CN116253954A - 一种可用于空气净化的聚丙烯母粒材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于高分子材料技术领域，公开了一种可用于空气净化的聚丙烯母粒材料及其制备方法，通过聚丙烯、抗静电剂、相容剂、催化剂和抗氧剂，本发明得到的可用于空气净化的聚丙烯母粒材料具有制备简单、成型加工性优良，能实现材料的轻量化，采用熔融共混反应挤出的方式，同时通过助剂或工艺使助剂均匀分散在聚丙烯树脂中，再经过电晕后能材料具有吸附效果，能在较长时间内有效吸附空气中的细颗粒，材料主要用于环境物理吸附保护等，如：空气净化器过滤膜、防尘口罩等。

Description

一种可用于空气净化的聚丙烯母粒材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及聚丙烯材料领域，更具体地，本发明涉及一种可用于空气净化的聚丙烯母粒材料及其制备方法。
背景技术
聚丙烯(聚丙烯)是五大通用塑料之一，已在化工、建筑、轻工、汽车、家电、包装等工业部门广泛应用。聚丙烯材料是口罩用熔喷无纺布的常用材料，目前大多将聚丙烯作为过滤层的主材料，但加工过程中会造成材料的强度韧性损失，而强度和韧性不足会影响产品结构稳定性进而导致过滤性能的使用受到限制。
现有技术中，CN112391007A公开了一种口罩过滤层用熔喷聚丙烯塑料及其制备方法，口罩过滤层用熔喷聚丙烯塑料配方中含有聚丙烯树脂、改性剂、过氧化物、润滑剂、多元醇二缩醛和填充剂，极大限度的降低了过氧化物的使用量(相当于同行业的60％左右的添加量)，从而尽可能的保留了聚丙烯塑料原有的强度和韧性，但其强度和韧性的改善有限。
CN111331975A公开了一种用于口罩过滤的聚丙烯熔喷复合型非织造布及其制备方法，复合过滤层以及位于复合过滤层两侧的外表层和内表层，复合过滤层采用复合聚丙烯熔喷无纺布，复合聚丙烯熔喷无纺布由聚丙烯材料、PET短纤维以及活性碳纤维粉末经熔喷方法制成,但其材料仅仅是聚丙烯材料与其他材料的复合多层结构，产品的性能提升程度低，聚丙烯塑料的强度和韧性不足，会影响最终产品的结构稳定性进而导致过滤性能下降。
为解决上述问题，特提出本发明。
发明内容
本发明提出了一种可用于空气净化的聚丙烯母粒材料，具体方案是：
以重量份数计，所述聚丙烯材料包括64.6～92.6份的聚丙烯、7.4～35份的特殊助剂、0～8份的相容剂、1～2份的催化剂和0.1～1份的抗氧剂、2～3份的改性剂、0.05～0.2份防老化剂；所述催化剂为过氧化多烷烃；改性剂为苯氨基甲基三甲氧基硅烷；
进一步地，所述的聚丙烯的熔体流动速率为3～70g/10min；
进一步地，所述的相容剂为马来酸酐接枝聚烯烃、烯烃-马来酸酐-甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物、烯烃-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物、马来酸酐接枝乙烯-醋酸乙烯酯共聚物中的一种或多种的混合物；
进一步地，所述的特殊助剂为天然蜡、松香、有机玻璃、聚酯、聚四氟乙烯、聚全氟乙烯丙烯、硬脂酸、硬脂酸盐、EBS、EBO中的一种或多种的混合物；
进一步地，所述抗氧剂为三(2,4-二叔丁基)亚磷酸苯酯和四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯的混合物；所述催化剂选自3,6,9-三乙基-3,6,9-三甲基-1,4,7-三过氧壬烷和2,5-二甲基-2,5-二叔丁基过氧化乙烷中的一种或多种的混合物；
所述的防老化剂为癸二酸双-2,2,6,6-四甲基哌啶醇酯、二苯甲酮类、水杨酸类和苯并三唑类的混合物。
一种可用于空气净化的聚丙烯母粒材料的制备方法，所述制备方法为：将聚丙烯、特殊助剂、相容剂、催化剂和抗氧剂、改性剂、防老化剂加入高速混合机中充分混合，混合均匀后再将其转移至双螺杆挤出机中190～270℃熔融、脱挥、造粒、干燥；
所述双螺杆挤出机的长径比为40～60；
优选地，所述双螺杆挤出机具有10～15段料筒；
优选地，所述双螺杆挤出机的机头温度为215～235℃；
优选地，所述双螺杆挤出机的喂料频率为30～50赫兹；
优选地，所述双螺杆挤出机的转速为180～550转/分；
优选地，所述双螺杆挤出机内的真空度为-0.08～0.08MPa。
所述的聚丙烯材料可以作为用于空气净化的过滤材料。
技术效果
本申请通过聚丙烯、特殊助剂、相容剂、催化剂和抗氧剂、改性剂、防老化剂混合，利用共混方式对聚丙烯进行改性，获得轻量化强度高的聚丙烯材料；本申请中的催化剂采用过氧化二叔丁基、3,6,9-三乙基-3,6,9-三甲基-1,4,7-三过氧壬烷或2,5-二甲基-2,5-二叔丁基过氧化乙烷等过氧化烷烃，可以利用催化剂产生自由基，自由基可以切断大分子链，有助于材料的塑形，还能实现材料的轻量化；而改性剂可以进一步增加材料的致密性，通过与聚丙烯的交联，可以实现与小分子链的链接，进而赋予材料高的强度和韧性。本申请制备的聚丙烯材料密度小，具有较高的强度和韧性以及良好的致密性，因而可以作为过滤材料用于空气净化。
具体实施方式
以下通过具体实施例详细说明本发明技术方案的实施和所具有的有益效果，但不能认定为对本发明的可实施范围的任何限定。
其中，以下实施例所用的材料为：
聚丙烯为中石化燕山石化聚丙烯型号为K6760，熔体流动速率为60g/10min。
相容剂为马来酸酐接枝聚烯烃；
抗氧剂为三(2,4-二叔丁基)亚磷酸苯酯；
催化剂为3,6,9-三乙基-3,6,9-三甲基-1,4,7-三过氧壬烷或2,5-二甲基-2,5-二叔丁基过氧化乙烷。
实施例1
一种聚丙烯材料，以重量份数计，所述聚丙烯材料包括78份的聚丙烯、15份的特殊助剂、4份的相容剂、1份的催化剂和0.6份的抗氧剂、2.2份改性剂、0.2份防老化剂；
催化剂为3,6,9-三乙基-3,6,9-三甲基-1,4,7-三过氧壬烷；
特殊助剂为天然蜡；
制备方法包括步骤：将聚丙烯、特殊助剂、相容剂、催化剂和抗氧剂、改性剂、防老化剂加入高速混合机中充分混合5分钟，高速混合机的转速为300转/分钟；混合均匀后再将其转移至双螺杆挤出机中在240℃熔融、脱挥、造粒、干燥；其中，双螺杆挤出机的长径比为50；有12段料筒；机头温度为220℃，喂料频率为50赫兹；双螺杆挤出机的转速为400转/分，真空度为-0.04MPa。
实施例2
一种聚丙烯材料，以重量份数计，所述聚丙烯材料包括78份的聚丙烯、15份的特殊助剂、4份的相容剂、1份的催化剂和0.6份的抗氧剂、2.2份改性剂、0.2份防老化剂；
催化剂为3,6,9-三乙基-3,6,9-三甲基-1,4,7-三过氧壬烷；
特殊助剂为聚四氟乙烯；
制备方法包括步骤同实施例1。
实施例3
一种聚丙烯材料，以重量份数计，所述聚丙烯材料包括78份的聚丙烯、15份的特殊助剂、4份的相容剂、1份的催化剂和0.6份的抗氧剂、2.2份改性剂、0.2份防老化剂；
催化剂为2,5-二甲基-2,5-二叔丁基过氧化乙烷
制备方法包括步骤同实施例1。
实施例4
一种聚丙烯材料，以重量份数计，聚丙烯材料包括78份的聚丙烯、15份的特殊助剂、4份的相容剂、0.6份的抗氧剂、2.2份改性剂、0.2份防老化剂；不包括催化剂。
制备方法包括步骤同实施例1。
实施例5
一种聚丙烯材料，以重量份数计，一种聚丙烯材料，以重量份数计，所述聚丙烯材料包括78份的聚丙烯、15份的特殊助剂、4份的相容剂、1份的催化剂和0.6份的抗氧剂、2.2份改性剂、0.2份防老化剂；不包括改性剂。
制备方法包括步骤同实施例1。
实施例6
一种聚丙烯材料，以重量份数计，一种聚丙烯材料，以重量份数计，所述聚丙烯材料包括78份的聚丙烯、4份的相容剂、1份的催化剂和0.6份的抗氧剂、0.2份防老化剂
制备方法包括步骤同实施例1。
将实施例1-5得到的样品进行性能测试，测试标准为现有技术中行业内的测试标准进行。
各项性能结果见表1
Figure BDA0004137081520000051
由上表可知，添加催化剂和不加催化剂的聚丙烯材料的性能差异明显，与不添加催化剂的聚丙烯材料相比，添加催化剂的聚丙烯材料密度小，熔融指数较高，力学性能有一定幅度的提升；而不加改性剂的聚丙烯材料性能较加改性剂的要差，这也证实了改性剂对聚丙烯结构和性能的提升。

Claims (8)

1.一种可用于空气净化的聚丙烯母粒材料，其特征在于，以重量份数计，所述聚丙烯材料包括64.6～92.6份的聚丙烯、7.4～35份的特殊助剂、0～8份的相容剂、1～2份的催化剂和0.1～1份的抗氧剂、2～3份的改性剂、0.05～0.2份防老化剂；所述催化剂为过氧化多烷烃；改性剂为苯氨基甲基三甲氧基硅烷。
2.如权利要求1所述的一种可用于空气净化的聚丙烯母粒材料，其特征在于，所述的聚丙烯的熔体流动速率为3～70g/10min。
3.如权利要求1所述的一种可用于空气净化的聚丙烯母粒材料，其特征在于，所述的相容剂为马来酸酐接枝聚烯烃、烯烃-马来酸酐-甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物、烯烃-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物、马来酸酐接枝乙烯-醋酸乙烯酯共聚物中的一种或多种的混合物。
4.如权利要求1所述的一种可用于空气净化的聚丙烯母粒材料，其特征在于，所述的特殊助剂为天然蜡、松香、有机玻璃、聚酯、聚四氟乙烯、聚全氟乙烯丙烯、硬脂酸、硬脂酸盐、EBS、EBO中的一种或多种的混合物。
5.如权利要求1所述的一种可用于空气净化的聚丙烯母粒材料，其特征在于，所述抗氧剂为三(2,4-二叔丁基)亚磷酸苯酯和四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯的混合物；所述催化剂选自3,6,9-三乙基-3,6,9-三甲基-1,4,7-三过氧壬烷和2,5-二甲基-2,5-二叔丁基过氧化乙烷中的一种或多种的混合物。
6.如权利要求1所述的一种可用于空气净化的聚丙烯母粒材料，其特征在于，所述的防老化剂为癸二酸双-2,2,6,6-四甲基哌啶醇酯、二苯甲酮类、水杨酸类和苯并三唑类的混合物。
7.如权利要求1-6任意一项所述的一种可用于空气净化的聚丙烯母粒材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法为：将聚丙烯、特殊助剂、相容剂、催化剂和抗氧剂、改性剂、防老化剂加入高速混合机中充分混合，混合均匀后再将其转移至双螺杆挤出机中190～270℃熔融、脱挥、造粒、干燥。
8.如权利要求7所述的一种可用于空气净化的聚丙烯母粒材料的制备方法，其特征在于，所述双螺杆挤出机的长径比为40～60；所述双螺杆挤出机具有10～15段料筒；所述双螺杆挤出机的机头温度为215～235℃；所述双螺杆挤出机的喂料频率为30～50赫兹；所述双螺杆挤出机的转速为180～550转/分；所述双螺杆挤出机内的真空度为-0.08～0.08MPa。
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