CN108219711A - 一种空气过滤器用聚丙烯热熔胶及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种空气过滤器用聚丙烯热熔胶及其制备方法和应用。所述热熔胶由如下质量百分数的组分组成：聚丙烯聚合物15~45%、POP聚合物8~24%、石油树脂15~45%、聚异丁烯3~12%、费托蜡8~23%、乙烯丙烯酸丁酯共聚物1~10%、抗氧化剂0.2~1%；其中，所述聚丙烯聚合物为茂金属催化聚丙烯，所述聚丙烯聚合物的重均分子量不超过10000，软化点为100~110℃；所述POP聚合物为聚醚多元醇与丙烯腈、苯乙烯接枝共聚得到的一种改进聚醚多元醇，所述POP聚合物的软化点为60~80℃；所述乙烯丙烯酸丁酯共聚物为乙烯和丙烯酸丁酯的无规共聚物，所述乙烯丙烯酸丁酯共聚物的软化点为70~90℃。本发明提供的热熔胶具有安全环保、无毒、无味、粘结强度高、热稳定性好、不易变色、耐低温性能优异等特性。

Description

一种空气过滤器用聚丙烯热熔胶及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域，更具体地，涉及一种空气过滤器用聚丙烯热熔胶及其制备方法和应用。

背景技术

空气过滤器的作用是人们为了保护呼吸而使用的器具，最早有历史记载是在一世纪时的古罗马人在提纯水银时，用粗麻制成的面具来保护呼吸系统。之后在漫长的人类历史中，过滤器获得了长足的发展，特别是随着环境污染的日益严重和人们环境意识的加强，空气质量已成为全球的关注焦点，从而导致空气过滤器的使用日益广泛。

随着过滤器本身设计的不断进步，出现了无隔板过滤器，从此热熔胶开始在过滤器中得到广泛的应用。在无隔板空气过滤器中，是用热熔胶代替有隔板过滤器的铝箔对滤材进行分隔。无隔板过滤器不仅消除了分隔板损坏过滤介质的危害，而且还有效的增加了过滤面积，提高了过滤效率，同时降低了气流阻力，从而减少了能量消耗。因此在现代的空气过滤器中，热熔胶具有举足轻重的作用，热熔胶品质的好坏直接影响到空气过滤器最终的性能，而目前空气过滤器所用的热熔胶还是以EVA(乙烯醋酸乙烯酯共聚物)为主，EVE型的热熔胶主要存在这几个问题：1.EVA性热熔胶一般热稳定性差，在加热使用过程中，EVA热熔胶会分解，从而会散发出一些低分子物质，而这些低分子物质一般具有一定的气味，这种异味会有一部分扶着在空气过滤器上，最终严重影响空气过滤器的品质；2.EVA热熔胶在加热分解的过程中，还导致严重的颜色变化，颜色会发黄，发黑，从而影响空气过滤器的外观；3.EVA热熔胶耐低温性能差，严重的低温会导致EVA发脆，会是粘结强度迅速下降；4.EVA热熔胶的粘结强度相对一般，在某些场合无法满足使用要求。

因此，开发一种热稳定性好，无气味、不变色，粘结强度高和耐低温性能好的空气过滤器用热熔胶具有重要的研究意义和应用价值。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的空气过滤器用热熔胶热稳定差，有异味、易变色，粘结强度低和耐低温性能差的缺陷，提供一种空气过滤器用聚丙烯热熔胶。本发明提供的聚丙烯热熔胶适用于空气过滤器上使用，具有安全环保、无毒、无味、粘结强度高、热稳定性好、不易变色、耐低温性能优异等特性。

本发明的另一目的在于提供上述空气过滤器用聚丙烯热熔胶的制备方法。

本发明的另一目的在于提供上述空气过滤器用聚丙烯热熔胶在制备空气过滤器中的应用。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种空气过滤器用聚丙烯热熔胶，所述热熔胶由如下质量百分数的组分组成：

聚丙烯聚合物 15~45%

POP聚合物 8~24%

石油树脂 15~45%

聚异丁烯 3~12%

费托蜡 8~23%

乙烯丙烯酸丁酯共聚物 1~10%

抗氧化剂 0.2~1%；

其中，所述聚丙烯聚合物为茂金属催化聚丙烯，所述聚丙烯聚合物的重均分子量不超过10000，软化点为100~110℃；所述POP聚合物为聚醚多元醇与丙烯腈、苯乙烯接枝共聚得到的一种改进聚醚多元醇，所述POP聚合物的软化点为60~80℃；所述乙烯丙烯酸丁酯共聚物为乙烯和丙烯酸丁酯的无规共聚物，所述乙烯丙烯酸丁酯共聚物的软化点为70~90℃。

经发明人反复试验，发现聚丙烯聚合物无气味，具有良好的韧性，弹性优异和高伸长率，可弯曲性能良好，同时具有较低的玻璃化温度，可达-30℃，因此具有较好的耐低温性能，而且聚丙烯聚合物的软化点较高可超过100℃，具有一定的耐高温性能，所以聚丙烯聚合物这种耐低温同时可耐高温的性能，导致基于聚丙烯聚合物的热熔胶理论上具有很强的可适用性，从炎热的非洲到寒冷的西伯利亚均能使用。聚丙烯聚合物的饱和结果，赋予产品具有良好的耐老化性能和耐紫外线性能。

在此基础上，本发明选用茂金属催化聚丙烯作为聚丙烯聚合物，其重均分子量不超过10000，软化点为100~110℃，具有饱和结构，因此在高温下不容易和氧气发生化学反应，而导致分解，释放出小分子；同时该聚丙烯聚合物具有良好的耐高温和耐低温性能，而且对滤材有很高粘结强度；其玻璃化温度低于-30℃；其粘度，在160℃下，约为5000cps。

本发明选用的POP聚合物具有优良的韧性和弹性，能够提高热熔胶体系的粘结强度，而且POP也没有气味，不会带入额外的异味。

本发明选用的乙烯丙烯酸丁酯共聚物为乙烯和丙烯酸丁酯的无规共聚物，其软化点为70~90℃，与滤材具有优异的粘结性能，可在本发明中显著提高产品的粘结强度。

本发明选用的聚异丁烯在常温为液态，在本发明中，可显著提高产品的耐低温性能，同时其本身哪怕在高温下也是无味的，因此不会给本发明带来额外的异味。

本发明通过特定组分的聚丙烯聚合物、POP聚合物和乙烯丙烯酸丁酯共聚物等的配合作用，使得得到的热熔胶具有安全环保、无毒、无味、粘结强度高、热稳定性好、不易变色、耐低温性能优异等特性。

优选地，所述热熔胶由如下质量百分数的组分组成：

聚丙烯聚合物 20~ 40 %

POP聚合物 10~ 20%

石油树脂 20~ 40 %

聚异丁烯 5~ 10%

费托蜡 10~ 20 %

乙烯丙烯酸丁酯共聚物 2~ 8 %

抗氧化剂 0.3~ 0.6 %。

更为优选地，所述热熔胶由如下质量百分数的组分组成：

聚丙烯聚合物 35 %

POP聚合物 10%

石油树脂 28 %

聚异丁烯 5.6 %

费托蜡 15 %

乙烯丙烯酸丁酯共聚物 6 %

抗氧化剂 0.4 %。

优选地，所述聚丙烯聚合物的重均分子量为8000，软化点为105℃。

优选地，所述POP聚合物的软化点为68℃。

优选地，所述所石油树脂为氢化石油树脂。

氢化石油树脂经过特殊改性，使得其具有很好的粘结性能，同时具有很低的软化点，其软化点为110~120℃。由于经过充分氢化处理，使其分子结构由不饱和变成饱和结构，因此在高温下不会分解，也不会变色。

常温下，聚异丁烯一般为液态，本发明人还发现，使用液态的聚异丁烯树脂可赋予产品以下特性：产品无气味、产品的开放时间厂、柔韧性得到进一步提高、产品的流动性能进一步改善，使产品在使用时可通过较小喷嘴施胶。

优选地，所述聚异丁烯为液态，所述聚异丁烯的重均分了量不超过3000。

优选地，所述费托蜡的熔点为100℃。

本发明选用的费托蜡的熔点为100℃，具有非常规整的分子结构，在本发明中可提供较快的固化速度。

优选地，所述乙烯丙烯酸丁酯共聚物的软化点为70℃。

本发明选用的抗氧化剂为本领域常规的抗氧化剂，优选地，所述抗氧化剂为丁基羟基茴香醚，二丁基羟基甲苯，叔丁基对苯二酚，硫代二丙酸二月桂酯中的一种或数种。

上述空气过滤器用聚丙烯热熔胶的制备方法为常规制备方法，所述方法为：

于120~200℃温度条件下搅拌费托蜡使之熔化，然后加入聚丙烯聚合物、POP聚合物和抗氧化剂，保持温度为150~180℃并搅拌，再加入乙烯丙烯酸丁酯共聚物，搅拌；最后加入石油树脂和聚异丁烯，加热搅拌至物料完全熔化混合均匀，冷却，切粒成型即得所述空气过滤器用聚丙烯热熔胶。

优选地，所述费托蜡熔化的温度条件为160℃。

优选地，所述搅拌的转速为20~80转/min。

上述空气过滤器用聚丙烯热熔胶在空气过滤器中的应用也在本发明的保护范围内。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

本发明提供的空气过滤器用聚丙烯热熔胶以聚丙烯聚合物为基础，并配合特定的POP聚合物、乙烯丙烯酸丁酯共聚物等组分，具有安全环保、无毒、无味、粘结强度高、热稳定性好、不易变色、耐低温性能优异等特性，可广泛应用于空气过滤器中。

具体实施方式

下面结合实施例进一步阐述本发明。这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下例实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照本领域常规条件或按照制造厂商建议的条件；所使用的原料，试剂等，如无特殊说明，均为可从常规市场等商业途径得到的原料和试剂。本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。

实施例1~7

本实施例提供的空气过滤器用聚丙烯热熔胶的配方如下表1：

表1 实施例1~7提供的聚丙烯热熔胶的配方

其中，实施例1~6的配方中，聚丙烯聚合物来自科莱恩化工，重均分子量为8000，粘度：10000cps/160℃，软化点：105℃；石油树脂是氢化改性石油树脂来自美国伊斯曼，粘度：4000cps（160℃），软化点约114℃；聚异丁烯来自韩国大林化学，重均分子量为1300；乙烯丙烯酸丁酯共聚物来自阿科玛公司，其软化点为80℃；费托蜡来自壳牌化学，熔点约100℃；抗氧剂来自巴斯夫的168和1010；POP聚合物，软化点：68℃，粘度：30000cps（160℃）。

实施例7的配方中，聚丙烯聚合物来自赢创，粘度：12000cps/160℃，软化点：100℃，重均分子量为7500；石油树脂是来自瑞森石油树脂，粘度：1000cps（160℃），软化点约115℃；聚异丁烯来自韩国日本理光，重均分子量为1300；乙烯丙烯酸丁酯共聚物来自杜邦，其软化点为90℃；费托蜡来自壳牌化学，熔点约100℃；抗氧剂来自；POP聚合物来自壳牌，软化点70℃，粘度：25000cps/160℃。

各实施例的聚丙烯热熔胶通过如下制备方法得到：

先将反应釜加热至160℃，接着将费托蜡加入釜中，以30转/分钟的速度搅拌10分钟，再加入聚丙烯聚合物和抗氧化剂，温度保持在150~180℃，以20~30转/分钟的速度搅拌30分钟，接着加入乙烯丙烯酸丁酯共聚物，保持温度和搅拌速度不变，20分钟后加入石油树脂和聚异丁烯，搅拌20分钟后，将搅拌速度提高至50~80转/分钟，待物料完全熔化混合均匀后，用熔体泵将物料抽至螺杆机，经螺杆机冷却后，在水中切粒成型，得到最终产品。

对照例1~6

对照例1~6提供的聚丙烯热熔胶的配方如下表2：

表2 对照例1~6提供的聚丙烯热熔胶的配方

其中，对照例1~3的配方中，聚丙烯聚合物来自科莱恩化工，重均分子量为8000，粘度：10000cps/160℃，软化点：107℃；石油树脂是氢化改性石油树脂来自美国伊斯曼，粘度：4000cps（160℃），软化点约114℃；聚异丁烯来自韩 国大林化学，重均分子量为1300；乙烯丙烯酸丁酯共聚物来自阿科玛公司，其软化点为80℃；费托蜡来自壳牌化学，熔点约100℃；抗氧剂来自巴斯夫的168和1010；POP聚合物来自陶氏，软化点68℃，粘度：30000/160℃。

对照例4中选用的聚丙烯聚合物来自赢创，其重均分子量20000，软化点为115℃，其余的组分及含量与实施例1中的一致。

对照例5中选用的POP聚合物来自壳牌，其软化点为90℃，其余的组分及含量与实施例1中的一致。

对照例6中选用的乙烯丙烯酸丁酯共聚物来自杜邦，其软化点为95℃，其余的组分及含量与实施例1中的一致。

性能测定：

本发明实施例及对比例提供的热熔胶相关性能通过如下方法进行检测：

（1）软化点，熔融粘度检测均依据HG/T 3698-2002 EVA热熔胶粘剂的相关条款检测方法进行检测。

（2）固化时间，是指将胶融化后刮在一张纸板上，然后将另外一张纸对其进行贴合，从贴合完成开始计时，从一端进行剥离，直至有基材裁破情况出现时，即为胶已达到固化，记下的时间即为该胶的固化时间。

（3）热稳定性测试，是将胶样100g在160℃下熔化后，并在160℃的温度下保持4小时后，观察胶的颜色是否发生明显变化，如果有变化，则判定为不稳定。

（4）常温粘接强度测试步骤，将上述实施例中的产品，在客户的空气过滤器全自动生成线上，用热熔胶产品做成空气过滤器成品，室温放置24h后，根据GB/T 2790 胶粘剂T剥离强度试验方法的相关条款进行检测。

（5）低温粘结强度测试方法，在在客户的空气过滤器全自动生成线上，用热熔胶产品做成空气过滤器成品，室温放置24h后，放入-20℃的冷柜中保持24h，然后立刻根据GB/T2790 胶粘剂T剥离强度试验方法的相关条款进行检测。

实施例1~8及对照例1~6提供的热熔胶产品的性能参数如下表3所示：

表3 实施例1~7及对照例1~6提供的热熔胶产品的性能参数

结果分析：

（1）实施例1~7制得的热熔胶均没有明显的气味，颜色都为白色。

（2）从固化时间上看，当提高费托蜡的加入量时，固化时间缩短，这表明费托蜡能提高体系的固化速度。

（3）从热稳定性看，实施例1~7都表现出良好的稳定性能，在160℃下不容易变色，碳化。

（4）从粘结强度看，常温下实施例1~7均表现出很好的粘结强度，测试时均能将滤材撕破；而乙烯丙烯酸丁酯共聚物明显能够提高体系的粘结强度。

(5) 从低温粘结强度看，POP和聚异丁烯都能提高低温时的粘结强度，特别是聚异丁烯，如果配方中没有加入聚异丁烯，其低温时的粘结强度显著降低。

(6) 从对照实施类4~6来看，当聚丙烯聚合物，POP聚合物和乙烯丙烯酸丁酯的技术指标不在权利要求的范围内时，对最终产品的性能影响很大，会使常温的粘结强度和耐低温性能大幅度下降。

将上述实施例1和2热熔胶制得的空气过滤器和市场EVA以及市场上广泛销售的聚烯烃型热熔胶进行对比，结果如表4。

表4 各类型热熔胶性能比较

从表4可以看出：

（1）和EVA型热熔胶相比，实施例1和4热稳定性更好，EVA型的热熔胶在160℃，保持4小时后，颜色开始发生变化，同时EVA型在加热使用时，会散发出异味；而EVA型热熔胶的低温粘结强度与实施例1和2有较大的差距。

（2）和市售的聚烯烃型热熔胶相比，虽然市售的聚烯烃型气味和热温度性都不错，但是其粘结强度，特别是低温粘结强度明显低于实施例.

综上所述，本发明与现有的空气过滤器用热熔胶相比具有明显的优点，具有无异味，颜色白，热温度性好，同时具有良好的粘结强度和耐低温性能。

Claims (10)

1.一种空气过滤器用聚丙烯热熔胶，其特征在于，所述热熔胶由如下质量百分数的组分组成：

聚丙烯聚合物 15~45%

POP聚合物 8~24%

石油树脂 15~45%

聚异丁烯 3~12%

费托蜡 8~23%

乙烯丙烯酸丁酯共聚物 1~10%

抗氧化剂 0.2~1%；

其中，所述聚丙烯聚合物为茂金属催化聚丙烯，所述聚丙烯聚合物的重均分子量不超过10000，软化点为100~110℃；所述POP聚合物为聚醚多元醇与丙烯腈、苯乙烯接枝共聚得到的一种改进聚醚多元醇，所述POP聚合物的软化点为60~80℃；所述乙烯丙烯酸丁酯共聚物为乙烯和丙烯酸丁酯的无规共聚物，所述乙烯丙烯酸丁酯共聚物的软化点为70~90℃。

2.根据权利要求1所述空气过滤器用聚丙烯热熔胶，其特征在于，所述热熔胶由如下质量百分数的组分组成：

聚丙烯聚合物 20~ 40 %

POP聚合物 10~ 20%

石油树脂 20~ 40 %

聚异丁烯 5~ 10%

费托蜡 10~ 20 %

乙烯丙烯酸丁酯共聚物 2~ 8 %

抗氧化剂 0.3~ 0.6 %。

3.根据权利要求1所述空气过滤器用聚丙烯热熔胶，其特征在于，所述热熔胶由如下质量百分数的组分组成：

聚丙烯聚合物 35 %

POP聚合物 10%

石油树脂 28 %

聚异丁烯 5.6 %

费托蜡 15 %

乙烯丙烯酸丁酯共聚物 6 %

抗氧化剂 0.4 %。

4.根据权利要求1所述空气过滤器用聚丙烯热熔胶，其特征在于，所述聚丙烯聚合物的重均分子量为8000，软化点为105℃。

5.根据权利要求1所述空气过滤器用聚丙烯热熔胶，其特征在于，所述POP聚合物的软化点为68℃。

6.根据权利要求1所述空气过滤器用聚丙烯热熔胶，其特征在于，所述聚异丁烯为液态，所述聚异丁烯的重均分子量不超过3000。

7.根据权利要求1所述空气过滤器用聚丙烯热熔胶，其特征在于，所述费托蜡的熔点为100℃。

8.根据权利要求1所述空气过滤器用聚丙烯热熔胶，其特征在于，所述乙烯丙烯酸丁酯共聚物的软化点为70℃。

9.权利要求1~8任一所述空气过滤器用聚丙烯热熔胶的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

于120~200℃温度条件下搅拌费托蜡使之熔化，然后加入聚丙烯聚合物、POP聚合物和抗氧化剂，保持温度为150~180℃并搅拌，再加入乙烯丙烯酸丁酯共聚物，搅拌；最后加入石油树脂和聚异丁烯，加热搅拌至物料完全熔化混合均匀，冷却，切粒成型即得所述空气过滤器用聚丙烯热熔胶。

10.权利要求1～8任一所述空气过滤器用聚丙烯热熔胶在空气过滤器中的应用。