聚丙烯所用抗菌劑是一種具有殺滅微生物或抑制微生物繁殖的新型添加劑，添加微量抗菌劑即賦予聚丙烯長(zhǎng)期的抗菌和殺菌能力。為此我們先后對(duì)有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合型和新型高效有機(jī)型等多種抗菌劑進(jìn)行了研制、復(fù)配。并進(jìn)行了反復(fù)的紡絲試驗(yàn)和技術(shù)探索。采用以上二種抗菌劑制成的抗菌PP專用料，其本身都具備了強(qiáng)抗菌防霉能力，但有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合型抗菌劑由于粒徑太小，表面能大，微粒在持續(xù)的紡絲高溫下，出現(xiàn)了團(tuán)聚現(xiàn)象，不僅使專用料可紡性受到了影響，更為嚴(yán)重的是使專用料的抗菌率急劇下降。而新型高效有機(jī)型抗菌劑卻“忍受”住了紡絲持續(xù)高溫以及過(guò)量降溫母粒（過(guò)氧化物）的影響。不僅其結(jié)構(gòu)性能未變，而且在高溫PP熔體中表現(xiàn)出良好的分散狀態(tài)，隨后我們反復(fù)試驗(yàn)優(yōu)化了分散劑配方，把易與凝結(jié)的成分去除。從而使其分散狀態(tài)更佳。3.結(jié)果與討論3.1抗菌劑選擇以及在PP中的分散性從圖1可見(jiàn)：抗菌劑均勻地分散在PP纖維中。圖1抗菌劑在纖維中分布情況截面圖從圖1可見(jiàn)：抗菌劑均勻地分散在PP纖維中。圖1抗菌劑在3.2抗菌劑對(duì)PP材料熱力學(xué)結(jié)晶性能的影響聚丙烯大分子雖經(jīng)抗菌功能團(tuán)的改性，但其主體結(jié)構(gòu)仍達(dá)99％以上，仍不失其優(yōu)異的特性。但大分子聚集態(tài)情況稍有變化。在小試的經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上，我們進(jìn)行了擴(kuò)大試驗(yàn)及生產(chǎn)，制出了若干批符合紡絲特性的抗菌PP專用料。其熱性能見(jiàn)DSC圖譜：圖2：抗菌PPDSC圖

圖3：普通PPDSC圖

3.2抗菌劑對(duì)PP材料熱力學(xué)結(jié)晶性能的影響聚丙烯從圖2、圖3的DSC圖譜曲線中得出如下數(shù)據(jù)：見(jiàn)表1：表1：PP專用料樣品DSC數(shù)據(jù)Tc(℃)Tm(℃)Tonset(℃)Tonset-Tc(℃)ΔH(j/g)結(jié)晶度（%）抗菌PP樣品117.00166.52121.414.41120.057.4同類普通PP樣品122.18166.16124.862.66125.460.0注:Tc為結(jié)晶溫度Tm為熔點(diǎn)Tonset為結(jié)晶起始溫度ΔH為結(jié)晶焓表1中得出:抗菌PP樣品的結(jié)晶速度低于同類普通PP樣品，而(Tonset-Tc)過(guò)冷度數(shù)據(jù)前者大于后者。從而抗菌PP的球晶粒度較同類普通PP要大。在表1中也顯示了前者的結(jié)晶度較后者小。這是因?yàn)榭咕鷦┏虱h(huán)狀結(jié)構(gòu)，其妨礙了大分子的結(jié)晶。從圖2、圖3的DSC圖譜曲線中得出如下數(shù)據(jù)：見(jiàn)表1：TcTm3.3抗菌劑對(duì)材料力學(xué)性能的影響

從前面的研究可知，由于抗菌功能團(tuán)的進(jìn)入，材料結(jié)晶速度變慢，球晶變大，結(jié)晶度有所減少。并且使PP材料的力學(xué)性能也有所變化，如表2所示：表2：抗菌聚丙烯專用料（中試）力學(xué)性能測(cè)試數(shù)據(jù)項(xiàng)目抗菌PP數(shù)據(jù)普通PP數(shù)據(jù)熔體流動(dòng)速率g/10min25.426彎曲模量GPa≥1.5891.631拉伸屈服強(qiáng)度Mpa≥37.6638.63懸臂梁沖擊強(qiáng)度（23℃）J/m≥26.022從表2中可看出：抗菌聚丙烯專用料樣品的力學(xué)性能數(shù)據(jù)的變化，在理論上與大分子聚集態(tài)的變化一致。3.3抗菌劑對(duì)材料力學(xué)性能的影響項(xiàng)目抗菌PP數(shù)據(jù)普通P3.4抗菌劑對(duì)非織造布及纖維質(zhì)量的影響表3：抗菌PP非織造布力學(xué)性能測(cè)試數(shù)據(jù)序號(hào)檢驗(yàn)項(xiàng)目標(biāo)準(zhǔn)要求抗菌PP非織造布普通PP非織造布1平方米克重（g/m2）25±2.024.825.12幅寬偏差（mm）±5.0+2.0+1.83斷裂強(qiáng)力N/5×10cmMD：≥3439.438.04CD：≥2728.628.05斷裂伸長(zhǎng)率（%）MD：/102986CD：/1101047熒光無(wú)無(wú)符合外觀符合一等品要求。從表3可見(jiàn)：抗菌PP非織造布其縱、橫向強(qiáng)力好于普通PP非織造布，這是由于抗菌PP結(jié)晶度低，纖維與纖維間的粘結(jié)強(qiáng)度增加所致。另外，由于抗菌PP結(jié)晶度低、軟化點(diǎn)低，非織造布熱軋溫度降低，從而使非織造布質(zhì)地更加柔軟，透氣、透濕效應(yīng)更強(qiáng)。用即棄衛(wèi)生用品質(zhì)量會(huì)更上臺(tái)階。3.4抗菌劑對(duì)非織造布及纖維質(zhì)量的影響序號(hào)檢驗(yàn)項(xiàng)目標(biāo)準(zhǔn)要求3.4.3抗菌劑對(duì)PP可紡性的影響

由于該抗菌劑與PP的相容性好，抗菌劑在PP基體中分散性好，故其熔體流動(dòng)性不受影響，具有良好的可紡性?？咕鷮Ｓ昧显诩徶萍徴撤ǚ强椩觳己虰CF纖維時(shí)，生產(chǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)都達(dá)到了普通PP的正常速度。紡絲無(wú)噴絲孔堵塞現(xiàn)象；紡絲過(guò)濾無(wú)壓力驟增現(xiàn)象；沒(méi)有出現(xiàn)非正常斷絲現(xiàn)象；纖維成型卷裝和非織造布布面外觀理想。3.4.3抗菌劑對(duì)PP可紡性的影響3.5抗菌PP專用料的抗菌性能特點(diǎn)

[1]抗菌基團(tuán)能消除細(xì)菌一種重要的離子梯度，而細(xì)菌就是通過(guò)這種離子梯度進(jìn)行正常呼吸和獲得營(yíng)養(yǎng)，由于離子梯度的消除，細(xì)菌不能進(jìn)行呼吸和獲得營(yíng)養(yǎng)，最終必然死亡。而它在殺死細(xì)菌的同時(shí)本身并未被消耗，保證了抗菌效果的持久性。抗菌基團(tuán)是經(jīng)過(guò)精心設(shè)計(jì)和優(yōu)選，對(duì)日常生活環(huán)境常見(jiàn)的細(xì)菌、真菌、霉菌等都有優(yōu)異的抑制效果，可有效抑制易導(dǎo)致常見(jiàn)病、多發(fā)病的細(xì)菌以及常造成的黑點(diǎn)、粘滑和臭氣的霉菌。另外該抗菌形式消除了變色以及重金屬問(wèn)題。下面是一組測(cè)出的抗菌防霉數(shù)據(jù)。3.5抗菌PP專用料的抗菌性能特點(diǎn)抗菌PP塑料板抗菌PP有色纖維抗菌PP非織造布對(duì)大腸桿菌抗菌率%>99.996.799對(duì)金黃色葡萄球菌抗菌率%>99.998.599.3防霉等級(jí)0級(jí)0級(jí)0級(jí)表5抗菌PP的抗菌效果

表5中抗菌塑料板是根據(jù)建筑用抗細(xì)菌塑料管抗細(xì)菌性能標(biāo)準(zhǔn)JC/T939-2004方法試驗(yàn)后進(jìn)行檢測(cè)，即：塑料板在50℃溫水連續(xù)沖洗16小時(shí)后再進(jìn)行抗菌防霉檢測(cè)。從表中可見(jiàn)：該抗菌PP專用料具有持久、高效、廣譜的抗菌能力。在紡絲持續(xù)高溫、高濃度的色母粒、高含量的降溫母粒（過(guò)氧化物）作用下，其纖維和非織造布仍能符合抗菌防霉要求?？咕鶳P塑料板抗菌PP有色纖維抗菌PP非織造布對(duì)大腸桿菌>93.6使用安全性該抗菌PP薄板的毒理安全性分別由上海市疾病控制中心檢測(cè)。其中急性經(jīng)口毒性試驗(yàn)為：受試薄板按每cm2加0.2m14%乙酸的比例，以4%乙酸112m1(比規(guī)定濃縮10倍)在60℃中浸泡2h，所得浸提液直接對(duì)20只合格昆明種小鼠(雌、雄各10只，體重18～22g)按20m1/kg體重灌胃。結(jié)果在試驗(yàn)期間各組動(dòng)物活動(dòng)正常，毛色光澤度好，未見(jiàn)任何中毒癥狀和死亡。結(jié)論：屬無(wú)毒級(jí)物質(zhì)。3.6使用安全性皮膚刺激試驗(yàn)為：取合格新西蘭家兔，普通級(jí)4只，體重2.5～3.0kg，試驗(yàn)前24h將背部脊柱兩側(cè)去毛，去毛范圍各約3×3cm2。次日在左側(cè)完好去毛皮膚上劃出2.5×2.5cm2試驗(yàn)區(qū)，將浸提液0.2m1均勻涂在試驗(yàn)區(qū)皮膚上。并用一層玻璃紙覆蓋，再用無(wú)刺激膠布固定，使浸提液與皮膚直接接觸，右側(cè)毛皮膚作對(duì)照。待試驗(yàn)結(jié)束后除去覆蓋物，并用溫水清洗除去殘留浸提液后。分別于除去殘留浸提液后1h、24h和48h觀察試驗(yàn)部位皮膚反應(yīng)，按皮膚刺激反應(yīng)強(qiáng)度的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)評(píng)分并對(duì)皮膚刺激反應(yīng)強(qiáng)度進(jìn)行分級(jí)。結(jié)論：受試物對(duì)家兔急性皮膚刺激均為無(wú)刺激性物質(zhì)。皮膚刺激試驗(yàn)為：4.非織造布用抗菌PP專用料在醫(yī)療、衛(wèi)生領(lǐng)域中的應(yīng)用4.1抗菌PP專用料所制纖維及非織造布特點(diǎn)是：（1）抗菌效果顯著，無(wú)毒無(wú)害，不改變產(chǎn)品的原有性能和質(zhì)量。（2）對(duì)與之接觸細(xì)菌的抑殺率高達(dá)95%以上，因其抑殺細(xì)菌的方式是物理性的，殺菌劑既不溶出，也不分解，更不會(huì)進(jìn)入人體，自然也不會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生任何副作用。（3）抗菌持久，可以長(zhǎng)期保存。使用者即使較長(zhǎng)時(shí)間不更換用品，其自動(dòng)清潔功能也不會(huì)減弱。4.非織造布用抗菌PP專用料在醫(yī)療、衛(wèi)生領(lǐng)域中的應(yīng)用4.14.2應(yīng)用領(lǐng)域4.2.1防護(hù)性醫(yī)用品（1）手術(shù)衣和手術(shù)巾（2）口罩及面罩（3）病員服、病床被單（4）消毒用包布4.2應(yīng)用領(lǐng)域4.2.2婦女衛(wèi)生用料、嬰兒尿布、老人失禁墊等用即棄產(chǎn)品這些產(chǎn)品接觸人類生殖器官、排泄口，是病菌、病毒最易在濕熱環(huán)境下迅速繁殖的地方。如果具備了極強(qiáng)的抑殺細(xì)菌作用，就超越了這些產(chǎn)品只解決吸收污液的單一功能，而是集抗菌、清潔、除異味、保健于一體的高科技新產(chǎn)品。據(jù)統(tǒng)計(jì)，[3]我國(guó)15~49歲生理期婦女有3億之多，2周歲以下需用尿布的嬰兒5000多萬(wàn)，60歲以上老年人已達(dá)1.2億以上，雖然由于中國(guó)人節(jié)儉的風(fēng)俗和中國(guó)長(zhǎng)期欠發(fā)達(dá)的國(guó)情，決定了中國(guó)用即棄產(chǎn)品的發(fā)展與發(fā)達(dá)國(guó)家不盡相同。目前婦女衛(wèi)生用料、嬰兒尿布、成(病、老)人失禁墊等普及率還不高，但我國(guó)畢竟有13億人口這個(gè)龐大的市場(chǎng)，隨著人民生活的不斷改善，對(duì)醫(yī)療和衛(wèi)生水平的要求越來(lái)越高，因而對(duì)抗菌醫(yī)用非織造布的需求量，無(wú)疑是十分可觀的。4.2.2婦女衛(wèi)生用料、嬰兒尿布、老人失禁墊等用即棄產(chǎn)品4.2.3空調(diào)機(jī)用過(guò)濾材料因?yàn)槠胀ū]纖維及其非織造布所制造的過(guò)濾材料不具抗菌能力，而被過(guò)濾的空氣或液體中均存在細(xì)菌，當(dāng)空氣或液體經(jīng)過(guò)過(guò)濾材料時(shí)，細(xì)菌就會(huì)被吸附在材料上，大量繁殖，并形成一種粘滯物，堵塞過(guò)濾材料，發(fā)霉發(fā)黑。而使用抗菌丙綸或非織造布制造的過(guò)濾材料，當(dāng)空氣或液體經(jīng)過(guò)過(guò)濾材料時(shí)，細(xì)菌就會(huì)被吸附抑殺。從而提高被過(guò)濾空氣和液體的清潔質(zhì)量并大大延長(zhǎng)了過(guò)濾材料的使用壽命。

4.2.3空調(diào)機(jī)用過(guò)濾材料（4）抗菌丙綸非織造布鞋材腳氣腳臭是由細(xì)菌和真菌等微生物引起的，在鞋子所形成的密閉環(huán)境里汗液、皮脂、皮屑為微生物提供了營(yíng)養(yǎng)，鞋內(nèi)溫濕度也非常適合其生長(zhǎng)，大量繁殖的細(xì)菌真菌是使鞋子和腳產(chǎn)生異味，發(fā)生腳臭，這就是產(chǎn)生腳氣的原因。據(jù)統(tǒng)計(jì)僅中國(guó)腳氣/腳臭患者就達(dá)4000萬(wàn)之多。但如果穿上了裝有抗菌鞋材的鞋子，就能有效地抑殺細(xì)菌真菌，消除由細(xì)菌感染引起的腳氣/腳臭，給人們提供健康衛(wèi)生的生活。（4）抗菌丙綸非織造布鞋材5.結(jié)論新型高效有機(jī)型抗菌聚丙烯（纖維及非織造布）專用料具有高效、廣譜、持久抗菌能力；具有優(yōu)秀的使用安全性，按有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格制成的浸提液無(wú)毒性、無(wú)刺激性?？咕鷦┡cPP基體相容性好，并在PP