CN106381545B - 一种高结晶度聚丙烯非织造布纤维的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高结晶度聚丙烯非织造布纤维的制备方法，属于非织造布纤维制备技术领域。针对现有制备的聚丙烯非织造布纤维在熔喷纺丝过程中，由于低相对分子量较多，导致材料结晶性较差，已发生应力开裂，在非织造布生产过程中容易断丝，影响非织造布的性能的缺陷，通过将猪股骨进行脱脂脱蛋白处理后，碾磨并与废弃胶粉复合，通过微波活化形成磷酸性复合成核剂，在熔喷纺织过程中，增强熔喷纺丝的结晶性能，增强其结晶度，有效改性聚丙烯非织造布纤维的结晶性能，本发明聚丙烯非织造布纤维弯曲模量提高了25～27%，结晶温度提高了15～16℃，且通过猪股骨进行制备，绿色环保无污染。

Description

一种高结晶度聚丙烯非织造布纤维的制备方法
技术领域
本发明涉及一种高结晶度聚丙烯非织造布纤维的制备方法，属于非织造布纤维制备技术领域。
背景技术
中国自改革开放以来，制造业增长是全球最快的，钢铁、煤炭、水泥、电力等的产量及消费都己居世界前列。由于发达国家资本转移和我国技术的相对落后，大量重工业、能源工业及原材料工业在生产过程中造成了严重的大气污染。检测中的危险颗粒物，被称为细颗粒物(PM2.5)，它的直径小于或等于2.5微米，约为人类头发丝的十分之一。这些小颗粒可以穿过人体正常的防御通道，渗透到肺部深处。有些超细颗粒甚至可以渗透进血液，从而引发人体整个范围的疾病，包括哮喘，心血管疾病，支气管炎等。非织造材料作为过滤材料中重要的一员，有着其独特的优势:复杂的结构和纤维的随机三维分布，使材料中含有大量微小空隙，微粒围绕纤维经过各种类型的弯曲通道或路径，可大大地增加浮悬于流体中的颗粒产生碰撞而将其滞留的概率；非织造多种的制造工艺，如针刺、水刺、纺粘、熔喷以及SMS复合非织造布等，也为其提供了不同的应用领域。
熔喷法非织造材料生产技术，是将高聚物树脂切片通过螺杆挤出机挤压熔融塑化后，通过计量泵精确计量送给喷丝组件，并从模头喷丝孔中挤出，在高速高压热空气流的作用下拉成超细纤维，并在收集装置上形成熔喷非织造材料，再经切边卷绕装置成形。聚丙烯是由丙烯为单体聚合而成的聚合物，熔喷工艺中常用的是规聚丙烯，其纤维由于具有原料丰富、生产成本低、质轻、强度高、耐腐蚀、耐磨性及弹性回复性好、不起球、价廉等的优点，已大量用于非织造布。由于熔喷工艺的特殊性，作为熔喷非织造布专用料的PP原料，必须有较窄的相对分子质量分布，相对分子质量分布过宽，低相对分子质量的PP含量较多，PP应力开裂就越严重，非织造布生产过程中容易断丝，从而影响非织造布的性能；超高相对分子质量PP含量较多，会使PP的粘度增大，甚至出现凝胶颗粒，使熔喷生产过程困难。因此，只有相对分子质量分布较窄的PP才能适应熔喷非织造布的生产，简而言之，这样材料结晶性能则会下降，无法满足熔喷纺丝的需要，从而导致应力开裂，非织造布生产过程中容易断丝，影响非织造布的性能，所以制备一种分子量分布较广的结晶度较高的聚丙烯非织造布纤维很有必要。
发明内容
本发明所要解决的技术问题：针对现有制备的聚丙烯非织造布纤维在熔喷纺丝过程中，由于低相对分子量较多，导致材料结晶性较差，已发生应力开裂，在非织造布生产过程中容易断丝，影响非织造布的性能的缺陷，通过将猪股骨进行脱脂脱蛋白处理后，碾磨并与废弃胶粉复合，通过微波活化形成磷酸性复合成核剂，在熔喷纺织过程中，增强熔喷纺丝的结晶性能，增强其结晶度，有效改性聚丙烯非织造布纤维的结晶性能，提高熔喷纺丝的强度和性能。
为解决上述技术问题，本发明采用如下所述的技术方案是：
（1）选取新鲜成年猪股骨，将其破碎制备得猪股骨碎块，按质量比1:10，将猪股骨碎块与去离子水搅拌混合，在45～50℃下水浴加热25～30min，随后过滤并收集滤渣，用1mol/LNaN3冲洗3～5次后，自然晾干收集得预处理猪股骨碎块；
（2）按质量比1:5，将上述制备的猪股骨碎块与甲醇搅拌混合并静置40～48h，随后过滤并收集滤饼，分别用质量分数25%双氧水和1mol/L氢氧化钠溶液冲洗3～5次，随后用去离子水洗涤至洗涤液pH呈中性，在85～90℃下干燥10～12h，制备得改性猪股骨碎块；
（3）将上述制备的改性猪股骨碎块置于球磨罐中，在250～300W下球磨3～5h，随后过200目筛，收集得改性猪股骨粉末，随后按质量比1:1，将废弃胶粉与改性猪股骨粉末搅拌混合，并置于超声微波炉中，在300～400W下微波辐射活化反应25～30min，随后收集混合活化粉末；
（4）按重量份数计，分别称量45～50份聚丙烯树脂、5～10份上述制备的混合活化粉末、1～2份抗氧剂1010置于熔喷装置中，控制熔喷装置一区温度为170～175℃、二区温度为210～220℃、三区温度为210～220℃、法兰温度为225～230℃、模头温度为220～225℃，同时控制接收距离为10cm滚筒转速为90～95r/min，随后收集熔喷纺丝，在室温下静置冷却6～8h，即可制备得一种高结晶度聚丙烯非织造布纤维。
本发明制备的聚丙烯非织造布纤维密度为36.5g/m2，透气性能为2450.8mm/s，纵向拉伸强度为8.0MPa，横向生长率为105.35%。
本发明与其他方法相比，有益技术效果是：
（1）本发明聚丙烯非织造布纤维弯曲模量提高了25～27%，结晶温度提高了15～16℃；
（2）本发明通过猪股骨进行制备，绿色环保无污染。
具体实施方式
首先选取新鲜成年猪股骨，将其破碎制备得猪股骨碎块，按质量比1:10，将猪股骨碎块与去离子水搅拌混合，在45～50℃下水浴加热25～30min，随后过滤并收集滤渣，用1mol/LNaN3冲洗3～5次后，自然晾干收集得预处理猪股骨碎块；按质量比1:5，将上述制备的猪股骨碎块与甲醇搅拌混合并静置40～48h，随后过滤并收集滤饼，分别用质量分数25%双氧水和1mol/L氢氧化钠溶液冲洗3～5次，随后用去离子水洗涤至洗涤液pH呈中性，在85～90℃下干燥10～12h，制备得改性猪股骨碎块；将上述制备的改性猪股骨碎块置于球磨罐中，在250～300W下球磨3～5h，随后过200目筛，收集得改性猪股骨粉末，随后按质量比1:1，将废弃胶粉与改性猪股骨粉末搅拌混合，并置于超声微波炉中，在300～400W下微波辐射活化反应25～30min，随后收集混合活化粉末；按重量份数计，分别称量45～50份聚丙烯树脂、5～10份上述制备的混合活化粉末、1～2份抗氧剂1010置于熔喷装置中，控制熔喷装置一区温度为170～175℃、二区温度为210～220℃、三区温度为210～220℃、法兰温度为225～230℃、模头温度为220～225℃，同时控制接收距离为10cm滚筒转速为90～95r/min，随后收集熔喷纺丝，在室温下静置冷却6～8h，即可制备得一种高结晶度聚丙烯非织造布纤维。
实例1
选取新鲜成年猪股骨，将其破碎制备得猪股骨碎块，按质量比1:10，将猪股骨碎块与去离子水搅拌混合，在45℃下水浴加热25min，随后过滤并收集滤渣，用1mol/LNaN3冲洗3次后，自然晾干收集得预处理猪股骨碎块；按质量比1:5，将上述制备的猪股骨碎块与甲醇搅拌混合并静置40h，随后过滤并收集滤饼，分别用质量分数25%双氧水和1mol/L氢氧化钠溶液冲洗3次，随后用去离子水洗涤至洗涤液pH呈中性，在85℃下干燥10h，制备得改性猪股骨碎块；将上述制备的改性猪股骨碎块置于球磨罐中，在250W下球磨3h，随后过200目筛，收集得改性猪股骨粉末，随后按质量比1:1，将废弃胶粉与改性猪股骨粉末搅拌混合，并置于超声微波炉中，在300W下微波辐射活化反应25min，随后收集混合活化粉末；按重量份数计，分别称量45份聚丙烯树脂、5份上述制备的混合活化粉末、1份抗氧剂1010置于熔喷装置中，控制熔喷装置一区温度为170℃、二区温度为210℃、三区温度为210℃、法兰温度为225℃、模头温度为220℃，同时控制接收距离为10cm滚筒转速为90r/min，随后收集熔喷纺丝，在室温下静置冷却6h，即可制备得一种高结晶度聚丙烯非织造布纤维。
实例2
选取新鲜成年猪股骨，将其破碎制备得猪股骨碎块，按质量比1:10，将猪股骨碎块与去离子水搅拌混合，在47℃下水浴加热27min，随后过滤并收集滤渣，用1mol/LNaN3冲洗4次后，自然晾干收集得预处理猪股骨碎块；按质量比1:5，将上述制备的猪股骨碎块与甲醇搅拌混合并静置44h，随后过滤并收集滤饼，分别用质量分数25%双氧水和1mol/L氢氧化钠溶液冲洗4次，随后用去离子水洗涤至洗涤液pH呈中性，在87℃下干燥11h，制备得改性猪股骨碎块；将上述制备的改性猪股骨碎块置于球磨罐中，在275W下球磨4h，随后过200目筛，收集得改性猪股骨粉末，随后按质量比1:1，将废弃胶粉与改性猪股骨粉末搅拌混合，并置于超声微波炉中，在350W下微波辐射活化反应27min，随后收集混合活化粉末；按重量份数计，分别称量47份聚丙烯树脂、7份上述制备的混合活化粉末、1份抗氧剂1010置于熔喷装置中，控制熔喷装置一区温度为172℃、二区温度为215℃、三区温度为215℃、法兰温度为227℃、模头温度为222℃，同时控制接收距离为10cm滚筒转速为92r/min，随后收集熔喷纺丝，在室温下静置冷却7h，即可制备得一种高结晶度聚丙烯非织造布纤维。
实例3
选取新鲜成年猪股骨，将其破碎制备得猪股骨碎块，按质量比1:10，将猪股骨碎块与去离子水搅拌混合，在50℃下水浴加热30min，随后过滤并收集滤渣，用1mol/LNaN3冲洗5次后，自然晾干收集得预处理猪股骨碎块；按质量比1:5，将上述制备的猪股骨碎块与甲醇搅拌混合并静置48h，随后过滤并收集滤饼，分别用质量分数25%双氧水和1mol/L氢氧化钠溶液冲洗5次，随后用去离子水洗涤至洗涤液pH呈中性，在85～90℃下干燥12h，制备得改性猪股骨碎块；将上述制备的改性猪股骨碎块置于球磨罐中，在300W下球磨5h，随后过200目筛，收集得改性猪股骨粉末，随后按质量比1:1，将废弃胶粉与改性猪股骨粉末搅拌混合，并置于超声微波炉中，在400W下微波辐射活化反应30min，随后收集混合活化粉末；按重量份数计，分别称量50份聚丙烯树脂、10份上述制备的混合活化粉末、2份抗氧剂1010置于熔喷装置中，控制熔喷装置一区温度为175℃、二区温度为220℃、三区温度为220℃、法兰温度为230℃、模头温度为225℃，同时控制接收距离为10cm滚筒转速为95r/min，随后收集熔喷纺丝，在室温下静置冷却8h，即可制备得一种高结晶度聚丙烯非织造布纤维。

Claims (1)

1.一种高结晶度聚丙烯非织造布纤维的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：
（1）选取新鲜成年猪股骨，将其破碎制备得猪股骨碎块，按质量比1:10，将猪股骨碎块与去离子水搅拌混合，在45～50℃下水浴加热25～30min，随后过滤并收集滤渣，用1mol/LNaN3冲洗3～5次后，自然晾干收集得预处理猪股骨碎块；
（2）按质量比1:5，将上述制备的猪股骨碎块与甲醇搅拌混合并静置40～48h，随后过滤并收集滤饼，分别用质量分数25%双氧水和1mol/L氢氧化钠溶液冲洗3～5次，随后用去离子水洗涤至洗涤液pH呈中性，在85～90℃下干燥10～12h，制备得改性猪股骨碎块；
（3）将上述制备的改性猪股骨碎块置于球磨罐中，在250～300W下球磨3～5h，随后过200目筛，收集得改性猪股骨粉末，随后按质量比1:1，将废弃胶粉与改性猪股骨粉末搅拌混合，并置于超声微波炉中，在300～400W下微波辐射活化反应25～30min，随后收集混合活化粉末；
（4）按重量份数计，分别称量45～50份聚丙烯树脂、5～10份上述制备的混合活化粉末、1～2份抗氧剂1010置于熔喷装置中，控制熔喷装置一区温度为170～175℃、二区温度为210～220℃、三区温度为210～220℃、法兰温度为225～230℃、模头温度为220～225℃，同时控制接收距离为10cm滚筒转速为90～95r/min，随后收集熔喷纺丝，在室温下静置冷却6～8h，即可制备得一种高结晶度聚丙烯非织造布纤维。
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