CN113956570B - 一种含有特殊分散剂的驻极母粒及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种含有特殊分散剂的驻极母粒及其制备方法，通过在一定的剪切速率和混合时间下使用特殊的分散剂来实现驻极体纳米粒子的良好分散，分散剂是具有表面活性剂结构的有机分子，含有极性基团和一至两条7个以上碳原子的长尾烷基链，由于同时具有极性和非极性基团，根据相似相溶原理，在驻极体纳米粒子与基体树脂间起到了桥梁作用，改善了纳米粒子与基体树脂的分散性，并且有机分子当中的长尾烷基链同时也可以改善熔喷过程中的材料加工性能。由于驻极体纳米粒子的均匀分散，实现了稳定的熔喷过程，从而产生了坚固的纤维，提高了过滤效率和寿命。由于纤维中驻极体纳米粒子的效率提高，因此可以降低驻极体纳米粒子的含量，从而降低纤维的成本。

Description

一种含有特殊分散剂的驻极母粒及其制备方法
技术领域
本发明涉及纺织技术领域，具体涉及一种含有特殊分散剂的驻极母粒及其制备方法。
背景技术
无纺布、原纤维化薄膜和其他包含聚合纤维或纤丝的材料已经被应用于各种过滤和空气屏蔽当中。研究者期望这类过滤材料能在最低压降下表现出最高的过滤效率。在这方面，可以通过对材料进行电晕处理以便给过滤介质充电，可以提高许多过滤器的过滤效率，而不会相应地增加压降。在过滤行业中，应用驻极体已经发展了一段时间。
目前现有的驻极体材料有有机含氮添加剂、含氟聚合物和热释电材料，如铁电材料或非铁电材料。其中，热释电材料和含氟聚合物的纳米粒子非常重要，因为它们可以产生具有非常高密度的稳定永久电荷，这对过滤效率和寿命极其重要。
然而，在熔喷过程中，这些热释电材料纳米颗粒在聚合物基体中的分散仍然存在许多问题。大尺寸的纳米颗粒聚集体很容易堵塞挤出机中的筛网，甚至在熔喷纤维过程中堵塞模具，导致纤维直径和长度不均匀，从而降低纤维强度和过滤效率，这也将降低熔喷工艺的生产率。此外，纳米粒子的聚集还会导致纤维上的电荷的不均匀分布，这进一步降低了过滤效率。
现有技术中，US.8529671B2一种含有电荷增强剂的驻极体网，该专利描述了包含热塑性树脂和电荷添加剂的混合物的驻极体网。电荷添加剂包括酯取代和酰胺取代的三苯胺基三嗪材料。由共混物制备的纤维网可以是薄膜或无纺布。无纺微纤维网可用作过滤介质。电荷添加剂是有机化合物，与驻极体纳米粒子相比，其通常具有较低的电荷密度和较不稳定的电荷。
US.8415416B2驻极体材料，该专利公开了一种具有突出的热稳定和电荷稳定性的驻极体材料。该驻极体材料是由热塑性聚合物和一种或多种选自芳族三酰胺的化合物的熔融共混物。对熔融共混物进行驻极处理，例如电晕处理。驻极体材料例如是无纺的聚烯烃纤维网，并用作过滤材料、擦拭物、吸收材料、过滤面罩、声学材料、印刷基底、测量装置或开关。本驻极体材料还可以包含选自受阻胺光稳定剂和羟基苯基烷基膦酸酯或单酯的另一种添加剂。电荷添加剂是有机化合物，与驻极体纳米粒子，尤其是无机驻极体纳米粒子相比，其通常具有较低的电荷密度和较不稳定的电荷。
U.S.专利.NO.5057710报道了受阻胺、含氮受阻酚或含金属受阻酚的驻极体材料。
U.S.专利.NO.5556618公开了抗菌驻极体材料。
U.S.专利.NO.6123752报道了一种含有性能增强剂的高效的过滤介质材料。
U.S.专利.NO.6743464报道了一种通过蒸汽冷凝制造驻极体的方法。
U.S.专利.NO.6969484公开了一种制备驻极体的方法。
US6893990B2A发明提供了一种多孔聚合物片，其具有静电荷，并包含聚合物基质和分散在其中的铁电材料的0-3种复合物。聚合物组分包括非极性热塑性聚合物，例如聚烯烃，第二类是具有极性基团的聚合物，例如调聚物。该复合材料被制成多孔片，并被电或电晕极化以产生驻极体材料，该驻极体材料非常适用于各种过滤、空气屏蔽和灰尘擦拭应用。具有极性基团的塑性聚合物，例如调聚物，可以增强驻极体纳米粒子在热塑性聚合物中的分散。然而，在强剪切速率下，具有表面活性剂结构的有机小分子化合物的分散效果要比极性聚合物(此类极性聚合物具有大得多的分子量和非典型的表面活性剂分子结构)更好。
CN1544724A一种含有驻极体材料的聚丙烯熔喷无纺布的制备方法。此发明涉及一种含驻极体材料的聚丙烯熔喷无纺布的制备方法，其组分及重量百分比为：聚丙烯95-97％，电气石3-5％，平均粒径不大于0.5μm；其制作方法是：(1)将电气石颗粒与聚丙烯切片均匀混合熔融制成颗粒；电气石颗粒的制作助剂，其重量百分比为：偶联剂3-10％；分散剂2-5％，抗氧剂0.01-0.1％；(2)将颗粒与聚丙烯切片混合均匀，熔融挤出，在高速热气流下拉伸制成产品。该产品对高温高湿环境有较好的适应性，可用于过滤液体。本研究公开的分散剂是低分子量聚乙烯蜡，而不是具有表面活性剂分子结构的有机化合物。
目前亟需一种包含纳米粒子和有机分散剂的驻极母粒
发明内容
本发明是为了解决驻极体在无纺布聚合物基体中的分散性问题，提供一种含有特殊分散剂的驻极母粒及其制备方法，通过在一定的剪切速率和混合时间下使用特殊的分散剂来实现驻极体纳米粒子的良好分散。其中分散剂是具有表面活性剂结构的有机分子，含有极性基团和一至两条7个以上碳原子的长尾烷基链，这类有机分散剂由于同时具有极性和非极性基团，根据相似相溶原理，在驻极体纳米粒子与基体树脂间起到了桥梁作用，改善了纳米粒子与基体树脂的分散性，并且有机分子当中的长尾烷基链同时也可以改善熔喷过程中的材料加工性能。由于驻极体纳米粒子的均匀分散，实现了稳定的熔喷过程，从而产生了坚固的纤维，提高了过滤效率和寿命。由于纤维中驻极体纳米粒子的效率提高，因此可以降低驻极体纳米粒子的含量，从而降低纤维的成本。
本发明提供一种含有特殊分散剂的驻极母粒，包括质量百分比为70％-80％的热塑性聚合物、0.01-20％的驻极体纳米粒子和0.01-10％的有机分散剂：
热塑性聚合物为非导电聚合物，热塑性聚合物包括以下任意一种：聚烯烃、聚烯烃与含有极性基团的聚合物的混合物、卤化乙烯基聚合物、聚苯乙烯，聚碳酸酯和氟高聚物；
驻极体纳米粒子为含氟聚合物纳米粒子和/或热释电纳米粒子，驻极体纳米粒子的尺寸在0.5nm～500nm；
有机分散剂包括极性基团和长尾烷基链官能团。
本发明所述的一种含有特殊分散剂的驻极母粒，作为优选方式，极性基团包括以下一种或几种官能团：羟基、羰基、酯基、酰胺基、胺基和醚；
长尾烷基链官能团包括7个以上碳原子，长尾烷基链官能团的数量为1个或者2个。
本发明所述的一种含有特殊分散剂的驻极母粒，作为优选方式，有机分散剂为以下任意一种：Irganox1076、Irganox 565和IrgatecCR76；
Irganox1076的极性基团为酚羟基和酯基，Irganox1076的长尾烷基链官能团包括18个碳原子；
Irganox1076的分子结构式为：
Figure BDA0003352189320000041
Irganox 565的极性基团为极性胺基和酚羟基，Irganox 565的长尾烷基链官能团包括8个碳原子，长尾烷基链官能团的数量为2个；
Irganox 565的分子结构式为：
Figure BDA0003352189320000042
IrgatecCR7的极性基团为酯基和醚基，IrgatecCR7的长尾烷基链官能团包括17个碳原子；
IrgatecCR7的分子结构式为：
Figure BDA0003352189320000051
本发明所述的一种含有特殊分散剂的驻极母粒，作为优选方式，卤化乙烯基聚合物为聚氯乙烯，聚酯为聚对苯二甲酸乙二醇酯，氟高聚物为聚四氟乙烯；
聚烯烃包括以下任意一种或几种的混合物、共聚物：聚丙烯、聚4-甲基-1-戊烯和线性低密度聚乙烯；
聚烯烃与含有极性基团的聚合物的混合物包括：聚酯和聚酰胺。
本发明所述的一种含有特殊分散剂的驻极母粒，作为优选方式，聚丙烯为以下任意一种：丙烯均聚物、丙烯共聚物和聚丙烯混合物；
丙烯共聚物包括质量百分比为50％-90％的共聚物，共聚物包括以下任意一种：烯烃、丙烯酸衍生物和不饱和羧酐，不饱和羧酐为马来酸酐；
烯烃包括以下任意一种：1-烯烃、环戊烯、环己烯、邻戊二烯或乙烯基、二烯如丁二烯、异戊二烯、1、4-己二烯、环戊二烯、二环戊二烯和邻戊二烯；
1-烯烃包括以下任意一种：乙烯、1-丁烯、1-戊烯、1-己烯、1-七烯或1-八烯、异丁烯和环烯烃；
聚丙烯混合物为聚丙烯和以下任意一种聚烯烃的混合物：高密度聚乙烯、高密度聚乙烯、超高分子量高密度聚乙烯、中密度聚乙烯、低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、分支低密度聚乙烯和乙烯二烯三聚物。
本发明所述的一种含有特殊分散剂的驻极母粒，作为优选方式，热塑性聚合物为聚丙烯。
本发明所述的一种含有特殊分散剂的驻极母粒，作为优选方式，氟聚合物纳米粒子包括以下任意一种或几种：PTFE纳米粒子、PFA纳米粒子、FEP纳米粒子、EFEP纳米粒子和PVDF纳米粒子；
热释电纳米粒子包括铁电纳米粒子和非铁电纳米粒子。
本发明所述的一种含有特殊分散剂的驻极母粒，作为优选方式，铁电纳米粒子包括以下任意一种或几种：BaSrTiO、BaTiO3、LiNbO和LiTao；
非铁电纳米粒子包括以下任意一种或几种：电气石、氧化锌和氮化铝。
本发明所述的一种含有特殊分散剂的驻极母粒，作为优选方式，包括质量百分比为70％-75％的热塑性聚合物、20％的驻极体纳米粒子和0.01-5％的有机分散剂，驻极体纳米粒子的尺寸为1nm～100nm。
本发明提供一种含有特殊分散剂的驻极母粒制备方法，包括以下步骤：
S1、将热塑性聚合物、驻极体纳米粒子和有机分散剂按质量百分比分别加入到班伯里密炼机中，180℃下混合10分钟，然后在220℃下进一步混合60分钟后，放入双螺杆挤出机制备成驻极母粒，加工速率为5kg/h，挤出温度为290℃；
S2、将驻极母粒制备成驻极体无纺布，驻极体无纺布中纤维的有效直径为5um至9um，基重为50g/cm2；
S3、测试驻极体无纺布基底的初始过滤效率、老化过滤效率和过滤效率差，使用压缩空气喷雾器产生氯化钠颗粒的亚微米气溶胶作为测试用粒子，氯化钠颗粒的特征尺寸为0.1微米、空气流速在每分钟31升到每分钟33升之间，驻极体无纺布基底的长度为140厘米。
在无纺布的加工过程中，常常需要加入驻极体来提高材料的阻隔性能，但是由于驻极体例如电气石或者含氟聚合物(PVDF)本身都是具有极性的材料，而聚合物基体树脂例如聚丙烯(PP)大多为非极性树脂，因此驻极体在聚合物基体中的分散性依然存在问题。本发明通过在一定的剪切速率和混合时间下使用特殊的分散剂来实现驻极体纳米粒子的良好分散。其中分散剂是具有表面活性剂结构的有机分子，含有1)多种极性基团和2)一至两条7个以上碳原子的长尾烷基链，这类有机分散剂由于同时具有极性和非极性基团，根据相似相溶原理，在驻极体纳米粒子与基体树脂间起到了桥梁作用，改善了纳米粒子与基体树脂的分散性，而有机分子当中的长尾烷基链同时也可以改善熔喷过程中的材料加工性能。由于驻极体纳米粒子的均匀分散，实现了稳定的熔喷过程，从而产生了坚固的纤维，提高了过滤效率和寿命。由于纤维中驻极体纳米粒子的效率提高，因此可以降低驻极体纳米粒子的含量，从而降低纤维的成本。
热塑性聚合物是一种非导电聚合物，具有长期捕获电荷的能力。该聚合物例如是一种聚烯烃，一种卤化乙烯基聚合物(例如。聚氯乙烯)，聚苯乙烯，聚碳酸酯，聚酯(例如。聚对苯二甲酸乙二醇酯)，聚酰胺或氟高聚物(例如。聚四氟乙烯)。
热塑性聚合物是例如丙烯均聚物、丙烯共聚物和聚丙烯混合物。丙烯共聚物可包含不同比例的高达90％，优选高达50％的共聚物。共聚物可以是：烯烃，如1-烯烃，例如。乙烯、1-丁烯、1-戊烯、1-己烯、1-七烯或1-八烯、异丁烯、环烯烃等。环戊烯、环己烯、邻戊二烯或乙烯基、二烯如丁二烯、异戊二烯、1、4-己二烯、环戊二烯、二环戊二烯或邻戊二烯；还有丙烯酸衍生物和不饱和羧酐如马来酸酐。
可使用的聚丙烯混合物是聚丙烯和聚烯烃的混合物。例如高密度聚乙烯(HDPE)、高密度聚乙烯(HMWHDPE)、超高分子量高密度聚乙烯(UHMWHDPE)、中密度聚乙烯(MDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)、线性低密度聚乙烯(LLDPE)、分支低密度聚乙烯(BLDPE)和乙烯二烯三聚物(EPDM)的混合物。
该聚合物特别是聚烯烃，例如聚丙烯、聚(4-甲基-1-戊烯)或线性低密度聚乙烯，或其混合物或共聚物。该聚合物可以是聚烯烃和含有极性基团的聚合物的混合物，例如聚酯或聚酰胺。
优选地，所述热塑性聚合物为聚丙烯。
其中热塑性聚合物含量为70％-80％，优选含量为70％-75％.
驻极体纳米粒子包括含氟聚合物纳米粒子和热释电纳米粒子，如铁电纳米粒子或非铁电纳米粒子。
铁电材料的例子包括但不限于钙钛矿、钨青铜、氧化铋层状材料、烧绿石、明矾、罗谢尔盐、磷酸二氢盐、砷酸二氢盐、六水合硫酸胍铝、硫酸三甘氨酸、钴锰酸盐和硫脲。因此，铁电材料本质上可以是无机的或有机的。无机铁电材料是理想的，因为它们通常具有优异的热稳定性。下面讨论各种实施例性铁电材料的例子。
钙钛矿是一种特别理想的铁电材料，因为它们能够形成各种各样的固体溶液，从简单的二元溶液和三元溶液到非常复杂的多成分溶液。一些例子包括但不限于BaSrTiO、BaTiO、Pb(CoosMinosWols)Os，以及许多掺杂氧化铌、氧化锑和氧化镧的钛酸钡和氧化酸铅，仅举例说明。由于钙钛矿具有易形成固溶体的这一优点，所以使得本领域一些科学技术人员通过形成固溶体或添加掺杂剂来系统性地改变材料的电性能。此外，钙钛矿相关的八面体结构具有类似于钙钛矿的结构，并且同样是实施例性的铁电材料，例子包括但不限于铌酸锂(LiNbO)和钽酸锂(LiTao)。这些材料将包含在术语“钙钛矿”中此外，铁电材料的另一个例子包括氧化铋层状材料，其包括与氧化铋层交错的钙钛矿层的复杂层状结构。实施例性的氧化铋层状化合物是铌酸铋铅。
非铁电纳米粒子包括电气石、氧化锌、氮化铝。电气石是一种环状硅酸盐晶体矿物，由铝、钠、钙、镁、硼和铁等元素组成。电气石矿物的化学分析非常复杂，其通式可以表示为XY3Z6Si6O18(BO3)3W4，在式中，X＝Na，Ca，K，Y＝Mg2+，Fe2+，Mn2+，Fe3+，Mn3+，Li+，Z＝Al，Fe3+，Cr3+，Mg，W＝OH，F，O。X，Y，Z三位置的原子或离子种类不同会影响电气石的物理性质。根据Y原子种类的不同，电气石分为铁电气石、镁电气石、锂电气石等。在已知的永久极性驻极体矿物中，电气石是永久自发电极性最强的，其极化矢量不受外界电场的影响。此外，电气石容易产生压电效应。这是离子晶体在外力应力作用下产生电介质极化的一种现象。电气石也容易产生热释电效应，这是晶体在晶体平面上局部发热时产生电荷的一种现象。
含氟聚合物纳米粒子有PTFE，PFA，FEP，EFEP，PVDF纳米粒子。
其中驻极体纳米粒子的含量为0.01-20％，优选含量为20％，纳米颗粒的尺寸在0.5nm至500nm之间，最佳尺寸选用1至100nm。
分散剂及其作用原理
分散剂是含有1)多种极性基团和2)一至两条具有7个以上碳原子的长尾烷基链的有机分子，其中分散剂是具有表面活性剂结构的有机分子，含有1)多种极性基团和2)一至两条7个以上碳原子的长尾烷基链，这类有机分散剂由于同时具有极性和非极性基团，根据相似相溶原理，在驻极体纳米粒子与基体树脂间起到了桥梁作用，改善了纳米粒子与基体树脂的分散性，而有机分子当中的长尾烷基链同时也可以改善熔喷过程中的材料加工性能。
一种典型的分散剂具有以下结构，
X-R
典型的分散剂应具有以下结构，
其中X含有羟基、羰基、酯基、酰胺基、胺基、醚基；R基为具有多于或等于7个碳原子的长尾烷基链，以下是分散剂的例子：
Figure BDA0003352189320000091
Irganox1076是一种含有极性酚羟基与酯基，并含有18个碳原子的长尾烷基链的分散剂，此分散剂在驻极母粒中能防止驻极体纳米粒子聚集，从而改善基体树脂与驻极体纳米粒子的分散效果。
Figure BDA0003352189320000101
Irganox 565是一种含有极性胺基与酚羟基，并含有两条8个碳原子的长尾烷基链的分散剂，此分散剂在驻极母粒中能起到改善树脂与驻极体纳米粒子分散的作用。
Figure BDA0003352189320000102
IrgatecCR76是一种含有极性酯基与醚基，并含有17个碳原子烷基链的分散剂，此分散剂可以改善PP无纺布熔喷过程中的过滤性能。其中有机分散剂含量为0.01-10％，优选含量不超过5％。
本发明具有以下优点：
(1)本发明通过使用同时具有极性和非极性基团的有机分散剂，根据相似相溶原理，在驻极体纳米粒子与基体树脂间起到了桥梁作用，改善了纳米粒子与基体树脂的分散性，并且有机分子当中的长尾烷基链同时也可以改善熔喷过程中的材料加工性能。
(2)由于驻极体纳米粒子的均匀分散，实现了稳定的熔喷过程，从而产生了坚固的纤维，提高了过滤效率和寿命。由于纤维中驻极体纳米粒子的效率提高，因此可以降低驻极体纳米粒子的含量，从而降低纤维的成本。
附图说明
图1为一种含有特殊分散剂的驻极母粒制备方法流程图。
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。
实施例1
一种含有特殊分散剂的驻极母粒，包括包括质量百分比为70％-75％的热塑性聚合物、20％的驻极体纳米粒子和0.01-5％的有机分散剂，驻极体纳米粒子的尺寸为1nm～100nm；
热塑性聚合物为非导电聚合物，热塑性聚合物包括以下任意一种：聚烯烃、聚烯烃与含有极性基团的聚合物的混合物、卤化乙烯基聚合物、聚苯乙烯，聚碳酸酯和氟高聚物；
驻极体纳米粒子为含氟聚合物纳米粒子和/或热释电纳米粒子，驻极体纳米粒子的尺寸在0.5nm～500nm；
有机分散剂包括极性基团和长尾烷基链官能团；
极性基团包括以下一种或几种官能团：羟基、羰基、酯基、酰胺基、胺基和醚；
长尾烷基链官能团包括7个以上碳原子，长尾烷基链官能团的数量为1个或者2个；
有机分散剂为以下任意一种：Irganox1076、Irganox 565和IrgatecCR76；
Irganox1076的极性基团为酚羟基和酯基，Irganox1076的长尾烷基链官能团包括18个碳原子；
Irganox1076的分子结构式为：
Figure BDA0003352189320000121
Irganox 565的极性基团为极性胺基和酚羟基，Irganox 565的长尾烷基链官能团包括8个碳原子，长尾烷基链官能团的数量为2个；
Irganox 565的分子结构式为：
Figure BDA0003352189320000122
IrgatecCR7的极性基团为酯基和醚基，IrgatecCR7的长尾烷基链官能团包括17个碳原子；
IrgatecCR7的分子结构式为：
Figure BDA0003352189320000131
卤化乙烯基聚合物为聚氯乙烯，聚酯为聚对苯二甲酸乙二醇酯，氟高聚物为聚四氟乙烯；
聚烯烃包括以下任意一种或几种的混合物、共聚物：聚丙烯、聚4-甲基-1-戊烯和线性低密度聚乙烯；
聚烯烃与含有极性基团的聚合物的混合物包括：聚酯和聚酰胺；
聚丙烯为以下任意一种：丙烯均聚物、丙烯共聚物和聚丙烯混合物；
丙烯共聚物包括质量百分比为50％-90％的共聚物，共聚物包括以下任意一种：烯烃、丙烯酸衍生物和不饱和羧酐，不饱和羧酐为马来酸酐；
烯烃包括以下任意一种：1-烯烃、环戊烯、环己烯、邻戊二烯或乙烯基、二烯如丁二烯、异戊二烯、1、4-己二烯、环戊二烯、二环戊二烯和邻戊二烯；
1-烯烃包括以下任意一种：乙烯、1-丁烯、1-戊烯、1-己烯、1-七烯或1-八烯、异丁烯和环烯烃；
聚丙烯混合物为聚丙烯和以下任意一种聚烯烃的混合物：高密度聚乙烯、高密度聚乙烯、超高分子量高密度聚乙烯、中密度聚乙烯、低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、分支低密度聚乙烯和乙烯二烯三聚物；
热塑性聚合物为聚丙烯；
氟聚合物纳米粒子包括以下任意一种或几种：PTFE纳米粒子、PFA纳米粒子、FEP纳米粒子、EFEP纳米粒子和PVDF纳米粒子；
热释电纳米粒子包括铁电纳米粒子和非铁电纳米粒子；
铁电纳米粒子包括以下任意一种或几种：BaSrTiO、BaTiO3、LiNbO和LiTao；
非铁电纳米粒子包括以下任意一种或几种：电气石、氧化锌和氮化铝；
如图1所示，一种含有特殊分散剂的驻极母粒制备方法，包括以下步骤：
S1、将热塑性聚合物、驻极体纳米粒子和有机分散剂按质量百分比分别加入到班伯里密炼机中，180℃下混合10分钟，然后在220℃下进一步混合60分钟后，放入双螺杆挤出机制备成驻极母粒，加工速率为5kg/h，挤出温度为290℃；
S2、将驻极母粒制备成驻极体无纺布，驻极体无纺布中纤维的有效直径为5um至9um，基重为50g/cm2；
S3、测试驻极体无纺布基底的初始过滤效率、老化过滤效率和过滤效率差，使用压缩空气喷雾器产生氯化钠颗粒的亚微米气溶胶作为测试用粒子，氯化钠颗粒的特征尺寸为0.1微米、空气流速在每分钟31升到每分钟33升之间，驻极体无纺布基底的长度为140厘米。
实施例2-22
一种含有特殊分散剂的驻极母粒及其制备方法，将原料按照表1的质量百分比加入到班伯里密炼机中，在180℃下混合10分钟，然后在220℃下进一步混合60分钟，通过使用小型双螺杆挤出机来制备聚丙烯无纺布纤维，加工速率为5kg/h，挤出温度为290℃。对制备的聚丙烯无纺布进行空气过滤测量：使用TSI，Inc.(明尼苏达州圣保罗)型号8110自动过滤器测试仪(AFT)评估下面讨论的基底的空气过滤效率。8110型AFT测量空气过滤介质的压降和颗粒过滤特性。AFT利用压缩空气喷雾器产生氯化钠颗粒的亚微米气溶胶，作为测量过滤性能的粒子。
这些测量中使用的颗粒的特征尺寸为0.1微米。典型的空气流速在每分钟31升到每分钟33升之间。AFT测试在约140厘米的样品区域进行。过滤介质的性能或效率表示为穿透过滤器氯化钠颗粒残留在材料表面的百分比。过滤效率定义为颗粒通过过滤介质的传输率。透射粒子在过滤器下游被检测到。渗透百分比(％P)反映了下游颗粒数与上游空气颗粒数的比率。光散射用于检测和计数氯化钠颗粒。首先测定无纺布纤维的初试过滤效率，然后在70℃条件下放置三天，测量老化过滤效率。两者的差值即为过滤效率差，过滤效率越高，过滤效率差越小，表明材料的阻隔性能越强。
测量结果如表1所示，对照组、实施例2、实施例9和实施例16中筛网和模具会被无纺布纤维中纳米粒子的聚集体堵塞，导致过滤效率较小，过滤效率差较大，添加了分散剂的实施例3-8，实施例10-15，实施例17-22的过滤效率差要比同等条件下未添加分散剂的过滤效率差小，表明了分散剂的重要性和效果。
表1.驻极体母粒的组成及聚丙烯无纺布纤维的性能
Figure BDA0003352189320000151
Figure BDA0003352189320000161
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种含有特殊分散剂的驻极母粒，其特征在于：包括质量百分比为70%-80%的热塑性聚合物、0.01-20%的驻极体纳米粒子和0.01-10%的有机分散剂：
所述热塑性聚合物为非导电聚合物，所述热塑性聚合物包括以下任意一种：聚烯烃、聚烯烃与含有极性基团的聚合物的混合物、卤化乙烯基聚合物、聚苯乙烯，聚碳酸酯和氟高聚物；
所述驻极体纳米粒子为含氟聚合物纳米粒子和/或热释电纳米粒子，所述驻极体纳米粒子的尺寸在0.5nm~500nm；
所述有机分散剂包括极性基团和长尾烷基链官能团；
所述极性基团包括以下一种或几种官能团：羟基、羰基、酯基、酰胺基、胺基和醚；
所述长尾烷基链官能团包括7个以上碳原子，所述长尾烷基链官能团的数量为1个或者2个；
驻极母粒的制备方法为：将热塑性聚合物、驻极体纳米粒子和有机分散剂按质量百分比分别加入到班伯里密炼机中混合再放入双螺杆挤出机制备成驻极母粒。
2.根据权利要求1所述的一种含有特殊分散剂的驻极母粒，其特征在于：所述有机分散剂为以下任意一种：Irganox1076、Irganox 565和IrgatecCR76；
Irganox1076的极性基团为酚羟基和酯基，Irganox1076的长尾烷基链官能团包括18个碳原子；
Irganox1076的分子结构式为：
；
Irganox 565的极性基团为极性胺基和酚羟基，Irganox 565的长尾烷基链官能团包括8个碳原子，所述长尾烷基链官能团的数量为2个；
Irganox 565的分子结构式为：
；
IrgatecCR7的极性基团为酯基和醚基，IrgatecCR7的长尾烷基链官能团包括17个碳原子；
IrgatecCR7的分子结构式为：
。
3.根据权利要求1所述的一种含有特殊分散剂的驻极母粒，其特征在于：
所述卤化乙烯基聚合物为聚氯乙烯，所述聚酯为聚对苯二甲酸乙二醇酯，所述氟高聚物为聚四氟乙烯；
所述聚烯烃包括以下任意一种或几种的混合物、共聚物：聚丙烯、聚4-甲基-1-戊烯和线性低密度聚乙烯；
所述含有极性基团的聚合物的混合物包括：聚酯和聚酰胺。
4.根据权利要求3所述的一种含有特殊分散剂的驻极母粒，其特征在于：
所述聚丙烯为以下任意一种：丙烯均聚物、丙烯共聚物和聚丙烯混合物；
所述丙烯共聚物包括质量百分比为50%-90%的共聚物，所述共聚物包括以下任意一种：烯烃、丙烯酸衍生物和不饱和羧酐，所述不饱和羧酐为马来酸酐；
所述烯烃包括以下任意一种：1-烯烃、环戊烯、环己烯、丁二烯、异戊二烯、1、4-己二烯、环戊二烯、二环戊二烯和邻戊二烯；
所述1-烯烃包括以下任意一种：乙烯、1-丁烯、1-戊烯、1-己烯、1-七烯或1-八烯、异丁烯；
所述聚丙烯混合物为聚丙烯和以下任意一种聚烯烃的混合物：高密度聚乙烯、超高分子量高密度聚乙烯、中密度聚乙烯、低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、分支低密度聚乙烯和乙烯二烯三聚物。
5.根据权利要求3所述的一种含有特殊分散剂的驻极母粒，其特征在于：所述热塑性聚合物为聚丙烯。
6.根据权利要求1所述的一种含有特殊分散剂的驻极母粒，其特征在于：所述氟聚合物纳米粒子包括以下任意一种或几种：PTFE纳米粒子、PFA纳米粒子、FEP纳米粒子、EFEP纳米粒子和PVDF纳米粒子；
所述热释电纳米粒子包括铁电纳米粒子和非铁电纳米粒子。
7.根据权利要求6所述的一种含有特殊分散剂的驻极母粒，其特征在于：
所述铁电纳米粒子包括以下任意一种或几种：BaSrTiO、BaTiO3、LiNbO和LiTao；
所述非铁电纳米粒子包括以下任意一种或几种：电气石、氧化锌和氮化铝。
8.根据权利要求1所述的一种含有特殊分散剂的驻极母粒，其特征在于：包括质量百分比为70%-75%的热塑性聚合物、20%的驻极体纳米粒子和0.01-5%的有机分散剂，所述驻极体纳米粒子的尺寸为1nm~100nm。
9.根据权利要求1所述的一种含有特殊分散剂的驻极母粒的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、将热塑性聚合物、驻极体纳米粒子和有机分散剂按质量百分比分别加入到班伯里密炼机中，180℃下混合10分钟，然后在220 ℃下进一步混合60分钟后，放入双螺杆挤出机制备成驻极母粒，加工速率为5kg/h，挤出温度为290℃；
S2、将所述驻极母粒制备成驻极体无纺布，所述驻极体无纺布中纤维的有效直径为5um至9um，基重为50g/cm2；
S3、测试驻极体无纺布基底的初始过滤效率、老化过滤效率和过滤效率差，使用压缩空气喷雾器产生氯化钠颗粒的亚微米气溶胶作为测试用粒子，所述氯化钠颗粒的特征尺寸为0.1微米、空气流速在每分钟31升到每分钟33升之间，所述驻极体无纺布基底的长度为140厘米。
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