抗菌PP专用料-RingierEvents课件

非织造布与纤维用抗菌聚丙烯专用料的研制及其在医疗卫生领域的应用二O一二年二月中国石化上海石油化工股份有限公司塑料部非织造布与纤维用抗菌聚丙烯专用料的研制及其在二O一二年1.前言

非织造布以其独有的结构、优异的性能、低廉的价格等传统纺织品无法比拟的优越性而迅速渗入到了国民经济的各个应用领域。特别是在医疗卫生领域，非织造布有着十分广阔的发展空间。但这类材料从原料到加工过程不可避免地会携带许多细菌，难以达到卫生材料的抗菌要求，因此非织造布的抗菌处理势在必行。抗菌PP专用料，具有内在抗菌性。所制成的抗菌非织造布可以将沾污在纤维和布面上的细菌很快杀死或抑制其增殖，保持自身清洁状态。预防或降低疾病传播。从而提高人民健康水平。本课题将对纤维及非织造布用抗菌PP专用料进行开发和研制。1.前言

2.实验部分2.1原辅料纤维级聚丙烯粉料（上海石化塑料事业部产）抗氧剂、成核剂、过氧化物等少许添加剂（市售）抗菌剂：（市售和自行复配）2.2试验主要设备GH-10DQ型混料机

D303带型螺杆造粒机

GH-50DQ型混料机STSH-Z72双螺杆配混挤出造粒机2.实验部分STSH-Z72双螺杆配混挤出造粒机2.3测试仪器熔体流动速率测试：熔体流动速率测定仪美国TINUSOLSEN987热性能测试：DSC-10型差示扫描量热仪美国TA仪器公司力学性能测试：万能材料试验机日本岛津，AGS-5KND悬臂梁冲击试验机日本东洋精机低温冲击仪API美国DYNISW公司模量测试：AJS—5000N岛津拉力机抗菌剂分布观测：透射电子显微镜（TEM）日本电子株式会社抗菌性能测试：由上海市工业微生物研究所测试2.3测试仪器2.4分析测试方法2.4.1抗菌性能测试抗菌防霉测试QB/T2591-2003抗菌防霉长久性测试JC/T939-2004纤维和非织造布抗菌防霉测试QB/T20944.2-20082.4分析测试方法2.4.1抗菌性能测试2.4.2常规力学性能测试熔体流动速率GB/T3682-2000拉伸屈服应力 ASTMD638弯曲模量 ASTMD256悬臂梁冲击强度ASTMD2562.4.3DSC分析在氮气保护下，取少量试样，以10℃/min的速率升温至200℃，然后以同样的速率冷却至室温，进行熔融及结晶测试（DSCTATNSTRUMENTS）。2.4.2常规力学性能测试3.结果与讨论3.1抗菌剂选择以及在PP中的分散性聚丙烯所用抗菌剂是一种具有杀灭微生物或抑制微生物繁殖的新型添加剂，添加微量抗菌剂即赋予聚丙烯长期的抗菌和杀菌能力。为此我们先后对有机无机复合型和新型高效有机型等多种抗菌剂进行了研制、复配。并进行了反复的纺丝试验和技术探索。采用以上二种抗菌剂制成的抗菌PP专用料，其本身都具备了强抗菌防霉能力，但有机无机复合型抗菌剂由于粒径太小，表面能大，微粒在持续的纺丝高温下，出现了团聚现象，不仅使专用料可纺性受到了影响，更为严重的是使专用料的抗菌率急剧下降。而新型高效有机型抗菌剂却“忍受”住了纺丝持续高温以及过量降温母粒（过氧化物）的影响。不仅其结构性能未变，而且在高温PP熔体中表现出良好的分散状态，随后我们反复试验优化了分散剂配方，把易与凝结的成分去除。从而使其分散状态更佳。3.结果与讨论3.1抗菌剂选择以及在PP中的分散性从图1可见：抗菌剂均匀地分散在PP纤维中。图1抗菌剂在纤维中分布情况截面图从图1可见：抗菌剂均匀地分散在PP纤维中。图1抗菌剂在3.2抗菌剂对PP材料热力学结晶性能的影响聚丙烯大分子虽经抗菌功能团的改性，但其主体结构仍达99％以上，仍不失其优异的特性。但大分子聚集态情况稍有变化。在小试的经验基础上，我们进行了扩大试验及生产，制出了若干批符合纺丝特性的抗菌PP专用料。其热性能见DSC图谱：图2：抗菌PPDSC图

图3：普通PPDSC图

3.2抗菌剂对PP材料热力学结晶性能的影响聚丙烯从图2、图3的DSC图谱曲线中得出如下数据：见表1：表1：PP专用料样品DSC数据Tc(℃)Tm(℃)Tonset(℃)Tonset-Tc(℃)ΔH(j/g)结晶度（%）抗菌PP样品117.00166.52121.414.41120.057.4同类普通PP样品122.18166.16124.862.66125.460.0注:Tc为结晶温度Tm为熔点Tonset为结晶起始温度ΔH为结晶焓表1中得出:抗菌PP样品的结晶速度低于同类普通PP样品，而(Tonset-Tc)过冷度数据前者大于后者。从而抗菌PP的球晶粒度较同类普通PP要大。在表1中也显示了前者的结晶度较后者小。这是因为抗菌剂呈环状结构，其妨碍了大分子的结晶。从图2、图3的DSC图谱曲线中得出如下数据：见表1：TcTm3.3抗菌剂对材料力学性能的影响

从前面的研究可知，由于抗菌功能团的进入，材料结晶速度变慢，球晶变大，结晶度有所减少。并且使PP材料的力学性能也有所变化，如表2所示：表2：抗菌聚丙烯专用料（中试）力学性能测试数据项目抗菌PP数据普通PP数据熔体流动速率g/10min25.426弯曲模量GPa≥1.5891.631拉伸屈服强度Mpa≥37.6638.63悬臂梁冲击强度（23℃）J/m≥26.022从表2中可看出：抗菌聚丙烯专用料样品的力学性能数据的变化，在理论上与大分子聚集态的变化一致。3.3抗菌剂对材料力学性能的影响项目抗菌PP数据普通P3.4抗菌剂对非织造布及纤维质量的影响表3：抗菌PP非织造布力学性能测试数据序号检验项目标准要求抗菌PP非织造布普通PP非织造布1平方米克重（g/m2）25±2.024.825.12幅宽偏差（mm）±5.0+2.0+1.83断裂强力N/5×10cmMD：≥3439.438.04CD：≥2728.628.05断裂伸长率（%）MD：/102986CD：/1101047荧光无无符合外观符合一等品要求。从表3可见：抗菌PP非织造布其纵、横向强力好于普通PP非织造布，这是由于抗菌PP结晶度低，纤维与纤维间的粘结强度增加所致。另外，由于抗菌PP结晶度低、软化点低，非织造布热轧温度降低，从而使非织造布质地更加柔软，透气、透湿效应更强。用即弃卫生用品质量会更上台阶。3.4抗菌剂对非织造布及纤维质量的影响序号检验项目标准要求3.4.3抗菌剂对PP可纺性的影响

由于该抗菌剂与PP的相容性好，抗菌剂在PP基体中分散性好，故其熔体流动性不受影响，具有良好的可纺性。抗菌专用料在纺制纺粘法非织造布和BCF纤维时，生产运转都达到了普通PP的正常速度。纺丝无喷丝孔堵塞现象；纺丝过滤无压力骤增现象；没有出现非正常断丝现象；纤维成型卷装和非织造布布面外观理想。3.4.3抗菌剂对PP可纺性的影响3.5抗菌PP专用料的抗菌性能特点

[1]抗菌基团能消除细菌一种重要的离子梯度，而细菌就是通过这种离子梯度进行正常呼吸和获得营养，由于离子梯度的消除，细菌不能进行呼吸和获得营养，最终必然死亡。而它在杀死细菌的同时本身并未被消耗，保证了抗菌效果的持久性。抗菌基团是经过精心设计和优选，对日常生活环境常见的细菌、真菌、霉菌等都有优异的抑制效果，可有效抑制易导致常见病、多发病的细菌以及常造成的黑点、粘滑和臭气的霉菌。另外该抗菌形式消除了变色以及重金属问题。下面是一组测出的抗菌防霉数据。3.5抗菌PP专用料的抗菌性能特点抗菌PP塑料板抗菌PP有色纤维抗菌PP非织造布对大肠杆菌抗菌率%>99.996.799对金黄色葡萄球菌抗菌率%>99.998.599.3防霉等级0级0级0级表5抗菌PP的抗菌效果

表5中抗菌塑料板是根据建筑用抗细菌塑料管抗细菌性能标准JC/T939-2004方法试验后进行检测，即：塑料板在50℃温水连续冲洗16小时后再进行抗菌防霉检测。从表中可见：该抗菌PP专用料具有持久、高效、广谱的抗菌能力。在纺丝持续高温、高浓度的色母粒、高含量的降温母粒（过氧化物）作用下，其纤维和非织造布仍能符合抗菌防霉要求。抗菌PP塑料板抗菌PP有色纤维抗菌PP非织造布对大肠杆菌>93.6使用安全性该抗菌PP薄板的毒理安全性分别由上海市疾病控制中心检测。其中急性经口毒性试验为：受试薄板按每cm2加0.2m14%乙酸的比例，以4%乙酸112m1(比规定浓缩10倍)在60℃中浸泡2h，所得浸提液直接对20只合格昆明种小鼠(雌、雄各10只，体重18～22g)按20m1/kg体重灌胃。结果在试验期间各组动物活动正常，毛色光泽度好，未见任何中毒症状和死亡。结论：属无毒级物质。3.6使用安全性皮肤刺激试验为：取合格新西兰家兔，普通级4只，体重2.5～3.0kg，试验前24h将背部脊柱两侧去毛，去毛范围各约3×3cm2。次日在左侧完好去毛皮肤上划出2.5×2.5cm2试验区，将浸提液0.2m1均匀涂在试验区皮肤上。并用一层玻璃纸覆盖，再用无刺激胶布固定，使浸提液与皮肤直接接触，右侧毛皮肤作对照。待试验结束后除去覆盖物，并用温水清洗除去残留浸提液后。分别于除去残留浸提液后1h、24h和48h观察试验部位皮肤反应，按皮肤刺激反应强度的评分标准评分并对皮肤刺激反应强度进行分级。结论：受试物对家兔急性皮肤刺激均为无刺激性物质。皮肤刺激试验为：4.非织造布用抗菌PP专用料在医疗、卫生领域中的应用4.1抗菌PP专用料所制纤维及非织造布特点是：（1）抗菌效果显著，无毒无害，不改变产品的原有性能和质量。（2）对与之接触细菌的抑杀率高达95%以上，因其抑杀细菌的方式是物理性的，杀菌剂既不溶出，也不分解，更不会进入人体，自然也不会对人体产生任何副作用。（3）抗菌持久，可以长期保存。使用者即使较长时间不更换用品，其自动清洁功能也不会减弱。4.非织造布用抗菌PP专用料在医疗、卫生领域中的应用4.14.2应用领域4.2.1防护性医用品（1）手术衣和手术巾（2）口罩及面罩（3）病员服、病床被单（4）消毒用包布4.2应用领域4.2.2妇女卫生用料、婴儿尿布、老人失禁垫等用即弃产品这些产品接触人类生殖器官、排泄口，是病菌、病毒最易在湿热环境下迅速繁殖的地方。如果具备了极强的抑杀细菌作用，就超越了这些产品只解决吸收污液的单一功能，而是集抗菌、清洁、除异味、保健于一体的高科技新产品。据统计，[3]我国15~49岁生理期妇女有3亿之多，2周岁以下需用尿布的婴儿5000多万，60岁以上老年人已达1.2亿以上，虽然由于中国人节俭的风俗和中国长期欠发达的国情，决定了中国用即弃产品的发展与发达国家不尽相同。目前妇女卫生用料、婴儿尿布、成(病、老)人失禁垫等普及率还不高，但我国毕竟有13亿人口这个庞大的市场，随着人民生活的不断改善，对医疗和卫生水平的要求越来越高，因而对抗菌医用非织造布的需求量，无疑是十分可观的。4.2.2妇女卫生用料、婴儿尿布、老人失禁垫等用即弃产品4.2.3空调机用过滤材料因为普通丙纶纤维及其非织造布所制造的过滤材料不具抗菌能力，而被过滤的空气或液体中均存在细菌，当空气或液体经过过滤材料时，细菌就会被吸附在材料上，大量繁殖，并形成一种粘滞物，堵塞过滤材料，发霉发黑。而使用抗菌丙纶或非织造布制造的过滤材料，当空气或液体经过过滤材料时，细菌就会被吸附抑杀。从而提高被过滤空气和液体的清洁质量并大大延长了过滤材料的使用寿命。

4.2.3空调机用过滤材料（4）抗菌丙纶非织造布鞋材脚气脚臭是由细菌和真菌等微生物引起的，在鞋子所形成的密闭环境里汗液、皮脂、皮屑为微生物提供了营养，鞋内温湿度也非常适合其生长，大量繁殖的细菌真菌是使鞋子和脚产生异味，发生脚臭，这就是产生脚气的原因。据统计仅中国脚气/脚臭患者就达4000万之多。但如果穿上了装有抗菌鞋材的鞋子，就能有效地抑杀细菌真菌，消除由细菌感染引起的脚气/脚臭，给人们提供健康卫生的生活。（4）抗菌丙纶非织造布鞋材5.结论新型高效有机型抗菌聚丙烯（纤维及非织造布）专用料具有高效、广谱、持久抗菌能力；具有优秀的使用安全性，按有关标准严格制成的浸提液无毒性、无刺激性。抗菌剂与PP基体相容性好，并在PP