CN105803683A - 超高模量聚乙烯和聚丙烯纳米熔喷无纺布的制备方法 - Google Patents

超高模量聚乙烯和聚丙烯纳米熔喷无纺布的制备方法 Download PDF

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本发明公开了一种超高模量聚乙烯和聚丙烯纳米熔喷无纺布的制备方法，包括以下步骤：（1）将原料组份A和组份B分别从螺杆挤出机的两个螺杆喂入；（2）将所述步骤（1）中A组份和B组份在螺杆挤出机的作用下导入微层共挤装置，经微层共挤装置挤出30层以上的叠层料；（3）所述步骤（2）制得的叠层料进入衣架模头；（4）所述熔体膜在牵伸系统热气流的作用下逐渐变薄至撕裂变成纤维；（5）将步骤（4）所述纤维经接收成网系统接收，制成超高模量聚乙烯和聚丙烯纳米熔喷无纺布。本发明操作过程简便，利用微层共挤出技术与熔喷技术的合理组配，可大量获得超高模量聚乙烯和聚丙烯纳米熔喷无纺布，便于下一步的工业化应用。

Description

超高模量聚乙烯和聚丙烯纳米熔喷无纺布的制备方法
技术领域
本发明属于纳米无纺布材料制备技术领域，具体涉及一种超高模量聚乙烯和聚丙烯纳米熔喷无纺布的制备方法。
背景技术
纳米技术是当今科研领域的研究热点，纳米纤维的制备一直是众多科学家关心的重点，其中静电纺丝在近10年受到比较系统的理论研究和实验证实。静电纺丝技术已经成为制备超细纤维和纳米纤维的重要方法。但该技术存在产量极低，纤维结构单一，不能很好的实现纤维排列一致，大多数是杂乱无章，随意性强。很难重现。
微层共挤出技术发展到现在已经有几十年，但目前只有局部被推广应用，更多的是处于实验室研究阶段。
微层共挤技术是指将两种或两种以上聚合物通过共挤出形成几十层乃至上千层交替多层复合材料，单层层厚可以薄至微纳米级。微层共挤出技术可使功能填料组份在聚合物基体中的原位成纤，从而制备高性能和功能化的交替多层复合材料。
微层共挤出技术可将不同聚合物的优异性能通过交替多层复合结合起来制备功能复合材料，当复合材料层数足够多时，单层可薄至与分子链尺寸相当的一维纳米结构，这种独特的微层结构将复合材料功能多样化。对于填充型复合材料，纳米级尺度层结构的出现可使填料颗粒的分布由三维简化为二维，在研究和改善界面性质（如扩散与粘结）等方面可以不在采用复杂的三维模型分析。
彩虹膜是当前应用量较多的微层共挤技术应用典范。利用折光系数不同的两种热塑性透明树脂（折光系数相差0.03），经多层复合共挤出制成30层以上，厚度方向上均匀平行的交替厚度为0.015-0.05mm的有彩虹效果的薄膜，随观察角度的不同而色彩各异。其五彩斑斓的色彩效果是依据光学的折射、干涉，反射原理，在反射带处于光的波长范围时有彩虹现象产生，彩虹膜所反射的色彩是由反射光的波长所决定的。故此它显现出五颜六色的绚丽色彩。制备彩虹膜还可以采用刻光珊的方法和多层镀膜的方法来制备，但是这两种方法制造费用高，制造的面积小，生产速度低，只适合用于防伪标识，商标等使用。而多层反射塑料复合彩虹膜制造费用低，生产规模大，一台机组一天可以生产数万平方米，适合大范围的应用，如装饰装潢材料、印刷、包装等方面使用。尤其在糖果、鲜花包装上效果很好，并具有相当大的应用前景。
2005年前，微层共挤技术及彩虹膜的制备技术基本被美国Mearl公司、Angerer公司和台湾日鹤公司等把持，其中有10多项专利覆盖了制备技术的关键点，最近美国的EDI公司、北京化工学院的杨卫民、四川大学的郭少云、蓝天、精诚公司等先后推出专利型技术解决了困扰薄膜阻隔性、光学性、针孔疵点、瑕疵断裂、抗拉伸性和电学性能的问题。
传统有将彩虹膜经分切机分切制备装饰花边的技术，其技术只是将薄膜分切成相应宽度的窄带形式，并没有进一步进行相应的深入研究和改性，当前制备的窄条具有很多不适用于纺织服装舒适性的纤维特性。如何将已有的特点发扬光大，使彩虹膜的特点或性能在满足视觉特点的同时适应服装特点等不同需求的要求，如吸附、吸波、隐形、特定色泽和色彩的稳定体现等很多问题亟待解决。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于为了克服了现有技术中超高模量聚乙烯和聚丙烯纳米熔喷无纺布无法制备的技术难题，利用微层共挤出技术与熔喷技术的合理组配，开发出超高模量聚乙烯和聚丙烯纳米熔喷无纺布制备方法，满足工业化纳米纤维的社会需求。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种超高模量聚乙烯和聚丙烯纳米熔喷无纺布的制备方法，包括以下步骤：（1）将原料组份A和组份B分别从螺杆挤出机的两个螺杆喂入，所述组份A为白油与超高模量聚乙烯的混合物，白油与超高模量聚乙烯的重量比为95：5-50：50，所述组份B为熔喷用聚丙烯；（2）将所述步骤（1）中A组份和B组份在螺杆挤出机的作用下导入微层共挤装置，经微层共挤装置挤出30层以上的叠层料；（3）所述步骤（2）制得的叠层料进入衣架模头，将叠层料挤出成层数大于30、厚度为50-1000um的熔体膜；（4）所述熔体膜在牵伸系统热气流的作用下逐渐变薄至撕裂变成纤维；（5）将步骤（4）所述纤维经接收成网系统接收，制成超高模量聚乙烯和聚丙烯纳米熔喷无纺布。
所述步骤（1）中的螺杆挤出机为双螺杆挤出机或三螺杆挤出机，优选三螺杆挤出机。
所述步骤（3）中衣架模头为整体狭缝出口或等距间隔狭缝出口；所述整体狭缝出口为衣架模头上设有一个狭缝出口，所述等距间隔狭缝出口为在衣架模头上等距间隔设有多个狭缝出口。
所述步骤（1）中原料组份A和组份B均为纳米填充母粒，以便制备出相应功能的功能性纳米熔喷布。
所述步骤（1）中原料组份A和组份B的比例可以调整，根据需要，层叠的层与层之间的厚度可调，可以是等厚，也可以是不等厚。
所述步骤（1）中加工非超高模量聚乙烯和聚丙烯组份的纤维时，根据情况调整相应的组份与配比。
本发明中所述熔喷用聚丙烯的熔融指数为大于400g/10min。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
①本发明的制备方法操作简单，条件温和，原材料成本低；②利用本发明的方法制备得到的超高模量聚乙烯和聚丙烯纳米熔喷无纺布结构均匀可调整、机械性能优异、易功能化；③本发明方法操作过程简便，利用微层共挤出技术与熔喷技术的合理组配，经合理的设计和匹配相应的成熟配件，可大量获得超高模量聚乙烯和聚丙烯纳米熔喷无纺布，便于下一步的工业化应用；④构筑超高模量聚乙烯和聚丙烯纳米熔喷无纺布的原料来源广泛，成本低，可以大量连续生产。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
为更好理解本发明，下面结合具体实施例对本发明做进一步详细描述。
实施例1
如图1所示，本实施例超高模量聚乙烯和聚丙烯纳米熔喷无纺布的制备方法，其包括以下步骤：（1）将原料组份A：白油与超高模量聚乙烯的混合物和原料组份B：熔融指数为405g/10min的熔喷用聚丙烯分别从三螺杆挤出机的两个螺杆喂入，其中，白油与超高模量聚乙烯的重量比为95：5；（2）将所述步骤（1）中组份A和组份B在三螺杆挤出机的作用下导入微层共挤装置，经微层共挤装置挤出层数为35的叠层料；（3）所述步骤（2）制得的叠层料进入设有一个狭缝出口的衣架模头，将叠层料挤出成层数为35、厚度为50um的熔体膜；（4）所述熔体膜在牵伸系统热气流的作用下逐渐变薄至撕裂变成变成100-200nm直径随机分布的纤维；（5）将步骤（4）所述纤维经接收成网系统接收，制成超高模量聚乙烯和聚丙烯纳米熔喷无纺布。
实施例2
如图1所示，本实施例超高模量聚乙烯和聚丙烯纳米熔喷无纺布的制备方法，其包括以下步骤：（1）将原料组份A：白油与超高模量聚乙烯的混合物和原料组份B：熔融指数为410g/10min的熔喷用聚丙烯分别从双螺杆挤出机的两个螺杆喂入，其中，白油与超高模量聚乙烯的重量比为85：15；（2）将所述步骤（1）中组份A和组份B在双螺杆挤出机的作用下导入微层共挤装置，经微层共挤装置挤出层数为200的叠层料；（3）所述步骤（2）制得的叠层料进入等距间隔设有两个狭缝出口的衣架模头，将叠层料挤出成层数为200、厚度为100um的熔体膜；（4）所述熔体膜在牵伸系统热气流的作用下逐渐变薄至撕裂变成变成500-1000nm直径随机分布的纤维；（5）将步骤（4）所述纤维经接收成网系统接收，制成超高模量聚乙烯和聚丙烯纳米熔喷无纺布。
实施例3
如图1所示，本实施例超高模量聚乙烯和聚丙烯纳米熔喷无纺布的制备方法，其包括以下步骤：（1）将原料组份A：白油与超高模量聚乙烯的混合物和原料组份B：熔融指数为450g/10min的熔喷用聚丙烯分别从双螺杆挤出机的两个螺杆喂入，其中，白油与超高模量聚乙烯的重量比为50：50；（2）将所述步骤（1）中组份A和组份B在双螺杆挤出机的作用下导入微层共挤装置，经微层共挤装置挤出层数为256的叠层料；（3）所述步骤（2）制得的叠层料进入等距间隔设有五个狭缝出口的衣架模头，将叠层料挤出成层数为256、厚度为300um的熔体膜；（4）所述熔体膜在牵伸系统热气流的作用下逐渐变薄至撕裂变成变成100-800nm直径随机分布的纤维；（5）将步骤（4）所述纤维经接收成网系统接收，制成超高模量聚乙烯和聚丙烯纳米熔喷无纺布。
实施例4
如图1所示，本实施例超高模量聚乙烯和聚丙烯纳米熔喷无纺布的制备方法，其包括以下步骤：（1）将原料组份A：白油与超高模量聚乙烯的混合物和原料组份B：熔融指数为420g/10min的熔喷用聚丙烯分别从三螺杆挤出机的两个螺杆喂入，其中，白油与超高模量聚乙烯的重量比为90：5；（2）将所述步骤（1）中组份A和组份B在双螺杆挤出机的作用下导入微层共挤装置，经微层共挤装置挤出层数为300的叠层料；（3）所述步骤（2）制得的叠层料进入等距间隔设有五个狭缝出口的衣架模头，将叠层料挤出成层数为300、厚度为1000um的熔体膜；（4）所述熔体膜在牵伸系统热气流的作用下逐渐变薄至撕裂变成纤维；（5）将步骤（4）所述纤维经接收成网系统接收，制成超高模量聚乙烯和聚丙烯纳米熔喷无纺布。
实施例5
如图1所示，本实施例超高模量聚乙烯和聚丙烯纳米熔喷无纺布的制备方法，其包括以下步骤：（1）将原料组份A：白油与超高模量聚乙烯的混合物和原料组份B：熔融指数为410g/10min的熔喷用聚丙烯分别从三螺杆挤出机的两个螺杆喂入，其中，白油与超高模量聚乙烯的重量比为90：10；（2）将所述步骤（1）中组份A和组份B在三螺杆挤出机的作用下导入微层共挤装置，经微层共挤装置挤出层数为310的叠层料；（3）所述步骤（2）制得的叠层料进入等距间隔设有五个狭缝出口的衣架模头，将叠层料挤出成层数为310、厚度为1000um的熔体膜；（4）所述熔体膜在牵伸系统热气流的作用下逐渐变薄至撕裂变成100-1000nm直径随机分布的纤维；（5）将步骤（4）所述纤维经接收成网系统接收，制成超高模量聚乙烯和聚丙烯纳米熔喷无纺布。
实施例6
如图1所示，本实施例超高模量聚乙烯和聚丙烯纳米熔喷无纺布的制备方法，其包括以下步骤：（1）将原料组份A：白油与超高模量聚乙烯的混合物和原料组份B：熔融指数为440g/10min的熔喷用聚丙烯分别从三螺杆挤出机的两个螺杆喂入，其中，白油与超高模量聚乙烯的重量比为80：20；（2）将所述步骤（1）中组份A和组份B在三螺杆挤出机的作用下导入微层共挤装置，经微层共挤装置挤出层数为250的叠层料；（3）所述步骤（2）制得的叠层料进入等距间隔设有五个狭缝出口的衣架模头，将叠层料挤出成层数为250、厚度为500um的熔体膜；（4）所述熔体膜在牵伸系统热气流的作用下逐渐变薄至撕裂变成200-1000nm直径随机分布的纤维；（5）将步骤（4）所述纤维经接收成网系统接收，制成超高模量聚乙烯和聚丙烯纳米熔喷无纺布。
作为优选，本实施例中原料组份A和组份B均为纳米填充母粒，制备出具有纳米功能性的超高模量聚乙烯和聚丙烯纳米熔喷无纺布。

Claims (5)

1.一种超高模量聚乙烯和聚丙烯纳米熔喷无纺布的制备方法，其特征在于包括以下步骤：（1）将原料组份A和组份B分别从螺杆挤出机的两个螺杆喂入，所述组份A为白油与超高模量聚乙烯的混合物，白油与超高模量聚乙烯的重量比为95：5-50：50，所述组份B为熔喷用聚丙烯；（2）将所述步骤（1）中A组份和B组份在螺杆挤出机的作用下导入微层共挤装置，经微层共挤装置挤出30层以上的叠层料；（3）所述步骤（2）制得的叠层料进入衣架模头，将叠层料挤出成层数大于30、厚度为50-1000um的熔体膜；（4）所述熔体膜在牵伸系统热气流的作用下逐渐变薄至撕裂变成纤维；（5）将步骤（4）所述纤维经接收成网系统接收，制成超高模量聚乙烯和聚丙烯纳米熔喷无纺布。
2.根据权利要求1所述的超高模量聚乙烯和聚丙烯纳米熔喷无纺布的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中的螺杆挤出机为双螺杆挤出机或三螺杆挤出机。
3.根据权利要求1所述的超高模量聚乙烯和聚丙烯纳米熔喷无纺布的制备方法，其特征在于：所述步骤（3）中衣架模头为整体狭缝出口或等距间隔狭缝出口。
4.根据权利要求1所述的超高模量聚乙烯和聚丙烯纳米熔喷无纺布的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中原料组份A和组份B均为纳米填充母粒。
5.根据权利要求1-4任一所述的超高模量聚乙烯和聚丙烯纳米熔喷无纺布的制备方法，其特征在于：所述熔喷用聚丙烯的熔融指数为大于400g/10min。
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