CN104988591B - 一种利用增韧改性技术制备柔韧聚丙烯纺粘非织造材料的方法 - Google Patents
一种利用增韧改性技术制备柔韧聚丙烯纺粘非织造材料的方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种利用增韧改性技术制备柔韧聚丙烯纺粘非织造材料的方法，将纺丝级聚丙烯母粒与增韧改性材料预混，经熔融共混造粒后得到复合母粒，再经纺粘技术制备得到柔韧纺粘非织造材料；增韧改性材料为低模量透明聚丙烯粒子，重均分子量为110000～150000，熔点为75～80℃，结晶度为10～15％，弹性模量为90～120MPa，拉伸断裂比为800～1000％，熔体流动速率为35～40g/10min，添加量为总质量的5～40％。本发明选用特殊的增韧材料，与聚丙烯基体材料的相容性优异，无需另外添加增容剂；再以两者共混得到的复合母粒为原料制备纺粘非织造材料，可有效改善其强力和柔韧性，拓宽其应用领域。
Description
技术领域
本发明涉及聚合物共混和纺粘非织造材料领域，尤其涉及一种利用增韧改性技术制备柔韧聚丙烯纺粘非织造材料的方法。
背景技术
聚丙烯(PP)是五种通用塑料之一，原料来源丰富、价格低廉，与其它通用塑料相比，具有优异的综合性能：无毒，相对密度小，加工性能优良，强度适中，电绝缘性好，耐应力龟裂性及耐酸、碱腐蚀性性也很出色，聚丙烯产品已被广泛应用于工业生产和日常生活的各个领域，其中聚丙烯纺粘非织造材料是近年来国内外发展较快的一种多应用性非织造材料，特别是在医疗卫生领域。随着生活水平的提高，人们对聚丙烯纺粘非织造材料在性能和功能化方面提出更高的要求，由于聚丙烯纺粘非织造材料的力学性能，特别是在低温情况下表现为低韧性、耐冲击性差，因此对其增韧改性很有必要。
近些年，国内对聚丙烯的增韧改性研究较多。如公开号为CN 104045910A，CN102977456A，CN 1388165A，CN 102492223A，CN 102504406A，CN 1566199A等中国专利文献中公开了几种弹性体和无机粒子增韧聚丙烯的方法，采用不同类型的弹性体或橡胶单一添加，或与无机粒子组合的的方式，同时通过硫化或引发剂交联等反应对聚丙烯进行增韧和提高增韧剂与聚丙烯基体的相容性。
又如，公开号为CN 101503539A，CN 102875900A的中国专利文献中公开了几种通过添加聚丙烯专用成核剂的方式，通过改变聚丙烯材料成型中的成核结晶方式来实现聚丙烯的增韧。
以上发明对于聚丙烯材料的增韧得到了较好地实现，也拓宽了聚丙烯类材料的应用领域。但是大部分的聚丙烯增韧材料的使用领域基本局限于注塑加工后的应用，在非织造材料方面特别是纺粘非织造材料的加工及其延伸应用领域未有涉及；且上述部分专利的增韧配方相对复杂，体系的相容性和增容作用直接影响材料的整体性能，增韧效果重现性不高。
发明内容
本发明提供了一种利用增韧改性技术制备柔韧聚丙烯纺粘非织造材料的方法，选用特殊的增韧材料，与聚丙烯基体材料的相容性优异，无需另外添加增容剂；再以两者共混得到的复合母粒为原料制备纺粘非织造材料，可有效改善其强度和柔韧性，拓宽其应用领域。
选择了一种与聚丙烯基体材料具有极佳相容性的增韧材料，制备得到复合母粒，以其为原料，经纺粘技术制备得到柔韧纺粘非织造材料。
一种利用增韧改性技术制备柔韧纺聚丙烯粘非织造材料的方法，步骤如下：
将纺丝级聚丙烯母粒与增韧改性材料预混，经熔融共混造粒后得到复合母粒，再经纺粘技术制备得到柔韧纺粘非织造材料。
作为优选，所述的纺丝级聚丙烯母粒，其熔融指数为27～32g/10min(220℃，2.16kg)，熔点为160～165℃。
所述的增韧改性材料为一种低分子量、低模量、低结晶度和高韧性的透明聚丙烯类母粒；
作为优选，其重均分子量为110000～150000，熔点75～80℃，结晶度10～15％，弹性模量90～120MPa，拉伸断裂比800～1000％，熔体流动速率35～40g/10min。采用该透明聚丙烯类母粒作为增韧剂，在无需相容剂的情况下，可与纺丝级聚丙烯基体共混后具有极佳的相容性和可纺性。
作为优选，所述增韧改性材料的添加量为纺丝级聚丙烯母粒与增韧改性材料总质量的5～50％；进一步优选，所述增韧改性材料的添加量为纺丝级聚丙烯母粒与增韧改性材料总质量的15～20％，此时，制备得到的柔韧纺粘非织造材料的综合力学性能最佳。
作为优选，所述的增韧改性材料经40～50℃平衡干燥后，再与纺丝级聚丙烯母粒进行预混。
本发明中，采用高速搅拌机机械预混与双螺杆挤出机熔融共混相结合的方式。
所述的高速搅拌机机械预混采用间歇式均匀混合，以防止高速搅拌机中因粒子间自摩擦而产生局部温度过高影响增韧材料分散共混效果。作为优选，预混时间为10～15s/次，重复8～10次，混合间隔为10～15s。
作为优选，双螺杆挤出机挤出加工温度最高为200～205℃，但加热第一区温度须小于120℃，以防止低熔点的增韧材料快速软化而产生粘结堵料；螺杆转速为60～70r/min。
作为优选，所述纺粘技术的具体过程为：
复合母粒切片后，经熔融挤压、过滤、计量后，从纺丝孔喷出，再经风冷、牵伸后得到聚丙烯增韧纺粘纤维网，最后经预压及热压得到所述的柔韧纺粘非织造材料。
进一步优选，所述纺粘技术的工艺参数为：
挤出温度为210～220℃，熔体挤出量为150～200ml/min，牵伸风温为40～45℃，网下吸风为4000～5000Pa，网帘传动速度为5～10m/min，预压温度为45～55℃，热压温度为110～130℃，热压压力为1000～1300kgf。
本发明选用纺丝级聚丙烯母粒，将纺丝级聚丙烯母粒与特殊的增韧改性材料以一定的比例混合，经高速搅拌机机械共混和双螺杆挤出机熔融共混后，得到复合母粒，以其为原料，在合适的纺粘工艺参数下，制备得到柔韧纺粘非织造材料。
本发明中还对制备得到的柔韧聚丙烯纺粘非织造材料的性能进行了测试，包括非织造表面形貌及力学性能测试等。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1、本发明选用特殊的增韧材料，与聚丙烯基体材料的相容性优异，无需增容剂。
2、制备方法简单、易于操作，加工过程无毒害、无异味，生产效率高。
3、本发明可有效改善纺粘聚丙烯非织造材料的强度和柔韧性，拓宽其应用领域。
附图说明
图1是不同配比的聚丙烯增韧复合母粒制备得到的纺粘非织造材料进行力学性能测试的测试结果图。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出详细的实施方式和具体的操作过程。
以下实施例中所采用的增韧材料，其重均分子量为110000～150000，熔点为75～80℃，结晶度为10～15％，弹性模量为90～120MPa，拉伸断裂比为800～1000％，熔体流动速率为35～40g/10min。
实施例1(1#)
纺丝级聚丙烯母粒(S2040，上海赛科，下同)，空白对照组，待用。
实施例2(2#)
增韧材料置于烘箱40～50℃下干燥平衡5h，称量纺丝级聚丙烯母粒和增韧材料，质量比95/5；倒入高速搅拌机，采用间歇式均匀混合，待用。
实施例3(3#)
增韧材料置于烘箱40～50℃下干燥平衡5h，称量纺丝级聚丙烯母粒和增韧材料，质量比90/10；倒入高速搅拌机，采用间歇式均匀混合，待用。
实施例4(4#)
增韧材料置于烘箱40～50℃下干燥平衡5h，称量纺丝级聚丙烯母粒和增韧材料，质量比85/15；倒入高速搅拌机，采用间歇式均匀混合，待用。
实施例5(5#)
增韧材料置于烘箱40～50℃下干燥平衡5h，称量纺丝级聚丙烯母粒和增韧材料，质量比80/20；倒入高速搅拌机，采用间歇式均匀混合，待用。
实施例6(6#)
增韧材料置于烘箱40～50℃下干燥平衡5h，称量纺丝级聚丙烯母粒和增韧材料，质量比75/25；倒入高速搅拌机，采用间歇式均匀混合，待用。
实施例7(7#)
增韧材料置于烘箱40～50℃下干燥平衡5h，称量纺丝级聚丙烯母粒和增韧材料，质量比70/30；倒入高速搅拌机，采用间歇式均匀混合，待用。
实施例8(8#)
增韧材料置于烘箱40～50℃下干燥平衡5h，称量纺丝级聚丙烯母粒和增韧材料，质量比65/35；倒入高速搅拌机，采用间歇式均匀混合，待用。
实施例9(9#)
增韧材料置于烘箱40～50℃下干燥平衡5h，称量纺丝级聚丙烯母粒和增韧材料，质量比60/40；倒入高速搅拌机，采用间歇式均匀混合，待用。
将实施例1～9中分别制备的原料用双螺杆挤出机进行熔融共混。双螺杆挤出机各区间的温度设置如表1所示。
表1
用上述各实施例制备的聚丙烯增韧复合母粒进行柔韧韧纺粘非织造材料的加工(HD-SM100型中型纺粘-熔喷一体生产线)，经纺粘工艺优化后，各工艺参数加工范围为：挤出温度为215～220℃，熔体挤出量为150～200ml/min，牵伸风温为40～45℃，网下吸风为4000～5000Pa，网帘传动速度为5～10m/min，预压温度为45～55℃，热压温度为110～130℃，热压压力为1000～1300kgf。
试验发现，实施例1～6的材料纺粘加工顺利，而实施例7～9的材料在纺粘加工中存在挤出量不稳定、牵伸困难且并丝现象严重、成网均匀性差的问题。
对用不同配比的聚丙烯增韧复合母粒制备得到的纺粘非织造材料进行力学性能测试，特别是强力峰值和强力峰值伸长率的测试，拉伸测试结果如图1所示，所制得的柔韧纺粘非织造材料断裂强力提高约15～85％，断裂伸长率增加约70～400％，其中实施例4和5最优，即增韧材料的添加量最优比范围为15～20％。
以上测试结果表明，应用本发明技术方案实施例原料制备得到的聚丙烯纺粘非织造材料强力峰值和强力峰值伸长率都有增加，从而改善了单一聚丙烯纺粘非织造材料的强力和柔韧性。
需要说明的是，以上仅为应用本发明技术方案的具体范例，对本发明的保护范围不构成任何限制，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种利用增韧改性技术制备柔韧聚丙烯纺粘非织造材料的方法，其特征在于，步骤如下：
将纺丝级聚丙烯母粒与增韧改性材料预混，经熔融共混造粒后得到复合母粒，再经纺粘技术制备得到柔韧纺粘非织造材料；
所述的增韧改性材料为透明聚丙烯粒子，重均分子量为110000～150000，熔点为75～80℃，结晶度为10～15％，弹性模量为90～120MPa，拉伸断裂比为800～1000％，熔体流动速率为35～40g/10min；
所述增韧改性材料的添加量为纺丝级聚丙烯母粒与增韧改性材料总质量的5～40％。
2.根据权利要求1所述的利用增韧改性技术制备柔韧聚丙烯纺粘非织造材料的方法，其特征在于，所述增韧改性材料的添加量为纺丝级聚丙烯母粒与增韧改性材料总质量的15～20％。
3.根据权利要求1所述的利用增韧改性技术制备柔韧聚丙烯纺粘非织造材料的方法，其特征在于，所述的增韧改性材料经40～50℃平衡干燥后，再与纺丝级聚丙烯母粒进行预混。
4.根据权利要求1所述的利用增韧改性技术制备柔韧聚丙烯纺粘非织造材料的方法，其特征在于，所述的预混时间为10～15s/次，重复8～10次，混合间隔为10～15s。
5.根据权利要求1所述的利用增韧改性技术制备柔韧聚丙烯纺粘非织造材料的方法，其特征在于，经双螺杆挤出机进行熔融共混，挤出机各区最高温度为200～205℃，螺杆转速为60～70r/min。
6.根据权利要求1所述的利用增韧改性技术制备柔韧聚丙烯纺粘非织造材料的方法，其特征在于，所述纺粘技术的具体过程为：
复合母粒切片后，经熔融挤压、过滤、计量后，从纺丝孔喷出，再经风冷、牵伸后得到聚丙烯增韧纺粘纤维网，最后经预压及热压得到所述的柔韧纺粘非织造材料。
7.根据权利要求6所述的利用增韧改性技术制备柔韧聚丙烯纺粘非 织造材料的方法，其特征在于，所述纺粘技术的工艺参数为：挤出温度为210～220℃，熔体挤出量为150～200mL/min，牵伸风温为40～45℃，网下吸风为4000～5000Pa，网帘传动速度为5～10m/min，预压温度为45～55℃，热压温度为110～130℃，热压压力为1000～1300kgf。
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