CN105774147B - 一种抗老化聚丙烯吸音棉及其制备工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种抗老化聚丙烯吸音棉及其制备工艺，原料为：无纺布，等规聚丙烯，邻苯二甲酸二丁酯，硫代二丙酸二月桂酯，氧化锌，二氧化钛；制备包括：将邻苯二甲酸二丁酯和硫代二丙酸二月桂酯投入等规聚丙烯熔体中，搅拌均匀，迅速冷却得到复合聚丙烯薄片，置于低温烘箱中持续保温，取出后，快速转移到高温烘箱中持续保温，选取不开裂的复合聚丙烯薄片再次加热熔融成熔体，再投入氧化锌和二氧化钛，搅拌均匀，对得到的改性聚丙烯熔体进行熔喷纺丝，在得到的改性聚丙烯纤维的正反两面分别热压上一层无纺布，经过冷却成型，即得。本发明制得的聚丙烯吸音棉具有优异抗老化性能，并且具有质轻柔顺、蓬松可弹、强度适合、隔音可靠、无污染等优点。

Description

一种抗老化聚丙烯吸音棉及其制备工艺
技术领域
本发明涉及非织造布领域，具体涉及一种抗老化聚丙烯吸音棉及其制备工艺。
背景技术
聚丙烯高分子材料应用广泛，但在光、热等物理因素长期作用下容易老化，导致聚丙烯高分子材料出现颜色发黄、低温变脆、强度减弱等理化性能下降的现象，减短其使用寿命。因此聚丙烯高分子材料在生产工艺中必须添加适合的光稳定剂和热稳定剂以减缓聚丙烯高分子材料的老化速率，延长其使用寿命。
聚丙烯(PP)吸音棉以其原料无毒环保、制备工艺简单、吸音效果良好等优点，在吸音棉市场上占有一席之地。
但在聚丙烯吸音棉的生产制造过程中需要注意的两个问题：一，聚丙烯高分子材料的抗老化性能的增强，需要添加适合的光稳定剂和热稳定剂；二，聚丙烯高分子材料的柔韧性和强度的增强，需要添加适当的增塑剂，以满足实际生产的需求。
邻苯二甲酸二丁酯则是一种广泛使用的邻二苯甲酸酯型增塑剂，可以改善聚丙烯高分子材料的低温性能和柔顺性。硫代二丙酸二月桂酯是一种常用的硫醚类抗氧化剂，能够与聚丙烯高分子材料中氧化生成的过氧自由基发生反应，消除氧自由基对聚丙烯性能的影响。而氧化锌及二氧化钛则能够在可见光至紫外光的波长范围内与光发生反应，抵消其对聚丙烯的侵蚀作用。
中国专利CN200810203172.3公开了一种纳米氧化锌/聚丙烯/聚乳酸复合纤维材料及其制备方法，其组分包括：纳米氧化锌、聚丙烯/聚乳酸，其重量比0.1～20：80～99.9，其制备，包括：(1)将纳米氧化锌纳米粉体置于等离子体处理设备的专用传输装置上，进行纳米氧化锌纳米粉体的改性处理：(2)将上述制得的等离子体处理纳米氧化锌与聚丙烯/聚乳酸粉料或聚丙烯/聚乳酸切片按0.1～20％用双螺杆或单螺杆挤出机混料，在180～260℃熔融混合得到纳米氧化锌/聚丙烯/聚乳酸复合切片；(3)将上述切片进行纺丝，即得纳米氧化锌/聚丙烯/聚乳酸复合纤维材料。但是该专利中使用了聚乳酸作为原料，其耐高温和耐冲击性能较差，并且不能改善聚丙烯材料的抗老化性能。
中国专利CN201210158868.5公开了一种改性聚丙烯的配方，包括聚丙烯、造影剂、光稳定剂、光亮剂、润滑油、抗氧化剂，所述的造影剂为硫酸钡，光稳定剂为氧化锌，光亮剂为合成蜡，润滑油为15#白油，抗氧化剂为2,6-二叔丁基对甲酚。但是该专利仅对聚丙烯光稳定性和抗氧化性能进行了提高，而不能解决低温下强度下降、变脆变硬的问题。
因此，需要一种具有优异抗老化性能的聚丙烯材料及其制备工艺，使得制备的吸音棉材料能够抵抗光、热等物理因素和氧化等化学因素对聚丙烯材料的老化作用，并且满足用来制备吸音棉纤维材料的质轻柔顺、蓬松可弹、强度适合、隔音可靠、无污染等技术要求。
发明内容
本发明针对上述问题，提供一种抗老化聚丙烯吸音棉及其制备工艺，使得制备的吸音棉材料能够抵抗光、热等物理因素和氧化等化学因素对聚丙烯材料的老化作用，并且满足用来制备吸音棉纤维材料的质轻柔顺、蓬松可弹、强度适合、隔音可靠、无污染等技术要求。
本发明解决上述问题所采用的技术方案是：
一种抗老化聚丙烯吸音棉，制备所述吸音棉的原料及其质量分数为：无纺布2000份～3000份，等规聚丙烯3300份～5200份，邻苯二甲酸二丁酯100份～220份，硫代二丙酸二月桂酯130份～220份，氧化锌150份～250份，二氧化钛120份～250份。
进一步地，等规聚丙烯的分子量为：80000～110000。
根据本发明另一发明目的，在于提供一种上述吸音棉的制备工艺，包括以下步骤：
步骤A，将所述重量份的等规聚丙烯通过高压加热至熔融完全，形成熔体，将所述重量份的邻苯二甲酸二丁酯和所述重量份的硫代二丙酸二月桂酯投入熔体中，快速搅拌至均匀分散，然后在基板上迅速冷却，得到邻苯二甲酸二丁酯/硫代二丙酸二月桂酯复合聚丙烯薄片，备用；
步骤B，将步骤A得到的邻苯二甲酸二丁酯/硫代二丙酸二月桂酯复合聚丙烯薄片置于低温烘箱中持续保温24h，取出后，快速转移到高温烘箱中持续保温24h，选取不开裂的邻苯二甲酸二丁酯/硫代二丙酸二月桂酯复合聚丙烯薄片，备用；
步骤C，将步骤B得到的不开裂的邻苯二甲酸二丁酯/硫代二丙酸二月桂酯复合聚丙烯薄片再次加热至物料软化熔融，形成熔体，在熔体中依次投入所述重量份的氧化锌和所述重量份的二氧化钛，快速搅拌至混合均匀，得到改性聚丙烯熔体；
步骤D，对步骤C得到的改性聚丙烯熔体进行熔喷纺丝，得到改性聚丙烯纤维，在改性聚丙烯纤维的正反两面分别热压上一层无纺布，经过冷却成型，即得所制的抗老化聚丙烯吸音棉。
进一步地，步骤A中，高压加热具体为：高压压力为：0.3MPa～5.0MPa，加热温度为：200℃～260℃。
进一步地，步骤A中，迅速冷却的冷却速率为：20℃/min～30℃/min。
进一步地，步骤B中，低温具体为：-40℃～-25℃。
进一步地，步骤B中，高温具体为：80℃～95℃。
进一步地，步骤C中，再次加热的加热温度为：150℃～180℃。
进一步地，步骤D中，热压的压力范围为：0.2MPa～0.5MPa。
进一步地，步骤D中，抗老化聚丙烯吸音棉的厚度为：20mm～24mm。
本发明的优点是：
1.本发明向聚丙烯切片中添加硫代丙二酸二月桂酯和邻苯二甲酸二丁酯，改善了聚丙烯材料的抗氧化性能、低温性能、弹塑性和柔顺性能；其中添加硫代丙二酸二月桂酯对聚丙烯材料的抗氧化性能进行改善，能够消耗聚丙烯吸音棉长期使用过程中产生的氧自由基，削弱氧化作用对聚丙烯吸音棉化学结构的侵蚀和改变，提高其化学稳定性；其中添加邻苯二甲酸二丁酯能够很好地改善聚丙烯吸音棉的低温性能、弹塑性和柔顺性，使聚丙烯吸音棉的使用温度范围得到拓宽，减缓了因热作用而引起的结构变形和分解，同时改善了纤维制品的的平顺性及可塑造性；
2.本发明在聚丙烯吸音棉的制备配方中添加了氧化锌和二氧化钛材料，增强了聚丙烯吸音棉对光化反应的抵抗能力，氧化锌及二氧化钛材料配合能够吸收一定波长范围内的可见光和紫外光，保持聚丙烯吸音棉化学构型和物理电性的稳定。
具体实施方式
以下对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
实施例1
一种抗老化聚丙烯吸音棉
制备所述吸音棉的原料及其质量分数为：无纺布2000份，等规聚丙烯3300份，邻苯二甲酸二丁酯100份，硫代二丙酸二月桂酯130份，氧化锌150份，二氧化钛120份。其中等规聚丙烯的分子量为：80000。
实施例2
一种抗老化聚丙烯吸音棉
制备所述吸音棉的原料及其质量分数为：无纺布3000份，等规聚丙烯5200份，邻苯二甲酸二丁酯220份，硫代二丙酸二月桂酯220份，氧化锌250份，二氧化钛250份。其中等规聚丙烯的分子量为：110000。
实施例3
一种抗老化聚丙烯吸音棉
制备所述吸音棉的原料及其质量分数为：无纺布2500份，等规聚丙烯4400份，邻苯二甲酸二丁酯160份，硫代二丙酸二月桂酯175份，氧化锌200份，二氧化钛185份。其中等规聚丙烯的分子量为：95000。
实施例4
一种抗老化聚丙烯吸音棉的制备工艺
包括以下步骤：
步骤A，将所述重量份的等规聚丙烯，在高压压力为：0.3MPa，加热温度为：200℃的条件下，通过高压加热至熔融完全，形成熔体，将所述重量份的邻苯二甲酸二丁酯和所述重量份的硫代二丙酸二月桂酯投入熔体中，快速搅拌至均匀分散，然后在基板上以20℃/min冷却速率迅速冷却，得到邻苯二甲酸二丁酯/硫代二丙酸二月桂酯复合聚丙烯薄片，备用。
步骤B，将步骤A得到的邻苯二甲酸二丁酯/硫代二丙酸二月桂酯复合聚丙烯薄片置于-40℃的低温烘箱中，持续保温24h，取出后，快速转移到80℃的高温烘箱中，持续保温24h，选取不开裂的邻苯二甲酸二丁酯/硫代二丙酸二月桂酯复合聚丙烯薄片，备用。
步骤C，将步骤B得到的不开裂的邻苯二甲酸二丁酯/硫代二丙酸二月桂酯复合聚丙烯薄片在150℃的温度条件下，再次加热至物料软化熔融，形成熔体，在熔体中依次投入所述重量份的氧化锌和所述重量份的二氧化钛，快速搅拌至混合均匀，得到改性聚丙烯熔体。
步骤D，对步骤C得到的改性聚丙烯熔体进行熔喷纺丝，得到改性聚丙烯纤维，在0.2MPa的压力条件下，对改性聚丙烯纤维的正反两面分别热压上一层无纺布，经过冷却成型，即得所制的厚度为20mm的抗老化聚丙烯吸音棉。
实施例5
一种抗老化聚丙烯吸音棉的制备工艺
包括以下步骤：
步骤A，将所述重量份的等规聚丙烯，在高压压力为：5.0MPa，加热温度为：260℃的条件下，通过高压加热至熔融完全，形成熔体，将所述重量份的邻苯二甲酸二丁酯和所述重量份的硫代二丙酸二月桂酯投入熔体中，快速搅拌至均匀分散，然后在基板上以30℃/min冷却速率迅速冷却，得到邻苯二甲酸二丁酯/硫代二丙酸二月桂酯复合聚丙烯薄片，备用。
步骤B，将步骤A得到的邻苯二甲酸二丁酯/硫代二丙酸二月桂酯复合聚丙烯薄片置于-25℃的低温烘箱中，持续保温24h，取出后，快速转移到95℃的高温烘箱中，持续保温24h，选取不开裂的邻苯二甲酸二丁酯/硫代二丙酸二月桂酯复合聚丙烯薄片，备用。
步骤C，将步骤B得到的不开裂的邻苯二甲酸二丁酯/硫代二丙酸二月桂酯复合聚丙烯薄片在180℃的温度条件下，再次加热至物料软化熔融，形成熔体，在熔体中依次投入所述重量份的氧化锌和所述重量份的二氧化钛，快速搅拌至混合均匀，得到改性聚丙烯熔体。
步骤D，对步骤C得到的改性聚丙烯熔体进行熔喷纺丝，得到改性聚丙烯纤维，在0.5MPa的压力条件下，对改性聚丙烯纤维的正反两面分别热压上一层无纺布，经过冷却成型，即得所制的厚度为24mm的抗老化聚丙烯吸音棉。
实施例6
一种抗老化聚丙烯吸音棉的制备工艺
包括以下步骤：
步骤A，将所述重量份的等规聚丙烯，在高压压力为：2.7MPa，加热温度为：230℃的条件下，通过高压加热至熔融完全，形成熔体，将所述重量份的邻苯二甲酸二丁酯和所述重量份的硫代二丙酸二月桂酯投入熔体中，快速搅拌至均匀分散，然后在基板上以25℃/min冷却速率迅速冷却，得到邻苯二甲酸二丁酯/硫代二丙酸二月桂酯复合聚丙烯薄片，备用。
步骤B，将步骤A得到的邻苯二甲酸二丁酯/硫代二丙酸二月桂酯复合聚丙烯薄片置于-33℃的低温烘箱中，持续保温24h，取出后，快速转移到88℃的高温烘箱中，持续保温24h，选取不开裂的邻苯二甲酸二丁酯/硫代二丙酸二月桂酯复合聚丙烯薄片，备用。
步骤C，将步骤B得到的不开裂的邻苯二甲酸二丁酯/硫代二丙酸二月桂酯复合聚丙烯薄片在165℃的温度条件下，再次加热至物料软化熔融，形成熔体，在熔体中依次投入所述重量份的氧化锌和所述重量份的二氧化钛，快速搅拌至混合均匀，得到改性聚丙烯熔体。
步骤D，对步骤C得到的改性聚丙烯熔体进行熔喷纺丝，得到改性聚丙烯纤维，在0.35MPa的压力条件下，对改性聚丙烯纤维的正反两面分别热压上一层无纺布，经过冷却成型，即得所制的厚度为22mm的抗老化聚丙烯吸音棉。
实验例1
对实施例1～6所制的抗老化聚丙烯吸音棉与普通市售PP吸音棉的抗老化性能进行测试，测试结果如表1所示。其中低温性能是样品在-20℃的温度条件下的有效使用时间。其中高温性能是样品在80℃的温度条件下的有效使用时间。
表1 吸音棉的抗老化性能测试结果
结论：实施例1～6所制的抗老化聚丙烯吸音棉与普通市售PP吸音棉相比，具有更好的抗老化作用，能够显著提高样品在光、热等老化条件影响下样品的使用寿命。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种抗老化聚丙烯吸音棉，其特征在于，制备所述吸音棉的原料及其质量份数为：无纺布2000份~3000份，等规聚丙烯3300份~5200份，邻苯二甲酸二丁酯100份~220份，硫代二丙酸二月桂酯130份~220份，氧化锌150份~250份，二氧化钛120份~250份；所述等规聚丙烯的分子量为：80000~110000；所述抗老化聚丙烯吸音棉的制备工艺，包括以下步骤：
步骤A，将所述重量份的等规聚丙烯通过高压加热至熔融完全，形成熔体，将所述重量份的邻苯二甲酸二丁酯和所述重量份的硫代二丙酸二月桂酯投入熔体中，快速搅拌至均匀分散，然后在基板上迅速冷却，得到邻苯二甲酸二丁酯/硫代二丙酸二月桂酯复合聚丙烯薄片，备用；
步骤B，将步骤A得到的邻苯二甲酸二丁酯/硫代二丙酸二月桂酯复合聚丙烯薄片置于低温烘箱中持续保温24h，取出后，快速转移到高温烘箱中持续保温24h，选取不开裂的邻苯二甲酸二丁酯/硫代二丙酸二月桂酯复合聚丙烯薄片，备用；其中，所述低温具体为：-40°C~-25°C；所述高温具体为：80°C~95°C；
步骤C，将步骤B得到的不开裂的邻苯二甲酸二丁酯/硫代二丙酸二月桂酯复合聚丙烯薄片再次加热至物料软化熔融，形成熔体，在熔体中依次投入所述重量份的氧化锌和所述重量份的二氧化钛，快速搅拌至混合均匀，得到改性聚丙烯熔体；
步骤D，对步骤C得到的改性聚丙烯熔体进行熔喷纺丝，得到改性聚丙烯纤维，在改性聚丙烯纤维的正反两面分别热压上一层无纺布，经过冷却成型，即得所制的抗老化聚丙烯吸音棉。
2.根据权利要求1所述的吸音棉，其特征在于，步骤A中，所述高压加热具体为：高压压力为：0.3MPa~5.0MPa，加热温度为：200°C~260°C。
3.根据权利要求1所述的吸音棉，其特征在于，步骤A中，所述迅速冷却的冷却速率为：20°C/min~30°C/min。
4.根据权利要求1所述的吸音棉，其特征在于，步骤C中，所述再次加热的加热温度为：150°C~180°C。
5.根据权利要求1所述的吸音棉，其特征在于，步骤D中，所述热压的压力范围为：0.2MPa~0.5MPa。
6.根据权利要求1所述的吸音棉，其特征在于，步骤D中，所述抗老化聚丙烯吸音棉的厚度为：20mm~24mm。
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