CN111249812A - 一种用于空气净化的高分子驻极体材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于空气净化的高分子驻极体材料及其制备方法。将聚丙烯树脂、强介电化合物、抗菌助剂、表面张力助剂、抗老化助剂及无卤阻燃剂通过机械高速共混的方式进行混合，随后将混合好的原材料通过开炼机进行塑化，或通过双螺杆挤出机改性造粒，得到高分子驻极体材料。所述高分子驻极体材料可制作成蜂窝板、中空板、膜、片等结构，作为空气净化器中的过滤结构。与现有技术相比，本发明所制备的材料具有易清洁、耐老化、较强的极化电场、抗菌、阻燃性能优异等特点。

Description

一种用于空气净化的高分子驻极体材料及其制备方法
技术领域
本发明属于空气净化技术领域，尤其是涉及一种用于空气净化的高分子驻极体材料及其制备方法。
背景技术
随着经济的快速发展，大气污染日益严重，全世界越来越重视空气质量，特别近几年，国内南方出现雾霾天气后，给空气净化行业带来前所未有的发展机遇。
目前市场上主流的空气净化器中针对空气中颗粒物去除技术，主要有：HEPA高效过滤技术、驻极体技术、负(正)离子技术、等离子体法和静电集尘技术等。相比其他几种工艺，驻极体技术具有高效、节能、无臭氧等优点，是一种具有较大潜力的空气过滤技术。目前驻极体技术主流采用的是熔喷制备工艺，将改性聚丙烯材料熔喷挤出成超细纤维，并形成纤维网，纤维网通过电极放电驻极，得到一种驻极体空气过滤材料。然而采用驻极体纤维网结构的过滤形式，由于长期使用后过滤网上沉积大量灰尘，不易清洁，进而风阻变大，滞留在滤网上的灰尘易受潮产生霉菌，造成过滤效果变差。另外相比较蜂窝板、中空板、膜、片等过滤形式，纤维网结构的过滤形式风阻大、滤网清理时间短、能耗高、噪音大。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种用于空气净化的高分子驻极体材料及其制备方法。
本发明的高分子驻极体材料具有易清洁、耐老化、较强的极化电场、抗菌、阻燃性能优异等性能优势。可用于制作蜂窝板、中空板、膜、片等过滤结构产品，作为空气净化器中的过滤结构。
本发明技术特点在于，采用聚丙烯树脂作为基体材料，其本身具有较高的电绝缘性能和“驻极体”特性；同时通过添加多种功能助剂，使得聚丙烯树脂具有易清洁、耐老化、较强的极化电场、抗菌、阻燃性能优异等优点。通过添加强介电化合物增加驻极体场强中的表面电荷密度，提高空气净化效率；通过添加抗菌助剂来抑制空气净化器长期未用后净化器内集尘产生霉菌；通过添加表面张力助剂降低驻极体材料表面能，进而达到易清洗的目的；通过添加抗老化助剂和无卤助燃剂提高驻极体材料的耐老化性能及阻燃性能。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种用于空气净化的高分子驻极体材料，由以下组分及质量分数的原料制备得到：
Figure BDA0002374339890000021
在本发明的一个实施方式中，所述聚丙烯树脂为均聚聚丙烯树脂或共聚聚丙烯树脂。
在本发明的一个实施方式中，所述强介电化合物选自以下物质中的一种或几种的混合物：钛酸锶、钛酸钡、钛酸锶钡、钛酸钾、钛酸钾钠、钛酸钙、钛酸锂、钛酸钠、钛酸镁、钛酸铋、钛酸铜钙、钛酸铋钠、钛酸锌、钛酸铝、钛酸铁或二氧化钛。
在本发明的一个实施方式中，所述抗菌助剂选自以下物质中的一种或几种的混合物：磷酸盐玻璃载银抗菌剂、银磷酸锆、磷酸锆钠银、双磷酸盐银、吡啶硫铜锌、稀土复合矿粉、纳米氧化锌或2-(4-噻唑基)苯并咪唑。
在本发明的一个实施方式中，所述表面张力助剂选自以下物质中的一种或几种的混合物：聚四氟乙烯树脂或含氟有机硅树脂。
在本发明的一个实施方式中，所述含氟有机硅树脂选自以下物质中的一种或几种的混合物：氟烃基硅烷、氟烃基聚硅氧烷、聚甲基三氟丙基硅氧烷或十三氟辛氧丙基甲基硅烷。
在本发明的一个实施方式中，所述抗老化助剂包括抗氧剂与光稳定剂。
在本发明的一个实施方式中，所述抗氧剂选自抗氧剂164、抗氧剂168、抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂CA或抗氧剂DNP中的一种或几种；
在本发明的一个实施方式中，所述光稳定剂选自光稳定剂UV-9、光稳定剂UV-531、光稳定剂UVP-327、光稳定剂RMB、光稳定剂AM-101、光稳定剂GW-540或光稳定剂744中的一种或几种。
在本发明的一个实施方式中，所述抗老化助剂中抗氧剂与光稳定剂的质量比为2:3-3:2，优选为1:1。
在本发明的一个实施方式中，所述无卤阻燃剂包括磷系阻燃剂、氮系阻燃剂或硅系阻燃剂的单一组分或者混合物，所述磷系阻燃剂包括磷酸酯、亚磷酸酯、膦酸酯、有机磷盐；所述氮系阻燃剂选包括三聚氰胺、三聚氰胺磷酸盐、氰尿酸；所述硅系阻燃剂包括氟烃基聚硅氧烷、聚甲基三氟丙基硅氧烷或聚硅硼氧烷。
优选地，所述无卤阻燃剂选用硅系阻燃剂，其既可以达到阻燃的效果，又可以降低材料的表面张力，达到阻燃和易清洁的双重效果。
所述用于空气净化的高分子驻极体材料的制备方法为：将聚丙烯树脂、强介电化合物、抗菌助剂、表面张力助剂、抗老化助剂及无卤阻燃剂通过机械高速共混的方式进行混合，随后将混合好的原材料通过开炼机在180℃～240℃的温度及5～50r/min的转速下进行塑化，或通过双螺杆挤出机改性造粒(优选的，挤出温度在170℃～220℃之间，螺杆转速150～500r/min)，得到高分子驻极体材料。
与现有技术相比，本发明针对现有技术缺陷有效组合不同功能助剂在树脂体系中协同发挥作用，所涉及的改性聚丙烯驻极体材料具有易清洁、耐老化、较强的极化电场、抗菌、阻燃性能优异等特点。本发明添加的强介电化合物材料(钛酸盐系列材料)可有效增加驻极体场强中的表面电荷密度，提高空气净化效率；添加的抗菌助剂可有效抑制空气净化器长期不使用的情况下产生的霉菌；添加的表面张力助剂PTFE其本身也是一种很好的驻极体材料，它的添加既降低了材料的表面张力，同时对材料的“驻极体”特性没有影响；本发明添加的含氟有机硅树脂系列化合物既可降低材料的表面张力，也可以启到无卤阻燃的效果。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
将82.5质量份的聚丙烯树脂、1质量份的钛酸铜钙、10质量份的磷酸酯、0.5质量份的磷酸盐玻璃载银抗菌剂、5质量份的氟烃基聚硅氧烷、0.5质量份的抗氧剂168、0.5质量份的光稳定剂UV-531，通过机械高速共混的方式进行混合，随后将混合好的原材料通过开炼机进行塑化，塑化温度为195℃，速度25r/min，得到高分子驻极体材料。
实施例2
将77.5质量份的聚丙烯树脂、1质量份的钛酸铜钙、10质量份的磷酸酯、0.5质量份的磷酸盐玻璃载银抗菌剂、10质量份的氟烃基聚硅氧烷、0.5质量份的抗氧剂168、0.5质量份的光稳定剂UV-531，通过机械高速共混的方式进行混合，随后将混合好的原材料通过开炼机进行塑化，塑化温度为195℃，速度20r/min，得到高分子驻极体材料。
实施例3
将72.5质量份的聚丙烯树脂、1质量份的钛酸铜钙、10质量份的磷酸酯、0.5质量份的磷酸盐玻璃载银抗菌剂、15质量份的氟烃基聚硅氧烷、0.5质量份的抗氧剂168、0.5质量份的光稳定剂UV-531，通过机械高速共混的方式进行混合，随后将混合好的原材料通过开炼机进行塑化，塑化温度为195℃，速度15r/min，得到高分子驻极体材料。
对比例1
将97.5质量份的聚丙烯树脂、1质量份的钛酸铜钙、0.5质量份的磷酸盐玻璃载银抗菌剂、0.5质量份的抗氧剂168、0.5质量份的光稳定剂UV-531，通过机械高速共混的方式进行混合，随后将混合好的原材料通过开炼机进行塑化，塑化温度为185℃，速度15r/min，得到高分子驻极体材料。
性能测试
将上述实施例1～3和对比例1的高分子驻极体材料进行接触角及阻燃性测试分析，相关性能结果详见表1。
表1实施例1～3和对比例1的高分子驻极体材料相关性能
Figure BDA0002374339890000041
可以看出，实施例1～3相比对比例1驻极体材料的水接触角及阻燃均有一定程度的改善。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于空气净化的高分子驻极体材料，其特征在于，由以下组分及质量分数的原料制备得到：
Figure FDA0002374339880000011
2.根据权利要求1所述的一种用于空气净化的高分子驻极体材料，其特征在于，所述聚丙烯树脂为均聚聚丙烯树脂或共聚聚丙烯树脂。
3.根据权利要求1所述的一种用于空气净化的高分子驻极体材料，其特征在于，所述强介电化合物选自以下物质中的一种或几种的混合物：钛酸锶、钛酸钡、钛酸锶钡、钛酸钾、钛酸钾钠、钛酸钙、钛酸锂、钛酸钠、钛酸镁、钛酸铋、钛酸铜钙、钛酸铋钠、钛酸锌、钛酸铝、钛酸铁或二氧化钛。
4.根据权利要求1所述的一种用于空气净化的高分子驻极体材料，其特征在于，所述抗菌助剂选自以下物质中的一种或几种的混合物：磷酸盐玻璃载银抗菌剂、银磷酸锆、磷酸锆钠银、双磷酸盐银、吡啶硫铜锌、稀土复合矿粉、纳米氧化锌或2-(4-噻唑基)苯并咪唑。
5.根据权利要求1所述的一种用于空气净化的高分子驻极体材料，其特征在于，所述表面张力助剂选自以下物质中的一种或几种的混合物：聚四氟乙烯树脂或含氟有机硅树脂；
所述含氟有机硅树脂选自以下物质中的一种或几种的混合物：氟烃基硅烷、氟烃基聚硅氧烷、聚甲基三氟丙基硅氧烷或十三氟辛氧丙基甲基硅烷。
6.根据权利要求1所述的一种用于空气净化的高分子驻极体材料，其特征在于，所述抗老化助剂包括抗氧剂与光稳定剂，
所述抗氧剂选自抗氧剂164、抗氧剂168、抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂CA或抗氧剂DNP中的一种或几种；
所述光稳定剂选自光稳定剂UV-9、光稳定剂UV-531、光稳定剂UVP-327、光稳定剂RMB、光稳定剂AM-101、光稳定剂GW-540或光稳定剂744中的一种或几种。
7.根据权利要求1所述的一种用于空气净化的高分子驻极体材料，其特征在于，所述抗老化助剂中抗氧剂与光稳定剂的质量比为2:3-3:2，优选为1:1。
8.根据权利要求1所述的一种用于空气净化的高分子驻极体材料，其特征在于，所述无卤阻燃剂包括磷系阻燃剂、氮系阻燃剂或硅系阻燃剂的单一组分或者混合物，所述磷系阻燃剂包括磷酸酯、亚磷酸酯、膦酸酯、有机磷盐；所述氮系阻燃剂选包括三聚氰胺、三聚氰胺磷酸盐、氰尿酸；所述硅系阻燃剂包括氟烃基聚硅氧烷、聚甲基三氟丙基硅氧烷或聚硅硼氧烷。
9.根据权利要求8所述的一种用于空气净化的高分子驻极体材料，其特征在于，所述无卤阻燃剂选用硅系阻燃剂。
10.如根据权利要求1-9中任一项所述用于空气净化的高分子驻极体材料的制备方法，其特征在于，将聚丙烯树脂、强介电化合物、抗菌助剂、表面张力助剂、抗老化助剂及无卤阻燃剂通过机械高速共混的方式进行混合，随后将混合好的原材料通过开炼机进行塑化，或通过双螺杆挤出机改性造粒，得到高分子驻极体材料。
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