CN111469295A - 一种聚丙烯熔喷料的生产方法及其生产设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种聚丙烯熔喷料的生产方法，首先准备原料，原料包括聚丙烯100份、光稳定剂0.1～0.5份、复合抗氧剂0.1～0.3份、卤素吸收剂0.2～0.5份和降解剂0.3～1.5份；然后混合原料，再将原料混合物加料至双螺杆挤出机中；降解剂通过计量泵准确计量，降解剂加入过程中，通过脉冲缓冲器调整降解剂流速，并通过背压阀调整计量泵的出液压力；聚丙烯与降解剂反应，低熔融指数的聚丙烯变成高熔融指数的聚丙烯熔体，经由双螺杆挤出机的模头流出，再经冷却、风干、切粒，制得聚丙烯熔喷料。本发明还公开了聚丙烯熔喷料的生产设备。利用该方法生产聚丙烯熔喷料，反应较彻底，且可以保证熔体流动速率均匀，使得聚丙烯熔喷料均匀性好。

Description

一种聚丙烯熔喷料的生产方法及其生产设备
技术领域
本发明属于聚丙烯专用料技术领域，特别涉及一种聚丙烯熔喷料的生产方法及其生产设备。
背景技术
熔喷无纺布属非织造布的一种。由于熔喷工艺的独特性，使其生产出来的纤维近乎超细纤维，因而熔喷无纺布具有优异的阻隔过滤性、透气性、吸油性，广泛用于医疗防护、卫生洁材、过滤材料、保暖絮材、吸油材料、电池隔板等领域。
近年来，随着无纺布用品需求量的不断增大，对其专用树脂原料的需求也在不断增加。无纺布的生产原料主要有聚丙烯、聚酯、尼龙或聚氯乙烯等，其中，以聚丙烯(PP)的用途最为广泛。
目前，聚丙烯熔喷无纺布专用料的制备工艺大致分为两种，一是化学降解法，且分为完全降解法和不完全降解法，目前国内普遍采用不完全降解法。另一种是茂金属催化剂直接聚合而成，该法制得的熔喷料具有极好的加工稳定性，生产出的纤维柔顺性更好，但这种方法的加工成本较高，因此目前不论是进口还是国产料大多采用化学降解法生产。化学降解法一般是通过向具有较高的相对分子质量和较宽的分子量分布的常规PP料中添加过氧化物降解剂，进行可控制的化学降解，无规的链断裂反应使得PP料的相对分子质量降低，相对分子量分布变窄，从而降低其熔体粘度和熔体弹性，获得较高MI的PP熔喷料。
但是，现有的聚丙烯熔喷料的生产过程中，反应不彻底，容易出现熔喷波动，导致聚丙烯熔喷料不均匀。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种聚丙烯熔喷料的生产方法及其生产设备，利用该方法生产聚丙烯熔喷料，反应较彻底，且可以保证熔体流动速率均匀，使得聚丙烯熔喷料均匀性好。
为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：
一种聚丙烯熔喷料的生产方法，包括如下步骤：
(1)准备原料：聚丙烯熔喷无纺布专用料的制备原料按照质量份数计包括以下原料：聚丙烯100份、光稳定剂0.1～0.5份、复合抗氧剂0.1～0.3份、卤素吸收剂0.2～0.5份和降解剂0.3～1.5份；
(2)混合原料：将聚丙烯、光稳定剂、复合抗氧剂和卤素吸收剂放入混合机中搅拌混合，混合机的搅拌速度为200～300r/min，搅拌时间为20～30分钟，搅拌均匀后得到原料混合物；
(3)将上述原料混合物通过加料机构并经过双螺杆挤出机的混合物加料口加料至双螺杆挤出机中；
(4)降解剂通过计量泵准确计量，降解剂加入过程中，通过与计量泵连接的脉冲缓冲器调整降解剂流速，并通过与计量泵连接的背压阀调整计量泵的出液压力，以使降解剂以压力恒定、流速均匀的状态加入到双螺杆挤出机中；
(5)在双螺杆挤出机的熔融反应段，聚丙烯与降解剂反应，低熔融指数的聚丙烯变成高熔融指数的聚丙烯熔体，经由双螺杆挤出机的模头流出，经冷却、风干、切粒，制得聚丙烯熔喷料。
进一步的，聚丙烯原料的熔融指数为1.5～40g/10min，制得的聚丙烯熔喷料的熔融指数为1200～2000g/10min。
进一步的，所述降解剂为过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酰和过氧化二叔丁基中的一种或两种及以上的组合。
进一步的，所述卤素吸收剂为硬脂酸钙。
进一步的，所述复合抗氧剂是由2,6-二叔丁基对甲酚和四[(3,5-二叔丁基-4-羟基氧化肉桂酸亚脂]甲烷复配而成。
本发明还提供了聚丙烯熔喷料的生产设备，其包括双螺杆挤出机，该双螺杆机挤出机具有混合物加料口和降解剂加料口，混合物加料口与一加料机构连接，所述双螺杆挤出机具有一料筒，所述料筒上还设有加热瓦，该料筒内设有两个螺杆，螺杆的长径比为50～60:1，螺杆具有多个螺纹元件，该螺杆包括加料段、熔融段、排气段和均化段，所述降解剂加料口与一背压阀连接，背压阀与一计量泵连接，计量泵与背压阀之间还连接有脉冲缓冲器，计量泵的进液口连接降解剂料箱，所述料筒的终端设有模头。
进一步的，所述加料段的螺纹元件的组合方式为60/60、96/96、96/96、96/96、96/96、96/96、96/96、96/96、96/96，所述熔融段的螺纹元件的组合方式为60/60、45°/5/80、45°/5/80、90°/5/80、72/72、72/72、72/72、45°/5/80、45°/5/80、45°/5/80、45°/5/80、72/72、72/72、72/72、45°/5/80，所述排气段的螺纹元件组合方式为80/40反、96/96、120/120、120/120、96/96，所述均化段的螺纹元件组合方式为72/72、72/72、72/72、72/72、72/72、96/96。
进一步的，所述模头上安装有导流管道，该导流管道下方设有冷却水槽，导流管道垂直插入冷却水槽中，且导流管道上安装有红外测温器。
本发明的有益效果是：
本发明的生产方法对制备原料组分和配比进行合理设计，并利用计量泵对降解剂的加入量进行准确计量，利用脉冲缓冲器调整降解剂流速，以吸收计量泵和背压阀之间的流量峰值，又利用背压阀调整计量泵的出液压力，从而使降解剂可以以压力恒定、流速均匀的状态进入双螺杆挤出机，并在双螺杆挤出机的双螺杆组件配合下，与聚丙烯原料进行充分混合和反应，也保证了最终聚丙烯熔喷料的流速均匀，进而保证了熔喷料较好的质量均匀性。
本发明对双螺杆挤出机的双螺杆长径比以及螺纹元件的组合方式进行合理设计，保证了原料间的充分混合和充分反应，保证了熔喷料的均匀性。
附图说明
图1为本发明聚丙烯熔喷料的生产设备的结构示意图。
图2为本发明聚丙烯熔喷料的生产设备中的双螺杆挤出机的螺杆结构示意图。
具体实施方式
下面将结合附图和具体实施例对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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。
本发明提供的一种聚丙烯熔喷料的生产方法，包括如下步骤：
(1)准备原料：聚丙烯熔喷无纺布专用料的制备原料按照质量份数计包括以下原料：聚丙烯100份、光稳定剂0.1～0.5份、复合抗氧剂0.1～0.3份、卤素吸收剂0.2～0.5份和降解剂0.3～1.5份；
(2)混合原料：将聚丙烯、光稳定剂、复合抗氧剂和卤素吸收剂放入混合机中搅拌混合，混合机的搅拌速度为200～300r/min，搅拌时间为20～30分钟，搅拌温度为30～40℃，搅拌均匀后得到原料混合物；
(3)将上述原料混合物通过加料机构加料通过双螺杆挤出机的混合物加料口加料至双螺杆挤出机中；
(4)降解剂通过计量泵准确计量，降解剂加入过程中，通过与计量泵连接的脉冲缓冲器调整降解剂流速，并通过与计量泵连接的背压阀调整计量泵的出液压力，以使降解剂以压力恒定、流速均匀的状态加入到双螺杆挤出机中；
(5)在双螺杆挤出机的熔融反应段，聚丙烯与降解剂反应，低熔融指数的聚丙烯变成高熔融指数的聚丙烯熔体，经由双螺杆挤出机的模头流出，经冷却、风干、切粒，制得聚丙烯熔喷料。
其中，聚丙烯原料的熔融指数为1.5～40g/10min，制得的聚丙烯熔喷料的熔融指数为1200～2000g/10min。
其中，降解剂为过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酰和过氧化二叔丁基中的一种或两种及以上的组合。
其中，卤素吸收剂为硬脂酸钙。
其中，复合抗氧剂是由2,6-二叔丁基对甲酚和四[(3,5-二叔丁基-4-羟基氧化肉桂酸亚脂]甲烷复配而成。
如图1和图2所示的聚丙烯熔喷料的生产设备的较佳实施例，该生产设备包括双螺杆挤出机1，该双螺杆机挤出机具有混合物加料口和降解剂加料口，混合物加料口与一加料机构2连接，所述双螺杆挤出机1具有一料筒12，所述料筒12上还设有加热瓦，该料筒12内设有两个螺杆11，螺杆11的长径比为58：1，螺杆11具有多个螺纹元件，螺杆11包括加料段111、熔融段112、排气段113和均化段114，所述降解剂加料口与一背压阀3连接，背压阀3与一计量泵4连接，计量泵4与背压阀3之间还连接有脉冲缓冲器5，计量泵4的进液口连接降解剂料箱7，所述料筒12的终端设有模头6。此外，脉冲缓冲器与背压阀之间的管路上还连接有压力表10，以对压力进行测定。
其中，加料段111的螺纹元件的组合方式为60/60、96/96、96/96、96/96、96/96、96/96、96/96、96/96、96/96，所述熔融段112的螺纹元件的组合方式为60/60、45°/5/80、45°/5/80、90°/5/80、72/72、72/72、72/72、45°/5/80、45°/5/80、45°/5/80、45°/5/80、72/72、72/72、72/72、45°/5/80，所述排气段113的螺纹元件组合方式为80/40反、96/96、120/120、120/120、96/96，所述均化段114的螺纹元件组合方式为72/72、72/72、72/72、72/72、72/72、96/96。
双螺杆挤出机的工作温度控制在170～230℃，其中，共分为12个区，各区温度依次为180℃、190℃、220℃、225℃、230℃、220℃、210℃、200℃、190℃、175℃、180℃、170℃。
上述螺纹元件中，排气段处采用大导程的螺纹元件可以防止排气口处出现冒料现象；各个区段通过不同导程的螺纹元件的配合，实现了原料的充分混合、充分反应以及正常输送。
进一步说，模头6的出口处安装有导流管道8，该导流管道8下方设有冷却水槽(图中未示出)，导流管道8垂直插入冷却水槽中，且导流管道8上安装有红外测温器9。导流管道8插入到冷却水槽中，可将料条直接导入冷却水槽，防止料条落入冷却水槽后漂浮于水面，从而便于冷却，防止料条粘连和断裂；导流管道8上的红外测温器9可以检测料条温度，从而实现对螺杆挤出机的温度控制，保证低温挤出。
实施例1
实施例1提供的一种聚丙烯熔喷料的生产方法，包括如下步骤：
(1)准备原料：聚丙烯熔喷无纺布专用料的制备原料按照质量份数计包括以下原料：聚丙烯100份、光稳定剂0.1份、复合抗氧剂0.2份、硬脂酸钙0.2份和降解剂0.3份；在该实施例1中，降解剂为过氧化二异丙苯；复合抗氧剂是由2,6-二叔丁基对甲酚和四[(3,5-二叔丁基-4-羟基氧化肉桂酸亚脂]甲烷复配而成；
(2)混合原料：将聚丙烯、光稳定剂、复合抗氧剂和硬脂酸钙放入混合机中搅拌混合，混合机的搅拌速度为200r/min，搅拌时间为25分钟，搅拌温度为30℃，搅拌均匀后得到原料混合物；
(3)将上述原料混合物通过加料机构并经过双螺杆挤出机的混合物加料口加料至双螺杆挤出机中；
(4)降解剂通过计量泵准确计量，降解剂加入过程中，通过与计量泵连接的脉冲缓冲器调整降解剂流速，并通过与计量泵连接的背压阀调整计量泵的出液压力，以使降解剂以压力恒定、流速均匀的状态加入到双螺杆挤出机中；
(5)在双螺杆挤出机的熔融反应段，聚丙烯与降解剂反应，低熔融指数的聚丙烯变成高熔融指数的聚丙烯熔体，经由双螺杆挤出机的模头流出，经冷却、风干、切粒，制得聚丙烯熔喷料。
实施例2
实施例2提供的一种聚丙烯熔喷料的生产方法，包括如下步骤：
(1)准备原料：聚丙烯熔喷无纺布专用料的制备原料按照质量份数计包括以下原料：聚丙烯100份、光稳定剂0.3份、复合抗氧剂0.1份、硬脂酸钙0.3份和降解剂1.0份；在该实施例2中，降解剂为过氧化二异丙苯；复合抗氧剂是由2,6-二叔丁基对甲酚和四[(3,5-二叔丁基-4-羟基氧化肉桂酸亚脂]甲烷复配而成；
(2)混合原料：将聚丙烯、光稳定剂、复合抗氧剂和硬脂酸钙放入混合机中搅拌混合，混合机的搅拌速度为200r/min，搅拌时间为25分钟，搅拌温度为30℃，搅拌均匀后得到原料混合物；
(3)将上述原料混合物通过加料机构并经过双螺杆挤出机的混合物加料口加料至双螺杆挤出机中；
(4)降解剂通过计量泵准确计量，降解剂加入过程中，通过与计量泵连接的脉冲缓冲器调整降解剂流速，并通过与计量泵连接的背压阀调整计量泵的出液压力，以使降解剂以压力恒定、流速均匀的状态加入到双螺杆挤出机中；
(5)在双螺杆挤出机的熔融反应段，聚丙烯与降解剂反应，低熔融指数的聚丙烯变成高熔融指数的聚丙烯熔体，经由双螺杆挤出机的模头流出，经冷却、风干、切粒，制得聚丙烯熔喷料。
实施例3
实施例3提供的一种聚丙烯熔喷料的生产方法，包括如下步骤：
(1)准备原料：聚丙烯熔喷无纺布专用料的制备原料按照质量份数计包括以下原料：聚丙烯100份、光稳定剂0.5份、复合抗氧剂0.3份、硬脂酸钙0.5份和降解剂1.5份；在该实施例3中，降解剂是由过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酰和过氧化二叔丁基组成的混合物；复合抗氧剂是由2,6-二叔丁基对甲酚和四[(3,5-二叔丁基-4-羟基氧化肉桂酸亚脂]甲烷复配而成；
(2)混合原料：将聚丙烯、光稳定剂、复合抗氧剂和硬脂酸钙放入混合机中搅拌混合，混合机的搅拌速度为200r/min，搅拌时间为25分钟，搅拌温度为30℃，搅拌均匀后得到原料混合物；
(3)将上述原料混合物通过加料机构并经过双螺杆挤出机的混合物加料口加料至双螺杆挤出机中；
(4)降解剂通过计量泵准确计量，降解剂加入过程中，通过与计量泵连接的脉冲缓冲器调整降解剂流速，并通过与计量泵连接的背压阀调整计量泵的出液压力，以使降解剂以压力恒定、流速均匀的状态加入到双螺杆挤出机中；
(5)在双螺杆挤出机的熔融反应段，聚丙烯与降解剂反应，低熔融指数的聚丙烯变成高熔融指数的聚丙烯熔体，经由双螺杆挤出机的模头流出，经冷却、风干、切粒，制得聚丙烯熔喷料。
实施例1-3中的聚丙烯降解前后的熔融指数变化如表1所示。
表1聚丙烯降解前后的熔融指数变化
Figure BDA0002450344880000091
由表1可知，本发明的生产方法可以生产熔融指数高于1500的聚丙烯熔喷料，从而满足高品质熔喷料的要求。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的修改或等效变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种聚丙烯熔喷料的生产方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)准备原料：聚丙烯熔喷无纺布专用料的制备原料按照质量份数计包括以下原料：聚丙烯100份、光稳定剂0.1～0.5份、复合抗氧剂0.1～0.3份、卤素吸收剂0.2～0.5份和降解剂0.3～1.5份；
(2)混合原料：将聚丙烯、光稳定剂、复合抗氧剂和卤素吸收剂放入混合机中搅拌混合，混合机的搅拌速度为200～300r/min，搅拌时间为20～30分钟，搅拌均匀后得到原料混合物；
(3)将上述原料混合物通过加料机构并经过双螺杆挤出机的混合物加料口加料至双螺杆挤出机中；
(4)降解剂通过计量泵准确计量，降解剂加入过程中，通过与计量泵连接的脉冲缓冲器调整降解剂流速，并通过与计量泵连接的背压阀调整计量泵的出液压力，以使降解剂以压力恒定、流速均匀的状态加入到双螺杆挤出机中；
(5)在双螺杆挤出机的熔融反应段，聚丙烯与降解剂反应，低熔融指数的聚丙烯变成高熔融指数的聚丙烯熔体，经由双螺杆挤出机的模头流出，经冷却、风干、切粒，制得聚丙烯熔喷料。
2.根据权利要求1所述的一种聚丙烯熔喷料的生产方法，其特征在于，聚丙烯原料的熔融指数为1.5～40g/10min，制得的聚丙烯熔喷料的熔融指数为1200～2000g/10min。
3.根据权利要求1所述的一种聚丙烯熔喷料的生产方法，其特征在于，所述降解剂为过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酰和过氧化二叔丁基中的一种或两种及以上的组合。
4.根据权利要求1所述的一种聚丙烯熔喷料的生产方法，其特征在于，所述卤素吸收剂为硬脂酸钙。
5.根据权利要求1所述的一种聚丙烯熔喷料的生产方法，其特征在于，所述复合抗氧剂是由2,6-二叔丁基对甲酚和四[(3,5-二叔丁基-4-羟基氧化肉桂酸亚脂]甲烷复配而成。
6.用于权利要求1至5任一项所述方法的聚丙烯熔喷料的生产设备，其特征在于，包括双螺杆挤出机，该双螺杆机挤出机具有混合物加料口和降解剂加料口，混合物加料口与一加料机构连接，所述双螺杆挤出机具有一料筒，所述料筒的外壁上还设有加热瓦，该料筒内设有双螺杆，螺杆的长径比为50～60:1，螺杆具有多个螺纹元件，该螺杆包括加料段、熔融段、排气段和均化段，所述降解剂加料口与一背压阀连接，背压阀与一计量泵连接，计量泵与背压阀之间还连接有脉冲缓冲器，计量泵的进液口连接降解剂料箱，所述料筒的终端设有模头。
7.根据权利要求6所述的聚丙烯熔喷料的生产设备，其特征在于，所述加料段的螺纹元件的组合方式为60/60、96/96、96/96、96/96、96/96、96/96、96/96、96/96、96/96，所述熔融段的螺纹元件的组合方式为60/60、45°/5/80、45°/5/80、90°/5/80、72/72、72/72、72/72、45°/5/80、45°/5/80、45°/5/80、45°/5/80、72/72、72/72、72/72、45°/5/80，所述排气段的螺纹元件组合方式为80/40反、96/96、120/120、120/120、96/96，所述均化段的螺纹元件组合方式为72/72、72/72、72/72、72/72、72/72、96/96。
8.根据权利要求6所述的聚丙烯熔喷料的生产设备，其特征在于，所述模头上安装有导流管道，该导流管道下方设有冷却水槽，导流管道垂直插入冷却水槽中，且导流管道上安装有红外测温器。
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