CN113388188A - 一种超高流动性抗菌pp材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种超高流动性抗菌PP材料及其制备方法,所述超高流动性抗菌PP材料包括以下原料:熔融指数MI值为30‑60g/10min的粉态均聚聚丙烯94‑98%、液态烷基过氧化物0.5‑1.0%、抗氧剂0.1‑0.5%、驻极功能助剂1‑3%、抗菌剂0.5‑1.5%,所述制备方法包括将部分均聚聚丙烯和烷基过氧化物混合,静止10min;缓慢搅拌2‑3min,转速为200‑300R/min;加入剩余均聚聚丙烯,抗氧剂,驻极功能助剂,抗菌剂,7‑10min搅拌,转速200‑300R/min;搅拌后,加入到双螺杆挤出机内;设置挤出机温度挤出机温度设定得到成品。本发明通过合理的材料配比、特种助剂可控流变的方式和先进的共混改性工艺,通过专用的设备,生产出的熔喷无妨布专用料不仅具有稳定的高流动性、环保无毒,分子量分布窄、灰分低、低VOC、无其他产物残留等优异特性。
Description
技术领域
本发明涉及材料加工技术领域,具体为一种超高流动性抗菌PP材料及其制备方法。
背景技术
PP材料,即聚丙烯材料,随着我国国内市场对高熔融指数(>1000g/10min)的聚丙烯材料的需求量不断增大,高质量的聚丙烯纤维要求聚丙烯产品的熔融指数稳定且分子量分布窄,而要生产符合该要求的聚丙烯产品,需要用到降解法,即通过在宽分子量低熔融指数聚丙烯产品的挤出造粒的过程中添加降解剂来实现生产分子量分布窄而熔融指数高的聚丙烯产品。
在合成聚丙烯的过程中,传统的合成工艺可以生产不同分子量且分子量分布相对比较宽的各种级别PP树脂,树脂中的高分子量拖尾使其呈现高溶体弹性。当要生产熔融指数高且分子量分布窄的PP树脂产品(CR-PP,可控流变聚丙烯)时,传统的合成工艺很难直接实现。因此,必须使用其他工艺生产某些要求流动性得到改善的产品,如在纤维,薄膜,薄壁注射模塑中的应用。
作为PP材料常用的使用途径,熔喷布俗称口罩的心脏,是口罩中间的过滤层,能过滤细菌,阻止病菌传播,其纤维直径只有头发丝的三十分之一。尽管原料都是聚丙烯,但熔喷布专用料与其他无纺布原料在生产工艺和性能上存在较大差异,熔喷布专用料要求原材料必须满足熔融指数高(>1000)且分子量分布窄。
在现有技术中,要实现生产熔融指数高且分子量分布窄的PP树脂,可以通过两个方法,一是单纯的采用改进的催化剂体系,如使用茂金属催化剂,但是这个方法并不是所有的PP聚合工艺都能应用;另一个方法是通过在PP的挤出过程中添加过氧化物降解剂,通过控制过氧化物的量和合理的控制挤出过程的参数,也可以得到相应的高MFI窄分布的产品,只是高温挤出化学反应制备的产品,由于化学反应过程与温度,时间,压力等参数息息相关,影响产品的性能。生产过程对设备温度的精准性,转速的稳定性,水温的高低要求非常严格,一旦某个参数波动,均会影响产品的流动性与分子量分布。
发明内容
本发明的目的在于提供一种超高流动性抗菌PP材料及其制备方法,以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:一种超高流动性抗菌PP材料及其制备方法,所述超高流动性抗菌PP材料包括以下原料:熔融指数MI值为30-60g/10min的粉态均聚聚丙烯94-98%、液态烷基过氧化物0.5-1.0%、抗氧剂0.1-0.5%、驻极功能助剂1-3%、抗菌剂0.5-1.5%;
所述超高流动性抗菌PP材料的制备方法包括以下步骤:
(1)将总质量占比为10-20%的部分均聚聚丙烯和烷基过氧化物混合,静止10min,保证PP粉有充足时间吸附过氧化物;
(2)缓慢搅拌2-3min,转速为200-300R/min;
(3)加入所述均聚聚丙烯的剩余剂量,抗氧剂,驻极功能助剂,抗菌剂,200-300R/min转速搅拌7-10min;
(4)搅拌后,加入到双螺杆挤出机内;
(5)设置挤出机温度:
a:不加温;b:200-220℃;c:210-230℃;d:210-230℃;e:210-230℃;f:180-200℃;g:170-190℃;h:160-180℃;i:130-150℃;j:150-170℃。
(6)设置机头温度:170-200℃,螺杆转速:250-300R/min。
优选的,所述过氧化物为二叔戊基过氧化物、2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)己烷、过氧化二异丙苯三者中的任意一种或几种混合。
优选的,所述均聚聚丙烯测试条件230℃/2.16kg时,熔体质量流动速率为30-60g/10min,且均聚聚丙烯的熔融指数MI值为40-50g/10min。
优选的,所述驻极功能助剂配制时使用3份的超分散剂包覆处理2份的双酚磷酸酯羟基铝盐。
优选的,所述驻极功能助剂配制方法:3份的超分散剂包覆处理2份的双酚磷酸酯羟基铝盐,混合均匀后,加热熔融,氮气保护,搅拌混合,冷却,低温研磨,过3000目筛,制备得到驻极功能助剂。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
本超高流动性抗菌PP材料及其制备方法,通过添加自制的驻极功能助剂、可控流变的方式和先进的共混改性工艺,生产出的熔喷无妨布专用料不仅具有稳定的高流动性,熔融指数可以控制在1000-2000g/10min,相比直接茂金属催化的高融指PP材料,所制得的产品材料还具备环保无毒,分子量分布窄、灰分低、低VOC,无其他产物残留等功能,性能发生改变后,使用这种材料生产的喷融无纺布,还具有高效的电荷捕集能阱的密度和深度,达到提高熔喷无纺布的综合滤效和抗热衰减的性效果,同时还具有抗菌性能;应用于高端的医用口罩布材料和医院手术服材料,口罩里面最重要的是熔喷层M,使用该材料生产的熔喷层M不仅具有隔离飞沫、颗粒物、酸雾、微生物;还具有抗菌、杀菌的效果。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
实施例1
本实施例超高流动性抗菌PP材料及其制备方法,其中超高流动性抗菌PP材料包括以下原料:熔融指数MI值为30-60g/10min的粉态均聚聚丙烯94-98%、液态烷基过氧化物0.5-1.0%、抗氧剂0.1-0.5%、驻极功能助剂1-3%、抗菌剂0.5-1.5%;
超高流动性抗菌PP材料的制备方法包括以下步骤:
(1)将总质量占比为10-20%的部分均聚聚丙烯和烷基过氧化物混合,静止10min,保证PP粉有充足时间吸附过氧化物,一般情况下,可选用总质量占比为10%的均聚聚丙烯参加初步混合,少量的均聚聚丙烯有利于快速与烷基过氧化物混合,搅拌效率较快,更利于少量的PP粉成分吸附过氧化物;
(2)缓慢搅拌2-3min,转速为200-300R/min;
(3)加入所述均聚聚丙烯的剩余剂量,即剩余的80-90%均聚聚丙烯,抗氧剂,驻极功能助剂,抗菌剂,200-300R/min转速搅拌7-10min;
(4)搅拌后,加入到双螺杆挤出机内,可选用具有双真空双螺杆挤出机,并满足长径比48/1;
(5)设置挤出机温度:
a:不加温;b:200-220℃;c:210-230℃;d:210-230℃;e:210-230℃;f:180-200℃;g:170-190℃;h:160-180℃;i:130-150℃;j:150-170℃。
上述温度,是根据加工阶段不同,为保证生产顺畅,性能稳定,经过多次尝试,优化的温度区间。
(5)设置机头温度:170-200℃,螺杆转速:250-300R/min。
依靠双螺杆挤出机冷却后,拉条并造粒,性能检测合格后,包装入库储存。
具体的,过氧化物为二叔戊基过氧化物、2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)己烷、过氧化二异丙苯三者中的任意一种或几种混合。
进一步的,均聚聚丙烯测试条件230℃/2.16kg时,熔体质量流动速率为30-60g/10min,且粉末状态的均聚聚丙烯原料的熔融指数MI值为40-50g/10min。
借助上述的材料组成方案和工艺,针对94-98%的均聚聚丙烯材料这一成分占比区间,调整其他材料的占比,设计六个实现方案,并得到PP材料后,对熔融指数MI值进行检测,得出下表结论:
项目 | 方案1 | 方案2 | 方案3 | 方案4 | 方案5 | 方案6 |
PP/% | 97.6 | 97 | 96.9 | 96.8 | 96 | 94.5 |
抗氧剂/% | 0.4 | 0.4 | 0.4 | 0.4 | 0.4 | 0.4 |
过氧化物/% | 0.5 | 0.6 | 0.7 | 0.8 | 0.6 | 0.6 |
驻极助剂/% | 1 | 1 | 1 | 1 | 2 | 3 |
抗菌剂/% | 0.5 | 1 | 1 | 1 | 1.5 | 1.5 |
比重 | 0.91 | 0.91 | 0.91 | 0.91 | 0.91 | 0.91 |
MI | 1265 | 1553 | 1663 | 1856 | 1524 | 1517 |
从上表中可以得出,质量区间在94-98%的均聚聚丙烯材料,所得到的熔融指数MI值皆超过1000g/10min,特别是在均聚聚丙烯材料占比96.8%时,抗氧剂0.4%,过氧化物0.8%,驻极助剂1%,抗菌剂1%,比重为0.91情况下,得到的熔融指数MI值为1856g/10min,远远大于1000g/10min,由此可得到超高流动性抗菌PP材料,使用这种材料生产的喷融无纺布,还具有高效的电荷捕集能阱的密度和深度,达到提高熔喷无纺布的综合滤效和抗热衰减的性效果,同时还具有抗菌性能,应用于高端的医用口罩布材料和医院手术服材料。
实施例2
本实施例超高流动性抗菌PP材料及其制备方法的结构与实施例1超高流动性抗菌PP材料及其制备方法的结构基本相同,其不同之处在于:驻极功能助剂又名驻极母粒,配制时使用3份的超分散剂包覆处理2份的双酚磷酸酯羟基铝盐。
具体的,驻极功能助剂配制方法:3份的超分散剂包覆处理2份的双酚磷酸酯羟基铝盐,混合均匀后,加热熔融,氮气保护,搅拌混合,冷却,低温研磨,过3000目筛,制备得到驻极功能助剂,使用超分散剂包覆处理双酚磷酸酯羟基铝盐,有利于双酚磷酸酯羟基铝盐在PP材料中的分散,提高材料的结晶效果。
需要说明的是,在本文中,诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一一个实体或者操作与另一一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例,对于本领域的普通技术人员而言,可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (5)
1.一种超高流动性抗菌PP材料及其制备方法,其特征在于:所述超高流动性抗菌PP材料包括以下原料:熔融指数MI值为30-60g/10min的粉态均聚聚丙烯94-98%、液态烷基过氧化物0.5-1.0%、抗氧剂0.1-0.5%、驻极功能助剂1-3%、抗菌剂0.5-1.5%;
所述超高流动性抗菌PP材料的制备方法包括以下步骤:
(1)将总质量占比为10-20%的部分均聚聚丙烯和烷基过氧化物混合,静止10min,保证PP粉有充足时间吸附过氧化物;
(2)缓慢搅拌2-3min,转速为200-300R/min;
(3)加入所述均聚聚丙烯的剩余剂量,抗氧剂,驻极功能助剂,抗菌剂,200-300R/min转速搅拌7-10min;
(4)搅拌后,加入到双螺杆挤出机内;
(5)设置挤出机温度:
a:不加温;b:200-220℃;c:210-230℃;d:210-230℃;e:210-230℃;f:180-200℃;g:170-190℃;h:160-180℃;i:130-150℃;j:150-170℃。
(6)设置机头温度:170-200℃,螺杆转速:250-300R/min。
2.根据权利要求1所述的一种超高流动性抗菌PP材料及其制备方法,其特征在于:所述过氧化物为二叔戊基过氧化物、2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)己烷、过氧化二异丙苯三者中的任意一种。
3.根据权利要求1所述的一种超高流动性抗菌PP材料及其制备方法,其特征在于:所述均聚聚丙烯测试条件230℃/2.16kg时,熔体质量流动速率为30-60g/10min,且均聚聚丙烯的熔融指数MI值为40-50g/10min。
4.根据权利要求1所述的一种超高流动性抗菌PP材料及其制备方法,其特征在于:所述驻极功能助剂配制时使用3份的超分散剂包覆处理2份的双酚磷酸酯羟基铝盐。
5.根据权利要求4所述的一种超高流动性抗菌PP材料及其制备方法,其特征在于:所述驻极功能助剂配制方法:3份的超分散剂包覆处理2份的双酚磷酸酯羟基铝盐,混合均匀后,加热熔融,氮气保护,搅拌混合,冷却,低温研磨,过3000目筛,制备得到驻极功能助剂。
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