CN111499979B - 一种熔喷聚丙烯组合物及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种熔喷聚丙烯组合物及其制备方法和应用。该熔喷聚丙烯组合物包括组分：聚丙烯76~94份、过氧化物引发剂0.2~1份、聚丁烯5~20份、驻极母粒0.5~2份、β晶型成核剂0.05~0.3份、抗氧剂0~0.3份、润滑剂0~0.3份。本发明所制备熔喷聚丙烯组合物可用于生产高性能熔喷布，不仅兼具高柔软度、高过滤效率，满足口罩领域的使用要求，而且可以降低滤网更换频率，从而降低喷丝板的堵塞的概率。
Description
技术领域
本发明属于改性塑料加工制备领域，具体涉及一种熔喷聚丙烯组合物及其制备方法和应用。
背景技术
口罩作为重要的防疫物资，可以有效隔离细菌、病毒，起到良好的防护作用，而熔喷布作为口罩产品的“心脏”，采用非织造布熔喷工艺生产，形成具有高比表面积超细纤维、并辅以驻极工艺，使得熔喷布具有优异的过滤性、吸油性，普通民用口罩标准中要求非油性颗粒过滤效率＞30%，医用外壳口罩要求非油性颗粒过滤效果＞95%。
熔喷布所用原料为通过可控流变技术改性的超高流动聚丙烯，典型技术要求为熔指1500g/10min，高过滤效率。在满足高流动性同时通常材料韧性下降明显，所生产熔喷布手感硬、脆性大，一方面生产过程中易出现断裂问题，影响生产效率，另外使用硬质感熔喷布所生产的口罩也会大大降低佩戴体验；过滤效率方面目前成熟的技术添加驻极母粒，但是大多驻极母粒有效成分为无机物，需要较高的添加量才能实现良好的过滤效果，存在较大的堵塞喷丝板的风险，成为行业困扰点。
发明内容
针对熔喷聚丙烯材料现有技术上的不足，本发明的首要目的是提供一种熔喷聚丙烯组合物，该熔喷聚丙烯组合物生产的熔喷布具有高柔软度、高过滤效率的优点，可以满足口罩领域的使用要求。
为实现以上目的，本发明的技术方案如下：
一种熔喷聚丙烯组合物，按重量份数计，包括如下组分：
聚丙烯 76～94 份；
过氧化物引发剂 0.2～1份；
聚丁烯 5～20 份；
驻极母粒 0.5～2份；
β晶型成核剂 0.05～0.3 份；
抗氧剂 0～0.3份；
润滑剂 0～0.3 份。
所述聚丙烯为均聚聚丙烯，熔融指数在230℃/2.16kg测试条件下为10～300g/10min。
所述过氧化物引发剂为2,5-二甲基-2,5-双（叔丁基过氧基）己烷、过氧化二叔丁基中的一种或两种混合物。
本发明通过在聚丙烯树脂中添加聚丁烯树脂，在过氧化物引发剂作用下，聚丁烯部分降解为低分子量聚丁烯，可以实现良好的增塑、润滑效果，从而提高驻极母粒的分散效果，同时也可以显著改善熔喷过程中“并丝”问题，进一步提高熔喷布柔软性。另外，通过引入β晶型成核剂，β晶型成核剂诱导一部分聚丙烯转化成β晶型聚丙烯，因此，本发明体系中聚丙烯存在α晶、β晶型两种晶型，聚丁烯中存在Ⅰ型及Ⅱ型两种晶型，不同晶型间存在“界面陷阱”，形成微观孔洞通道，可以显著提高电荷的储存能力，从而提高过滤效率。所述聚丁烯为聚1-丁烯或聚异丁烯中的一种或两种混合物，其中聚1-丁烯的熔融指数在190℃/2.16kg测试条件下为0.1-200g/10min，聚异丁烯的数均分子量为50000-600000。
聚丁烯添加量过高会会导致材料强度下降，进而影响所生产熔喷布的强力，因此适宜的聚丁烯添加量是保证熔喷布刚韧平衡的因素之一，基于熔喷聚丙烯组合物的总重量，聚丁烯的添加量为5-20重量份。
本发明通过在聚丙烯树脂中引入β晶型成核剂，一方面可以降低聚丙烯的刚性，提高韧性，另一方面聚丙烯中的β晶型聚丙烯具有多孔结构，且所选用的β晶型成核剂自身具有“驻极体”效果，可以有效降低驻极母粒的添加量，降低滤网更换频率，从而降低喷丝板的堵塞的概率。所述β晶型成核剂选自有机羧酸盐类、取代苯酰胺类、稀土金属硬脂酸盐类中的至少一种。
所述驻极母粒的有效成份为电气石类，商业化市售规格。
所述抗氧剂为3,5–二叔丁基–4–羟基苯丙酰–己二胺（抗氧剂1098）、亚磷酸三（2,4–二叔丁基苯酚酯）（抗氧剂168）、四［β–（3,5–二叔丁基–4–羟基苯基）丙酸］季戊四醇酯（抗氧剂1010）中的一种或两种的混合物。
所述润滑剂为硬脂酸锌或硬脂酸钙中至少一种。
本发明还提供了上述一种熔喷聚丙烯组合物的制备方法，包括如下步骤：
（1）将聚丙烯、过氧化物引发剂、聚丁烯、驻极母粒、β晶型成核剂、抗氧剂、润滑剂置于混料机中混合均匀，所述混料机转速为100～300rpm，混合时间为3～10min；
（2）将混合后的原材料通过双螺杆挤出机熔融混合，并挤出造粒，即得熔喷聚丙烯组合物，所述双螺杆挤出机的螺杆转速300～500rpm，挤出机熔融温度设定为180～260℃。
本发明还提供了上述熔喷聚丙烯组合物的应用，由本发明上述熔喷聚丙烯组合物制备得到的熔喷布具有高柔软度、高过滤效率的特点。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明通过在熔喷聚丙烯组合物树脂中加入聚丁烯树脂和β晶型成核剂，制备的熔喷布不仅具有高柔软度、高过滤效率等优点，而且可以有效降低驻极母粒的添加量，降低滤网更换频率，从而降低喷丝板的堵塞的概率。
具体实施方式
为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，下面结合具体实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述，以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
现对实施例及对比例所用的原材料做如下说明，但不限于这些材料：
聚丙烯：均聚聚丙烯，PP Z30S，熔体流动速率为25g/10min（230°C/2.16kg），中石化镇海炼化；
过氧化物引发剂：TRIGONOX 101，阿克苏诺贝尔；
聚丁烯：
聚1-丁烯：PB-1 MR07，熔体流动速率为1.3g/10min（190°C/2.16kg），巴塞尔公司；
聚异丁烯：Oppanol B100，数均分子量为250000，巴斯夫公司；
驻极母粒：ZJ-20，市购；
β晶型成核剂：
取代苯酰胺类β晶型成核剂，TMB-5，山西化工研究所；
有机羧酸盐类β晶型成核剂，NAB-82，广州呈核科技有限公司；
稀土金属硬脂酸盐类β晶型成核剂，WBG-Ⅱ，广东炜林纳新材料科技股份有限公司；
α成核剂：TMP-6，山西化工研究所；
抗氧剂：抗氧剂1010，利安隆新材料股份有限公司；
润滑剂：BS-3818，中山明泰化工公司。
实施例及对比例：
（1）按表1配比，将聚丙烯、过氧化物引发剂、聚丁烯、驻极母粒、β晶型成核剂、抗氧剂、润滑剂置于混料机中混合均匀，混料机转速为200rpm，混合时间为5min；
（2）将混合后的原材料通过双螺杆挤出机熔融混合，并挤出造粒即得熔喷聚丙烯组合物，其中双螺杆挤出机的螺杆转速400rpm，挤出机熔融温度设定为180～260℃。
对上述具体实施例和对比例制备所得的组合物进行熔体流动速率（标准GB/T3682-2000,测试条件230℃，2.16kg）测定，并经熔喷设备制备得到熔喷布；进一步测试熔喷布克重（标准FZ-T 60003）、颗粒过滤效率及细菌过滤效率（标准YY0469-2011）、柔软度（标准GB/T8942-2016），断裂强力及断裂延伸率（FZ-T 60005），各性能结果见表2。
表1 实施例及对比例配方（重量份）
表2：性能测试结果
从实施例1、实施例2和实施例3中可以看出，随着聚丁烯含量的增加，本发明所制备的聚丙烯组合物经熔喷设备制备得到的熔喷布的柔软性呈增加趋势（平均柔软度越小，柔软性越好）；
从实施例3和实施例4可以看出，随着β晶型成核剂量的含量增加，本发明所制备的聚丙烯组合物经熔喷设备制备得到的熔喷布的断裂延伸率呈增加趋势；
从实施例2和对比例1-3 对比可以看出，聚丁烯和β晶型成核剂具有较好的协同效应；
从实施例5和对比例4中可以看出，本发明采用的β晶型成核剂具有“驻极体”效果，可在提高滤效和韧性的同时有效降低驻极母粒的添加量，降低滤网更换频率，从而降低喷丝板堵塞概率；
从实施例3和对比例6对比可以看出，本发明加入β晶型成核剂较之常规使用的α成核剂，产品的柔软度及滤效均有较大提升；
从实施例5和对比例5中可以看出，本发明加入聚丁烯，可在提高滤效和柔软度的同时有效降低驻极母粒的添加量，降低滤网更换频率，从而降低喷丝板堵塞概率；
从实施例1-3和对比例7对比可以看出，过量的聚丁烯虽然能较好的提高过滤效率和柔软度，但会导致熔喷布强力下降。
Claims (9)
1.一种熔喷聚丙烯组合物，按重量份数计，包括如下组分：
聚丙烯 76~94份；
过氧化物引发剂 0.2~1份；
聚丁烯 5~20份；
驻极母粒 0.5~2份；
β晶型成核剂 0.05~0.3份；
抗氧剂 0~0.3份；
润滑剂 0~0.3份；
所述β晶型成核剂选自有机羧酸盐类、取代苯酰胺类、稀土金属硬脂酸盐类中的至少一种；
所述聚丁烯为聚1-丁烯或聚异丁烯中的一种或两种混合物。
2.根据权利要求1所述的一种熔喷聚丙烯组合物，其特征在于，所述聚丙烯为均聚聚丙烯，熔融指数在230℃/2.16kg测试条件下为10～300g/10min。
3.根据权利要求1所述的一种熔喷聚丙烯组合物，其特征在于，所述过氧化物引发剂为2,5-二甲基-2,5-双（叔丁基过氧基）己烷、过氧化二叔丁基中的一种或两种混合物。
4.根据权利要求1所述的一种熔喷聚丙烯组合物，其特征在于，所述聚1-丁烯的熔融指数在190℃/2.16kg测试条件下为0.1~200g/10min，聚异丁烯的数均分子量为50000~600000。
5.根据权利要求1所述的一种熔喷聚丙烯组合物，其特征在于，所述驻极母粒的有效成分 为电气石类。
6.根据权利要求1所述的一种熔喷聚丙烯组合物，其特征在于，所述抗氧剂为抗氧剂1098、抗氧剂168、抗氧剂1010中的一种或两种的混合物。
7.根据权利要求1所述的一种熔喷聚丙烯组合物，其特征在于，所述润滑剂为硬脂酸锌或硬脂酸钙中至少一种。
8.根据权利要求1-7任一项所述的一种熔喷聚丙烯组合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）按配比，将聚丙烯、过氧化物引发剂、聚丁烯、驻极母粒、β晶型成核剂、抗氧剂、润滑剂置于混料机中混合均匀，所述混料机转速为100-300rpm，混合时间为3-10min；
（2）将混合后的原材料通过双螺杆挤出机熔融混合，并挤出造粒，即得熔喷聚丙烯组合物，所述双螺杆挤出机的螺杆转速300～500rpm，挤出机熔融温度设定为180～260℃。
9.权利要求1-7任一项所述的一种熔喷聚丙烯组合物的应用，其特征在于，用于制备熔喷布。
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| GR01 | Patent grant | ||
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