CN111303539A - 一种熔喷聚丙烯驻极母粒及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种熔喷聚丙烯驻极母粒，按重量份计，包括以下组分：聚丙烯45‑100份；驻极剂5‑70份；相容剂1‑5份；抗氧剂0.01‑1份；抗紫外剂0.01‑5份；本发明同时公开一种熔喷聚丙烯母粒材料的制备方法；本发明的有益效果在于，本发明采用经过臭氧氧化和偶联剂表面改性的聚四氟乙烯作为驻极剂，通过熔融共混造粒的方式使聚丙烯树脂与相应助剂相互混合，得到的熔喷聚丙烯驻极母粒材料，用该母粒与纯聚丙烯原料生产的无纺布纤维产品具有驻极效果明显，过滤效率高、风阻小等优点；本发明的熔喷聚丙烯驻极母粒及其制备方法具有简单、快捷、便宜的优点，适合大规模批量化生产。

Description

一种熔喷聚丙烯驻极母粒及其制备方法
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，具体为一种熔喷聚丙烯驻极母粒及其制备方法。
背景技术
随着人类社会的进步和工业化的发展，人流聚集的环境空气中漂浮着大量的颗粒物、细菌和病毒，这些有害物质能长时间悬浮在空气中，且输送距离远，因而对人体健康和大气环境质量影响很大。研究表明，颗粒物直径越小，进入呼吸道的部位越深，10微米直径的颗粒物通常沉积在上呼吸道，2微米以下的颗粒物可深入到细支气管和肺泡。细颗粒物进入人体到肺泡后，直接影响肺的通气功能，使机体容易处在缺氧状态，可引发心血管病、呼吸道疾病以及肺癌。而细菌和病毒更能够直接引起人体严重的疾病。因此，在空气净化和医学防护领域，人们越来越重视开发可以吸附和隔离这些颗粒物、细菌和病毒的过滤材料。
当前过滤材料中，效果显著的是在无纺布等过滤材料中添加驻极体以便保持长久的吸附效果。驻极体是一种显示永久电极化的电介质材料,类同于磁学上的永久磁铁,但它可以贮存单一电荷并可永久保留电荷或处于电极化状态。天然的驻极体材料有巴西棕榈蜡、松香等。自50年代以来,随着聚合物材料的发展,发现了聚合物驻极体,特别是含氟材料具有极好的电荷贮存能力,从而扩展了驻极体的应用领域。目前，极化后可以吸附这些颗粒物的高分子材料成为研究热点，特别是已大量应用于空气净化及医疗卫生行业，如用作空调滤网、医用防护口罩和防尘口罩等的熔喷聚丙烯纤维滤料，通过驻极处理的熔喷聚丙烯纤维滤料由于表面带有电荷，具有吸附空气中污染颗粒的作用，这种特性展示了其重要的应用前景。
在现有技术中，有直接对熔喷聚丙烯纤维进行驻极处理的做法，需要较高的驻极电压(高达30kV)，但该方法风险大，且采用该法驻极后的熔喷聚丙烯纤维存在过滤效率低、阻力大等缺陷。另外行业普遍采用添加驻极体的方式对聚丙烯进行驻极处理，如中国发明专利CN201811192056.6公开了一种聚丙烯驻极母粒，通过添加天然蜡、松香、有机玻璃、碳原子数为6-20的脂肪酸或其盐、N,N’-乙撑双硬脂酰胺、乙撑双油酸酰胺中的一种、两种或更多种的组合来达到驻极的目的，但此种方法的静电吸附的时效不长久。中国发明专利CN201310693171.2公开了一种高效过滤PM2.5的熔喷无纺材料，将聚丙烯与驻极母粒、聚偏氟乙烯进行复配制备用于熔喷纤维的制造，其母粒中掺杂无机纳米驻极材料达到驻极效果，技术效果存在过滤效率低、阻力大等缺陷。
发明内容
1.需要解决的技术问题
本发明解决的技术问题在于，提供一种熔喷聚丙烯驻极母粒及其制备方法，解决含氟聚合物分散差的技术问题。
2.技术方案
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种熔喷聚丙烯驻极母粒，按重量份计，包括以下组分：聚丙烯45-100份；驻极剂5-70份；相容剂1-5份；抗氧剂0.01-1份；抗紫外剂0.01-5份。
上述的熔喷聚丙烯驻极母粒，其中，所述聚丙烯的重量份为50-80份。
上述的熔喷聚丙烯驻极母粒，其中，所述的聚丙烯为无规共聚聚丙烯。
上述的熔喷聚丙烯驻极母粒，其中，所述聚丙烯为高熔指聚丙烯，且熔指为900-1800g/10min。
上述的熔喷聚丙烯驻极母粒，其中，所述驻极剂的重量份为5-70份。
上述的熔喷聚丙烯驻极母粒，其中，所述驻极剂为经过臭氧氧化和偶联剂处理的聚四氟乙烯。
上述的熔喷聚丙烯驻极母粒，其中，所述相容剂的重量份可以为1-5份。
上述的熔喷聚丙烯驻极母粒，其中，所述的相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯。
上述的熔喷聚丙烯驻极母粒，其中，所述抗氧剂的重量份可以为0.01-1份。
上述的熔喷聚丙烯驻极母粒，其中，所述的抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂264中的一种或多种。
上述的熔喷聚丙烯驻极母粒，其中，所述的抗紫外剂的重量份为0.01～5份
上述的熔喷聚丙烯驻极母粒，其中，所述抗紫外剂为UV-P、UV-326、UV-531、UV-327、UV-770、UV-328、UV-329、BP-21中的一种或多种。
本发明同时公开一种熔喷聚丙烯母粒材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，将聚四氟乙烯粉末在臭氧气氛中进行表面氧化，氧化时间为1-2小时；
步骤2，将步骤1表面氧化的聚四氟乙烯粉末与偶联剂共混，得到驻极剂，共混温度为60℃至90℃，共混时间为10-20min；
步骤3，将步骤2的驻极剂与所述熔喷聚丙烯、相容剂、抗氧剂、抗紫外剂熔融共混挤出并造粒。
上述的熔喷聚丙烯母粒材料的制备方法，其中，所述步骤3的熔融共混挤出选择双螺杆挤出机。
上述的熔喷聚丙烯母粒材料的制备方法，其中，所述步骤3的熔融共混挤出时熔融段温度设定为140℃、160℃、180℃、200℃或220℃。
3有益效果
综上所述，本发明的有益效果在于：
(1)本发明采用经过臭氧氧化和偶联剂表面改性的聚四氟乙烯作为驻极剂，通过熔融共混造粒的方式使聚丙烯树脂与相应助剂相互混合，得到的熔喷聚丙烯驻极母粒材料，用该母粒与纯聚丙烯原料生产的无纺布纤维产品具有驻极效果明显，过滤效率高、风阻小等优点；
(2)本发明的熔喷聚丙烯驻极母粒及其制备方法具有简单、快捷、便宜的优点，适合大规模批量化生产。
附图说明
图1为一种熔喷聚丙烯驻极母粒的制备方法的步骤图；
具体实施方式
下文将结合具体实施例对本发明的技术方案做更进一步的详细说明。下列实施例仅为示例性地说明和解释本发明，而不应被解释为对本发明保护范围的限制。凡基于本发明上述内容所实现的技术均涵盖在本发明旨在保护的范围内。
除非另有说明，以下实施例中使用的原料和试剂均为市售商品，或者可以通过已知方法制备。
除非另有说明，以下实施例中原料和试剂的“份”指重量份，百分比指重量百分比。
实施例1
一种熔喷聚丙烯驻极母粒材料，按重量份计，包括以下组分：
无规共聚聚丙烯(熔指1000g/10min)86.3份
改性聚四氟乙烯10份
马来酸酐接枝聚丙烯2份
抗氧剂1010 0.2份
抗紫外剂UV-531 1.5份
一种熔喷聚丙烯母粒材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，将聚四氟乙烯粉末在臭氧气氛中进行表面氧化，氧化时间为1-2小时；
步骤2，将表面氧化的聚四氟乙烯粉末与偶联剂共混，得到驻极剂，共混温度为60℃至90℃，共混时间为10-20min；
步骤3，将步骤2的驻极剂与所述熔喷聚丙烯、相容剂、抗氧剂、抗紫外剂熔融共混挤出并造粒。
根据本发明的制备方法，所述熔融共混挤出选择双螺杆挤出机，优选地，熔融共混挤出时熔融段温度设定为140℃、160℃、180℃、200℃或220℃。
实施例2
一种熔喷聚丙烯驻极母粒材料，按重量份计，包括以下组分：
无规共聚聚丙烯(熔指1000g/10min)81.3份
改性聚四氟乙烯15份
马来酸酐接枝聚丙烯2份
抗氧剂1010 0.2份
抗紫外剂UV-531 1.5份
熔喷聚丙烯母粒材料的制备方法，步骤同实施例1。
实施例3
一种熔喷聚丙烯驻极母粒材料，按重量份计，包括以下组分：无规共聚聚丙烯(熔指1000g/10min)68.3份改性聚四氟乙烯28份马来酸酐接枝聚丙烯2份抗氧剂1010 0.2份抗紫外剂UV-531 1.5份
熔喷聚丙烯母粒材料的制备方法，步骤同实施例1。
实施例4
一种熔喷聚丙烯驻极母粒材料，按重量份计，包括以下组分：无规共聚聚丙烯(熔指1210g/10min)86.3份改性聚四氟乙烯10份马来酸酐接枝聚丙烯2份抗氧剂1010 0.2份抗紫外剂UV-531 1.5份
熔喷聚丙烯母粒材料的制备方法，步骤同实施例1。
实施例5
一种熔喷聚丙烯驻极母粒材料，按重量份计，包括以下组分：无规共聚聚丙烯(熔指1210g/10min)86.3份改性聚四氟乙烯10份马来酸酐接枝聚丙烯2份抗氧剂168 0.2份抗紫外剂UV-P 1.5份
熔喷聚丙烯母粒材料的制备方法，步骤同实施例1。
实施例6
一种熔喷聚丙烯驻极母粒材料，按重量份计，包括以下组分：无规共聚聚丙烯(熔指1210g/10min)81.3份改性聚四氟乙烯15份马来酸酐接枝聚丙烯2份抗氧剂264 0.2份抗紫外剂BP-21 1.5份
熔喷聚丙烯母粒材料的制备方法，步骤同实施例1。
实施例7
一种熔喷聚丙烯驻极母粒材料，按重量份计，包括以下组分：无规共聚聚丙烯(熔指1000g/10min)81.3份改性聚四氟乙烯15份马来酸酐接枝聚丙烯2份抗氧剂264 0.2份
抗紫外剂BP-21 1.5份
熔喷聚丙烯母粒材料的制备方法，步骤同实施例1。
实施例8
一种熔喷聚丙烯驻极母粒材料，按重量份计，包括以下组分：
无规共聚聚丙烯(熔指1000g/10min)68.3份
改性聚四氟乙烯28份
马来酸酐接枝聚丙烯2份
抗氧剂168 0.2份
抗紫外剂UV-770 1.5份
熔喷聚丙烯母粒材料的制备方法，步骤同实施例1。
对比例1
使用熔喷聚丙烯树脂(共聚聚丙烯，熔指1210g/10min)添加0.2份抗氧剂1010、1.5份抗紫外剂UV-531和2份马来酸酐接枝聚丙烯，熔融共混造粒法作为成母粒，作为对比例。
无纺布样品制作及测试-过滤效率及阻力测试：
将上述实施例1-x制备的熔喷聚丙烯驻极母粒材料与纯熔喷聚丙烯树脂(共聚聚丙烯，熔指1210g/10min)按重量比1：15高速混料机搅拌混合均匀，并于60℃下干燥30min。将所得的混合物熔融，经过210℃、230℃和250℃段的管道成纤维状丝束，丝束再热风匀速拉伸，形成测试纤维。测试纤维再经过热处理、15kV电压驻极处理，冷却收卷，得到熔喷无纺布。对比例1同样进行上述制作工艺制作熔喷无纺布。
将上述实施例和对比例所制作的熔喷无纺布经TSI8130自动滤料测试仪测试。介质采用数量中值粒径0.075±0.02μm的NaCl颗粒，测试流量85L/min，进行过滤效率及阻力测试，实验结果见下表1。
表1材料过滤效率及阻力测试表
样品材料 过滤效率/％ 阻力/Pa
实施例1 97.4 99
实施例2 98.0 104
实施例3 98.9 109
实施例4 97.5 101
实施例5 97.4 102
实施例6 98.1 105
实施例7 97.9 110
实施例8 98.8 113
对比例1 69.8 65
从上述测试结果可以看出，加入的驻极剂的熔喷聚丙烯树脂具有良好的过滤吸附性能。本发明的母粒制作方法简单、可批量化生产，对制造医疗防护用品和空气颗粒组件效果明显，具有良好的社会公益和经济效益。
本发明的以上各个实施例仅仅是示例性的，而本发明并不受限于此。本领域技术人员应该理解，在不脱离本发明的原理和精神的情况下，可对这些实施例进行改变，其中，本发明的范围在权利要求及其等同物中限定。

Claims (10)

1.一种熔喷聚丙烯驻极母粒，其特征在于：按重量份计，包括以下组分：聚丙烯45-100份；驻极剂5-70份；相容剂1-5份；抗氧剂0.01-1份；抗紫外剂0.01-5份。
2.根据权利要求1所述的一种熔喷聚丙烯驻极母粒，其特征在于：所述聚丙烯的重量份为50-80份。
3.根据权利要求2所述的一种熔喷聚丙烯驻极母粒，其特征在于：所述的聚丙烯为无规共聚聚丙烯。
4.根据权利要求3所述的一种熔喷聚丙烯驻极母粒，其特征在于：所述聚丙烯为高熔指聚丙烯，且熔指为900-1800g/10min。
5.根据权利要求1所述的一种熔喷聚丙烯驻极母粒，其特征在于：所述驻极剂的重量份为5-70份。
6.根据权利要求5所述的一种熔喷聚丙烯驻极母粒，其特征在于：所述驻极剂为经过臭氧氧化和偶联剂处理的聚四氟乙烯。
7.根据权利要求1所述的一种熔喷聚丙烯驻极母粒，其特征在于：所述相容剂的重量份可以为1-5份。
8.根据权利要求1所述的一种熔喷聚丙烯驻极母粒，其特征在于：所述的相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯。
9.根据权利要求1所述的一种熔喷聚丙烯驻极母粒，其特征在于：所述抗氧剂的重量份可以为0.01-1份，所述的抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂264中的一种或多种，所述的抗紫外剂的重量份为0.01～5份，所述抗紫外剂为UV-P、UV-326、UV-531、UV-327、UV-770、UV-328、UV-329、BP-21中的一种或多种。
10.一种熔喷聚丙烯母粒材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，将聚四氟乙烯粉末在臭氧气氛中进行表面氧化，氧化时间为1-2小时；步骤2，将步骤1表面氧化的聚四氟乙烯粉末与偶联剂共混，得到驻极剂，共混温度为60℃至90℃，共混时间为10-20min；步骤3，将步骤2的驻极剂与所述熔喷聚丙烯、相容剂、抗氧剂、抗紫外剂熔融共混挤出并造粒，所述步骤3的熔融共混挤出选择双螺杆挤出机，所述步骤3的熔融共混挤出时熔融段温度设定为140℃、160℃、180℃、200℃或220℃。
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