【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种持久抗菌聚丙烯长丝无纺土工布及其制备方法，属于高分子材料。
技术介绍
1、在土木工程、环境保护、农业和园艺等多个领域，聚丙烯长丝无纺土工布被广泛应用于加固、隔离、过滤和排水等功能。然而，传统的聚丙烯长丝无纺土工布在使用过程中常常面临微生物侵蚀的挑战。由于聚丙烯本身的化学结构不具备天然抗菌性能，土工布在潮湿、富含有机物的环境中容易成为细菌、真菌等微生物滋生的温床。这种微生物的繁殖不仅会导致材料的生物降解，使其机械性能下降、韧性减弱，还可能引发异味和污染，严重影响材料的使用寿命和功能性。此外，在某些应用场合，如垃圾填埋场或污水处理设施中，微生物的聚集可能对环境和人类健康构成威胁。因此，赋予聚丙烯长丝无纺土工布抗菌性能，能够有效抑制微生物生长，延长材料使用寿命，保持其结构强度和功能特性。
2、在应对上述问题的同时，市场对高性能聚丙烯土工布的需求日益增长，特别是在需要长时间暴露于高湿度和复杂微生物环境的工程中。通过将抗菌剂引入聚丙烯材料中，可以在源头上防止微生物的侵蚀。然而，抗菌剂的选择和添加方式直接影响材料的抗菌效果和物理性能。已有研究都是将无机抗菌剂如纳米金属或金属氧化、有机抗菌剂如壳聚糖、表面活性剂等通过喷涂、流延涂覆等方式附着于聚丙烯长丝纤维或土工布表面，使其具有抗菌效果，但上述方式存在抗菌剂易脱落的问题，影响抗菌长久性，并且抗菌剂种类较为单一，难以满足多行业领域的使用需求。因此，需要开发一种新型抗菌剂，并通过熔融接枝共聚的方式引入聚丙烯长丝中，延长其抗菌效果。
3、有机硅季铵盐作为一种
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，尤其是现有抗菌聚丙烯长丝土工布抗菌性能不稳定、抗菌剂易脱落、抗菌不长久、抗菌剂种类少的问题，本专利技术提供一种持久抗菌聚丙烯长丝无纺土工布及其制备方法。
2、本专利技术将具有抗菌功能且含有双键的有机硅季铵盐作为抗菌剂，将其与聚丙烯母粒在一定温度下进行熔融共混，并加入适量的引发剂，促进有机硅季铵盐的双键与聚丙烯发生接枝共聚反应，从而使抗菌剂牢固地结合在聚丙烯分子链上。再通过针刺过程制备抗菌聚丙烯长丝无纺土工布，得到的土工布抗菌性能强，抗菌持久性强，延长其使用寿命并增强其在多种环境条件下的功能稳定性。
3、为达到上述目的，本专利技术是通过如下技术方案实现的：
4、本专利技术的第一个目的是提供一种持久抗菌聚丙烯长丝无纺土工布。
5、一种持久抗菌聚丙烯长丝无纺土工布，由质量比为(1-3)：(200-1500)的含双键有机硅季铵盐、聚丙烯母粒熔融共混，在引发剂下接枝共聚反应，得到的接枝共聚物经针刺过程制备而成；
6、所述含双键有机硅季铵盐具有式i所示结构：
7、
8、根据本专利技术优选的，含双键有机硅季铵盐的数均分子量mn＝4000-30000。
9、根据本专利技术优选的，含双键有机硅季铵盐是通过端氯甲基环氧基硅油ii与甲基丙烯酸二甲氨基乙基酯iii，在一定温度和溶剂条件下，通过亲核取代反应制备得到；
10、
11、根据本专利技术优选的，含双键有机硅季铵盐制备反应的溶剂为1,4-二氧六环、甲苯、二甲苯、1,2-二氯乙烷、四氢呋喃、水中的一种或两种以上混合。
12、根据本专利技术优选的，含双键有机硅季铵盐制备反应的温度为50-150℃。
13、最为优选的，含双键有机硅季铵盐制备反应的温度为80-120℃。
14、根据本专利技术优选的，亲核取代反应时间为10-20h。
15、根据本专利技术优选的，端氯甲基环氧基硅油ii与甲基丙烯酸二甲氨基乙基酯iii的质量比为(50-1000)：1。
16、最为优选的，端氯甲基环氧基硅油ii与甲基丙烯酸二甲氨基乙基酯iii的投料质量比为(100-800)：1。
17、根据本专利技术优选的，端氯甲基环氧基硅油ii与甲基丙烯酸二甲氨基乙基酯iii的投料总质量与溶剂的质量比为1：(1-9)。
18、最为优选的，端氯甲基环氧基硅油ii与甲基丙烯酸二甲氨基乙基酯iii的投料总质量与溶剂质量比为1：(2-6)。
19、本专利技术的第二个目的是提供上述持久抗菌聚丙烯长丝无纺土工布的制备方法。
20、根据本专利技术优选的，持久抗菌聚丙烯长丝无纺土工布的制备方法，包括步骤如下：
21、1)将上述含双键有机硅季铵盐与聚丙烯母粒在螺杆挤出机中进行熔融共混，共混温度控制在聚丙烯的熔点和有机硅季铵盐的热分解温度之间，确保两者均匀混合；
22、2)在熔融共混过程中，加入引发剂，促进有机硅季铵盐的双键与聚丙烯分子链发生接枝共聚反应，形成稳定的接枝共聚物；
23、3)将步骤2)得到的接枝共聚物通过纺丝工艺制成长丝，获得均匀的长丝结构；
24、4)将长丝进行铺网，形成土工布的初步结构，然后通过针刺工艺加固土工布的结构，提高其强度和稳定性；
25、5)对针刺后的土工布进行热定型处理，得到持久抗菌聚丙烯长丝无纺土工布。
26、根据本专利技术优选的，步骤1)中，含双键有机硅季铵盐与聚丙烯母粒的质量比为(1-3)：(200-1500)。
27、根据本专利技术优选的，步骤2)中，引发剂用量为含双键有机硅季铵盐质量的1-10％；
28、根据本专利技术优选的，步骤2)中，引发剂为过氧化二苯甲酰、过氧化月桂酰、二叔丁基过氧化物、ziegler-natta催化剂、茂金属催化剂中的一种或两种。
29、纺丝工艺制长丝、铺网、针刺工艺、热定型处理按现有技术进行。
30、本专利技术的含双键有机硅季铵盐具有高效持久抗菌的特性，有机硅季铵盐的双键与聚丙烯发生接枝共聚反应形成牢固共价键，从而使抗菌剂牢固地结合在聚丙烯分子链上，有效改善抗菌聚丙烯长丝土工布长期使用过程中的流失或失效问题，并且含双键有机硅季铵盐的长链硅氧键具有低导热率、耐300℃高温的特性，通过低导热率可以延缓热量的传递，同时有机硅的硅氧键稳定，部分锁住高分子键的蠕变，进一步提高土工布的耐温性，从而整体上协同提高了聚丙烯长丝土工布的抗菌和耐高温性。
31、本专利技术的技术特点及优良效果：
32、1、高效的抗菌性能：本专利技术采用含有双键的有机硅季铵盐作为抗菌剂，该抗菌剂具有广谱抗菌作用，能有效抑制多种微生物的生长，包括细菌、霉菌和真菌等。本专利技术通过有机硅季铵盐的双键与聚丙烯发生接枝共聚反应形成牢固共价键，从而使抗菌剂牢固地结合在聚丙烯分子链上，抗菌剂与聚丙烯分子链牢固结合，确保抗菌成分在材料中的均匀分布且不流失，并不影响其纺丝性能和最终产品的力学性能。
33、2、增强的耐久性：本专利技术通过熔融共混和接枝共聚技术，本专利技术将抗菌剂均匀分散本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种持久抗菌聚丙烯长丝无纺土工布，由质量比为(1-3)：(200-1500)的含双键有机硅季铵盐、聚丙烯母粒熔融共混，在引发剂下接枝共聚反应，经针刺过程制备而成；
2.根据权利要求1所述的持久抗菌聚丙烯长丝无纺土工布，其特征在于，含双键有机硅季铵盐的数均分子量Mn＝4000-30000。
3.根据权利要求1所述的持久抗菌聚丙烯长丝无纺土工布，其特征在于，含双键有机硅季铵盐是通过端氯甲基环氧基硅油II与甲基丙烯酸二甲氨基乙基酯III，在一定温度和溶剂条件下，通过亲核取代反应制备得到；
4.根据权利要求3所述的持久抗菌聚丙烯长丝无纺土工布，其特征在于，含双键有机硅季铵盐制备反应的溶剂为1,4-二氧六环、甲苯、二甲苯、1,2-二氯乙烷、四氢呋喃、水中的一种或两种。
5.根据权利要求3所述的持久抗菌聚丙烯长丝无纺土工布，其特征在于，含双键有机硅季铵盐制备反应的温度为50-150℃。
6.根据权利要求3所述的持久抗菌聚丙烯长丝无纺土工布，其特征在于，端氯甲基环氧基硅油II与甲基丙烯酸二甲氨基乙基酯III的质量比为(50-100
7.根据权利要求3所述的持久抗菌聚丙烯长丝无纺土工布，其特征在于，端氯甲基环氧基硅油II与甲基丙烯酸二甲氨基乙基酯III的投料总质量与溶剂的质量比为1：(1-9)。
8.权利要求1-7任一所述的持久抗菌聚丙烯长丝无纺土工布的制备方法，包括步骤如下：
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，步骤1)中，含双键有机硅季铵盐与聚丙烯母粒的质量比为(1-3)：(200-1500)。
10.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，步骤2)中，引发剂用量为含双键有机硅季铵盐质量的1-10％，引发剂为过氧化二苯甲酰、过氧化月桂酰、二叔丁基过氧化物、Ziegler-Natta催化剂、茂金属催化剂中的一种或两种。
...【技术特征摘要】
1.一种持久抗菌聚丙烯长丝无纺土工布，由质量比为(1-3)：(200-1500)的含双键有机硅季铵盐、聚丙烯母粒熔融共混，在引发剂下接枝共聚反应，经针刺过程制备而成；
2.根据权利要求1所述的持久抗菌聚丙烯长丝无纺土工布，其特征在于，含双键有机硅季铵盐的数均分子量mn＝4000-30000。
3.根据权利要求1所述的持久抗菌聚丙烯长丝无纺土工布，其特征在于，含双键有机硅季铵盐是通过端氯甲基环氧基硅油ii与甲基丙烯酸二甲氨基乙基酯iii，在一定温度和溶剂条件下，通过亲核取代反应制备得到；
4.根据权利要求3所述的持久抗菌聚丙烯长丝无纺土工布，其特征在于，含双键有机硅季铵盐制备反应的溶剂为1,4-二氧六环、甲苯、二甲苯、1,2-二氯乙烷、四氢呋喃、水中的一种或两种。
5.根据权利要求3所述的持久抗菌聚丙烯长丝无纺土工布，其特征在于，含双键有机硅季铵盐制备反应的温度为50-150...
【专利技术属性】
技术研发人员：娄江，李舵，韩文佳，
申请(专利权)人：齐鲁工业大学山东省科学院，
类型：发明
国别省市：
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