CN112281313A - 一种高弹性回复纺粘非织造布及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及非织造布的生产技术领域，特别涉及一种高弹性回复纺粘非织造布及其制备方法，该非织造布由如下重量百分比的原料制备而成：聚丙烯0‑50％；爽滑剂0‑5％；剩余为热塑性弹性体，将上述原料进行混合形成混合料，控制混合料熔融指数为55‑100g/10min，非织造布的克重为10‑200g/m2，纤维直径为10‑30um，伸长率为80‑1000％，弹性回复率为55‑95％。本发明还包括一种高弹性回复纺粘非织造布的制备方法。本发明制备得到的非织造布可应用于医疗卫生和服装领域，且制备的非织造布弹性好，稳定性好，透气性好，且制备成本低，绿色环保，值得被广泛推广应用。

Description

一种高弹性回复纺粘非织造布及其制备方法
技术领域
本发明涉及非织造布的生产技术领域，特别涉及一种高弹性回复纺粘非织造布及其制备方法。
背景技术
纺粘非织造技术是一种采用聚合物切片直接经过挤压熔融、纺丝、牵伸、铺网、固结而成形的非织造生产技术，其生产流程短，生产效率高，采用大规模生产，具有成本低的优势。近年来，非织造材料在原料加工和加工工艺选择上不断创新，产品性能不断提升，功能更加多元化，应用领域不断拓宽。弹性非织造材料作为一种功能性材料，因其优异的回弹性能，广泛应用在医疗卫生和服装领域，如婴儿尿布、卫生巾、医用绷带、运动服、内衣等。弹性非织造材料由于其弹性，手感柔软，绝热性能好，过滤性能好的特点，在手套、垫子、抹布、包装材料等方面也得到广泛的应用。随着弹性非织造材料的应用范围越来越广泛，得到了国内外诸多专家学者的青睐，成为非织造材料行业的研究热点。
所谓弹性非织造材料，就是指该材料在一定的拉伸外力作用下，伸长率可以达到60以上，去除外力后，材料又能自行恢复原伸长的55％。与普通的非织造材料相比，弹性非织造材料有着自身优越的特殊功能，是非织造材料新原料、新工艺和新技术的产物。弹性非织造材料与当今世界非织造材料技术创新与高附加值开发的发展趋势相一致，市场潜力巨大，发展前景十分广阔。
苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)，是一种弹性优良的热塑性嵌段共聚物，常温下具有橡胶弹性，高温下能塑化成型，性能介于橡胶和塑料之间。还具有较高的拉伸强度和弹性模量，更优良的稳定性和耐热性，以及更好的耐低温性，在零下六十摄氏度条件下仍保持良好的柔韧性，还具有优异的抗老化性能和抗臭氧性能，除此之外，无毒无味，符合食品医疗的卫生标准，可100％回收利用。基于上述优点，SEBS被广泛应用于制造汽车部件、电线电缆包覆材料或绝缘带、润滑油添加剂、医疗制品及食品容器、粘合剂和密封材料等。但是由于SEBS熔体黏度大，流变性不佳，难以单独纺丝形成非织造布。而聚丙烯(PP)具有较低的分子质量及较窄的分子质量分布，熔体黏度较低，是制备非织造最常用的聚合物。因此，有些研究者利用低黏度的PP与高黏度的SEBS混合，尝试制备具有优良弹性的SEBS/PP非织造布。
最早的关于SEBS/PP共混物性能的论文出现在上世纪八十年代，研究了SEBS/PP共混物熔体流变性能、结晶性能及相关的拉伸性能、拉伸屈服性能、动态机械性能和冲击性能，在这些研究的共混体系中，SEBS所占的质量分数为0-25％。如文献[1](黄仁军，吴盾,刘春林等.SEBS/PP热塑性弹性体的制备与性能研究[J].塑料科技，2009,37:23-26.)以SEBS和PP为基本材料，以碳酸钙(CaCO3)为填充材料，用氢化白油调节硬度及加工流动性，在一定条件下添加助剂用开炼机混炼制备SEBS/PP热塑性弹性体；研究了氢化白油、CaCO3对SEBS/PP共混体系性能影响。实验结果表面，氢化白油充入SEBS后起到软化剂作用，当氢化白油含量为40％时，SEBS/PP共混体系的熔融指数明显提高。如文献[2](张德强，丁雪佳，褚文娟等.PP/SEBS共混物的相形态、光学及力学性能[J].化工进展,2010,29:1281-1285.)研究了PP和SEBS熔融共混物的相形态、光学和力学性能。SEBS的加入破坏了球晶的形成，共混物结晶度下降，共混体系的结晶晶型不变，结晶尺寸变小。通过动态流变研究SEBS含量对共混物相形态影响。SEBS含量在0％-60％的范围内，在高温和剪切作用下，随着SEBS含量增加，PP/SEBS共混物形态由海-岛结构逐渐演变成双连续相结构。PP/SEBS共混物的拉伸强度随SEBS增加而成线性降低,断裂伸长率大幅度提高。综上所述,将PP与SEBS共混可达到两者性能互补的效果，SEBS可提高材料的韧性，PP可改善材料的流变性。
目前，采用SEBS/PP共混物制备非织造材料少有报道，主要的结论是PP的加入能降低熔体黏度，改善共混物的流动性。如采用将SEBS/PP熔融共混来制备弹性非织造材料，那么共混物熔体需具有足够的热稳定性和化学稳定性，才能制备出稳定性好的非织造材料。
聚氨酯纤维也是一种具有较高的强度和弹性回复能力的传统弹性纤维材料。但是，聚氨酯原料合成较为困难，而且聚氨酯材料易滋生细菌，不耐光，价格还比较昂贵。还有就是采用聚氨酯材料制备的纤维或面料还存在以下缺点：一是吸湿性相对较差，吸水性也不强，还有抗熔性能也不是很好，而且容易吸附灰尘，这是由于聚氨酯质地所致。二是，聚氨酯面料的透气性较差。三是，染色性能较差，必须要在高温的条件下用分散性的染料染色。四是，由于聚氨酯具有活性大、易被氧化的氨基基团，不能用于卫生材料，所以采用聚氨酯材料制备的产品的用途在一定范围内受限。综上，如采用传统的非织造材料制备口罩，由于其弹性较差，大幅度拉伸时极易碎裂，且其透气性较差，极易造成使用者呼吸不畅、憋气等情况发生，舒适感较差。
综上，现在亟待一种弹性好，稳定性好，透气性好，强度高的弹性非织造材料及其制备方法。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明所要解决的技术问题是，提供一种弹性好，稳定性好，透气性好，机械强度高的高弹性回复纺粘非织造布及其制备方法。
本发明为实现上述目的采用的技术方案是：一种高弹性回复纺粘非织造布，所述非织造布由如下重量百分比的原料制备而成：聚丙烯0-50％；爽滑剂0-5％；剩余为热塑性弹性体，将上述原料进行混合形成混合料，控制混合料的熔融指数为55-100g/10min(在230℃，2.16kg条件下)，所述非织造布的克重为10-200g/m2，纤维直径为10-30um，伸长率为80-1000％，弹性回复率为55-95％。
上述的高弹性回复纺粘非织造布，所述热塑性弹性体包括苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物；所述爽滑剂包括芥酸酰胺，油酸酰胺，聚乙烯蜡的一种或几种。
上述的高弹性回复纺粘非织造布，所述混合料的聚丙烯所占重量百分比为5-50％。
上述的高弹性回复纺粘非织造布，所述混合料的热塑性弹性体与聚丙烯的百分比为90：10。
上述的高弹性回复纺粘非织造布，所述混合料的热塑性弹性体与聚丙烯的百分比为80：20。
一种高弹性回复纺粘非织造布的制备方法，包括如下步骤：
(1)、将混合料按比例投入混料机喂料斗，加热熔融，挤条，切粒；
(2)、将步骤(1)得到的切粒，在螺杆挤出机中经高温熔融形成聚合物熔体，经过滤、计量，聚合物熔体从喷丝孔挤出，经两侧冷空气冷却形成初生纤维；
(3)、将步骤(2)得到的初生纤维在高速气流下牵伸，收集凝网帘或滚筒上，通过轧辊热粘合得到弹性纺粘非织造布。
上述的高弹性回复纺粘非织造布的制备方法，在步骤(2)中，将所述混合料按比例直接投入螺杆挤出机的喂料斗。
上述的高弹性回复纺粘非织造布的制备方法，在步骤(2)中，所述喷丝孔直径为0.1-1.0mm，所述螺杆挤出机温度设置为160-280℃，螺杆挤出机的各区温度设置为160-200、220-240、230-280、230-280，模头的温度设置为235-300℃。
上述的高弹性回复纺粘非织造布的制备方法，在步骤(3)中，将冷却气流温度设置为15-25℃，牵伸气流风量为2500-3300m3/h，热轧辊温度设置为150-165℃，热轧辊压力设置为60-90daN/cm。
上述的高弹性回复纺粘非织造布的制备方法，在步骤(1)中，所述混合料中的热塑性弹性体与聚丙烯的百分比为90：10，所述爽滑剂的重量百分比为3％。
本发明高弹性回复纺粘非织造布及其制备方法的有益效果是：本发明制备的非织造布，采用苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)，PP，以及爽滑剂为原料，使得到的非织造布弹性好，伸长100％时弹性回复率高，机械强度高，不易断裂。由于SEBS的两相结构和非晶结构，赋予非织造布良好的弹性及高的弹性回复率。并且SEBS中烯烃链段同PP之间结构相似，两者相容性高，PP加入后与SEBS的EB段形成物理交联网络，可以改善纯SEBS强力较低的缺陷，大大提高了机械强度，使得非织造布不易断裂。SEBS弹性体的分子链上不饱和双键加氢饱和后，具有更优良的稳定性,良好的耐热性。本发明可通过调节组分比例实现整体材料弹性的可控调节。PP、爽滑剂的添加可改善SEBS的流变性，使得混合料具有较高的熔融指数，使得非制备的非织造布的渗透性、透气性更佳。爽滑剂不仅可以降低SEBS的粘弹性，使得非织造布稳定性较好，还可改善非织造布布面的柔滑手感，降低布层之间的粘性。
本发明的非织造布的制备方法，通过采用上述原料，并通过提高模头温度以及牵伸气流风量，使得纤维细度减小，相对的，在同一输出速率下，使得纤维数量增大，纤维间排列紧密，提高了纤维间缠结几率，从而使得非织造布的粘结点增多，非织造布的强力得到大大提高。同时由于爽滑剂的添加，使得纤维之间并丝现象得到有效缓解，透气性得到有效提高。本发明相比于采用聚氨酯原料制备非织造材料，更绿色环保，且制备成本低，值得被广泛推广应用。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步详细说明；
实施例1
一种高弹性回复纺粘非织造布，该非织造布由如下原料制备而成：苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)，PP，芥酸酰胺，将上述原料进行混合形成混合料。其中苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)与PP的百分比为90:10，芥酸酰胺的添加量占混合料的3％；控制混合料的熔融指数为60g/10min(在230℃，2.16kg条件下)，制备得到的非织造布的克重为48g/m2，纤维细度为17.9-20.3um，MD伸长率在413-525％之间，CD伸长率在572-698％之间，拉伸100％时，MD的弹性回复率为76-83％，CD弹性回复率为85-90％。
一种高弹性回复纺粘非织造布的制备方法，包括如下步骤：
(1)、先将苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)，PP，芥酸酰胺投入混料机喂料斗，然后加热熔融，挤条，最后切粒，备用；其中，其中苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)与PP的百分比为90:10，芥酸酰胺的添加量占混合料的3％；
(2)、将步骤(1)得到的切粒，在螺杆挤出机中经高温熔融形成聚合物熔体，经过滤、计量，聚合物熔体从喷丝孔挤出，经两侧冷空气冷却形成初生纤维；
(3)、将步骤(2)得到的初生纤维在高速气流下牵伸，收集凝网帘或滚筒上，通过轧辊热粘合得到弹性纺粘非织造布。
具体的，螺杆挤出机各区温度180，240，270，270，模头温度设置为265℃，冷却气流温度为20℃，牵伸气流量风量为2800m3/h，喷丝孔直径0.6mm，热轧辊温度为160/156℃，轧辊压力为75daN/cm。得到的非织造布样品克重为48g/m2，纤维细度为17.9-20.3um，MD伸长率在413-525％之间，CD伸长率在572-698％之间；拉伸100％时，MD弹性回复率在76-83％之间，CD弹性回复率在85-90％之间。
实施例2
一种高弹性回复纺粘非织造布，该非织造布由如下原料制备而成：苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)，PP，芥酸酰胺，将上述原料进行混合形成混合料。其中苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)与PP的百分比为80:20，芥酸酰胺的添加量占混合料的1.5％；控制混合料的熔融指数为80g/10min(在230℃，2.16kg条件下)，制备得到的非织造布的克重为23g/m2，纤维细度为16.7-19.2um，MD伸长率在293-375％之间，CD伸长率在382-478％之间，拉伸100％时，MD的弹性回复率为65-72％，CD弹性回复率为79-85％。
一种高弹性回复纺粘非织造布的制备方法，包括如下步骤：
(1)、先将苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)，PP，芥酸酰胺投入混料机喂料斗，然后加热熔融，挤条，最后切粒，备用；
(2)、将步骤(1)得到的切粒，在螺杆挤出机中经高温熔融形成聚合物熔体，经过滤、计量，聚合物熔体从喷丝孔挤出，经两侧冷空气冷却形成初生纤维；
(3)、将步骤(2)得到的初生纤维在高速气流下牵伸，收集凝网帘或滚筒上，通过轧辊热粘合得到弹性纺粘非织造布。
具体的，SEBS/PP＝80：20，芥酸酰胺添加比例1.5％，螺杆挤出机各区温度180，230，275，275，模头温度设置为270℃，冷却气流温度为18℃，牵伸气流量风量为2850m3/h，喷丝孔直径0.5mm，热轧辊温度为156/158℃，轧辊压力为72daN/cm。样品克重23g/m2，纤维细度16.7-19.2um，MD伸长率在293-375％之间，CD伸长率在382-478％之间，拉伸100％时，MD弹性回复率在65-72％之间，CD弹性回复率在79-85％之间。
实施例3
与实施例1、2相同之处不再赘述，不同之处在于，具体在非织造材料的制备中，步骤(2)中，将苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)，PP，爽滑剂按比例直接投入螺杆挤出机的喂料斗。
上述实施例只是为了说明本发明的技术构思及特点，其目的是在于让本领域内的普通技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡是根据本发明内容的实质所做出的等效的变化或修改，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种高弹性回复纺粘非织造布，其特征在于：所述非织造布由如下重量百分比的原料制备而成：聚丙烯0-50％；爽滑剂0-5％；剩余为热塑性弹性体，将上述原料进行混合形成混合料，控制混合料熔融指数为55-100g/10min(在230℃，2.16kg条件下)，所述非织造布的克重为10-200g/m2，纤维直径为10-30um，伸长率为80-1000％，弹性回复率为55-95％。
2.根据权利要求1所述的高弹性回复纺粘非织造布，其特征是：所述热塑性弹性体包括苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物；所述爽滑剂包括芥酸酰胺，油酸酰胺，聚乙烯蜡的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的高弹性回复纺粘非织造布，其特征是：所述混合料的聚丙烯所占重量百分比为5-50％。
4.根据权利要求1所述的高弹性回复纺粘非织造布，其特征是：所述混合料的热塑性弹性体与聚丙烯的百分比为90：10。
5.根据权利要求1所述的高弹性回复纺粘非织造布，其特征是：所述混合料的热塑性弹性体与聚丙烯的百分比为80：20。
6.制备权利要求1-5任一项所述的高弹性回复纺粘非织造布的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)、将混合料按比例投入混料机喂料斗，加热熔融，挤条，切粒；
(2)、将步骤(1)得到的切粒，在螺杆挤出机中经高温熔融形成聚合物熔体，经过滤、计量，聚合物熔体从喷丝孔挤出，经两侧冷空气冷却形成初生纤维；
(3)、将步骤(2)得到的初生纤维在高速气流下牵伸，收集凝网帘或滚筒上，通过轧辊热粘合得到弹性纺粘非织造布。
7.根据权利要求6所述的高弹性回复纺粘非织造布的制备方法，其特征是：在步骤(2)中，将所述混合料按比例直接投入螺杆挤出机的喂料斗。
8.根据权利要求6所述的高弹性回复纺粘非织造布的制备方法，其特征是：在步骤(2)中，所述喷丝孔直径为0.1-1.0mm，所述螺杆挤出机温度设置为160-280℃，螺杆挤出机的各区温度设置为160-200、220-240、230-280、230-280，模头的温度设置为235-300℃。
9.根据权利要求6所述的高弹性回复纺粘非织造布的制备方法，其特征是：在步骤(3)中，将冷却气流温度设置为15-25℃，牵伸气流风量为2500-3300m3/h，热轧辊温度设置为150-165℃，热轧辊压力设置为60-90daN/cm。
10.根据权利要求6所述的高弹性回复纺粘非织造布的制备方法，其特征是：在步骤(1)中，所述混合料中的热塑性弹性体与聚丙烯的百分比为90：10，所述爽滑剂的重量百分比为3％。
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