CN112778636B - 一种熔喷聚丙烯料及制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种熔喷聚丙烯料及制备方法和应用。该熔喷聚丙烯料，包括如下重量份的组分：聚丙烯90～95份，共聚聚丙烯弹性体5～10份，过氧化物引发剂0.3～0.8份，抗氧剂0.1～0.4份，所述共聚聚丙烯弹性体的熔融指数≥1000g/10min，熔点≤100℃。本发明通过聚丙烯、共聚聚丙烯弹性体、过氧化物引发剂与抗氧剂的互相配合，制得了一种熔喷聚丙烯料，使过氧化物引发剂在极少的添加量下能够分散均匀，且有效避免了低闪点过氧化物引发剂的燃烧爆炸风险，该熔喷聚丙烯料能够使用普通混料机工艺生产。

Description

一种熔喷聚丙烯料及制备方法和应用
技术领域
本发明涉及改性聚丙烯技术领域，更具体地，涉及一种熔喷聚丙烯料及制备方法和应用。
背景技术
熔喷布主要以聚丙烯为原料，熔喷布的纤维直径超细且排列杂乱无序，纤维直径约为1～5微米，具有三维多微孔结构、比表面积大、孔径小、孔隙率高、可弯曲、可造型、高效低阻等特点。故熔喷布的过滤性、屏蔽性、绝热性和吸油性等应用特性是其它单独工艺生产的非织造布所难以具备的。熔喷布广泛应用于医用和工业用口罩、保暖材料、过滤材料、医疗卫生材料、吸油材料、擦拭布、电池隔板以及隔音材料等领域。
熔喷布专用聚丙烯材料的主要技术难点有以下两点：(1)国内目前生产的高流动熔喷料大都采用过氧化物引发剂降解制备，过氧化物引发剂加入量一般为千分之几，混料时很难均匀分散，导致生产出来的熔喷料熔融流动指数不稳定、波动大；(2)为降低材料的气味，普遍采用过氧化二叔丁基这种低闪点的过氧化物引发剂，很容易在混料时发生燃烧爆炸，无法使用普通混料机工艺，只能采用液体计量泵工艺，设备投入和维修成本变高，同时经常出现进液管堵塞导致喂料不准确，产品质量风险变大。
中国专利申请CN111499976A公开了一种聚丙烯成核降温双功能母粒，利用具有稳定泡孔和开孔率的发泡载体，高效吸附过氧化物，使其均匀分散在双功能母粒内部。但发泡载体需使用特殊的塑化装置、经复杂的工艺制备，且具有泡孔塌陷的风险，制得的双功能母粒成本高且吸附过氧化物效果不稳定。
因此，急需开发出一种熔喷聚丙烯料，使得过氧化物在极少的添加量下分散均匀，且能够使用普通混料机工艺生产。
发明内容
本发明为克服上述现有技术所述的过氧化物难分散、只能用液体计量泵生产的缺陷，提供一种熔喷聚丙烯料，过氧化物可以在极少的添加量下分散均匀，且避免了燃烧爆炸的风险，可以使用普通混料机工艺生产。
本发明的另一目的在于提供上述熔喷聚丙烯料的制备方法。
本发明的另一目的在于提供上述熔喷聚丙烯料的应用。
为解决上述技术问题，本发明采取的技术方案是：
一种熔喷聚丙烯料，包括如下重量份的组分：
聚丙烯90～95份，
共聚聚丙烯弹性体5～10份，
过氧化物引发剂0.3～0.8份，
抗氧剂0.1～0.4份，
所述共聚聚丙烯弹性体的熔融指数≥1000g/10min，熔点≤100℃。
共聚聚丙烯弹性体的熔融指数的检测方法按照GB/T3682-2000；
共聚聚丙烯弹性体的熔点检测方法按照GB/T 28724-2012。
发明人研究发现，共聚聚丙烯弹性体与聚丙烯相比，有大量的非晶区，可以混合吸收更多的过氧化物引发剂，将过氧化物引发剂与共聚聚丙烯弹性体共混，能够制得高浓度且均匀分散的过氧化物母粒。共聚聚丙烯弹性体的熔融指数≥1000g/10min，具有合适的加工粘度，便于熔喷聚丙烯料中各组分搅拌均匀、利于生产；共聚聚丙烯弹性体的熔点≤100℃，可以在较低温度下进行熔融混合，有效防止了过氧化物引发剂出现高温下的挥发或分解。
过氧化物引发剂与共聚聚丙烯弹性体共混后，稀释了过氧化物引发剂的浓度，相对降低了过氧化物引发剂在聚丙烯体系的闪电及燃爆风险。共聚聚丙烯弹性体的分子结构与聚丙烯相似，二者具有良好的相容性，将含有均匀分布过氧化物的共聚聚丙烯弹性体与聚丙烯共混，可以使得产品稳定性大大提高。从而有效避免了混料时发生燃烧爆炸的风险，可以使用普通混料机工艺进行生产制备，成本低，喂料量准确，产品质量高。
优选地，所述共聚聚丙烯弹性体的熔融指数为1000～3000g/10min。
优选地，所述共聚聚丙烯弹性体为乙烯-丙烯共聚弹性体和/或丙烯无规共聚弹性体。
更优选地，所述共聚聚丙烯弹性体为乙烯-丙烯共聚弹性体。
发明人研究发现，当共聚聚丙烯弹性体为乙烯-丙烯共聚弹性体时，过氧化物引发剂的分散性更优。
优选地，所述聚丙烯的熔融指数为10～300g/10min。
更优选地，所述聚丙烯的熔融指数为10～35g/10min。
均聚聚丙烯的熔融指数检测方法按照GB/T3682-2000。
优选地，所述聚丙烯为均聚聚丙烯。
优选地，所述过氧化物引发剂为液体类过氧化物引发剂。
一般的，过氧化物引发剂有液体类过氧化物引发剂和固体类过氧化物引发剂。液体类过氧化物引发剂在本发明的熔喷聚丙烯料中分散性更优，且气味更低，性能更优。
优选地，所述液体类过氧化物引发剂为二叔丁基过氧化物。
更优选地，所述液体类过氧化物引发剂为2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧)己烷、过氧化二叔丁基。
优选地，所述抗氧剂为主抗氧剂和辅抗氧剂，所述主抗氧剂为受阻酚类抗氧剂，所述辅抗氧剂为亚磷酸盐抗氧剂。
可选的，所述主抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂1790；所述辅抗氧剂为抗氧剂168、抗氧剂PEP-36。
本发明还保护上述熔喷聚丙烯料的制备方法，包括如下步骤：
S1.将过氧化物引发剂、共聚聚丙烯弹性体、抗氧剂在惰性气体保护下于80～120℃搅拌共混，经水下造粒制备得到过氧化物母粒；
S2.将过氧化物母粒和聚丙烯混合后，加至挤出机中，经熔融造粒得到所述熔喷聚丙烯料。
优选地，所述挤出机为双螺杆挤出机。
优选地，所述双螺杆挤出机的螺杆长径比为48:1～64:1，挤出温度为180～250℃，螺杆转速为200～500rpm。
所述水下造粒为过氧化物引发剂、共聚聚丙烯弹性体、抗氧剂经熔融混合后，在熔体状态下被刀片刮下，经循环水冷却后凝固成粒子。可选的，所述水下造粒使用的设备为无锡华晨单螺杆水下造粒机组。
优选地，所述惰性气体为氮气。
本发明还保护上述熔喷聚丙烯料在制备熔喷布中的应用。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明通过聚丙烯、共聚聚丙烯弹性体、过氧化物引发剂与抗氧剂的互相配合，制得了一种熔喷聚丙烯料，使得过氧化物引发剂在极少的添加量下能够分散均匀，且有效避免了低闪点过氧化物引发剂的燃烧爆炸风险，该熔喷聚丙烯料能够使用普通混料机工艺生产。
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。
实施例及对比例中的原料均可通过市售得到：
Figure BDA0002865695700000041
除非特别说明，本发明采用的试剂、方法和设备为本技术领域常规试剂、方法和设备。
实施例1～10
实施例1～10的熔喷聚丙烯料各组分含量见表1。
其制备方法为：
S1.将过氧化物引发剂、共聚聚丙烯弹性体、抗氧剂在惰性气体保护下于80～120℃搅拌共混，经水下造粒制备得到过氧化物母粒；
S2.将过氧化物母粒、聚丙烯混合后，加至双螺杆挤出机中，经熔融造粒得到熔喷聚丙烯料。
双螺杆挤出机的螺杆长径比为48:1～64:1，挤出温度为180～250℃，螺杆转速为200～500rpm。水下造粒为将过氧化物引发剂、共聚聚丙烯弹性体、抗氧剂经熔融混合后，在熔体状态下被刀片刮下，经循环水冷却后凝固成粒子，水下造粒使用的设备为无锡华晨单螺杆水下造粒机组。
表1实施例1～10各组分含量(重量份)
Figure BDA0002865695700000051
对比例1～4
对比例1～4的熔喷聚丙烯料各组分含量见表2。
其制备方法为：
S1.将过氧化物引发剂、共聚聚丙烯弹性体、抗氧剂在惰性气体保护下于80～120℃搅拌共混，经水下造粒制备得到过氧化物母粒；
S2.将过氧化物母粒、聚丙烯混合后，加至双螺杆挤出机中，经熔融造粒得到熔喷聚丙烯料。
双螺杆挤出机的螺杆长径比为48:1～64:1，挤出温度为180～250℃，螺杆转速为200～500rpm。水下造粒为将过氧化物引发剂、共聚聚丙烯弹性体、抗氧剂经熔融混合后，在熔体状态下被刀片刮下，经循环水冷却后凝固成粒子，水下造粒使用的设备为无锡华晨单螺杆水下造粒机组。
表2对比例1～4各组分含量(重量份)
Figure BDA0002865695700000052
对比例5
对比例5的熔喷聚丙烯料各组分含量与实施例1相同。
其制备方法为：
将过氧化物引发剂、共聚聚丙烯弹性体、抗氧剂、聚丙烯混合后，加至双螺杆挤出机中，经熔融造粒得到熔喷聚丙烯料。
双螺杆挤出机的螺杆长径比为48:1～64:1，挤出温度为180～250℃，螺杆转速为200～500rpm。
性能测试
对上述实施例及对比例制备的熔喷聚丙烯料进行性能测试。
检测方法具体如下：
24h熔体流动速率偏差：使用熔融指数测试仪，按照GB/T3682-2000方法，对熔喷聚丙烯料进行24小时熔体流动速率连续检测，得到熔体流动速率的最大偏差值；熔体流动速率的最大偏差值越小，表示过氧化物分散越均匀。
可燃气体量：使用可燃气体监测仪对混合机环境中可燃气体进行测试。
实施例1～10的测试结果见表3，对比例1～5的测试结果见表4。
表3实施例1～10的测试结果
Figure BDA0002865695700000061
根据表3的测试结果，本发明各实施例的熔喷聚丙烯料中过氧化物引发剂均能够分散均匀，熔喷聚丙烯料24h熔融指数最大偏差值≤130g/10min，且本发明的熔喷聚丙烯料能够使用普通混料机工艺生产，过氧化物引发剂不会大量挥发产生可燃气体，造成燃烧爆炸的风险。
由实施例1～3，聚丙烯的熔融指数为10～35g/10min时，过氧化物引发剂的分散性更优。由实施例1、4，共聚聚丙烯弹性体为乙烯-丙烯共聚弹性体和/或丙烯无规共聚弹性体时，熔喷聚丙烯料中过氧化物引发剂均能良好分散；共聚聚丙烯弹性体为乙烯-丙烯共聚弹性体时，熔喷聚丙烯料的24h熔融指数最大偏差值更小，过氧化物引发剂分散性更优。
由实施例1、实施例5～6，过氧化物引发剂优选为液体类过氧化物引发剂，液体类过氧化物引发剂在本发明的熔喷聚丙烯料中分散性更优；液体类过氧化物引发剂中2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧)己烷和过氧化二叔丁基均具有良好效果。
表4对比例1～5的测试结果
1 2 3 4 5
24h熔融指数平均值(g/10min) 1460 1590 / 1650 1530
24h熔融指数最大偏差值(g/10min) 328 159 / 350 378
可燃气体量(单位：LEL％) 50 0 / 91 105
对比例1中共聚聚丙烯弹性体含量过少，无法制得分散性良好的过氧化物母粒，对比例1的熔喷聚丙烯料中过氧化物引发剂分散不均匀，使得24h熔融指数最大偏差值较大，且可燃气体量较高，难以避免燃烧爆炸的风险。对比例2中共聚聚丙烯弹性体含量过高，影响了熔喷聚丙烯料熔融指数的稳定，24h熔融指数最大偏差值较大。对比例3中使用的共聚聚丙烯弹性体熔融指数过低，仅为45g/10min，在本发明的聚丙烯体系中难以有效相容、熔融挤出，更无法有效分散过氧化物引发剂。对比例4中过氧化物引发剂的含量过多，一方面影响了熔喷聚丙烯料的熔融指数，一方面也使得混合机环境中可燃气体量较高，增加了燃爆风险。对比例5中，未先制备过氧化物母粒，而是直接将所有组分混合造粒，过氧化物引发剂无法预分散于共聚聚丙烯弹性体中，使得分散性较差，喷聚丙烯组合物的24h熔融指数最大偏差值较大，且可燃气体量高。
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 (9)

1.一种熔喷聚丙烯料，其特征在于，包括如下重量份的组分：
聚丙烯90~95份，共聚聚丙烯弹性体5~10份，过氧化物引发剂0.3~0.8份，抗氧剂0.1~0.4份，
所述共聚聚丙烯弹性体的熔融指数≥1000 g/10min，熔点≤100℃；
所述共聚聚丙烯弹性体的熔融指数的检测方法按照GB/T3682-2000；
所述共聚聚丙烯弹性体的熔点检测方法按照GB/T 28724-2012；
所述熔喷聚丙烯料的制备方法，包括如下步骤：
S1. 将过氧化物引发剂、共聚聚丙烯弹性体、抗氧剂在惰性气体保护下于80~120℃搅拌共混，经水下造粒制备得到过氧化物母粒；
S2. 将过氧化物母粒和聚丙烯混合后，加至挤出机中，经熔融造粒得到所述熔喷聚丙烯料。
2.根据权利要求1所述熔喷聚丙烯料，其特征在于，所述共聚聚丙烯弹性体为乙烯-丙烯共聚弹性体和/或丙烯无规共聚弹性体。
3.根据权利要求1所述熔喷聚丙烯料，其特征在于，所述聚丙烯的熔融指数为10~300g/10min。
4.根据权利要求3所述熔喷聚丙烯料，其特征在于，所述聚丙烯的熔融指数为10~35g/10min。
5.根据权利要求1所述熔喷聚丙烯料，其特征在于，所述过氧化物引发剂为液体类过氧化物引发剂。
6.根据权利要求1所述熔喷聚丙烯料，其特征在于，所述过氧化物引发剂为二叔丁基过氧化物。
7.根据权利要求1所述熔喷聚丙烯料，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）己烷。
8.根据权利要求1所述熔喷聚丙烯料，其特征在于，所述抗氧剂为主抗氧剂和辅抗氧剂，所述主抗氧剂为受阻酚类抗氧剂，所述辅抗氧剂为亚磷酸盐抗氧剂。
9.权利要求1~8任一项所述熔喷聚丙烯料在制备熔喷布中的应用。
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