CN112662061A - 一种低收缩改性聚丙烯树脂及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低收缩改性聚丙烯树脂及其制备方法和应用，其中低收缩改性聚丙烯树脂是利用较高熔融指数的聚乙烯和乙烯随机分布的等规聚丙烯树脂组作为相容剂对聚丙烯树脂进行了改性，以改善其尺寸稳定性，进一步与驻极母粒、添加剂制得熔喷材料，可提高熔喷材料的尺寸稳定性，高温不易收缩，且具有较好的过滤效率，可广泛应用于空气净化及医疗卫生等领域。

Description

一种低收缩改性聚丙烯树脂及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域，更具体地，涉及一种低收缩改性聚丙烯树脂及其制备方法和应用。

背景技术

熔喷聚丙烯及其相关的无纺材料已经大量应用于空气净化及医疗卫生领域，通过驻极处理的熔喷聚丙烯纤维由于表面带有电荷，具有吸附空气中颗粒的作用，如中国专利CN111533995A(申请公布日2016.08.24)公开了一种带有驻极效果的熔喷无纺材料，直接将聚丙烯、聚乙烯、驻极材料、过氧化物等原料制得熔喷无纺材料，虽具有一定的驻极效果，但是在后续加工或使用时，加热到60℃以上容易发生收缩，因此，亟需开发一种高温不易收缩，尺寸稳定性高的熔喷材料。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有熔喷材料高温易收缩，尺寸稳定性不高的缺陷和不足，提供一种低收缩改性聚丙烯树脂，先采用线性低密度聚乙烯树脂对聚丙烯树脂进行改性，使其具有高温不易收缩，尺寸稳定性高的特点，然后可以进一步用于制备熔喷材料，得到的熔喷材料尺寸稳定高，高温不易收缩，且具有较高的过滤效率。

本发明的又一目的是提供一种尺寸稳定的熔喷材料的制备方法。

本发明的另一目的是提供一种尺寸稳定的熔喷材料的应用。

本发明上述目的通过以下技术方案实现：

一种低收缩改性聚丙烯树脂，包括如下按照质量份计算的组分：

聚丙烯树脂78～93份；

线性低密度聚乙烯树脂10～20份；

相容剂1～3份；

添加剂0～1.7份；

其中，所述线性低密度聚乙烯树脂在230℃，2.16Kg负载测试条件下的熔融指数为20～60g/10min；所述相容剂为乙烯随机分布的等规聚丙烯树脂，其中乙烯含量为3wt％～9wt％。

本发明采用较高熔融指数的线性低密度聚乙烯树脂(PE树脂)以及特定的相容剂对聚丙烯树脂(PP树脂)进行改性，制得低收缩改性聚丙烯树脂，由于聚乙烯的添加，增加了改性聚丙烯聚合物分子结构的多样性，因此材料在结晶时分子重排成规整的晶型结构变少，重排不完整，聚丙烯的结晶尺寸更小，所以在高温下不易收缩，尺寸稳定性高，且较高熔融指数的PE树脂还降低了体系粘度，提高分散性，更好地对聚丙烯材料进行改性，另外，本发明采用乙烯随机分布的等规聚丙烯树脂(一定含量的乙烯基随机分布在等规聚丙烯重复单元上)作为特定的相容剂，有利于聚乙烯和聚丙烯更好的分散，聚丙烯和聚乙烯分析形成分子级分散，进一步降低了聚丙烯在冷却时分子重排的可能性，低收缩改性聚丙烯树脂进一步用于制备熔喷材料时，在发挥自身低收缩性能的同时还可以进一步提高其自身与驻极母粒的相容性，更好地在体系中发挥自身的高温不易收缩性能，制得的熔喷材料尺寸稳定性高，并且具有较高的过滤效率。

优选地，包括如下按照质量份计算的组分：

聚丙烯树脂83～88份；

线性低密度聚乙烯树脂10～15份；

相容剂1～2份；

添加剂1.7份。

优选地，所述线性低密度聚乙烯树脂在230℃，2.16Kg负载测试条件下的熔融指数为30～50g/10min。

优选地，所述聚丙烯树脂在230℃，2.16Kg负载测试条件下的熔融指数为30～50g/10min。

优选地，所述乙烯随机分布的等规聚丙烯树脂中乙烯含量为6wt％～9wt％。

本发明保护上述低收缩改性聚丙烯树脂的制备方法，包括如下步骤：

将聚丙烯树脂、线性低密度聚乙烯树脂、相容剂和添加剂混合均匀，通过熔融挤出，造粒后制得。

优选地，所述熔融挤出的温度为190～230℃。

本发明所述添加剂包括但不限于抗氧剂、耐候剂、润滑剂中的一种或几种。

本发明所述抗氧剂包括但不限于受阻酚类和亚磷酸酯类抗氧剂。

本发明所述抗氧剂包括但不限于抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂3114、抗氧剂168、抗氧剂PEP-36中的一种或几种。

本发明所述耐候剂包括但不限于受阻胺类光稳定剂。

本发明所述耐候剂包括但不限于UV-3808PP5、LA-402XP、LA-402AF中的一种或几种。

本发明所述润滑剂包括但不限于硅酮类、酯类、酰胺类、聚丙烯类、硬脂酸类、脂肪酸及酯类中的一种或者几种。

一种尺寸稳定的熔喷材料，包括上述低收缩改性聚丙烯树脂。

优选地，包括如下按照质量份计算的组分：

低收缩改性聚丙烯树脂95～99份；

驻极母粒1～5份。

本发明保护上述熔喷材料的制备方法，包括如下步骤：

将低收缩改性聚丙烯树脂、驻极母粒混合均匀，熔喷纺丝，驻极处理后制得熔喷非织造材料。

优选地，制备所述驻极母粒的原料包括按照质量比计算的聚丙烯树脂65～95份和无机驻极剂0.5～5份。

本发明所述无机驻极剂包括但不限于电气石、钛酸钡、石墨烯中的一种或几种。

优选地，所述无机驻极剂的粒径10～100nm。

更优选地，所述无机驻极剂的粒径为50～70nm。

优选地，所述驻极母粒的制备方法为：将聚丙烯树脂，无机驻极剂一起按照比例进行共混，得到预混料；预混料经双螺杆挤出机熔融挤出，螺杆各区温度为190～230℃，真空造粒即得产品。

优选地，所述共混时间为1～3分钟，转速为1000～2000转/分钟。

本发明保护上述的熔喷材料的制备方法，包括如下步骤：

将低收缩改性聚丙烯树脂和驻极母粒混合均匀，熔喷纺丝，驻极处理后制得熔喷材料。

优选地，采用电晕放电方式进行驻极处理。

本发明还保护上述的熔喷材料在空气净化或医疗卫生领域中的应用。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明先利用较高熔融指数的线性低密度聚乙烯树脂和特定的相容剂对聚丙烯树脂进行改性，制得低收缩改性聚丙烯树脂，提高了聚丙烯树脂的尺寸稳定性以及与驻极母粒的相容性，进一步制得熔喷材料，具有高温不易收缩，尺寸稳定性高的特点，同时还具有较好的过滤效率，可广泛应用于空气净化及医疗卫生等领域。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明，但实施例并不对本发明做任何形式的限定。除非另有说明，本发明实施例采用的原料试剂为常规购买的原料试剂。

以下实施例和对比例所使用的原料：

聚丙烯树脂：均聚聚丙烯树脂，熔融指数30g/10min，牌号为PP Z30S，购买于中石化。

PE树脂A：线性低密度聚乙烯LLDPE，熔融指数为30g/10min，购买于埃克森美孚。

PE树脂B：高密度聚乙烯HDPE，熔融指数为30g/10min，购买于埃克森美孚。

PE树脂C：线性低密度聚乙烯LLDPE，熔融指数为20g/10min，购买于埃克森美孚。

PE树脂D：线性低密度聚乙烯LLDPE，熔融指数为60g/10min，购买于埃克森美孚。

相容剂A：乙烯随机分布的等规聚丙烯树脂，其中乙烯含量为6wt％。

相容剂B：乙烯随机分布的等规聚丙烯树脂，其中乙烯含量为3wt％。

相容剂C：乙烯随机分布的等规聚丙烯树脂，其中乙烯含量为9wt％。

相容剂D：乙烯-辛烯共聚物，牌号为POE 8137，购于陶氏化学。

相容剂E：马来酸酐接枝聚乙烯，市售。

抗氧剂：抗氧剂1010，抗氧剂168，市售。

耐候剂：受阻胺类光稳定剂，UV-3808PP5，市售。

驻极母粒的制备方法：将PP树脂，无机驻极剂电气石(重量百分比20％)一起按照比例进行共混挤出：(a)按重量配比称取各组分，加入到高混机中混合3分钟，转速为2000转/分钟，得到预混料；(b)预混料经双螺杆挤出机熔融挤出，螺杆各区温度为190～230℃，真空造粒即得产品。

实施例1

一种低收缩改性聚丙烯树脂，包括如表1所示按照质量份计算的组分制成。

上述低收缩改性聚丙烯树脂的制备方法，包括如下步骤：

将聚丙烯树脂、线性低密度聚乙烯树脂、相容剂和添加剂加入到高混机中混合3分钟，转速为2000转/分钟，得到预混料；预混料经双螺杆挤出机熔融挤出，螺杆各区温度为230℃，真空造粒即得低收缩改性聚丙烯树脂。

实施例2～9和对比例1～6

实施例2～9和对比例1～6的低收缩改性聚丙烯树脂的组分及其质量份如表1所示，其制备方法与实施例1相同。

表1实施例1～9和对比例1～6的聚丙烯树脂的组分及其质量份

应用

利用上述各实施例和对比例1～5制得的低收缩改性聚丙烯树脂和对比例的聚丙烯树脂制得熔喷材料，具体步骤为：

将低收缩改性聚丙烯树脂或聚丙烯树脂98份、驻极母粒2份进行预混合后在熔喷机上进行熔喷纺丝，并采用电晕放电方式对熔喷布进行驻极处理后制得熔喷非织造材料。

其中对比例6的熔喷材料的制备方法为：直接将PP树脂90份、PE树脂A10份、驻极母粒2份进行预混合后在熔喷机上进行熔喷纺丝，并采用电晕放电方式对熔喷布进行驻极处理后制得熔喷材料。

性能测试

1、测试方法

(1)过滤效率：采用Y0469-2011标准测试材料的滤效，设备采用青岛众瑞，型号ZR-1006。

(2)尺寸收缩率：取机台生产好并分切好175mm宽幅的熔喷布长度1000mm左右，测试3个点初始长度取平均值得到L0，在85℃条件下烘烤24H，测试熔喷布长度L1，定义尺寸收缩率＝L1/L0*1000。

2、测试结果

表3各实施例和对比例的测试结果

由上表3可知，本发明实施例1～10制得的低收缩改性聚丙烯树脂，进一步制得熔喷材料，具有较好的过滤效率，高温不收缩，尺寸收缩率较小，尺寸稳定。而对比例1未对聚丙烯树脂进行改性，直接利用市售的聚丙烯树脂制备熔喷材料，可见尺寸收缩率较大，过滤效率不高。而对比例2采用了HDPE对聚丙烯进行改性，因为HDPE结晶速率快，与PP相容性差，所以对尺寸收缩的改善效果不佳。实施例2、7、8对比说明，添加2％的相容剂对改善收缩有明显作用，特别是添加乙烯基含量为9％的相容剂C，效果更为显著，而对比例3仅仅添加高流动性PE，未加入相容剂，熔喷材料的收缩率、过滤效率都改善不明显。对比例4和5采用了其他的相容剂如乙烯-辛烯共聚物、马来酸酐接枝聚乙烯等，其对收缩率、过滤效率的改善效果不明显，而本发明采用的乙烯随机分布的等规聚丙烯树脂能对体系中PE和PP起到锁链作用，将PP与PE进行分子级融合，对PP/PE的共混物的收缩率改善效果显著。而对比例6直接将聚丙烯、线性低密度聚乙烯和驻极母粒进行混合，然后制备熔喷材料，由于聚丙烯未经过改性，仅仅是简单地将聚丙烯和聚乙烯进行混合，因此体系中聚丙烯和聚乙烯相容性不好，改善尺寸收缩不明显，过滤效率不高。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种低收缩改性聚丙烯树脂，其特征在于，包括如下按照质量份计算的组分：

聚丙烯树脂78～93份；

线性低密度聚乙烯树脂10～20份；

相容剂1～3份；

添加剂0～1.7份；

其中，所述线性低密度聚乙烯树脂在230℃，2.16Kg负载测试条件下的熔融指数为20～60g/10min；所述相容剂为乙烯随机分布的等规聚丙烯树脂，其中乙烯含量为3wt％～9wt％。

2.根据权利要求1所述低收缩改性聚丙烯树脂，其特征在于，包括如下按照质量份计算的组分：

聚丙烯树脂83～88份；

线性低密度聚乙烯树脂10～15份；

相容剂1～2份；

添加剂1.7份。

3.根据权利要求1或2所述低收缩改性聚丙烯树脂，其特征在于，所述线性低密度聚乙烯树脂在230℃，2.16Kg负载测试条件下的熔融指数30～50g/10min。

4.根据权利要求1所述低收缩改性聚丙烯树脂，其特征在于，所述聚丙烯树脂在230℃，2.16Kg负载测试条件下的熔融指数为30～50g/10min。

5.根据权利要求1所述低收缩改性聚丙烯树脂，其特征在于，所述乙烯随机分布的等规聚丙烯树脂中乙烯含量为6wt％～9wt％。

6.权利要求1～5任一项所述低收缩改性聚丙烯树脂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

将聚丙烯树脂、线性低密度聚乙烯树脂、相容剂和添加剂混合均匀，通过熔融挤出，造粒后制得。

7.一种尺寸稳定的熔喷材料，其特征在于，包括权利要求1～5任一项所述低收缩改性聚丙烯树脂。

8.根据权利要求7所述熔喷材料，其特征在于，包括如下按照质量份计算的组分：

低收缩改性聚丙烯树脂95～99份；

驻极母粒1～5份。

9.权利要求7或8所述熔喷材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

将低收缩改性聚丙烯树脂、驻极母粒混合均匀，熔喷纺丝，驻极处理后制得熔喷材料。

10.权利要求7或8所述熔喷材料在空气净化或医疗卫生领域中的应用。