CN109354770A - 一种非织造布用聚丙烯树脂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种非织造布用聚丙烯树脂，由聚丙烯粉料、复合助剂包和过氧化物为原料制备而成，各原料的质量比为：复合助剂包：聚丙烯粉料＝1500‑3000ppm，过氧化物：聚丙烯粉料＝500‑900ppm。复合助剂包由主抗氧剂、辅抗氧剂、除酸剂、滑石粉组成，质量比为：主抗氧剂：辅抗氧剂：除酸剂：滑石粉＝8:12:3:2，聚丙烯粉料熔融流动速率为2.0‑6.0g/10min，等规度96.5%‑99%，分子量分布指数4.7‑5.4。本发明还公开了一种织造布用聚丙烯树脂的制备方法，首先用Ziegler‑Natta MgCl2‑TiCl4丙烯聚合催化剂、外给电子体进行丙烯均聚得到聚丙烯粉料；然后用本发明的原料及配比混合后进行造粒。用本发明的方法制备的非织造布用聚丙烯树脂，拉伸强度大、可纺性高、气味小且不含塑化剂和有机锡。

Description

一种非织造布用聚丙烯树脂及其制备方法
技术领域
本发明涉及聚丙烯树脂领域，具体涉及一种非织造布用聚丙烯树脂及其制备方法。
背景技术
随着全球非织造布行业高速发展，非织造布在家用、产业用和纺织用等方面应用广泛。非织造布按材料分主要有涤纶、锦纶、粘胶纤维、可生物降解纤维以及超高分子量聚乙烯纤维等非织造布产品，尤其是丙纶，即聚丙烯纤维非织造布，占据了近50％的产能。聚丙烯纤维非织造布广泛用于纸尿裤、卫生巾、湿巾、面膜、各种擦拭布等卫生用品，其次用于一次性手术衣、口罩、防辐射服、伤口缝合线、人造皮肤和各类器官等医疗和安全防护产品，以及吸尘材料、吸音材料、汽车内饰滤材、工业袋滤器等过滤和分离产品。
国内外市场上使用的聚丙烯，常使用两种制备方法：一是丙烯加氢直接聚合，分子量分布指数较宽，可纺性和克重均匀性不理想；二是采用过氧化物可控流变生产，分子量分布指数较窄，但是存在熔融流动速率波动较大的缺陷。
随着环保要求越来越严格，尤其是一次性手术服内层、纸尿裤、卫生巾、湿巾、面膜等用途的非织造布，严禁材料中含有塑化剂，并且2017年欧盟又提出新的禁令，要求非织造布中有机锡含量小于10ug/kg。现有的非织造布聚丙烯树脂，由于使用的丙烯聚合催化剂多含有邻苯二甲酸酯类塑化剂，如邻苯二甲酸丁酯、邻苯二甲酸苄基丁酯、邻苯二甲酸二(2-乙基)己酯、邻苯二甲酸二异壬酯酯、邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二异葵酯等等而将被淘汰。
随着非织造布生产设备技术的不断升级，生产线速度已超过1000m/min，这对聚丙烯材料的拉伸强度、应变硬化、丙纶长丝的单丝强度提出了更高的要求。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的是提供一种非织造布用聚丙烯树脂。本发明的技术方案为：一种非织造布用聚丙烯树脂，由聚丙烯粉料、复合助剂包和过氧化物为原料制备而成，各原料的质量比如下：
复合助剂包：聚丙烯粉料＝1500-3000ppm
过氧化物：聚丙烯粉料＝500-900ppm
所述复合助剂包由主抗氧剂、辅抗氧剂、除酸剂、滑石粉组成，质量比为：
主抗氧剂：辅抗氧剂：除酸剂：滑石粉＝8:12:3:2。
所述聚丙烯粉料熔融流动速率为2.0-6.0g/10min，等规度为96.5％-99％，分子量分布指数为4.7-5.4。
本发明所述的非织造布用聚丙烯树脂，优选其熔融流动速率为35-42g/10min、等规度为96.5％-99％、分子量分布指数3.0-5.0；更优选其熔融流动速率为36-38g/10min、等规度为97％-99％、分子量分布指数3.2-3.5。
本发明中所述主抗氧剂优选为四(β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸)季戊四醇酯，所述辅抗氧剂优选为亚磷酸酯三(2,4-二叔丁基苯基)酯，所述除酸剂优选为硬脂酸钙。
本发明中所述的滑石粉细度优选为3000目。
本发明中所述的过氧化物优选为过氧化二叔丁基、过氧化二叔戊基、2,5-二甲基-2,5双(叔丁基过氧化)己烷、2,5-二甲基-2,5双(过氧化氢)己烷、双(叔丁基过氧化异丙基)苯中的一种或两种的混合物；更优选为过氧化二叔丁基和双(叔丁基过氧化异丙基)苯按10:1质量比混合的混合物。
本发明的另一个目的是提供一种织造布用聚丙烯树脂的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：用Ziegler-Natta MgCl2-TiCl4丙烯聚合催化剂，外给电子体进行丙烯均聚，得到聚丙烯粉料；
步骤二：将上述聚丙烯粉料与复合助剂包、过氧化物混合造粒，得到非织造布用聚丙烯树脂；所述聚丙烯粉料、复合助剂包、过氧化物的质量比如下：
复合助剂包：聚丙烯粉料＝1500-3000ppm
过氧化物：聚丙烯粉料＝500-900ppm
所述复合助剂包由主抗氧剂、辅抗氧剂、除酸剂、滑石粉组成，质量比为：
主抗氧剂：辅抗氧剂：除酸剂：滑石粉＝8:12:3:2。
上述外给电子体优选为二异丁基二甲氧基硅烷、二异丙基二甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷、二异丁基二甲氧基硅烷中的一种。
用本发明的方法制备的非织造布用聚丙烯树脂，拉伸强度大、可纺性高、气味小且不含塑化剂和有机锡。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做详细说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。另外以下仅为本发明的部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
首先制备聚丙烯粉料。
将Ziegler-Natta MgCl2-TiCl4丙烯聚合催化剂、助催化剂烷基铝、外给电子体二异丁基二甲氧基硅烷经过预接触活化工艺后和10-19℃的丙烯单体共同加入到预聚合反应器中，在15-25℃下进行预聚合，得到催化剂淤浆；将上述催化剂淤浆加入至第一环管反应器中，上述第一环管反应器的底部串通连接第二环管反应器的进料口。反应过程中连续加入丙烯单体和氢气。反应过程中，氢气的加入量为丙烯单体质量的550ppm，第一、二环管反应温度控制在70℃，总催化剂用量为每吨丙烯单体催化剂混合物15g。得到聚丙烯粉料的熔融流动速率为2.0g/10min，等规度96.5％，分子量分布指数4.7。
上述制备的聚丙烯粉料经过闪蒸、汽蒸、高温氮气干燥，通过粉料输送设施将聚丙烯粉料输送到造粒机组喂料口。闪蒸温度控制在70-80℃，汽蒸蒸汽用量为600-1200kg/h，汽蒸温度105-120℃，高温氮气温度控制在100-120℃。
然后，将上述聚丙烯粉料与复合助剂包、过氧化物混合，其中，聚丙烯粉料、复合助剂包、过氧化物的质量比为：
复合助剂包：聚丙烯粉料＝1500-3000ppm，过氧化物：聚丙烯粉料＝500-900ppm。
上述复合助剂包由主抗氧剂、辅抗氧剂、除酸剂、滑石粉组成，质量比为：主抗氧剂：辅抗氧剂：除酸剂：滑石粉＝8:12:3:2；
其中：主抗氧化剂使用四(β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸)季戊四醇酯，辅抗氧剂使用辅抗氧剂为亚磷酸酯三(2,4-二叔丁基苯基)酯，除酸剂使用硬脂酸钙。当然，做为主抗氧剂、辅抗氧剂、除酸剂也可以选择其它有相同作用的物质。滑石粉细度为3000目。
过氧化物使用过氧化二叔丁基。
将模板热油温度控制在200-300℃，切粒水温度控制在45-65℃，切粒水PH值控制在7.0-8.0，切粒水流量300-560m3/h，造粒，得到非织造布用聚丙烯树脂。
对所得的聚丙烯树脂进行测试，结果见表2。
实施例2
采用和实施例1相同的步骤制备聚丙烯粉料并干燥，并采用与实施例1相同的步骤进行聚丙烯粉料与复合助剂包、过氧化物混合，造粒。
所不同之处在于：
制备聚丙烯粉料时所用的外给电子体为：二异丙基二甲氧基硅烷；
聚合反应时催化剂用量为：每吨丙烯单体用催化剂混合物18g；
聚合反应时氢气的加入量为丙烯单体的650ppm；
得到聚丙烯粉料的熔融流动速率为2.6g/10min，等规度97.0％，分子量分布指数4.8。
与聚丙烯粉料混合的过氧化物为：过氧化二叔戊基
以上与实施例1中的不同组份及参数详见表1。
本实施例所得的聚丙烯树脂进行测试结果见表2。
实施例3
采用和实施例1相同的步骤制备聚丙烯粉料并干燥，并采用与实施例1相同的步骤进行聚丙烯粉料与复合助剂包、过氧化物混合，造粒。
所不同之处在于：
制备聚丙烯粉料时所用的外给电子体为：四乙氧基硅烷
聚合反应时催化剂用量为：催化剂用量为每吨丙烯单体催化剂混合物18g；
聚合反应时氢气的加入量为丙烯单体的720ppm；
得到聚丙烯粉料的熔融流动速率为2.7g/10min，等规度97.5％，分子量分布指数在4.8；
与聚丙烯粉料混合的过氧化物为：2,5-二甲基-2,5双(叔丁基过氧化)己烷；
以上与实施例1中的不同组份及参数详见表1。
本实施例所得的聚丙烯树脂进行测试结果见表2。
实施例4
采用和实施例1相同的步骤制备聚丙烯粉料并干燥，并采用与实施例1相同的步骤进行聚丙烯粉料与复合助剂包、过氧化物混合，造粒。
所不同之处在于：
制备聚丙烯粉料时所用的外给电子体为：二异丁基二甲氧基硅烷
聚合反应时催化剂用量为：催化剂用量为每吨丙烯单体催化剂混合物18g；
聚合反应时氢气的加入量为丙烯单体的780ppm；
得到聚丙烯粉料的熔融流动速率为2.8g/10min，等规度97.0％，分子量分布指数5.0；
与聚丙烯粉料混合的过氧化物为：2,5-二甲基-2,5双(过氧化氢)己烷。
以上与实施例1中的不同组份及参数详见表1。
本实施例所得的聚丙烯树脂进行测试结果见表2。
实施例5
采用和实施例1相同的步骤制备聚丙烯粉料并干燥，并采用与实施例1相同的步骤进行聚丙烯粉料与复合助剂包、过氧化物混合，造粒。
所不同之处在于：
制备聚丙烯粉料时所用的外给电子体为：二异丙基二甲氧基硅烷；
聚合反应时催化剂用量为：催化剂用量为每吨丙烯单体催化剂混合物19g；
聚合反应时氢气的加入量为丙烯单体的805ppm；
得到聚丙烯粉料的熔融流动速率为4.0g/10min，等规度98.0％，分子量分布指数在5.1。
与聚丙烯粉料混合的过氧化物为：双(叔丁基过氧化异丙基)苯；
以上与实施例1中的不同组份及参数详见表1。
本实施例所得的聚丙烯树脂进行测试结果见表2。
实施例6
采用和实施例1相同的步骤制备聚丙烯粉料并干燥，并采用与实施例1相同的步骤进行聚丙烯粉料与复合助剂包、过氧化物混合，造粒。
所不同之处在于：
制备聚丙烯粉料时所用的外给电子体为：四乙氧基硅烷；
聚合反应时催化剂用量为：催化剂用量为每吨丙烯单体催化剂混合物20g；
聚合反应时氢气的加入量为丙烯单体的840ppm；
得到聚丙烯粉料的熔融流动速率为5.0g/10min，等规度98.5％，分子量分布指数在5.3；
与聚丙烯粉料混合的过氧化物为：过氧化二叔丁基和双(叔丁基过氧化异丙基)苯按10:1质量比的混合物。
以上与实施例1中的不同组份及参数详见表1。
本实施例所得的聚丙烯树脂进行测试结果见表2。
实施例7
采用和实施例1相同的步骤制备聚丙烯粉料并干燥，并采用与实施例1相同的步骤进行聚丙烯粉料与复合助剂包、过氧化物混合，造粒。
所不同之处在于：
制备聚丙烯粉料时所用的外给电子体为：二异丁基二甲氧基硅烷；
聚合反应时催化剂用量为：催化剂用量为每吨丙烯单体催化剂混合物20g；
聚合反应时氢气的加入量为丙烯单体的860ppm；
得到聚丙烯粉料的熔融流动速率为6.0g/10min，等规度99.0％，分子量分布指数在5.4；
与聚丙烯粉料混合的过氧化物为：过氧化二叔丁基和双(叔丁基过氧化异丙基)苯按10:1质量比的混合物。
以上与实施例1中的不同组份及参数详见表1。
本实施例所得的聚丙烯树脂进行测试结果见表2。
由以上各实施例制备的聚丙烯树脂的测试结果可以看出，本发明的方法制备的非织造布用聚丙烯树脂，其熔融流动速率为35-42g/10min，等规度为96.5％-99％，分子量分布指数(重均分子量/数均分子量)3.0-5.0,拉伸屈服应力32.0-36.6MPa,拉伸弹性模量1327-1550MPa,断裂伸长率389％-450％。因此其拉伸强度大、无异味且不含塑化剂和有机锡；可纺性高，纤维纤度1.7-2.5旦，特别适用于非织造布生产。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和及优点。上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本实发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。
表1各实施例中不同组份及参数
表2各实施例各制备的聚丙烯树脂粒料性能测试结果

Claims (9)

1.一种非织造布用聚丙烯树脂，其特征在于，所述聚丙烯树脂由聚丙烯粉料、复合助剂包和过氧化物为原料制备而成，各原料的质量比如下：
复合助剂包：聚丙烯粉料＝1500-3000ppm
过氧化物：聚丙烯粉料＝500-900ppm
所述复合助剂包由主抗氧剂、辅抗氧剂、除酸剂、滑石粉组成，质量比为：
主抗氧剂：辅抗氧剂：除酸剂：滑石粉＝8:12:3:2。
2.如权利要求1所述的非织造布用聚丙烯树脂，其特征在于，所述聚丙烯粉料熔融流动速率为2.0-6.0g/10min，等规度为96.5%-99%，分子量分布指数为4.7-5.4。
3.如权利要求1或２所述的非织造布用聚丙烯树脂，其特征在于，所述聚丙烯树脂的熔融流动速率为35-42g/10min，等规度为96.5%-99%，分子量分布指数3.0-5.0。
4.如权利要求２所述的非织造布用聚丙烯树脂，其特征在于，所述主抗氧剂为四（β-（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸）季戊四醇酯，所述辅抗氧剂为亚磷酸酯三（2,4-二叔丁基苯基）酯，所述除酸剂为硬脂酸钙。
5.如权利要求２所述的非织造布用聚丙烯树脂，其特征在于，所述滑石粉细度为3000目。
6.如权利要求２所述的非织造布用聚丙烯树脂，其特征在于，所述过氧化物为过氧化二叔丁基、过氧化二叔戊基、2,5-二甲基-2,5双（叔丁基过氧化）己烷、2,5-二甲基-2,5双（过氧化氢）己烷、双（叔丁基过氧化异丙基）苯中的一种或两种的混合物。
7.如权利要求２所述的非织造布用聚丙烯树脂，其特征在于，所述过氧化物为过氧化二叔丁基和双（叔丁基过氧化异丙基）苯按10:1质量比混合的混合物。
8.一种权利要求1至８之一所述的非织造布用聚丙烯树脂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：用Ziegler-Natta MgCL2-TiCL4丙烯聚合催化剂，外给电子体进行丙烯均聚，得到聚丙烯粉料；
步骤二：将上述聚丙烯粉料与复合助剂包、过氧化物混合造粒，得到非织造布用聚丙烯树脂；所述聚丙烯粉料、复合助剂包、过氧化物的质量比如下：
复合助剂包：聚丙烯粉料＝1500-3000ppm
过氧化物：聚丙烯粉料＝500-900ppm
所述复合助剂包由主抗氧剂、辅抗氧剂、除酸剂、滑石粉组成，质量比为：
主抗氧剂：辅抗氧剂：除酸剂：滑石粉＝8:12:3:2。
9.如权利要求９所述的非织造布用聚丙烯树脂的制备方法，其特征在于，所述外给电子体为二异丁基二甲氧基硅烷、二异丙基二甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷、二异丁基二甲氧基硅烷中的一种。
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