CN113337964A - 水驻极熔喷布的加工方法 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及熔喷布加工技术领域，具体公开了一种水驻极熔喷布的加工方法。水驻极熔喷布的加工方法为：步骤1）制备改性聚丙烯熔喷布：将聚丙烯、可溶性聚四氟乙烯、纳米二氧化钛、纳米二氧化硅、纳米三氧化二铝混合，得到混合物，步骤1‑2）加入抗氧剂、助剂，与混合物共混熔融，挤出，收敛，拉伸，冷却，得到改性聚丙烯熔喷布；步骤2）纯水制备；步骤3）驻极工艺；步骤4）烘干工艺，得到水驻极熔喷布。其具有更好的过滤性能，同时具有较好的耐湿性能和耐高温性能优点。
Description
技术领域
本申请涉及熔喷布加工技术领域，更具体地说，它涉及一种水驻极熔喷布的加工方法。
背景技术
水驻极技术源于美国3M，水驻极具有高效率，低阻力的特点，水驻极熔喷布是通过高压水泵将制备过的纯水高压输送到水刺装置，由扇形喷嘴对熔喷布进行喷射，二者摩擦从而产生静电；水驻极熔喷布表现情况为静电量饱和。水驻极熔喷布可有效解决口罩行业熔喷布电驻极过滤效率提升及储存后降低的问题。
在常温条件下，聚丙烯驻极材料具有很好的电荷储存稳定性能，但是当样品在高湿环境时，由于水分子中的极性基团，大气中的异形粒子对纤维上电荷的补偿效应，从而造成电荷大量损失，电荷随湿度增加而下降，而且下降速度越来越快，导致过滤效率降低。
针对上述中的相关技术，发明人认为熔喷布材料接触高湿环境后过滤效率降低，有待进一步提升。
发明内容
为了提高熔喷布材料接触高湿环境后的过滤效率，本申请提供一种水驻极熔喷布的加工方法。
第一方面，本申请提供一种水驻极熔喷布的加工方法，采用如下的技术方案：
一种水驻极熔喷布的加工方法，包括以下步骤：
步骤1)制备改性聚丙烯熔喷布：
步骤1-1)将85-95质量份的聚丙烯、3-5质量份的可溶性聚四氟乙烯、3-5质量份的纳米二氧化钛、5-8质量份的纳米二氧化硅、1-3质量份的纳米三氧化二铝混合，所述聚丙烯为熔喷级聚丙烯，得到混合物；
步骤1-2)加入0.1－1质量份的抗氧剂、0.1-1质量份的助剂，与混合物共混熔融，挤出，收敛，拉伸，冷却，得到改性聚丙烯熔喷布；
步骤2)纯水制备：
将自来水过滤，加入反渗透剂、盐酸，经二级过滤后加入碱性工业试剂，得到纯水；
步骤3)驻极工艺：
将改性聚丙烯熔喷布经过水驻极工艺处理，得到改性聚丙烯水驻极熔喷布；
步骤4)烘干工艺：
将改性聚丙烯水驻极熔喷布烘干，得到水驻极熔喷布。
通过采用上述技术方案，由于采用纳米二氧化钛、纳米二氧化硅、纳米三氧化二铝、可溶性聚四氟乙烯复配，在可溶性聚四氟乙烯的作用下纳米二氧化钛、纳米二氧化硅、纳米三氧化二铝能更好地与聚丙烯均匀分散，降低改性聚丙烯的表面张力，使得改性聚丙烯熔喷布纤维表面积显著增加，使得制备所得的水驻极熔喷布的过滤性能明显增强，在经过水驻极处理后，有助于延长静电的衰减周期，使得改性聚丙烯熔喷布纤维的耐高湿能力明显增强。
优选的，所述助剂包括润滑剂、增塑剂、增韧剂中的一种或多种。
通过采用上述技术方案，将润滑剂、增塑剂、增韧剂中的一种或多种作为助剂添加在改性聚丙烯中，使得改性聚丙烯熔喷布具有更优异的过滤性能。
优选的，所述润滑剂包括酰胺类润滑剂、硬脂酸盐类润滑剂中的一种或两种。
通过采用上述技术方案，采用的润滑剂为酰胺类润滑剂、硬脂酸盐类润滑剂中的一种或两种，有助于促进纳米二氧化钛、纳米二氧化硅、纳米三氧化二铝、可溶性聚四氟乙烯的协同配合，有助于使得制备所得的改性聚丙烯熔喷布增塑、润滑效果增强，不但有助于改性聚丙烯熔融挤出，而且有助于提高改性聚丙烯熔喷布的耐湿性能。
优选的，所述抗氧剂由2,6一二叔丁基-4一甲基苯酚、亚磷酸三苯酯以2：(1-3)的质量比混合而成。
通过采用上述技术方案，2,6一二叔丁基-4一甲基苯酚、亚磷酸三苯酯具有协同作用，具有良好的色泽保护能力，有助于提高改性聚丙烯熔喷布的耐热稳定性，使得制备所得的水驻极熔喷布的耐高温性能进一步提高。
优选的，所述步骤1-1)中，还添加有1-1.5质量份的无机电荷增强剂。
通过采用上述技术方案，利用无机电荷增强剂有助于提高水驻极熔喷布电荷注入深度，有助于提高驻极效果，使得水驻极熔喷布过滤性能有所提升。
优选的，所述无机电荷增强剂由氧化锆、钛酸钡以0.5：(1-2)的质量比混合而成。
通过采用上述技术方案，采用氧化锆、钛酸钡以特定比例复配形成无机电荷增强剂，氧化锆、钛酸钡有助于促进纳米二氧化钛、纳米二氧化硅、纳米三氧化二铝、可溶性聚四氟乙烯的协同配合，使得水驻极熔喷布过滤性能进一步提升，有助于提高水驻极熔喷布在湿度较高环境下的静电荷储存能力，使得水驻极熔喷布的耐湿性能进一步提高，同时有助于提高水驻极熔喷布的耐高温性能。
优选的，所述步骤1-1)中还添加4-5质量份的驻极母粒。
通过采用上述技术方案，还添加驻极母粒，有助于增强水驻极熔喷布释放负离子和储存电荷的能力，进一步提高水驻极熔喷布的过滤性能，有助于提高水驻极熔喷布在高温下抗衰减的性能。
第二方面，本申请提供一种水驻极熔喷布，采用如下的技术方案：
一种水驻极熔喷布，采用上述的一种水驻极熔喷布的加工方法制得。
通过采用上述技术方案，采用纳米二氧化钛、纳米二氧化硅、纳米三氧化二铝、可溶性聚四氟乙烯复配，有助于提高水驻极熔喷布的过滤性能，同时使得水驻极熔喷布具有更好的耐高湿能力和耐高温能力。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、由于本申请采用在可溶性聚四氟乙烯的作用下将纳米二氧化钛、纳米二氧化硅、纳米三氧化二铝更好地与聚丙烯均匀分散，降低改性聚丙烯的表面张力，使得制备所得的水驻极熔喷布的过滤性能明显增强，增强水驻极熔喷布的耐高湿能力和耐高温能力。
2、本申请中优选采用氧化锆、钛酸钡以特定比例复配形成无机电荷增强剂，氧化锆、钛酸钡有助于促进纳米二氧化钛、纳米二氧化硅、纳米三氧化二铝、可溶性聚四氟乙烯的协同配合，使得水驻极熔喷布过滤性能进一步提升，同时有助于耐高湿性。
3、本申请的方法中还添加驻极母粒，有助于增强水驻极熔喷布释放负离子和储存电荷的能力，进一步提高水驻极熔喷布的过滤性能，有助于提高水驻极熔喷布在高温下抗衰减的性能。
具体实施方式
以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。
以下实施例及对比例中所用到的各组分的来源信息详见表1。
表1
实施例1
一种水驻极熔喷布的加工方法，包括以下步骤：
步骤1)制备改性聚丙烯熔喷布：
步骤1-1)将85kg的聚丙烯、3kg的可溶性聚四氟乙烯、3kg的纳米二氧化钛、5kg的纳米二氧化硅、1kg的纳米三氧化二铝加入混合机中，开启转速为300r/min，混合10min，得到混合物；
步骤1-2)加入0.1kg的抗氧剂、0.1kg的助剂，与混合物一起加入双螺杆挤出机中以速度为100kg/h、各区温度为170℃熔融共混挤出，经260℃收敛，螺杆转速为15rpm、在240℃的气流下拉伸，冷却至室温，得到改性聚丙烯熔喷布；
本实施例中，抗氧剂为亚磷酸三乙酯；助剂为抗菌剂，具体为聚六亚甲基双胍盐酸盐，
步骤2)纯水制备：
将自来水经过石英砂过滤和活性炭过滤，加入反渗透剂、盐酸，利用反渗透膜进行二级过滤后加入碱性工业试剂，得到纯水；
碱性工业试剂将pH调整为5-6，反渗透膜中一级反渗透膜过滤水质达到电导率为40-45μm/s，二级反渗透膜过滤水质达到电导率为4-5μm/s。
步骤3)驻极工艺：
调整高压水泵的水压为2MPa，通过高压水泵将纯水输送到扇形喷嘴，扇形喷嘴对改性聚丙烯熔喷布进行水刺透过，通过纯水与改性聚丙烯熔喷布摩擦产生电荷，得到改性聚丙烯水驻极熔喷布。
步骤4)烘干工艺：
将改性聚丙烯水驻极熔喷布传输到烘干房内，采用电热风风淋方式在90℃下进行烘干，得到水驻极熔喷布。
实施例2
与实施例1相比，区别仅在于：
步骤1-1)中，聚丙烯的添加量为95kg，可溶性聚四氟乙烯的添加量为5kg，纳米二氧化钛的添加量为5kg，纳米二氧化硅的添加量为8kg，纳米三氧化二铝的添加量为3kg；
步骤1-2)中，抗氧剂的添加量为1kg，助剂的添加量为1kg。
实施例3
与实施例1相比，区别仅在于：
步骤1-1)中，聚丙烯的添加量为90kg，可溶性聚四氟乙烯的添加量为4kg，纳米二氧化钛的添加量为4kg，纳米二氧化硅的添加量为6kg，纳米三氧化二铝的添加量为2kg；
步骤1-2)中，抗氧剂的添加量为0.5kg，助剂的添加量为0.5kg。
实施例4
与实施例3相比，区别仅在于：
助剂为增塑剂，具体为邻苯二甲酸二丁酯。
实施例5
与实施例3相比，区别仅在于：
助剂为润滑剂，润滑剂为酰胺类润滑剂，具体为芥酸酰胺。
实施例6
与实施例3相比，区别仅在于：
抗氧剂由0.2kg的2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚、0.3kg的亚磷酸三苯酯组成。
实施例7
与实施例6相比，区别仅在于：
抗氧剂由0.1kg的2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚、0.4kg的亚磷酸三苯酯组成。
实施例8
与实施例6相比，区别仅在于：
抗氧剂由0.2kg的十二碳醇酯、0.3kg的亚磷酸三苯酯组成。
实施例9
与实施例6相比，区别仅在于：
抗氧剂由0.2kg的2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚、0.3kg的十二碳醇酯组成。
实施例10
与实施例3相比，区别仅在于：
步骤1-1)中，还添加1kg的无机电荷增强剂，
本实施例中，无机电荷增强剂为钛酸锶。
实施例11
与实施例10相比，区别仅在于：
无机电荷增强剂的添加量为1.5kg。
实施例12
与实施例10相比，区别仅在于：
无机电荷增强剂由0.5kg的氧化锆、0.5kg的钛酸钡组成。
实施例13
与实施例10相比，区别仅在于：
无机电荷增强剂由0.2kg的氧化锆、0.8kg的钛酸钡组成。
实施例14
与实施例3相比，区别仅在于：
步骤1-1)中，还添加4kg的驻极母粒。
实施例15
与实施例14相比，区别仅在于：
驻极母粒的添加量为5kg。
实施例16
与实施例3相比，区别仅在于：
步骤1-1)中，还添加1kg的无机电荷增强剂、4kg的驻极母粒，无机电荷增强剂由0.5kg的氧化锆、0.5kg的钛酸钡组成。
抗氧剂由0.2kg的2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚、0.3kg的亚磷酸三苯酯组成。
助剂为润滑剂，润滑剂为酰胺类润滑剂，具体为芥酸酰胺。
对比例1
与实施例3相比，区别仅在于：
采用等量的纳米二氧化钛替换纳米二氧化硅、纳米三氧化二铝、可溶性聚四氟乙烯。
对比例2
与实施例3相比，区别仅在于：
采用等量的纳米二氧化钛替换纳米二氧化硅。
对比例3
与实施例3相比，区别仅在于：
采用等量的纳米二氧化钛替换纳米三氧化二铝。
对比例4
与实施例3相比，区别仅在于：
采用等量的纳米二氧化钛替换可溶性聚四氟乙烯。
实验1
过滤性能检测
按照GB 2626－2006《自吸过滤式防颗粒物过滤器》中6.3过滤效率对各实施例及对比例制备的水驻极熔喷布进行过滤效率(％)的检测，记为过滤效率a(％)。
实验2
耐湿性能
将各实施例及对比例制备的水驻极熔喷放置于温度为85℃、相对湿度为85％的组件湿热试验箱处理120h，冷却至室温，放置4h，再按照GB 2626－2006《自吸过滤式防颗粒物过滤器》中6.3过滤效率检测其过滤效率(％)，记为过滤效率b(％)。
实验3
耐高温性能
将各实施例及对比例制备的水驻极熔喷放置于温度为120℃、相对湿度为30％的组件湿热试验箱处理120h，冷却至室温，放置4h，再按照GB 2626－2006《自吸过滤式防颗粒物过滤器》中6.3过滤效率检测其过滤效率(％)，记为过滤效率c(％)。
实验1～3的检测数据详见表2。
表2
根据表2中，对比例1～4的数据分别与实施例3对比可得，制备水驻极熔喷布时采用纳米二氧化钛、纳米二氧化硅、纳米三氧化二铝、可溶性聚四氟乙烯复配，制备所得的水驻极熔喷布的过滤效率a、过滤效率b明显增大，说明纳米二氧化钛、纳米二氧化硅、纳米三氧化二铝、可溶性聚四氟乙烯复配，有助于提高水驻极熔喷布的过滤性能、耐湿性能，缺少任一物质都没有明显的效果。
根据表2中，实施例4与实施例3的数据对比可得，采用的助剂为增塑剂，制备所得的水驻极熔喷布的过滤效率a有所增大，说明助剂为增塑剂，在一定程度上有助于提高水驻极熔喷布的过滤性能。
根据表2中，实施例5与实施例3的数据对比可得，采用的助剂为芥酸酰胺的润滑剂，制备所得的水驻极熔喷布的过滤效率a、过滤效率b有所增大，说明助剂采用的润滑剂为芥酸酰胺，在一定程度上有助于提高水驻极熔喷布的过滤性能和耐湿性能。
根据表2中，实施例6～9分别与实施例3的数据对比可得，采用的抗氧剂由2,6一二叔丁基-4一甲基苯酚、亚磷酸三苯酯按照特定的质量比组成，制备所得的水驻极熔喷布的过滤效率c有所增大，说明采用的抗氧剂由2,6一二叔丁基-4一甲基苯酚、亚磷酸三苯酯按照特定的质量比组成，在一定程度上有助于提高水驻极熔喷布的耐高温性能，替换任一物质都没有明显的效果。
根据表2中，实施例10～13分别与实施例3的数据对比可得，在制备水驻极熔喷布时还添加由氧化锆及钛酸钡以特定的质量比混合而成的无机电荷增强剂，制备所得的水驻极熔喷布的过滤效率a、过滤效率b、过滤效率c有所增大，说明由氧化锆及钛酸钡以特定的质量比混合而成的无机电荷增强剂，在一定程度上有助于提高水驻极熔喷布的过滤性能、耐湿性能、耐高温性能。
根据表2中，实施例14、15分别与实施例3的数据对比可得，在制备水驻极熔喷布时还添加特定量的电石类驻极母粒，制备所得的水驻极熔喷布的过滤效率b、过滤效率c有所增大，说明添加特定量的电石类驻极母粒，在一定程度上有助于提高水驻极熔喷布的过滤性能、耐高温性能。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。
Claims (8)
1.一种水驻极熔喷布的加工方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1）制备改性聚丙烯熔喷布：
步骤1-1）将85-95质量份的聚丙烯、3-5质量份的可溶性聚四氟乙烯、3-5质量份的纳米二氧化钛、5-8质量份的纳米二氧化硅、1-3质量份的纳米三氧化二铝混合，所述聚丙烯为熔喷级聚丙烯，得到混合物；
步骤1-2）加入0.1－1质量份的抗氧剂、0.1-1质量份的助剂，与混合物共混熔融，挤出，收敛，拉伸，冷却，得到改性聚丙烯熔喷布；
步骤2）纯水制备：
将自来水过滤，加入反渗透剂、盐酸，经二级过滤后加入碱性工业试剂，得到纯水；
步骤3）驻极工艺：
将改性聚丙烯熔喷布经过水驻极工艺处理，得到改性聚丙烯水驻极熔喷布；
步骤4）烘干工艺：
将改性聚丙烯水驻极熔喷布烘干，得到水驻极熔喷布。
2.根据权利要求1所述的水驻极熔喷布的加工方法，其特征在于：所述助剂包括润滑剂、增塑剂、增韧剂中的一种或多种。
3.根据权利要求2所述的水驻极熔喷布的加工方法，其特征在于：所述润滑剂包括酰胺类润滑剂、硬脂酸盐类润滑剂中的一种或两种。
4.根据权利要求1所述的水驻极熔喷布的加工方法，其特征在于：所述抗氧剂由2,6一二叔丁基-4一甲基苯酚、亚磷酸三苯酯以2：（1-3）的质量比混合而成。
5.根据权利要求1所述的水驻极熔喷布的加工方法，其特征在于：所述步骤1-1)中，还添加有1-1.5质量份的无机电荷增强剂。
6.根据权利要求5所述的水驻极熔喷布的加工方法，其特征在于：所述无机电荷增强剂由氧化锆、钛酸钡以0.5：（1-2）的质量比混合而成。
7.根据权利要求1所述的水驻极熔喷布的加工方法，其特征在于：所述步骤1-1）中还添加4-5质量份的驻极母粒。
8.一种水驻极熔喷布，其特征在于：根据权利要求1-7任一所述的一种水驻极熔喷布的加工方法制得。
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