CN112694669A

CN112694669A - 一种滤效率长时间保持的熔喷材料及其制备方法

Info

Publication number: CN112694669A
Application number: CN202011567757.0A
Authority: CN
Inventors: 蔡孝生; 刘渝; 段龙江; 熊晏安; 杨荣强; 粟多文; 宋世豪; 文淳智; 靳灵杰
Original assignee: GUIZHOU KUMKUAT MATERIALS Ltd
Current assignee: GUIZHOU KUMKUAT MATERIALS Ltd
Priority date: 2020-12-25
Filing date: 2020-12-25
Publication date: 2021-04-23
Anticipated expiration: 2040-12-25
Also published as: CN112694669B

Abstract

本发明公开了一种滤效率长时间保持的熔喷材料，由以下重量份的原料制成：均聚聚丙烯粉25～50份、均聚聚丙烯颗粒50～75份、抗氧化剂0～0.2份、双二五交联剂0.5～0.85份、润滑剂0～0.2份、成核剂0～0.15份、硬脂酸钙0.1～0.2份、氧化锌0.4～0.5份、二氧化硅0.2～0.3份。本发明采用降解方式生产高滤效的熔喷材料，获得防止长时间滤效率较低的熔喷材料的原料，获得熔喷材料制成的口罩，滤效率能够长时间保持99％以上，使用本申请制得的熔喷材料生产出的熔喷材料可自身具备75％的过滤性能，经过驻极处理后过滤性可提高至99.5％。

Description

一种滤效率长时间保持的熔喷材料及其制备方法

技术领域

本发明属于技术领域，尤其涉及一种滤效率长时间保持的熔喷材料及其制备方法。

背景技术

熔喷布是口罩最核心的材料，熔喷布主要以聚丙烯为主要原料，纤维直径可以达到1～5微米。空隙多、结构蓬松、抗褶皱能力好，具有独特的毛细结构的超细纤维增加单位面积纤维的数量和表面积，从而使熔喷布具有很好的过滤性、屏蔽性、绝热性和吸油性。可用于空气、液体过滤材料、隔离材料、吸纳材料、口罩材料、保暖材料、吸油材料及擦拭布等领域。

在2020年新型冠状病毒疫情爆发的背景下，作为口罩、防护服等医疗防疫物资的重要生产原料的熔喷布得到广泛关注，在疫情初期，熔喷材料整体依然呈现供不应求的发展态势。2020年3月8日，国务院国资委对外介绍，面对口罩核心材料熔喷布需求井喷，国务院国资委指导推动相关中央企业加快生产线建设、尽快投产达产，扩大熔喷布市场供给，为疫情防控提供保障。国资委医疗物资专项工作组消息，截至3月6日24时，中央企业当日熔喷布产量达到约26吨，但在随后的几周，日需求量达300吨以上，随着新的生产线建成投产，熔喷布未来一周产量有望大幅提升。国资委和中央企业将继续加大力度保障医用口罩生产原料等医疗物资供应。

在疫情初期，熔喷布供不应求的阶段，出现很多以次充好的情况：

1、材料熔指达不到熔喷级别；

2、材料质量差，滤效达不到95级，甚至达不到90级；

3、熔喷材料滤效达到95级以上时，制成成品口罩后无法长时间的保持率效率等级，95级滤效的口罩在生产后无法长时间保持95级滤效。

在新型冠状病毒疫情还未结束的今天，开发出一款可以长时间保持滤效率的熔喷材料显得尤为重要。

发明内容

本发明为解决上述技术问题，提供了一种滤效率长时间保持的熔喷材料及其制备方法。

为了能够达到上述所述目的，本发明采用以下技术方案：

一种滤效率长时间保持的熔喷材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)按重量份数称取均聚聚丙烯粉、均聚聚丙烯颗粒、抗氧化剂、润滑剂，一起加入低速混料器中，搅拌混合均匀，得物料A；

(2)按重量份数称取氧化锌、二氧化硅、硬脂酸钙、成核剂、双二五交联剂，一起加入搅拌器中，搅拌混合均匀，得物料B；

(3)将步骤(1)的物料A和步骤(2)的物料B搅拌均匀成预混料，然后将预混料均匀置于双螺杆挤出机内，经过双螺杆挤出机进行熔融挤出成型，得到所述滤效率长时间保持的熔喷材料。

进一步地，所述均聚聚丙烯粉的熔融指数为35～60g/10min的均聚材料，拉伸强度为30～34MPa，拉伸模量为1.4～1.6GPa，弯曲模量为1.3～1.5GPa，冲击强度为1.8～2.2kJ/m²，加入均聚聚丙烯粉可以使得均聚聚丙烯颗粒在搅拌时能够更好的均匀分散到其他材料中；均聚聚丙烯粉为白色、无结块的粉末，是由高纯度的丙烯为主要原料，采用高活性的催化剂在62～80℃及低于4.0mpa的压力下经气相反应得到。

进一步地，所述均聚聚丙烯颗粒的熔融指数为25～40g/10min，拉伸强度为34～36MPa，拉伸模量为1.3～1.5GPa，弯曲模量为1.2～1.4GPa，冲击强度为3.8～4.2kJ/m²，均聚聚丙烯颗粒是由均聚聚丙烯粉末经干燥、混炼、挤压、造粒、过筛、均化后得到的，颗粒直径大小为2mm～5mm。

进一步地，所述抗氧化剂为(2,4-二叔丁基)亚磷酸苯酯或四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯。

进一步地，所述润滑剂为乙撑双硬脂酰胺或季戊四醇硬脂酸酯。

进一步地，所述成核剂为聚对苯二甲酸丁二醇酯；所述双二五交联剂为2,5-二甲基-2,5-双(过氧叔丁基)乙烷。

进一步地，所述氧化锌、二氧化硅均为过2500目以上筛子的粉末。

进一步地，所述搅拌的速率为390～420rpm，时间为8～10min；熔融挤出成型的挤出温度为165～200℃；螺杆转速为300～500r/min；下料速度为200～350r/min。

进一步地，所述熔喷材料的熔融指数1400～1700g/10min，驻级时的滤效率＞75％，制成熔喷布后滤效率达到99.5％以上，且在三月内能保持滤效率在99％以上，一年内率效率降低率＜2％。

进一步地，所述均聚聚丙烯粉、均聚聚丙烯颗粒、抗氧化剂、双二五交联剂、润滑剂、成核剂、硬脂酸钙、氧化锌、二氧化硅按照以下重量份进行配比：均聚聚丙烯粉25～50份、均聚聚丙烯颗粒50～75份、抗氧化剂0～0.2份、双二五交联剂0.5～0.85份、润滑剂0～0.2份、成核剂0～0.15份、硬脂酸钙0.1～0.2份、氧化锌0.4～0.5份、二氧化硅0.2～0.3份。

进一步地，所述均聚聚丙烯粉、均聚聚丙烯颗粒、抗氧化剂、双二五交联剂、润滑剂、成核剂、硬脂酸钙、氧化锌、二氧化硅按照以下重量份进行配比：均聚聚丙烯粉30～45份、均聚聚丙烯颗粒55～70份、抗氧化剂0.05～0.15份、双二五交联剂0.55～0.80份、润滑剂0.05～0.15份、成核剂0.05～0.10份、硬脂酸钙0.12～0.18份、氧化锌0.42～0.48份、二氧化硅0.22～0.28份。

进一步地，所述均聚聚丙烯粉、均聚聚丙烯颗粒、抗氧化剂、双二五交联剂、润滑剂、成核剂、硬脂酸钙、氧化锌、二氧化硅按照以下重量份进行配比：均聚聚丙烯粉37份、均聚聚丙烯颗粒63份、抗氧化剂0.1份、双二五交联剂0.67份、润滑剂0.1份、成核剂0.08份、硬脂酸钙0.15份、氧化锌0.45份、二氧化硅0.25份。

本申请均聚聚丙烯颗粒是采用均聚聚丙烯粉造粒制得的，通过添加一部分的均聚聚丙烯粉，可在一定程度上使所加入原料混合更均匀，使得原料在降解时反应充分及稳定。

本申请制得的熔喷材料具有一定驻极效果的材料，也称为驻级体材料(具有在无外加电场的条件下能够自身产生静电作用力的材料)，作用机理：从介质外经过施加的电场，使得材料本身带有一定的电荷效果，能够捕捉材料外通过电荷，使得材料对小分子物质有一定的过滤效果。

由于本发明采用了以上技术方案，具有以下有益效果：

(1)本申请运用氧化锌及硬脂酸钙对熔喷材料提高滤效率并保持长时间滤效，在生产过程中添加驻极材料氧化锌及硬脂酸钙使材料得到驻极效果，并加入二氧化硅进行改性，提高材料的正电荷驻极性能，以及提高材料电荷储存稳定性；经过锌离子和钙离子改性过的二氧化硅驻极体具备较好的正电荷驻极体性能，其正电荷稳定性可在210天后高于99％以上，同理，经过驻极体材料材料生产出熔喷材料，可稳定的进行电荷的储存，可长时间保持滤效率降低。

(2)熔喷布的生产工艺主要分为熔融挤出、熔喷工艺以及驻极处理三步，其中至关重要的是驻极处理，纺丝线上的发射电极可使熔喷成型纤维带有持久的静电荷，从而使熔喷布在不阻碍呼吸的前提下额外具有静电吸附效应，使用本申请制得的熔喷材料生产出的熔喷材料可自身具备75％的过滤性能，经过驻极处理后过滤性可提高至99.5％。

(3)本发明主要是解决如在经过驻极处理后，使熔喷材料的过滤性保持在99.5％以上，获得防止长时间滤效率较低的熔喷材料；采用降解方式生产高滤效的熔喷材料，获得防止长时间滤效率较低的熔喷材料的原料，获得熔喷材料制成的口罩，滤效率能够长时间保持99％以上。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，但本发明并不局限于这些实施方式，任何在本实施例基本精神上的改进或代替，仍属于本发明权利要求所要求保护的范围。实施例中未注明具体条件的，按常规条件或制造商建议条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商的，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

本申请实施例1～8和对比例1～8方法制备熔喷材料所用的原料及各个原料重量份配比如下表1所示。

表1

表1中，所述均聚聚丙烯粉是熔融指数为35～60g/10min的均聚材料，拉伸强度为32MPa，拉伸模量为1.5GPa，弯曲模量为1.4GPa，冲击强度为2kJ/m²，均聚聚丙烯粉是PP粉，型号为HG450。所述均聚聚丙烯材料是熔融指数为25～40g/10min，拉伸强度为35MPa，拉伸模量为1.4GPa，弯曲模量为1.3GPa，冲击强度为4kJ/m²，均聚聚丙烯材料采购自中石化，型号为PPH-S2040。

表1中，所述抗氧化剂为(2,4-二叔丁基)亚磷酸苯酯或四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯。抗氧化剂采购自圣莱科特，(2,4-二叔丁基)亚磷酸苯酯型号为AT-168，四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯型号为AT-10。

表1中，所述润滑剂为乙撑双硬脂酰胺或季戊四醇硬脂酸酯；所述成核剂为聚对苯二甲酸丁二醇酯；所述双二五交联剂为2,5-二甲基-2,5-双(过氧叔丁基)乙烷。季戊四醇硬脂酸酯型号为PETS，采购自圣莱科特；乙撑双硬脂酰胺型号为EBS，采购自联盛化学。

表1中，所述氧化锌、二氧化硅均为过2500目以上筛子的粉末。

实施例1

(1)按重量份数称取均聚聚丙烯粉、均聚聚丙烯材料、抗氧化剂、润滑剂，一起加入低速混料器中，搅拌混合均匀，得物料A；

进一步地，所述搅拌的速率为390rpm，时间为8min；熔融挤出成型的挤出温度为165℃；螺杆转速为300r/min；下料速度为200r/min；所述熔喷材料的熔融指数1400g/10min，驻级时的滤效率＞75％，制成熔喷布后滤效率达到99.5％以上，且在三月内能保持滤效率在99％以上，一年内率效率降低率＜2％。

实施例2

进一步地，所述搅拌的速率为420rpm，时间为10min；熔融挤出成型的挤出温度为200℃；螺杆转速为500r/min；下料速度为350r/min；所述熔喷材料的熔融指数1700g/10min，驻级时的滤效率＞75％，制成熔喷布后滤效率达到99.5％以上，且在三月内能保持滤效率在99％以上，一年内率效率降低率＜2％。

实施例3

进一步地，所述搅拌的速率为395rpm，时间为9min；熔融挤出成型的挤出温度为170℃；螺杆转速为350r/min；下料速度为230r/min；所述熔喷材料的熔融指数1450g/10min，驻级时的滤效率＞75％，制成熔喷布后滤效率达到99.5％以上，且在三月内能保持滤效率在99％以上，一年内率效率降低率＜2％。

实施例4

进一步地，所述搅拌的速率为397rpm，时间为9min；熔融挤出成型的挤出温度为175℃；螺杆转速为400r/min；下料速度为250r/min；所述熔喷材料的熔融指数1500g/10min，驻级时的滤效率＞75％，制成熔喷布后滤效率达到99.5％以上，且在三月内能保持滤效率在99％以上，一年内率效率降低率＜2％。

实施例5

进一步地，所述搅拌的速率为400rpm，时间为9min；熔融挤出成型的挤出温度为185℃；螺杆转速为430r/min；下料速度为280r/min；所述熔喷材料的熔融指数1550g/10min，驻级时的滤效率＞75％，制成熔喷布后滤效率达到99.5％以上，且在三月内能保持滤效率在99％以上，一年内率效率降低率＜2％。

实施例6

进一步地，所述搅拌的速率为405rpm，时间为9.5min；熔融挤出成型的挤出温度为170℃；螺杆转速为410r/min；下料速度为240r/min；所述熔喷材料的熔融指数1400g/10min，驻级时的滤效率＞75％，制成熔喷布后滤效率达到99.5％以上，且在三月内能保持滤效率在99％以上，一年内率效率降低率＜2％。

实施例7

进一步地，所述搅拌的速率为410rpm，时间为10min；熔融挤出成型的挤出温度为190℃；螺杆转速为450r/min；下料速度为300r/min；所述熔喷材料的熔融指数1600g/10min，驻级时的滤效率＞75％，制成熔喷布后滤效率达到99.5％以上，且在三月内能保持滤效率在99％以上，一年内率效率降低率＜2％。

实施例8

进一步地，所述搅拌的速率为415rpm，时间为10min；熔融挤出成型的挤出温度为195℃；螺杆转速为470r/min；下料速度为330r/min；所述熔喷材料的熔融指数1650g/10min，驻级时的滤效率＞75％，制成熔喷布后滤效率达到99.5％以上，且在三月内能保持滤效率在99％以上，一年内率效率降低率＜2％。

对比例1

一种熔喷材料，所用原料以及各个原料重量份配比如表1所示，其制备方法与实施例3相同。

对比例2

一种熔喷材料，所用原料以及各个原料重量份配比如表1所示，其制备方法与实施例1相同。

对比例3

对比例4

对比例5

对比例6

与实施例1不同之处在于：一种熔喷材料，所用原料以及各个原料重量份配比如表1所示，制备时，除了不添加氧化锌，其他步骤不变。

对比例7

与实施例1不同之处在于：一种熔喷材料，所用原料以及各个原料重量份配比如表1所示，制备时，除了不添加二氧化硅，其他步骤不变。

对比例8

与实施例1不同之处在于：一种熔喷材料，所用原料以及各个原料重量份配比如表1所示，制备时，除了不添加氧化锌和二氧化硅，其他步骤不变。

为了进一步说明本发明能够达到所述技术效果，做以下实验：

按照GB/T 9345标准，检测采用实施例1～8和对比例1～8方法制得的熔喷材料的熔融指数、以及成型状态，以及采用该熔喷材料制得的物品在3个月内滤效下降数据情况，记录刚制得物品的滤效率和3个月后物品的滤效率，实验结果如下表2所示。

表2

由表1、表2实验数据可知，实施例1～8制得的熔喷材料的性能熔融指数1400-1700g/10min，制成熔喷布后滤效率可达到99.5％以上，甚至能够达到99.8％级，且在三月内能保持滤效率在降低率小于1％，一年内滤效率降低率小于2％，而对比例达不到以上指标。说明本申请制得的熔喷材料性能更加。

综上所述，使用本申请制得的熔喷材料生产出的熔喷材料可自身具备75％的过滤性能，经过驻极处理后过滤性可提高至99.5％。本发明主要是解决如在经过驻极处理后，使熔喷材料的过滤性保持在99.5％以上，获得防止长时间滤效率较低的熔喷材料；采用降解方式生产高滤效的熔喷材料，获得防止长时间滤效率较低的熔喷材料的原料，获得熔喷材料制成的口罩，滤效率能够长时间保持99％以上。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在没有背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同含义和范围内的所有变化囊括在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种滤效率长时间保持的熔喷材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种滤效率长时间保持的熔喷材料的制备方法，其特征在于：所述均聚聚丙烯粉的熔融指数为35～60g/10min的均聚材料，拉伸强度为30～34MPa，拉伸模量为1.4～1.6GPa，弯曲模量为1.3～1.5GPa，冲击强度为1.8～2.2kJ/m²，加入均聚聚丙烯粉可以使得均聚聚丙烯颗粒在搅拌时能够更好的均匀分散到其他材料中；均聚聚丙烯粉为白色、无结块的粉末，是由高纯度的丙烯为主要原料，采用高活性的催化剂在62～80℃及低于4.0mpa的压力下经气相反应得到。

3.根据权利要求1所述的一种滤效率长时间保持的熔喷材料的制备方法，其特征在于：所述均聚聚丙烯颗粒的熔融指数为25～40g/10min，拉伸强度为34～36MPa，拉伸模量为1.3～1.5GPa，弯曲模量为1.2～1.4GPa，冲击强度为3.8～4.2kJ/m²，均聚聚丙烯颗粒是由均聚聚丙烯粉末经干燥、混炼、挤压、造粒、过筛、均化后得到的，颗粒直径大小为2mm～5mm。

4.根据权利要求1所述的一种滤效率长时间保持的熔喷材料的制备方法，其特征在于：所述抗氧化剂为(2,4-二叔丁基)亚磷酸苯酯或四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯。

5.根据权利要求1所述的一种滤效率长时间保持的熔喷材料的制备方法，其特征在于：所述润滑剂为乙撑双硬脂酰胺或季戊四醇硬脂酸酯。

6.根据权利要求1所述的一种滤效率长时间保持的熔喷材料的制备方法，其特征在于：所述成核剂为聚对苯二甲酸丁二醇酯；所述双二五交联剂为2,5-二甲基-2,5-双(过氧叔丁基)乙烷。

7.根据权利要求1所述的一种滤效率长时间保持的熔喷材料的制备方法，其特征在于：所述氧化锌、二氧化硅均为过2500目以上筛子的粉末。

8.根据权利要求1所述的一种滤效率长时间保持的熔喷材料的制备方法，其特征在于：所述搅拌的速率为390～420rpm，时间为8～10min；熔融挤出成型的挤出温度为165～200℃；螺杆转速为300～500r/min；下料速度为200～350r/min。

9.根据权利要求1所述的一种滤效率长时间保持的熔喷材料的制备方法，其特征在于：所述熔喷材料的熔融指数1400～1700g/10min，驻级时的滤效率＞75％，制成熔喷布后滤效率达到99.5％以上，且在三月内能保持滤效率在99％以上，一年内率效率降低率＜2％。

10.根据权利要求1所述的一种滤效率长时间保持的熔喷材料的制备方法，其特征在于：所述均聚聚丙烯粉、均聚聚丙烯颗粒、抗氧化剂、双二五交联剂、润滑剂、成核剂、硬脂酸钙、氧化锌、二氧化硅按照以下重量份进行配比：均聚聚丙烯粉25～50份、均聚聚丙烯颗粒50～75份、抗氧化剂0～0.2份、双二五交联剂0.5～0.85份、润滑剂0～0.2份、成核剂0～0.15份、硬脂酸钙0.1～0.2份、氧化锌0.4～0.5份、二氧化硅0.2～0.3份。