CN112300485A - 一种超高流动性聚丙烯熔喷专用料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种超高流动性聚丙烯熔喷专用料，原料按重量份包括以下组分：均聚聚丙烯树脂96.4～99.55份、粘度调节助剂0.3～1份、抗氧剂0.05～0.2份、润滑剂0.1～0.4份、成核剂0～1份、驻极助剂0～1份；所述均聚聚丙烯树脂的熔体流动速率为0.5‑5g/10min；通过低熔体流动速率均聚聚丙烯制备具有稳定的高流动性、分子量分布窄、灰分低、低气味、无其他产物残留、纤维柔顺性好，具有优良的纺丝性能等特性的超高流动性聚丙烯熔喷专用料，原材料易得，成本低，采用普通双螺杆挤出机通过两步加工即可获得合格产品，制备方法简单，环保性高。

Description

一种超高流动性聚丙烯熔喷专用料及其制备方法
技术领域
本发明涉及改性塑料技术领域，特别涉及一种超高流动性聚丙烯熔喷专用料及其制备方法。
背景技术
口罩对进入肺部的空气有一定的过滤作用，在呼吸道传染病流行时，在粉尘等污染的环境中作业时，戴口罩具有非常好的作用。口罩中间层起过滤粉尘和细菌作用，是一种极细密且带静电的熔喷布，是最重要的是阻隔层。粉尘、含有细菌、病毒的飞沫靠近这种熔喷无纺布后，会被静电吸附在熔喷布表面，无法透过。熔喷无纺布的制造方法是聚丙烯熔融被高速小喷嘴，挤出直径0.5-1.0微米的超细聚丙烯短纤维，无规则相互交织沾结在一起。熔喷无纺布的原材料是超高流动性聚丙烯熔喷专用料，其制备方法大致有三种，一是使用特定的茂金属催化剂直接聚合，该法制得的熔喷料具有极好的加工稳定性，气味较低，生产出的纤维柔顺性更好，但催化剂成本高导致产品价格高；二是在丙烯单体聚合过程中调节加氢量来合成，即加氢法(氢调法)。该方法制得的熔喷料没有异味，无过氧化物残留，产品为粉料容易污染，且只能在一定范围内控制聚合物的分子量，产品分子量分布较宽，不利于熔喷布的生产；三是化学降解法，即采用过氧化物自由基引发剂可控降解获得超高流动性聚丙烯熔喷料。该方法生产成本较低，方便调节不同的熔指范围，但是需采用中熔体流动速率(30g/10min左右)或高熔体流动速率的均聚聚丙烯方能获得合格的熔喷料，导致原材料稀缺，且现有的聚丙烯熔喷专用料制备工艺环保性不够理想。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种超高流动性聚丙烯熔喷专用料及其制备方法，通过低熔体流动速率均聚聚丙烯制备具有稳定的高流动性、分子量分布窄、灰分低、低气味、无其他产物残留、纤维柔顺性好，具有优良的纺丝性能等特性的超高流动性聚丙烯熔喷专用料，原材料易得，成本低，采用普通双螺杆挤出机通过两步加工即可获得合格产品，制备方法简单，环保性高。
本发明的超高流动性聚丙烯熔喷专用料，原料按重量份包括以下组分：均聚聚丙烯树脂96.4～99.55份、粘度调节助剂0.3～1份、抗氧剂0.05～0.2份、润滑剂0.1～0.4份、成核剂0～1份、驻极助剂0～1份；所述均聚聚丙烯树脂的熔体流动速率为0.5-5g/10min；
进一步，原料按重量份包括以下组分：均聚聚丙烯树脂96.4～99.55份、粘度调节助剂0.3～1份、抗氧剂0.05～0.2份、润滑剂0.1～0.4份、成核剂0.1～1份、驻极助剂0.1～1份；
进一步，所述的粘度调节助剂为过氧化物，其结构通式为R-O-O-H或R-O-O-R；
进一步，所述粘度调节助剂为2,5-二甲基-2,5-双(过氧叔丁基)己烷、双叔丁基过氧化二异丙基苯、过氧化-2-乙基己酸叔丁酯、二叔丁基过氧化物中的一种或两种以上混合物；
进一步，所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂、硫代酯类抗氧剂中的一种或两种以上混合物；
进一步，所述润滑剂为石蜡、微晶石蜡、油酸酰胺、芥酸酰胺、乙撑双硬脂酰胺、硬脂酸钙、硬脂酸锌中的一种或两种以上混合物；
进一步，所述成核剂为山梨醇、松香、有机磷酸盐中的一种或两种以上混合物；
进一步，所述驻极助剂为电气石、气相法二氧化硅、有机氟中的一种或两种以上混合物。
本发明还公开一种两步法制备超高流动性聚丙烯熔喷专用料的方法，包括以下步骤：
a.将聚丙烯树脂、粘度调节助剂、抗氧剂、润滑剂、成核剂和驻极助剂中的一种或几种混合经双螺杆挤出机挤出造粒，得到材料A；
b.将材料A再与粘度调节助剂、抗氧剂、润滑剂、成核剂、驻极助剂中的一种或几种混合后经双螺杆挤出机挤出造粒，得到材料B；
c.将材料B经均化和干燥。
本发明的有益效果：本发明的超高流动性聚丙烯熔喷专用料及其制备方法，通过低熔体流动速率均聚聚丙烯制备具有稳定的高流动性、分子量分布窄、灰分低、低气味、无其他产物残留、纤维柔顺性好，具有优良的纺丝性能等特性的超高流动性聚丙烯熔喷专用料，熔喷专用料的熔体质量流动速率在1400g/10min以上，原材料易得，成本低，采用普通双螺杆挤出机通过两步加工即可获得合格产品，制备方法简单，环保性高。
具体实施方式
本实施例的超高流动性聚丙烯熔喷专用料，原料按重量份包括以下组分：均聚聚丙烯树脂96.4～99.55份、粘度调节助剂0.3～1份、抗氧剂0.05～0.2份、润滑剂0.1～0.4份、成核剂0～1份、驻极助剂0～1份；所述均聚聚丙烯树脂的熔体流动速率为0.5-5g/10min；采用低熔体流动速率的均聚聚丙烯树脂与其他原料配合作用即可获得熔体质量流动速率在1400g/10min以上的熔喷专用料。
本实施例中，原料按重量份包括以下组分：均聚聚丙烯树脂96.4～99.55份、粘度调节助剂0.3～1份、抗氧剂0.05～0.2份、润滑剂0.1～0.4份、成核剂0.1～1份、驻极助剂0.1～1份；驻极助剂能够有效增加熔喷材料中电荷捕集能阱的密度和深度，此外还可以有效的释放负离子和储存电荷，从而提高熔喷材料的综合过滤效率和抗热衰减的性能。通过成核剂提高纤丝的强度和透明度，改善熔喷布的发脆缺陷，且提高纤维透明度，改善颗粒发黄问题。
本实施例中，均聚聚丙烯树脂98.1份、粘度调节助剂0.6份、抗氧剂0.1份、润滑剂0.2份、成核剂0.5份、驻极助剂0.5份；为优选实施例。
本实施例中，所述的粘度调节助剂为过氧化物，其结构通式为R-O-O-H或R-O-O-R；所述粘度调节助剂为2,5-二甲基-2,5-双(过氧叔丁基)己烷、双叔丁基过氧化二异丙基苯、过氧化-2-乙基己酸叔丁酯、二叔丁基过氧化物中的一种或两种以上混合物；所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂、硫代酯类抗氧剂中的一种或两种以上混合物；所述润滑剂为石蜡、微晶石蜡、油酸酰胺、芥酸酰胺、乙撑双硬脂酰胺、硬脂酸钙、硬脂酸锌中的一种或两种以上混合物；所述成核剂为山梨醇、松香、有机磷酸盐中的一种或两种以上混合物；所述驻极助剂为电气石、气相法二氧化硅、有机氟中的一种或两种以上混合物。
本实施例还公开一种两步法制备超高流动性聚丙烯熔喷专用料的方法，包括以下步骤：
a.将原料(全部原料中的每种)混合经双螺杆挤出机挤出造粒，得到材料A；
b.将材料A再与粘度调节助剂、抗氧剂、润滑剂、成核剂、驻极助剂中的一种或几种混合后经双螺杆挤出机挤出造粒，得到材料B；
c.将材料B经均化和干燥。采用普通双螺杆挤出机通过两步加工即可获得合格产品，制备方法简单，环保性高。
实施例一
本实施例的超高流动性聚丙烯熔喷专用料，原料按重量份包括以下组分：均聚聚丙烯树脂99.4份、粘度调节助剂0.4份、抗氧剂0.1份、润滑剂0.1份；所述均聚聚丙烯树脂的熔体流动速率为0.5-5g/10min。
本实施例中，所述粘度调节助剂为2,5-二甲基-2,5-双(过氧叔丁基)己烷，抗氧剂为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯。
本实施例中，所述润滑剂为石蜡，本实施例中，按照同等重量份将石蜡替换为微晶石蜡、油酸酰胺、芥酸酰胺、乙撑双硬脂酰胺、硬脂酸钙、硬脂酸锌中的一种，或替换为石蜡与微晶石蜡、油酸酰胺、芥酸酰胺、乙撑双硬脂酰胺、硬脂酸钙、硬脂酸锌的混合物，均得合格产品。
本实施例的熔喷专用料，其制备方法包括以下步骤：
a.将原料在高速混料机中混合均匀，经双螺杆挤出机挤出造粒，出机转速设定300转/分钟，聚丙烯熔体从口模中流出后经冷却水槽冷却，风干机风干后送入切粒机切粒，振动筛筛去粉料和大颗粒料后送入均化仓均化和烘干，得到材料A；
b.将材料A再与粘度调节助剂在高速混料机中混合均匀后经双螺杆挤出机挤出造粒，得到材料B；
c.二次挤出后的材料经冷却、风干、切粒和过筛后，送入均化仓进行均化、烘干和低气味处理，得到成品。
实施例二
本实施例的超高流动性聚丙烯熔喷专用料，原料按重量份包括以下组分：均聚聚丙烯树脂99.3份、粘度调节助剂0.5份、抗氧剂0.1份、润滑剂0.1份；所述均聚聚丙烯树脂的熔体流动速率为0.5-5g/10min。
本实施例中，所述粘度调节助剂为2,5-二甲基-2,5-双(过氧叔丁基)己烷，抗氧剂为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯。
本实施例中，所述润滑剂为油酸酰胺，本实施例中，按照同等重量份将油酸酰胺换为微晶石蜡、石蜡、芥酸酰胺、乙撑双硬脂酰胺、硬脂酸钙、硬脂酸锌中的一种，或替换为油酸酰胺与微晶石蜡、石蜡、芥酸酰胺、乙撑双硬脂酰胺、硬脂酸钙、硬脂酸锌的混合物，均得合格产品。
其制备方法包括以下步骤：
a.将原料在高速混料机中混合均匀，经双螺杆挤出机挤出造粒，出机转速设定300转/分钟，聚丙烯熔体从口模中流出后经冷却水槽冷却，风干机风干后送入切粒机切粒，振动筛筛去粉料和大颗粒料后送入均化仓均化和烘干，得到材料A；
b.将材料A再与粘度调节助剂在高速混料机中混合均匀后经双螺杆挤出机挤出造粒，得到材料B；
c.二次挤出后的材料经冷却、风干、切粒和过筛后，送入均化仓进行均化、烘干和低气味处理，得到成品。
实施例三
本实施例的超高流动性聚丙烯熔喷专用料，原料按重量份包括以下组分：均聚聚丙烯树脂98.7份、粘度调节助剂0.6份、抗氧剂0.1份、润滑剂0.2份、成核剂0.2份、驻极助剂0.2份；所述均聚聚丙烯树脂的熔体流动速率为0.5-5g/10min。
本实施例中，所述粘度调节助剂为二叔丁基过氧化物，本实施例中，按照同等重量份将二叔丁基过氧化物替换为过氧化-2-乙基己酸叔丁酯、2,5-二甲基-2,5-双(过氧叔丁基)己烷、双叔丁基过氧化二异丙基苯中的一种，或替换为二叔丁基过氧化物与过氧化-2-乙基己酸叔丁酯、2,5-二甲基-2,5-双(过氧叔丁基)己烷、双叔丁基过氧化二异丙基苯的混合物，均得合格产品。
本实施例中，所述抗氧剂为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯和亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯的混合物，比例为1:1。
本实施例中，所述润滑剂为芥酸酰胺，本实施例中，按照同等重量份将芥酸酰胺替换为微晶石蜡、油酸酰胺、石蜡、乙撑双硬脂酰胺、硬脂酸钙、硬脂酸锌中的一种，或替换为芥酸酰胺与微晶石蜡、油酸酰胺、石蜡、乙撑双硬脂酰胺、硬脂酸钙、硬脂酸锌的混合物，均得合格产品。
本实施例中，所述成核剂为山梨醇，本实施例中，按照同等重量份将山梨醇替换为松香、有机磷酸盐中的一种，或替换为山梨醇与松香、有机磷酸盐的混合物，均得合格产品。
本实施例中，所述驻极助剂为电气石，本实施例中，按照同等重量份将电气石替换为气相法二氧化硅、有机氟中的一种，或替换为电气石与气相法二氧化硅、有机氟的混合物，均得合格产品。
其制备方法包括以下步骤：
a.将原料在高速混料机中混合均匀后经双螺杆挤出机挤出造粒，出机转速设定300转/分钟，聚丙烯熔体从口模中流出后经冷却水槽冷却，风干机风干后送入切粒机切粒，振动筛筛去粉料和大颗粒料后送入均化仓均化和烘干，得到材料A；
b.将材料A再与原料(粘度调节助剂、抗氧剂、润滑剂和成核剂)在高速混料机中混合均匀混合后经双螺杆挤出机挤出造粒，得到材料B；
c.二次挤出后的材料B经冷却、风干、切粒和过筛后，送入均化仓进行均化、烘干和低气味处理，得到成品。
实施例四
本实施例的超高流动性聚丙烯熔喷专用料，原料按重量份包括以下组分：均聚聚丙烯树脂98.1份、粘度调节助剂0.6份、抗氧剂0.1份、润滑剂0.2份、成核剂0.5份、驻极助剂0.5份；所述均聚聚丙烯树脂的熔体流动速率为0.5-5g/10min。
本实施例中，所述粘度调节助剂为双叔丁基过氧化二异丙基苯，抗氧剂为β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯。
本实施例中，所述润滑剂为乙撑双硬脂酰胺，本实施例中，按照同等重量份将乙撑双硬脂酰胺替换为微晶石蜡、油酸酰胺、芥酸酰胺、石蜡、硬脂酸钙、硬脂酸锌中的一种，或替换为乙撑双硬脂酰胺与微晶石蜡、油酸酰胺、芥酸酰胺、石蜡、硬脂酸钙、硬脂酸锌的混合物，均得合格产品。
本实施例中，所述成核剂为山梨醇，本实施例中，按照同等重量份将山梨醇替换为松香、有机磷酸盐中的一种，或替换为山梨醇与松香、有机磷酸盐的混合物，均得合格产品。
本实施例中，所述驻极助剂为气相法二氧化硅，本实施例中，按照同等重量份将气相法二氧化硅替换为电气石、有机氟中的一种，或替换为电气石与气相法二氧化硅、有机氟的混合物，均得合格产品。
其制备方法包括以下步骤：a.将原料在高速混料机中混合均匀后经双螺杆挤出机挤出造粒，出机转速设定300转/分钟，聚丙烯熔体从口模中流出后经冷却水槽冷却，风干机风干后送入切粒机切粒，振动筛筛去粉料和大颗粒料后送入均化仓均化和烘干，得到材料A；
b.将材料A再与原料(粘度调节助剂、抗氧剂、润滑剂、成核剂和驻极助剂)在高速混料机中混合均匀后经双螺杆挤出机挤出造粒，得到材料B；
c.二次挤出后的材料B经冷却、风干、切粒和过筛后，送入均化仓进行均化、烘干和低气味处理，得到成品。
实施例五
本实施例的超高流动性聚丙烯熔喷专用料，原料按重量份包括以下组分：均聚聚丙烯树脂97.9份、粘度调节助剂0.7份、抗氧剂0.1份、润滑剂0.3份、成核剂0.5份、驻极助剂0.5份；所述均聚聚丙烯树脂的熔体流动速率为0.5-5g/10min。
本实施例中，所述粘度调节助剂为2,5-二甲基-2,5-双(过氧叔丁基)己烷，抗氧剂为β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯和亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯的混合物，比例为1:1。
本实施例中，所述润滑剂为硬脂酸钙，本实施例中，按照同等重量份将硬脂酸钙替换为微晶石蜡、油酸酰胺、芥酸酰胺、乙撑双硬脂酰胺、石蜡、硬脂酸锌中的一种，或替换为硬脂酸钙与微晶石蜡、油酸酰胺、芥酸酰胺、乙撑双硬脂酰胺、石蜡、硬脂酸锌的混合物，均得合格产品。
本实施例中，所述驻极助剂为有机氟，本实施例中，按照同等重量份将有机氟替换为气相法二氧化硅、电气石中的一种，或替换为有机氟与气相法二氧化硅、电气石的混合物，均得合格产品。
其制备方法包括以下步骤：
a.将原料在在高速混料机中混合均匀后经双螺杆挤出机挤出造粒，出机转速设定300转/分钟，聚丙烯熔体从口模中流出后经冷却水槽冷却，风干机风干后送入切粒机切粒，振动筛筛去粉料和大颗粒料后送入均化仓均化和烘干，得到材料A；
b.将材料A再与原料(粘度调节助剂、抗氧剂、润滑剂和驻极助剂)在高速混料机中混合均匀后经双螺杆挤出机挤出造粒，得到材料B；
c.二次挤出后的材料B经冷却、风干、切粒和过筛后，送入均化仓进行均化、烘干和低气味处理，得到成品。
上述实施例1-5所制得产品的性能测试结果如下：
成品性能测试结果
Figure BDA0002706531680000091
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (9)

1.一种超高流动性聚丙烯熔喷专用料，其特征在于：原料按重量份包括以下组分：均聚聚丙烯树脂96.4～99.55份、粘度调节助剂0.3～1份、抗氧剂0.05～0.2份、润滑剂0.1～0.4份、成核剂0～1份、驻极助剂0～1份；所述均聚聚丙烯树脂的熔体流动速率为0.5-5g/10min。
2.根据权利要求1所述的超高流动性聚丙烯熔喷专用料，其特征在于：原料按重量份包括以下组分：均聚聚丙烯树脂96.4～99.55份、粘度调节助剂0.3～1份、抗氧剂0.05～0.2份、润滑剂0.1～0.4份、成核剂0.1～1份、驻极助剂0.1～1份。
3.根据权利要求1所述的超高流动性聚丙烯熔喷专用料，其特征在于：所述的粘度调节助剂为过氧化物，其结构通式为R-O-O-H或R-O-O-R。
4.根据权利要求4所述的超高流动性聚丙烯熔喷专用料，其特征在于：所述粘度调节助剂为2,5-二甲基-2,5-双(过氧叔丁基)己烷、双叔丁基过氧化二异丙基苯、过氧化-2-乙基己酸叔丁酯、二叔丁基过氧化物中的一种或两种以上混合物。
5.根据权利要求5所述的超高流动性聚丙烯熔喷专用料，其特征在于：所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂、硫代酯类抗氧剂中的一种或两种以上混合物。
6.根据权利要求6所述的超高流动性聚丙烯熔喷专用料，其特征在于：所述润滑剂为石蜡、微晶石蜡、油酸酰胺、芥酸酰胺、乙撑双硬脂酰胺、硬脂酸钙、硬脂酸锌中的一种或两种以上混合物。
7.根据权利要求7所述的超高流动性聚丙烯熔喷专用料，其特征在于：所述成核剂为山梨醇、松香、有机磷酸盐中的一种或两种以上混合物。
8.根据权利要求8所述的超高流动性聚丙烯熔喷专用料，其特征在于：所述驻极助剂为电气石、气相法二氧化硅、有机氟中的一种或两种以上混合物。
9.一种两步法制备权利要求1所述的超高流动性聚丙烯熔喷专用料的方法，其特征在于：包括以下步骤：
a.将聚丙烯树脂、粘度调节助剂、抗氧剂、润滑剂、成核剂和驻极助剂中的一种或几种混合经双螺杆挤出机挤出造粒，得到材料A；
b.将材料A再与粘度调节助剂、抗氧剂、润滑剂、成核剂、驻极助剂中的一种或几种混合后经双螺杆挤出机挤出造粒，得到材料B；
c.将材料B经均化和干燥。
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