CN114044973A - 一种耐辐照pp驻极熔喷料及其制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及熔喷料制备技术领域，具体是公开了一种耐辐照PP驻极熔喷料及其制备工艺，按照重量份计，所述熔喷料包括以下组分：聚丙烯树脂80‑100份、聚乳酸10‑20份、驻极母粒2‑8份、抗菌剂0.2‑0.6份、成核剂0.01‑0.05份、抗氧剂1‑4份、润滑剂0.2‑0.8份、紫外吸收剂0.1‑0.5份、光稳定剂0.01‑0.08份；其中，驻极母粒按照重量份包括以下组分：均聚聚丙烯树脂50‑80份、改性纳米二氧化硅10‑15份、改性纳米白炭黑12‑18份、促进剂Tac 1‑5份、驻极剂1‑9份。本发明克服了现有技术的不足，在聚丙烯树脂中添加聚乳酸使聚丙烯熔喷料的柔韧性得以提升，且不影响其过滤效率，反应彻底，分子量分布窄，熔指均匀。
Description
技术领域
本发明涉及熔喷料制备技术领域，具体属于一种耐辐照PP驻极熔喷料及其制备工艺。
背景技术
非织造布行业在中国发展迅猛，市场主要以纺粘无纺布为主，占比达到50.09％。熔喷无纺布产量占比较小，仅为0.9％。熔喷无纺布是口罩实现过滤功能的关键材料，被称为医用口罩的“心脏”。熔喷无纺布由许多纵横交错的纤维以随机方向层叠而成，纤维直径可以达到1-5微米，空隙多、结构蓬松、抗褶皱能力好，独特的毛细结构超细纤维，使熔喷布具有很好的过滤性，再经过特殊的驻极处理，能够大幅提高熔喷布过滤效率，达到N95、N99要求。
由于聚丙烯本身的熔融指数在100g/10min以下，无法满足喷射成型的要求，目前国内企业通常所采用的处理手段是化学降解法，化学降解法一般是通过向具有较高的相对分子质量和较宽的分子量分布的常规聚丙烯料中添加过氧化物降解剂以及其他的助剂，进行可控制的化学降解，使得其分子量降低，进而提高熔融指数；而过氧化物的降解也存在不少弊端：首先、聚丙烯主链的无规则断裂导致其韧性变差，生产出的熔喷布易撕裂，强度不高；其次、过氧化物降解不彻底，熔喷料熔体流动速率变化范围很大，分子量分布较宽，出现熔喷波动，过氧化物的残留会导致生产出的熔喷布气味很大，使人感到不适；最后、额外添加驻极母粒也会导致驻极剂分布均匀，驻极效果差，熔喷布滤效低。
发明内容
本发明的目的是提供了一种耐辐照PP驻极熔喷料及其制备工艺，克服了现有技术的不足，在聚丙烯树脂中添加聚乳酸使聚丙烯熔喷料的柔韧性得以提升，且不影响其过滤效率，反应彻底，分子量分布窄，熔指均匀。
为解决上述问题，本发明所采取的技术方案如下：
一种耐辐照PP驻极熔喷料，按照重量份计，所述熔喷料包括以下组分：聚丙烯树脂80-100份、聚乳酸10-20份、驻极母粒2-8份、抗菌剂0.2-0.6份、成核剂0.01-0.05份、抗氧剂1-4份、润滑剂0.2-0.8份、紫外吸收剂0.1-0.5份、光稳定剂0.01-0.08份；
其中，驻极母粒按照重量份包括以下组分：均聚聚丙烯树脂50-80份、改性纳米二氧化硅10-15份、改性纳米白炭黑12-18份、促进剂Tac 1-5份、驻极剂1-9份。
进一步，所述抗菌剂包括直链烷基苯磺酸钠、烷基糖苷、烷基胺氧化物、苯扎氯铵、苄索氯铵、烷基氯化铵、烷基溴化铵、聚氧乙烯烷基醚、甜菜碱或季铵盐有机物中的任意一种或至少两种的组合。
进一步，所述成核剂选自包括二叉山梨醇及其衍生物、芳香基磷酸酯盐类、有机羧酸盐类、取代苯酰胺类、稀土金属硬脂酸盐类中的至少一种。
进一步，所述抗氧剂包括主抗氧剂与辅抗氧剂；其中，所述主抗氧剂为受阻胺类抗氧剂、芳香胺类抗氧剂中的一种或多种组合物；所述辅抗氧剂为亚磷酸酯类抗氧剂。
进一步，所述润滑剂为酰胺类润滑剂和/或硬脂酸盐类润滑剂；所述紫外光吸收剂为三唑类紫外光吸收剂；所述光稳定剂为聚合型高分子量受阻胺光稳定剂。
进一步，所述改性纳米二氧化硅的制备方法为：将纳米二氧化硅颗粒放入电热恒温鼓风干燥箱中，于80℃干燥5小时，随后投入装有无水乙醇和去离子水混合液的烧杯中，超声分散30分钟，加入硅烷偶联剂搅拌均匀后，乙酸调节PH至4-5，再将烧杯放入80℃恒温水浴中，磁力搅拌5小时，乳液经过1000r/min离心分离，清洗、干燥、研磨，得到改性纳米二氧化硅。
进一步，所述硅烷偶联剂为乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷或γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷。
进一步，所述驻极剂为硬脂酸盐和酰亚胺化合物的组合时，所述硬脂酸盐的质量与酰亚胺化合物的质量的比值为1:(2-4)。
本发明还保护了一种耐辐照PP驻极熔喷料的制备工艺，具体包括以下步骤：
步骤一、按照重量份分别称取上述原料；
步骤二、在加热条件下将改性纳米二氧化硅、改性纳米白炭黑和驻极剂搅拌混合均匀，再升温至200-220℃，再加入均聚聚丙烯树脂和促进剂Tac，搅拌均匀后送入双螺杆挤出机，熔融混合后挤出、再风切干燥后得到驻极母粒；
步骤三、将聚丙烯树脂、聚乳酸放置在真空干燥箱中，烘箱温度调至75℃，干燥1小时；
步骤四、取步骤二制得的驻极母粒和步骤三处理的聚丙烯树脂、聚乳酸，再加入抗菌剂、抗氧剂、紫外吸收剂和光稳定剂，搅拌混合均匀；
步骤五、将步骤四的混合物经喂料螺杆输送到同向双螺杆挤出机，然后将成核剂和润滑剂由计量泵打入双螺杆挤出机，熔融共混后挤出料条，挤出的料条经冷却、干燥、辐照、切粒，得到所述耐辐照PP驻极熔喷料。
本发明与现有技术相比较，本发明的实施效果如下：
1、本发明在聚丙烯树脂中添加聚乳酸使聚丙烯熔喷料的柔韧性得以提升，且不影响其过滤效率。
2、本发明通过改性纳米二氧化硅、改性纳米白炭黑的添加有助于熔喷料的成核结晶，能使驻极母粒均匀的分散在熔喷料中，驻极效果更好。
3、本发明提供的制备方法拥有原材料来源广，生产工艺简单，生产效率高，生产过程安全可靠，产品质量稳定，产品品质高等特点，对环境无污染，易于实现大规模连续化生产。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的描述，但本发明不仅限于这些实例，在为脱离本发明宗旨的前提下，所为任何改进均落在本发明的保护范围之内。
实施例1
本实施例公开了一种耐辐照PP驻极熔喷料的制备工艺，具体包括以下步骤：
步骤一、在加热条件下将改性纳米二氧化硅50份、改性纳米白炭黑10份和驻极剂1份搅拌混合均匀，再升温至200-220℃，再加入均聚聚丙烯树脂50份和促进剂Tac 1份，搅拌均匀后送入双螺杆挤出机，熔融混合后挤出、再风切干燥后得到驻极母粒。
其中，改性纳米二氧化硅的制备方法为：将纳米二氧化硅颗粒放入电热恒温鼓风干燥箱中，于80℃干燥5小时，随后投入装有无水乙醇和去离子水混合液的烧杯中，超声分散30分钟，加入硅烷偶联剂搅拌均匀后，乙酸调节PH至4-5，再将烧杯放入80℃恒温水浴中，磁力搅拌5小时，乳液经过1000r/min离心分离，清洗、干燥、研磨，得到改性纳米二氧化硅。
硅烷偶联剂为乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷或γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷。
驻极剂为硬脂酸盐和酰亚胺化合物的组合时，所述硬脂酸盐的质量与酰亚胺化合物的质量的比值为1:2。
步骤二、按照重量份分别称取聚丙烯树脂80份、聚乳酸10份、驻极母粒2份、抗菌剂0.2份、成核剂0.01份、抗氧剂1份、润滑剂0.2份、紫外吸收剂0.1份、光稳定剂0.01份。
抗菌剂包括直链烷基苯磺酸钠、烷基糖苷、烷基胺氧化物、苯扎氯铵、苄索氯铵、烷基氯化铵、烷基溴化铵、聚氧乙烯烷基醚、甜菜碱或季铵盐有机物中的任意一种或至少两种的组合。
成核剂选自包括二叉山梨醇及其衍生物、芳香基磷酸酯盐类、有机羧酸盐类、取代苯酰胺类、稀土金属硬脂酸盐类中的至少一种。
抗氧剂包括主抗氧剂与辅抗氧剂；其中，主抗氧剂为受阻胺类抗氧剂、芳香胺类抗氧剂中的一种或多种组合物；辅抗氧剂为亚磷酸酯类抗氧剂。
润滑剂为酰胺类润滑剂和/或硬脂酸盐类润滑剂；紫外光吸收剂为三唑类紫外光吸收剂；光稳定剂为聚合型高分子量受阻胺光稳定剂。
步骤三、将聚丙烯树脂、聚乳酸放置在真空干燥箱中，烘箱温度调至75℃，干燥1小时。
步骤四、取步骤二制得的驻极母粒和步骤三处理的聚丙烯树脂、聚乳酸，再加入抗菌剂、抗氧剂、紫外吸收剂和光稳定剂，搅拌混合均匀。
步骤五、将步骤四的混合物经喂料螺杆输送到同向双螺杆挤出机，然后将成核剂和润滑剂由计量泵打入双螺杆挤出机，熔融共混后挤出料条，挤出的料条经冷却、干燥、辐照、切粒，得到所述耐辐照PP驻极熔喷料。
实施例2
本实施例与实施例1所公开的制备工艺基本一致，唯有区别的是：驻极母粒包括以下重量份组分：均聚聚丙烯树脂65份、改性纳米二氧化硅12.5份、改性纳米白炭黑15份、促进剂Tac 3份、驻极剂5份。
实施例3
本实施例与实施例1所公开的制备工艺基本一致，唯有区别的是：驻极母粒包括以下重量份组分：均聚聚丙烯树脂80份、改性纳米二氧化硅15份、改性纳米白炭黑18份、促进剂Tac 5份、驻极剂9份。
实施例4
本实施例与实施例1所公开的制备工艺基本一致，唯有区别的是：驻极剂中硬脂酸盐的质量与酰亚胺化合物的质量的比值为1:4。
实施例5
本实施例与实施例1所公开的制备工艺基本一致，唯有区别的是：熔喷料包括以下组分：聚丙烯树脂90份、聚乳酸15份、驻极母粒10份、抗菌剂0.4份、成核剂0.03份、抗氧剂2.5份、润滑剂0.5份、紫外吸收剂0.3份、光稳定剂0.45份。
实施例6
本实施例与实施例1所公开的制备工艺基本一致，唯有区别的是：熔喷料包括以下组分：聚丙烯树脂100份、聚乳酸20份、驻极母粒8份、抗菌剂0.6份、成核剂0.05份、抗氧剂4份、润滑剂0.8份、紫外吸收剂0.5份、光稳定剂0.08份。
对比例1
本对比例与实施例1所公开的制备工艺基本一致，唯有区别的是：熔喷料中未添加聚乳酸。
对比例2
本对比例与实施例1所公开的制备工艺基本一致，唯有区别的是：驻极母粒中添加未改性的二氧化硅。
性能检测
分别按照实施例1-6和对比例1-2的方法制备熔喷料，并对制备的熔喷料的相关性能参数进行检测，具体的检测结果见表1。
表1性能检测统计表
根据表1的结果，本发明所提供的制备工艺制备的熔喷料具有较好的熔融指数、分子量分布窄，而且反应彻底，没有异味，有效的解决了化学降解造成的缺陷。
以上内容仅仅是对本发明构思所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的构思或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种耐辐照PP驻极熔喷料，其特征在于：按照重量份计，所述熔喷料包括以下组分：聚丙烯树脂80-100份、聚乳酸10-20份、驻极母粒2-8份、抗菌剂0.2-0.6份、成核剂0.01-0.05份、抗氧剂1-4份、润滑剂0.2-0.8份、紫外吸收剂0.1-0.5份、光稳定剂0.01-0.08份；
其中，驻极母粒按照重量份包括以下组分：均聚聚丙烯树脂50-80份、改性纳米二氧化硅10-15份、改性纳米白炭黑12-18份、促进剂Tac 1-5份、驻极剂1-9份。
2.根据权利要求1所述的一种耐辐照PP驻极熔喷料，其特征在于：所述抗菌剂包括直链烷基苯磺酸钠、烷基糖苷、烷基胺氧化物、苯扎氯铵、苄索氯铵、烷基氯化铵、烷基溴化铵、聚氧乙烯烷基醚、甜菜碱或季铵盐有机物中的任意一种或至少两种的组合。
3.根据权利要求1所述的一种耐辐照PP驻极熔喷料，其特征在于：所述成核剂选自包括二叉山梨醇及其衍生物、芳香基磷酸酯盐类、有机羧酸盐类、取代苯酰胺类、稀土金属硬脂酸盐类中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的一种耐辐照PP驻极熔喷料，其特征在于：所述抗氧剂包括主抗氧剂与辅抗氧剂；其中，所述主抗氧剂为受阻胺类抗氧剂、芳香胺类抗氧剂中的一种或多种组合物；所述辅抗氧剂为亚磷酸酯类抗氧剂。
5.根据权利要求1所述的一种耐辐照PP驻极熔喷料，其特征在于：所述润滑剂为酰胺类润滑剂和/或硬脂酸盐类润滑剂；所述紫外光吸收剂为三唑类紫外光吸收剂；所述光稳定剂为聚合型高分子量受阻胺光稳定剂。
6.根据权利要求1所述的一种耐辐照PP驻极熔喷料，其特征在于：所述改性纳米二氧化硅的制备方法为：将纳米二氧化硅颗粒放入电热恒温鼓风干燥箱中，于80℃干燥5小时，随后投入装有无水乙醇和去离子水混合液的烧杯中，超声分散30分钟，加入硅烷偶联剂搅拌均匀后，乙酸调节PH至4-5，再将烧杯放入80℃恒温水浴中，磁力搅拌5小时，乳液经过1000r/min离心分离，清洗、干燥、研磨，得到改性纳米二氧化硅。
7.根据权利要求6所述的一种耐辐照PP驻极熔喷料，其特征在于：所述硅烷偶联剂为乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷或γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷。
8.根据权利要求1所述的一种耐辐照PP驻极熔喷料，其特征在于：所述驻极剂为硬脂酸盐和酰亚胺化合物的组合时，所述硬脂酸盐的质量与酰亚胺化合物的质量的比值为1:(2-4)。
9.一种基于权利要求1-8任一项的耐辐照PP驻极熔喷料的制备工艺，其特征在于：具体包括以下步骤：
步骤一、按照重量份分别称取上述原料；
步骤二、在加热条件下将改性纳米二氧化硅、改性纳米白炭黑和驻极剂搅拌混合均匀，再升温至200-220℃，再加入均聚聚丙烯树脂和促进剂Tac，搅拌均匀后送入双螺杆挤出机，熔融混合后挤出、再风切干燥后得到驻极母粒；
步骤三、将聚丙烯树脂、聚乳酸放置在真空干燥箱中，烘箱温度调至75℃，干燥1小时；
步骤四、取步骤二制得的驻极母粒和步骤三处理的聚丙烯树脂、聚乳酸，再加入抗菌剂、抗氧剂、紫外吸收剂和光稳定剂，搅拌混合均匀；
步骤五、将步骤四的混合物经喂料螺杆输送到同向双螺杆挤出机，然后将成核剂和润滑剂由计量泵打入双螺杆挤出机，熔融共混后挤出料条，挤出的料条经冷却、干燥、辐照、切粒，得到所述耐辐照PP驻极熔喷料。
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