一种碳气凝胶熔喷布及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种碳气凝胶熔喷布及其制备方法，其中，该碳气凝胶熔喷布，按重量份数计包含以下组分：聚丙烯树脂80

【技术实现步骤摘要】
一种碳气凝胶熔喷布及其制备方法


[0001]本专利技术属于熔喷布
，具体涉及一种碳气凝胶熔喷布及其制备方法。

技术介绍

[0002]熔喷布是采用高速热空气流对模头喷丝孔挤出的聚合物熔体细流进行牵伸形成超细纤维，并将超细纤维自身粘合形成的熔喷法非织造布。所述熔喷布以聚丙烯为主要原料，已经广泛应用在过滤材料、医疗卫生材料、环境保护材料、服装材料、电池隔膜材料以及擦拭材料等领域。
[0003]所述熔喷布具有很好的空气过滤性，是较为良好的口罩材料，其防护机理是：通过对熔喷布驻极而使得熔喷布产生静电吸附作用，从而起到阻隔细菌、灰尘等微小颗粒的作用。但是这种熔喷布制作的口罩使用3
‑
4小时后其防护性能就会大大下降，口罩更换频率高，使用效率低，医疗废物处理量也较大。
[0004]碳气凝胶是一种具有连续纳米多孔材料结构的新型碳材料，具有高比表面积、高孔隙率、良好导电性以及孔径可控等性能，受到广泛关注。将间苯二酚和甲醛作为原料，通过溶胶
‑
中间物及超临界干燥等过程制得具有低密度、低热导率的有机电极碳，经过进一步的高温碳化过程制得了碳气凝胶。这一开创性工作为碳气凝胶材料的发展及应用奠定了基础，掀起了碳气凝胶研究的热潮。经过科研人员不断开发出碳气凝胶新的应用领域，特别是其作为吸附材料的应用，表现出优异的不可取代的特性。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术的主要目的在于提供一种碳气凝胶熔喷布，解决了现有熔喷布的抗菌杀菌、对PM2.5的过滤率、对细菌的过滤率以及透气性不佳的问题；
[0006]本专利技术的目的还在于提供应用上述碳气凝胶熔喷布的制备方法。
[0007]为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：一种碳气凝胶熔喷布，按重量份数计包含以下组分：聚丙烯树脂80
‑
90份、碳气凝胶材料5
‑
10份、二氧化钛5
‑
10份、稳定剂0.2
‑
1份、偶联剂0.5
‑
2份、分散剂0.1
‑
0.5份。
[0008]优选地，所述碳气凝胶材料为碳气凝胶、活化碳气凝胶中的至少一种；且，所述碳气凝胶材料的粒径为0.5
‑
10um。
[0009]优选地，所述二氧化钛的粒径为0.5
‑
5um。
[0010]需要说明的是，本专利技术通过同时加入碳气凝胶和二氧化钛，有效的提高了碳气凝胶熔喷布抗菌性和过滤性，从而扩大了该碳气凝胶熔喷布的使用范围，其中的作用机理为：
[0011]TiO2光催化材料的反应机理是：锐钛晶形的TiO2在光照下被激发产生空穴
‑
电子对，移动到TiO2表面，与空气中的H2O、O2、OH
‑
反应，生成
·
OH自由基，
·
OH可以氧化几乎全部有机物和部分无机物，最终将其分解为CO2和H2O等无害物质。而TiO2本身不参加反应，可长期有效，且TiO2不会发生光腐蚀，耐酸碱性好，化学性质稳定，对生物无毒性。而碳气凝胶是一种具有连续纳米多孔材料结构的新型碳材料，具有高比表面积、高孔隙率、良好导电性以
及孔径可控等性能，且强吸附性能是其很重要的特点。碳气凝胶和二氧化钛的结合，符合“吸附
‑‑
催化
‑‑
再吸附
‑‑
再催化”的浓度差梯度催化，可大幅提升吸附和催化性能。
[0012]优选地，所述稳定剂为有机锡；所述偶联剂为钛酸丁酯、钛酸异丙酯中的至少一种；所述分散剂为甲基戊醇、聚丙烯酰胺、三乙基己基磷酸、纤维素衍生物和聚乙二醇脂肪酸酯中的至少一种。
[0013]本专利技术还请求保护一种碳气凝胶熔喷布的制备方法，该方法通过以下步骤实现：
[0014](1)、按重量份数计，分别称取以下组分：聚丙烯树脂80
‑
90份、碳气凝胶材料5
‑
10份、二氧化钛5
‑
10份、稳定剂0.2
‑
1份、偶联剂0.5
‑
2份、分散剂 0.1
‑
0.5份，备用；
[0015](2)、将(1)中所述的聚丙烯树脂、碳气凝胶材料、二氧化钛、稳定剂、偶联剂和分散剂依次加入至混料箱内进行搅拌混合，获得原料混合物；
[0016](3)、将(2)中获得的原料混合物加入至螺杆挤出机中进行熔融挤出，获得熔体；
[0017](4)、将(3)中获得的熔体经过过滤装置过滤，获得过滤后的熔体；
[0018](5)、将(4)中获得的熔体通过高速热空气流将细流牵伸后，两侧的冷空气掺入牵伸热空气流，使细流冷却成形，获得超细纤维；
[0019](6)、将(5)中获得的超细纤维收集在凝网帘上，利用自身余热互相粘和在一起，并经过切边机切边，卷绕在卷绕辊上，以获得各种不同规格的熔喷布，即得所述碳气凝胶熔喷布。
[0020]所述超细纤维的直径可以达到0.5
‑
10微米，并具有独特的毛细结构，因该毛细结构增加了单位面积内超细纤维的数量和表面积，从而使所述熔喷布具有很好空气过滤。
[0021]优选地，所述螺杆挤出机的螺杆及模头温度为170
‑
230℃，1区为 200
‑
215℃，2区为200
‑
225℃，3区为220
‑
235℃，法兰温度为230
‑
235℃，弯头温度为225
‑
235℃，螺杆主频为10
‑
20Hz。
[0022]优选地，所述(5)中通过高速热空气流将熔体细流牵伸时，热空气温度为270
‑
300℃，热空气压力为0.2
‑
0.5MPa。
[0023]优选地，所述(6)中在凝网帘下部设置有使得纤维收集在凝网帘上的真空抽吸装置，依靠自身热粘合成无纺布；成网的接收距离为10
‑
25cm，成网速度为700
‑
3000m/h。
[0024]与现有技术相比，本专利技术公开保护的一种碳气凝胶熔喷布及其制备方法，具有如下优异效果：
[0025]本专利技术通过采用由聚丙烯树脂、碳气凝胶材料、二氧化钛、稳定剂、偶联剂和分散剂制作的碳气凝胶熔喷布，使得获得的该碳气凝胶熔喷布具有很好的抗菌性、过滤率以及很好的透气性，尤其是通过同时加入碳气凝胶和二氧化钛，有效的提高了碳气凝胶熔喷布抗菌性和对PM2.5和细菌的过滤性，具体为使得碳气凝胶熔喷布的抗菌性高达99.5％，过滤性高达99.6％，从而扩大了该碳气凝胶熔喷布的使用范围，此外本专利技术获得的碳气凝胶熔喷布能够很高的弥补目前熔喷布遗留的缺陷；
[0026]另外，本专利技术制备方法熔融条件温和，生产难度低。并且制备获得的熔喷布品质及性能优良，值得大力推广使用。
具体实施方式
[0027]下面将结合本专利技术实施本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种碳气凝胶熔喷布，其特征在于，按重量份数计包含以下组分：聚丙烯树脂80
‑
90份、碳气凝胶材料5
‑
10份、二氧化钛5
‑
10份、稳定剂0.2
‑
1份、偶联剂0.5
‑
2份、分散剂0.1
‑
0.5份。2.根据权利要求1所述的一种碳气凝胶熔喷布，其特征在于，所述碳气凝胶材料至少为碳气凝胶、活化碳气凝胶中的一种，且所述碳气凝胶材料的粒径为0.5
‑
10um。3.根据权利要求1所述的一种碳气凝胶熔喷布，其特征在于，所述二氧化钛的粒径为0.5
‑
5um。4.根据权利要求1
‑
3任意一项所述的一种碳气凝胶熔喷布，其特征在于，所述稳定剂为有机锡；所述偶联剂至少为钛酸丁酯、钛酸异丙酯中的一种；所述分散剂至少为甲基戊醇、聚丙烯酰胺、三乙基己基磷酸、纤维素衍生物、聚乙二醇脂肪酸酯中的一种。5.一种如权利要求1
‑
4任一所述碳气凝胶熔喷布的制备方法，其特征在于，所述方法具体包括如下步骤：(1)、按重量份数计，分别称取以下组分：聚丙烯树脂80
‑
90份、碳气凝胶材料5
‑
10份、二氧化钛5
‑
10份、稳定剂0.2
‑
1份、偶联剂0.5
‑
2份、分散剂0.1
‑
0.5份，备用；(2)、将(1)中所述的聚丙烯树脂、碳气凝胶材料、二氧化钛、稳定剂、偶联剂和分散剂依次加入至混料箱...

【专利技术属性】
技术研发人员：周海国，马春印，
申请(专利权)人：深圳市一众自动化技术有限公司，
类型：发明
国别省市：