一种全降解口罩及制作方法

技术领域

本发明属于防护用品技术领域，尤其涉及一种全降解口罩及制作方法。

背景技术

目前，市场上所使用的口罩，无论是一次性防护口罩还是医用口罩，从使用材料来看，均为PP单丝织造的无纺布及PP材料的熔喷布，这种材质为非环境友好材料，无法自然降解，使用后处理难度大。

处理这些回收的口罩时一般采用焚烧的方法，这种处理方式产生的大量废气会污染环境。

近年，采用可降解高分子材料制备的过滤材料，尤其是一次性口罩取得一定进展。中国专利202010469176.7公开了一种一种新型可降解的纳米纤维口罩，其滤芯包括氧化石墨烯、光催化纳米颗粒、聚乳酸。该产品具有良好的抗拉强度，且经过反复揉搓模拟真实使用情况后，产品的强度保持良好，内部结构基本未收到损坏。中国专利201910150410.7公布了一种驻极体聚乳酸熔喷非织造材料的制备方法，将无机驻极体材料纳米氮化硅和聚合物聚四氟乙烯通过机械分散法复合作为填料，在温度较高或潮湿的环境下能有效提高复合材料的电荷储存能力，以及避免驻极体团聚现象的发生，提高产品的使用寿命，将复合填料和聚乳酸进行熔融喷丝处理，然后经过开松、除杂、梳理、铺网、预针刺、水刺、热轧等处理，制备了非织造材料。中国专利201010163359.2全降解聚乳酸纤维SMS复合非织造布及其制造方法，该非织造布由三层无纺布通过自粘合或热轧复合而成，其中中间层为聚乳酸熔喷无纺布，中间层的上层和下层均为聚乳酸纺粘无纺布。

制备全降解、高滤效口罩的一个核心难点的需要从滤布、耳带、鼻夹三个组成部分综合考量，采用现有可降解高分子材料，经适当改性分别制备上述组成部分，由此构成的口罩才具有全降解的环保意义。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种全降解口罩及制作方法。

本发明是这样实现的，一种全降解口罩，所述全降解口罩为SMS结构聚乳酸材质，外层为聚乳酸纺粘无纺布，内层过滤层采用超细聚乳酸熔喷纤维制备；耳带部分由聚乳酸/PBAT共混纤维经编织而成，鼻夹部分由聚乳酸共混材料制成。

进一步，所述的全降解口罩主体部分为高熔体流动速率聚乳酸，其熔体流动速率50～150g/10min(2.16KG，210℃)。

本发明提供一种全降解口罩的制作方法，如下：

主体部分的制作：将聚乳酸(熔体流动速率≥20g/10min，210℃,2.16KG)与硬脂酸盐，无机强碱按一定质量比例((97.5～99.2)：(0.1～2)：(0.1～0.5)加入到螺杆挤出机中，220～260℃熔喷成纤维，熔喷模头两侧热空气温度200～280℃,热空气流速100～300m/s，接收距离5～50cm；

耳带部分的制作；

鼻夹部分的制作。

进一步，所述的硬脂酸盐为：硬脂酸钙、硬脂酸镁、硬脂酸锌、硬脂酸铝、硬脂酸钡、硬脂酸钠一种或混合物。

所述的硬脂酸盐添加量为0.1～2wt％。

所述的无机强碱为：氢氧化钡、氢氧化钠、氢氧化镁、氢氧化铝、氢氧化钙。

所述的无机强碱添加量为0.1～0.5wt％。

进一步，所述的耳带是由PLA/PBAT复合纺丝并编织制备，具体方如如下：

将PLA/PBAT按照(1～30)/(99～70)混合，加入PLA-b-PBAT共聚物、扩链剂，在双螺杆挤出机中共混造粒，挤出温度160～220℃，得到改性树脂。然后在熔体纺丝机中200～260℃纺丝后，编织成具有中空结构耳带。

所述的耳带是由PLA/PBAT复合纺丝并编织制备，所加入的PLA-b-PBAT共聚物中，PLA/PBAT的摩尔比为1：3～3：1。

进一步，所述的耳带是由PLA/PBAT复合纺丝并编织制备，所加入的扩链剂结构如下：

其中，n：m：r＝(2～4)：(2～6)：(1～3)。

所述的耳带是由PLA/PBAT复合纺丝并编织制备，PLA-b-PBAT共聚物加入量为1～15％。

所述的耳带是由PLA/PBAT复合纺丝并编织制备，扩链剂加入量为0.1～1％。

进一步，所述的鼻夹是由PLA/PCL共混制备，具体方如如下：

将聚乳酸与聚ε-己内酯(PCL)、增塑剂按质量比55：35：10混合，在双螺杆挤出机160℃造粒后，在挤管机中熔融挤出成特定直径细丝，再裁切为标准长度鼻夹。

进一步，所述的鼻夹是由PLA/PCL共混制备，增塑剂具体指：柠檬酸三丁酯、乙酰柠檬酸三丁酯、环氧大豆油、腰果酚一种或混合物。

结合上述的所有技术方案，本发明所具备的优点及积极效果为：分别制备了全降解的滤布、耳带、鼻夹专用树脂，并制备相应制品，取得良好效果。

本发明使用环境友好型的可降解的无纺布及熔喷布材料，替代现有PP材质的无纺布及熔喷布，达到使用后的回收口罩，处理方法简单，不污染环境的目的。具体地，本发明主要描述一种全降解口罩及其制备方法：

该可降解材料的口罩为SMS结构聚乳酸材质，外层为聚乳酸纺粘无纺布，内层过滤层采用超细聚乳酸熔喷纤维制备。该口罩耳带部分由聚乳酸/PBAT共混纤维经编织而成，鼻夹部分由聚乳酸共混材料制成。

本发明的核心过滤层为具有SMS结构的聚乳酸无纺布组成，其外层由纺粘聚乳酸无纺布组成，内层由熔喷无纺布组成。由此组成的口罩过滤效率高，且具有100％生物降解性能，可解决废弃口罩的环境污染问题。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的耳带制作方法流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种全降解口罩及制作方法，下面结合附图对本发明作详细的描述。

本发明提供一种全降解口罩，为SMS结构聚乳酸材质，外层为聚乳酸纺粘无纺布，内层过滤层采用超细聚乳酸熔喷纤维制备；耳带部分由聚乳酸/PBAT共混纤维经编织而成，鼻夹部分由聚乳酸共混材料制成。

所述的全降解口罩主体部分为高熔体流动速率聚乳酸，其熔体流动速率50～150g/10min(2.16KG，210℃)。

本发明还提供一种全降解口罩的制作方法，如下：

主体部分的制作：将聚乳酸(熔体流动速率≥20g/10min，210℃,2.16KG)与硬脂酸盐，无机强碱按一定比例加入到螺杆挤出机中，220～260℃熔喷成纤维，熔喷模头两侧热空气温度200～280℃,热空气流速100～300m/s，接收距离5～50cm；

耳带部分的制作；

鼻夹部分的制作。

作为优选实施例，所述的硬脂酸盐为：硬脂酸钙、硬脂酸镁、硬脂酸锌、硬脂酸铝、硬脂酸钡、硬脂酸钠一种或混合物。

所述的硬脂酸盐添加量为0.1～2wt％。

所述的无机强碱为：氢氧化钡、氢氧化钠、氢氧化镁、氢氧化铝、氢氧化钙。

所述的无机强碱添加量为0.1～0.5wt％。

如图1所示，所述的耳带是由PLA/PBAT复合纺丝并编织制作，具体方如如下：

S101，将PLA/PBAT按照(1～30)/(99～70)混合，加入PLA-b-PBAT共聚物、扩链剂，在双螺杆挤出机中共混造粒，挤出温度160～220℃，得到改性树脂。

S102，然后在熔体纺丝机中200～260℃纺丝后，编织成具有中空结构耳带。

所述的耳带是由PLA/PBAT复合纺丝并编织制备，所加入的PLA-b-PBAT共聚物中，PLA/PBAT的摩尔比为1：3～3：1。

作为优选实施例，所述的耳带是由PLA/PBAT复合纺丝并编织制备，所加入的扩链剂结构为

其中，n：m：r＝(2～4)：(2～6)：(1～3)。

所述的耳带是由PLA/PBAT复合纺丝并编织制备，PLA-b-PBAT共聚物加入量为1～15％。

所述的耳带是由PLA/PBAT复合纺丝并编织制备，扩链剂加入量为0.1～1％。

作为优选实施例，所述的鼻夹部分是由PLA/PCL共混制备，具体方如如下：

将聚乳酸与聚ε-己内酯(PCL)、增塑剂按质量比55：35：10混合，在双螺杆挤出机160℃造粒后，在挤管机中熔融挤出成特定直径细丝，再裁切为标准长度鼻夹。

作为优选实施例，所述的鼻夹是由PLA/PCL共混制备，增塑剂具体指：柠檬酸三丁酯、乙酰柠檬酸三丁酯、环氧大豆油、腰果酚一种或混合物。

下面结合比较例以及实施例对本发明的技术方案作进一步描述。

比较例1

具有SMS结构可降解口罩滤布，外层由常规PLA纺粘无纺布构成(PLA原料指标：熔点168℃，MFR＝8g/10min，210℃，2.16KG)内层由熔喷无纺布构成，PLA熔点168℃，MFR＝8g/10min，210℃，2.16KG，熔喷温度260℃，热风温度240℃，热空气流速300m/s，接收距离25cm。耳带部分由PLA/PBAT 30/70物理共混物，经熔体纺丝后编织而成，并经过热压与滤布熔合。鼻夹部分为PCL经挤出机拉条制备。

由此制备的全降解口罩，滤布克重45g/m2，过滤效率为95％，耳带与口罩连接处断裂强力10N，鼻夹易回弹，无塑形力。

比较例2

市售口罩，SMS结构滤布，过滤层为熔喷PP无纺布，外层为纺粘PP，耳带为氨纶/绦纶材质，鼻夹为金属/塑料复合材质。经测，该口罩滤布克重35克，过滤效率95％，耳带与口罩连接外断裂强度22N，鼻夹塑形性较好。

实施例1

具有SMS结构可降解口罩滤布，外层由常规PLA纺粘无纺布构成(PLA原料指标：熔点168℃，MFR＝8g/10min，210℃，2.16KG)内层由熔喷无纺布构成。内层熔喷无纺布的制备方法是将市售聚乳酸(熔点178℃，熔体流动速率25g/10min，210℃,2.16KG)与硬脂酸钙1wt％，氢氧化钙0.2wt％加入到双螺杆挤出机中，220℃熔喷成纤维，熔喷模头两侧热空气温度220℃，热空气流速200m/s，接收距离30cm。

耳带部分是将PLA/PBAT按照质量比30/70混合，加入5wt％PLA-b-PBAT共聚物(PLA/PBAT摩尔比1：3)、0.3wt％扩链剂(结构式如图1所示，其中n：m：r＝3：4：3)，在双螺杆挤出机中共混造粒，挤出温度180℃，得到改性树脂。然后在熔体纺丝机中220℃纺丝后，编织成具有中空结构耳带，并与滤布主体热封，封合温度180℃。

鼻夹部分是将聚乳酸与聚ε-己内酯(PCL)、增塑剂乙酰柠檬酸三丁酯按质量比55：35：10混合，在双螺杆挤出机160℃造粒后，在挤管机中熔融挤出成0.5mm直径细丝，再裁切为标准长度鼻夹。

经测，该口罩滤效该口罩滤布克重40克，过滤效率99.9％，耳带与口罩连接外断裂强度28N，鼻夹塑形性较好。

实施例2

具有SMS结构可降解口罩滤布，外层由常规PLA纺粘无纺布构成(PLA原料指标：熔点160℃，MFR＝5g/10min，210℃，2.16KG)内层由熔喷无纺布构成。内层熔喷无纺布的制备方法是将市售聚乳酸(熔点172℃，熔体流动速率35g/10min，210℃,2.16KG)与硬脂酸锌0.5wt％，氢氧化钠0.1wt％加入到双螺杆挤出机中，240℃熔喷成纤维，熔喷模头两侧热空气温度220℃，热空气流速300m/s，接收距离50cm。

耳带部分是将PLA/PBAT按照质量比10/90混合，加入15wt％PLA-b-PBAT共聚物(PLA/PBAT摩尔比1：1)、0.1wt％扩链剂(结构式如

鼻夹部分是将聚乳酸与聚ε-己内酯(PCL)、增塑剂拧檬酸三丁酯按质量比55：35：10混合，在双螺杆挤出机160℃造粒后，在挤管机中熔融挤出成0.5mm直径细丝，再裁切为标准长度鼻夹。

经测，该口罩滤效该口罩滤布克重30克，过滤效率99.5％，耳带与口罩连接外断裂强度25N，鼻夹塑形性较好。

实施例3

具有SMS结构可降解口罩滤布，外层由常规PLA纺粘无纺布构成(PLA原料指标：熔点160℃，MFR＝5g/10min，210℃，2.16KG)内层由熔喷无纺布构成。内层熔喷无纺布的制备方法是将市售聚乳酸(熔点165℃，熔体流动速率28g/10min，210℃,2.16KG)与硬脂酸钡0.1wt％，硬脂酸镁0.1wt％，氢氧化镁0.5wt％，氢氧化钠0.1wt％加入到双螺杆挤出机中，260℃熔喷成纤维，熔喷模头两侧热空气温度240℃，热空气流速100m/s，接收距离10cm。

耳带部分是将PLA/PBAT按照质量比20/80混合，加入10wt％PLA-b-PBAT共聚物(PLA/PBAT摩尔比3：1)、0.5wt％扩链剂(结构式如图1所示，其中n：m：r＝4：5：1)，在双螺杆挤出机中共混造粒，挤出温度200℃，得到改性树脂。然后在熔体纺丝机中230℃纺丝后，编织成具有中空结构耳带，并与滤布主体热封，封合温度190℃。

鼻夹部分是将聚乳酸与聚ε-己内酯(PCL)、增塑剂增塑剂拧檬酸三丁酯、乙酰柠檬酸三丁酯按质量比55：35：5：5混合，在双螺杆挤出机160℃造粒后，在挤管机中熔融挤出成0.5mm直径细丝，再裁切为标准长度鼻夹。

经测，该口罩滤效该口罩滤布克重40克，过滤效率99.9％，耳带与口罩连接外断裂强度31N，鼻夹塑形性较好。

将聚乳酸与聚ε-己内酯(PCL)、增塑剂环氧大豆油按质量比55：35：10混合，在双螺杆挤出机160℃造粒后，在挤管机中熔融挤出成特定直径细丝，再裁切为标准长度鼻夹。

所用的增塑剂具体指：柠檬酸三丁酯、乙酰柠檬酸三丁酯、环氧大豆油、腰果酚。

以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，都应涵盖在本发明的保护范围之内。