CN113549261A - 一种驻极熔喷聚丙烯材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种驻极熔喷聚丙烯材料及其制备方法，该材料由以下组分按重量份制备而成：纳米纤维素0.5‑2份、熔喷级聚丙烯97.7‑99.4份、抗氧剂0.1‑0.3份。本发明通过将纳米纤维素添加入材料中，利用其较高的长径比和较小的粒径，分布在聚丙烯基体里能够阻止聚丙烯的结晶状态，受限于纳米纤维素的棒状结构，分布在纳米纤维素周围的聚丙烯晶体易沿着纳米纤维素壁长成细长状，以有效防止电荷漂移。同时，纳米纤维素表面有丰富的羟基，有较高活性能，有效引捕获电荷，防止电荷损失。从而提高聚丙烯熔喷非织造材料驻极处理后的捕获电子的能力和持久带电能力，从而提高材料的过滤效果和延长其使用周期。
Description
技术领域
本发明属于高分子材料技术领域，特别涉及一种驻极熔喷聚丙烯材料及其制备方法。
背景技术
聚丙烯熔喷非织造材料具有纤维超细、比表面积大、空隙小、空隙率高的特点，在一般过滤中能够发挥高效、低阻的优势，达到良好的阻隔粉尘及细菌病毒的目的。PP非纺织材料目前广泛用于医疗口罩、空气过滤产品等处，与此同时，市场对材料也提出了更高的要求。常用的处理方法是，聚丙烯熔喷非织造材料通过电晕驻极处理赋予材料表面大量的静电荷，可使熔喷过滤材料表面达到更佳的病毒过滤效果，但是，驻极材料表面静电荷的稳定性易受环境的温湿度影响，在长期储存过程中，材料表面静电荷发生散逸，从而导致材料的过滤效果大幅下降。
发明内容
本发明的目的是提供一种驻极熔喷聚丙烯材料及其制备方法，以解决现有技术中聚丙烯熔喷非织造材料表面静电荷保持率和保持时间低的问题。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种驻极熔喷聚丙烯材料，由以下组分按重量份制备而成：纳米纤维素0.5-2份、熔喷级聚丙烯97.7-99.4份、抗氧剂0.1-0.3份。
作为优选的技术方案，所述纳米纤维素为固体粉末，其直径为20-40nm，结晶度为70-90％。
作为优选的技术方案，所述熔喷级聚丙烯的熔指在230℃，2.16kg条件下为1000-1800g/10min。
作为优选的技术方案，所述抗氧剂为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯或三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯中的一种。
本发明的另一个目的是提供上述所述的驻极熔喷聚丙烯材料的制备方法，步骤如下：按配比将纳米纤维素、熔喷级聚丙烯和抗氧剂充分混合均匀后，从双螺杆挤出机的主料口加入，经过熔融挤出造粒干燥后，即得到最终产品。
作为优选的技术方案，所述双螺杆挤出机的主机转速为280-400rpm，机筒内温度为190-260℃。
与现有技术相比，本发明有益效果体现在：
本发明通过将纳米纤维素添加入材料中，利用其较高的长径比和较小的粒径，分布在聚丙烯基体里能够阻止聚丙烯的结晶状态，受限于纳米纤维素的棒状结构，分布在纳米纤维素周围的聚丙烯晶体易沿着纳米纤维素壁长成细长状，以有效防止电荷漂移。同时，纳米纤维素表面有丰富的羟基，有较高活性能，有效引捕获电荷，防止电荷损失。从而提高聚丙烯熔喷非织造材料驻极处理后的捕获电子的能力和持久带电能力，从而提高材料的过滤效果和延长其使用周期。另外，本发明使用的纳米纤维素，其直径仅为20-40nm，不会造成喷射模口堵塞的问题，适合连续化批量生产，在成本上，较市场在售的驻极母粒大大降低，具有明显的市场竞争力。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作更进一步的说明。显然，所描述的实施例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作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。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。
实施例1：
按照重量份称取熔喷级聚丙烯98.3份、纳米纤维素1.5份、抗氧剂四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯0.2份混合均匀后，从主料口加入双螺杆挤出机中，经过熔融挤出造粒干燥后，即得到最终产品。其中，控制双螺杆挤出机的主机转速为320rpm，双螺杆挤出机的各区加工温度为：一区温度为180℃，二区为180℃，三区为200℃，四区为210℃，五区为200℃。
实施例2：
按照重量份称取熔喷级聚丙烯99.05份、纳米纤维素0.8份、抗氧剂三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯0.15份混合均匀后，从主料口加入双螺杆挤出机中，经过熔融挤出造粒干燥后，即得到最终产品。其中，控制双螺杆挤出机的主机转速为260rpm，双螺杆挤出机的各区加工温度为：一区温度为180℃，二区为185℃，三区为190℃，四区为200℃，五区为210℃。
实施例3：
按照重量份称取熔喷级聚丙烯95.25份、纳米纤维素1.5份、抗氧剂四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯0.25份混合均匀后，从主料口加入双螺杆挤出机中，经过熔融挤出造粒干燥后，即得到最终产品。其中，控制双螺杆挤出机的主机转速为360rpm，双螺杆挤出机的各区加工温度为：一区温度为200℃，二区为210℃，三区为210℃，四区为220℃，五区为220℃。
实施例4：
按照重量份称取熔喷级聚丙烯99.4份、纳米纤维素0.5份、抗氧剂三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯0.1份混合均匀后，从主料口加入双螺杆挤出机中，经过熔融挤出造粒干燥后，即得到最终产品。其中，控制双螺杆挤出机的主机转速为280rpm，双螺杆挤出机的各区加工温度为：一区温度为210℃，二区为210℃，三区为220℃，四区为220℃，五区为230℃。
实施例5：
按照重量份称取熔喷级聚丙烯97.7份、纳米纤维素2份、抗氧剂三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯0.3份混合均匀后，从主料口加入双螺杆挤出机中，经过熔融挤出造粒干燥后，即得到最终产品。其中，控制双螺杆挤出机的主机转速为400rpm，双螺杆挤出机的各区加工温度为：一区温度为190℃，二区为195℃，三区为200℃，四区为200℃，五区为210℃。
以未经处理的普通熔喷级聚丙烯为对比例，将实施例1-5和对比例材料采用通过熔喷机制备非织造材料，选取纤维平均直径为1.0μm，面密度为40g/m2的样品，进行电晕驻极处理，处理电压为15kV，处理隔距为4.5cm，处理时间1s。采用结晶度为10000级的空气作为尘源，实验风速为5.3cm/s，通过大气CLJ-03A激光尘埃粒子计数器计算过滤前后的平均尘埃粒子数，按照如下公式计算过滤效率Gi：
Gi＝(1-Bi/Ai)×100％
式中：Ai，Bi分别表示过滤前后空气中大于1μm的颗粒数；
检测数据如表1所示：
表1各实施例和对比例材料制成的产品的过滤效率
| 过滤效率 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 | 对比例 |
| Gi | 99.2％ | 98.6％ | 99.1％ | 98.4％ | 99.5％ | 78.1％ |
从表1中的测试结果可以看出，本发明实施例制备的驻极熔喷聚丙烯材料，制成的非织造材料具有比普通材料更高的过滤效率。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种驻极熔喷聚丙烯材料，其特征在于：由以下组分按重量份制备而成：纳米纤维素0.5-2份、熔喷级聚丙烯97.7-99.4份、抗氧剂0.1-0.3份。
2.根据权利要求1所述的驻极熔喷聚丙烯材料，其特征在于：所述纳米纤维素为固体粉末，其直径为20-40nm，结晶度为70-90％。
3.根据权利要求1所述的驻极熔喷聚丙烯材料，其特征在于：所述熔喷级聚丙烯的熔指在230℃，2.16kg条件下为1000-1800g/10min。
4.根据权利要求1所述的驻极熔喷聚丙烯材料，其特征在于：所述抗氧剂为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯或三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯中的一种。
5.如权利要求1-4任一项所述的驻极熔喷聚丙烯材料的制备方法，其特征在于：步骤如下：按配比将纳米纤维素、熔喷级聚丙烯和抗氧剂充分混合均匀后，从双螺杆挤出机的主料口加入，经过熔融挤出造粒干燥后，即得到最终产品。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：所述双螺杆挤出机的主机转速为280-400rpm，机筒内温度为190-260℃。
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