CN117344391B - 一种闪蒸纺丝高分子薄片材料的制备方法及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种闪蒸纺丝高分子薄片材料的制备方法,其包括在纺丝过程中,控制纺丝原液的纺丝压力48小时内的增加值在0.05MPa以下,所述纺丝原液的粘度波动在3%以下,所述纺丝原液的制备包括将藻蓝蛋白冻干粉溶于水中得到溶液一、以及将聚乙烯、溶液一加入纺丝溶剂中形成纺丝原液的步骤;其中所述溶液一中藻蓝蛋白的浓度为2‑8 mg/mL,所述纺丝原液中藻蓝蛋白添加量不超过聚乙烯质量的3%。该制备方法可以制备得到厚度均匀、耐老化的闪蒸纺丝片产品。
Description
技术领域
本发明涉及闪蒸纺丝技术领域,具体涉及一种闪蒸纺丝高分子薄片材料的制备方法及其应用。
背景技术
闪蒸纺丝是指高聚物溶液在其溶剂沸点以上高压挤出,溶剂闪蒸导致聚合物冷却固化形成纤维的纺丝方法。又名溶液闪蒸纺丝。要求高聚物和溶剂在溶剂沸点以上不分解,溶剂容易蒸发。挤出的溶液细流,在压力突然降低时引起溶剂闪蒸,使高聚物固化成纤维,然后热压成网。如线性聚乙烯在二氯甲烷中制成溶液,在7Mpa高压下挤出,二氯甲烷闪蒸,聚乙烯固化成超细纤维非织造布。
杜邦公司的US3081519A涉及闪蒸纺丝的方法为:选择一个合适的溶剂,这种溶剂在自热或较高压力的条件下能够溶剂聚合物,但是在等于或低于其正常沸点的条件下时,溶剂对聚合物无溶解力;将适合于闪蒸纺丝的聚合物在高温高压室中溶于上述合适的溶剂中,形成均一的纺丝液;然后将溶液挤入一种低温和通常是低压的介质中;由于纺丝液压力的减小,使得在高温高压室形成的单相溶液变为两相分散溶液,即为溶剂富集相和富含聚合物的分散相;此两分散相溶液在压力的推动下经过喷丝板喷出,此时由于压力的突然释放,使得溶剂急速挥发,即所谓的闪蒸,使得喷出的聚合物以丝束的形式出现。
在闪蒸纺丝体系中,由于高分子溶液的成分配比和工艺条件是较为严苛的,很难预料原料和反应条件的变化例如纺丝原液压力或粘度变化对产品带来的确切影响,探究高品质的闪蒸纺丝制备工艺是值得持续探究的课题。
发明内容
有鉴于此,本发明的目的在于提供一种控制纺丝过程中纺丝原液压力和粘度变化,以制备厚度均匀、耐老化的片材的制备方法。
本发明的一方面,提供一种闪蒸纺丝高分子薄片材料的制备方法,其中,在纺丝过程中,所述纺丝原液的纺丝压力48小时内的增加值在0.05MPa以下,所述纺丝原液的粘度波动在3%以下;
所述纺丝原液的制备包括以下步骤:
将藻蓝蛋白冻干粉溶于水中得到溶液一;
将聚乙烯、溶液一加入纺丝溶剂中形成纺丝原液;其中所述溶液一中藻蓝蛋白的浓度为2-8 mg/mL,所述纺丝原液中藻蓝蛋白添加量不超过聚乙烯质量的3%。
通过控制纺丝过程中48小时内的压力增加值在0.05MPa以下,纺丝原液的粘度波动在3%,能够明显改善产品的均匀性。
所述控制粘度变化的方法可以是本领域常用方法例如添加溶剂。
其中所述粘度波动为纺丝原液粘度的变化值与纺丝原液初始粘度值的比值,用百分数表示。
在一实施方式中,所述纺丝原液的制备包括以下步骤:
将藻蓝蛋白冻干粉溶于水中得到溶液一;
将噻唑类抗氧化剂溶于卤化烃类溶剂得到溶液二;
将聚乙烯、溶液一、溶液二分别加入纺丝溶剂中形成纺丝原液;其中所述溶液一中藻蓝蛋白的浓度为2-8 mg/mL,所述纺丝原液中藻蓝蛋白添加量不超过聚乙烯质量的3%;
所述噻唑类抗氧化剂与纺丝溶剂的用量比为1︰(10-40),利于提高所述薄片材料的耐老化性能同时保证薄片材料自身的力学性能(例如抗张强度和断裂伸长率)。
在一实施方式中,所述纺丝原液的纺丝压力48小时内的增加值在0.05MPa以下,所述纺丝原液的粘度波动在3%以下。
在一实施方式中,所述纺丝原液的纺丝压力48小时内的增加值在0.03MPa以下,所述纺丝原液的粘度波动在2%以下。
在一实施方式中,所述纺丝原液的纺丝压力48小时内的增加值在0.01MPa以下,所述纺丝原液的粘度波动在1%以下。
在一实施方式中,所述藻蓝蛋白抗氧化剂的添加量不超过聚合物质量的3%,例如可以为1%、1.5%、2%、2.5%。
在一实施方式中,所述噻唑类抗氧化剂(g)与纺丝溶剂(ml)的用量比为1︰(10-40),进一步可以为1︰(10-15),例如可以为1: 10或1: 15。
在一实施方式中,所述噻唑类抗氧化剂选自下组中的一种或多种:
、/>、、。
在一实施方式中,所述纺丝溶剂为芳香烃类、脂族烃类、脂环烃类、不饱和烃类、卤化烃类、醇类、酯类、醚类、酮类、腈类、酰胺、碳氟化合物类中的一种或两种以上的混合物。
在一实施方式中,所述芳香烃类选自苯、甲苯、二甲苯、氯苯中的一种或两种以上的混合物。
在一实施方式中,所述脂族烃类选自丁烷、戊烷、3-甲基戊烷、己烷、庚烷、辛烷和它们的同分异构体及同系物中的一种或两种以上的混合物。
在一实施方式中,所述脂环烃类选自环己烷、环戊烷中的一种或它们的混合物。
在一实施方式中,所述不饱和烃类选自1,2-二氯乙烯、顺式-1,2-二氯乙烯(顺式-1,2-DCE)、反式-1,2-二氯乙烯(反式-1,2-DCE)中的一种或两种以上的混合物。
在一实施方式中,所述卤化烃类选自三氯氟甲烷、二氯甲烷、四氯化碳、三氯甲烷(氯仿)、氯乙烷、氯代甲烷、1,1-二氯-2,2,2-三氟乙烷、1,2-二氯-1,2,2-三氟乙烷、1,1-二氯-2,2-二氟乙烷、1,2-二氯-1,1-二氟乙烷、1,1-二氯-1-氟乙烷、一氯二氯甲烷、1,1,1,2-四氟-2-氯乙烷、1,1-二氯-1-氯乙烷中的一种或两种以上的混合物。
在一实施方式中,所述碳氟化合物类选自1,1,1,2-四氟乙烷、1,1-二氟乙烷、1,1,1,3,3-五氟丙烷、1,1,2,2,3,3,4,4-八氟丁烷、1,1,1,3,3-五氟丁烷、2,3二氢十氟戊烷、1H,6H-全氟己烷、1H-全氟庚烷、1H-全氟己烷、及上述溶剂中的异构体中的一种或两种以上的组合。
在一实施方式中,所述醚类溶剂为四氢呋喃。
在一实施方式中,所述纺丝溶剂为卤代烃类与醚类的混合溶剂,其体积比为(6-9):(0.5-2),例如可以为8:1或8:0.5、
在一实施方式中,所述纺丝溶剂中至少含有一种卤代烃类溶剂,有利于噻唑类氧化剂更好的溶解。
在一实施方式中,所述纺丝温度为200℃至220℃,进一步可以为208℃、220℃、210℃、205℃。
在一实施方式中,所述纺丝原料在纺丝原液中的质量分数为8%-18%,例如可以为10%、14%、16%、18%。
本发明的再一方面,提供一种闪蒸纺丝高分子薄片材料,其由根据前述的制备方法前述的纺丝原液制备得到。
在一实施方式中,所述闪蒸纺丝高分子薄片材料的厚度为0.1-0.3mm。
在一实施方式中,所述闪蒸纺丝高分子薄片材料中,厚度在(0.15mm,0.2mm]范围内的高分子薄片材料面积占全部高分子薄片材料面积的比值为65%以上。
在一实施方式中,所述闪蒸纺丝高分子薄片材料中,厚度在(0.15mm,0.2mm]范围内的高分子薄片材料面积占全部高分子薄片材料面积的比值为75%以上。
在一实施方式中,所述闪蒸纺丝高分子薄片材料的抗张强度大于7 KN/m,例如为7-9 KN/m或7-8 KN/m。
进一步地,老化处理后,所述抗张强度的衰减小于9%,进一步小于6%,例如在3%-9%之间,更进一步小于4%。
在一实施方式中,所述闪蒸纺丝高分子薄片材料的断裂伸长率大于18%,例如为18-22%。
进一步地,老化处理后,所述断裂伸长率的衰减小于14%,进一步小于9%或6%,例如在5%-9%之间,更进一步小于3%。
在一实施方式中,所述老化处理为所述薄片材料在90℃暴露处理6小时,循环5次。
本发明的再一方面,提供前述制备方法制备得到的闪蒸纺丝高分子薄片材料在制备医疗包装或医用防护产品中的用途。
本发明的有益效果:
本发明通过纺丝工艺的优化来改进聚乙烯材料以及藻蓝蛋白抗氧化剂为原料的闪蒸纺丝产品的均匀性,具体为控制纺丝箱体中纺丝原液的纺丝压力48小时内的增加值在0.05MPa以下,纺丝原液48小时内的粘度波动在3%以下,使纺丝原液的制备过程,尤其是溶解过程更加均匀可控,减少聚合物聚集。此外,本发明的方法提供了一个合理较为合理的压力控制范围,避免操作过程中过度控制压力或粘度变化带来的操作难度。
本发明进一步探究了藻蓝蛋白的用量,以免在改进耐老化性能的同时影响材料的厚度以及均匀性。
本发明进一步添加新型噻唑类抗氧化剂,并探究了合适的添加剂用量,使得高分子薄片材料产品具有更佳的耐老化性能和力学性能。
具体实施方式
I.定义
在本发明中,除非另有说明,否则本文中使用的科学和技术名词具有本领域技术人员所通常理解的含义。并且,本文中所用的相关术语和实验室操作步骤均为相应领域内广泛使用的术语和常规步骤。同时,为了更好地理解本发明,下面提供相关术语的定义和解释。
如本文使用的和除非另作说明,术语“约”或“大约”是指在给定值或范围的加或减10%之内。在需要整数的情况下,该术语是指在给定值或范围的加或减10%之内、向上或向下舍入到最接近的整数。
在本文的描述中,涉及到“一些实施例”、“一些实施方式”或“一些实施方案”,其描述了所有可能实施例的子集,但是可以理解,“一些实施例”可以是所有可能实施例的相同子集或不同子集,并且可以在不冲突的情况下相互结合。
如本文使用的和除非另作说明,术语“包含”,“包括”,“具有”,“含有”,包括其语法上的等同形式,通常应当理解为开放式且非限制性的,例如,不排除其他未列举的要素或步骤。
术语“闪蒸高分子薄片材料”指的是一种类纸的科技材料,由100%高密度聚乙烯采用闪蒸法纺粘制成。其结合了纸张、织布和薄膜的材料特性于一身。
术语“聚合物”通常包括但不限于均聚物、共聚物(诸如例如嵌段、接枝、无规和交替共聚物)、三元共聚物等,及其共混物和改性物。此外,除非另有特别限制,术语“聚合物”应包括材料的所有可能的几何构型。这些构型包括但不限于全同立构、间规立构和随机对称。
术语“聚乙烯”旨在不仅包括乙烯的均聚物,还包括乙烯的共聚物,其中共聚物的至少85%的重复单元是乙烯单元。一种优选的聚乙烯是具有约130℃至140℃的上限熔融范围、0.94至0.98克/立方厘米范围内的密度、以及在0.1与100之间(优选小于4)的熔融指数(MI)的高密度聚乙烯。
术语“纺丝原液”是指使用本文描述的纺丝装置纺丝的总组合物。纺丝液包括聚合物和添加剂。
术语“纺丝溶剂”是指用于最初溶解聚合物以形成纺丝原液的溶剂或溶剂的混合物以及任何添加剂、溶解性助剂以及与其的共混物。
II.实施例
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将对本发明作进一步地详细描述,所描述的实施例不应视为对本发明的限制,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它实施例,都属于本发明保护的范围。
对本发明实施例进行进一步详细说明之前,对本发明实施例中涉及的名词和术语进行说明,本发明实施例中涉及的名词和术语适用于如下的解释。
本发明具体实施方式中使用的原料、设备均为已知产品,通过购买市售产品获得。
如无特别说明,本发明所述断裂伸长率为试件纵向、横向拉升强度平均值,即平均断裂伸长率。
实施例1
(1)将纺丝原液注入纺丝装置中,纺丝装置连接有压力表监控纺丝装置内纺丝压力变化,在纺丝过程中,控制48h内纺丝原液的纺丝压力增加值为0.05MPa,粘度波动±3%。
纺丝原液的制备包括以下步骤:将藻蓝蛋白冻干粉溶于水中得到溶液一;将聚乙烯、溶液一加入纺丝溶剂中形成纺丝原液;
其中,所述溶液一中藻蓝蛋白的浓度为5 mg/mL,所述纺丝原液中藻蓝蛋白添加量为聚乙烯质量的1%;
纺丝原料在纺丝原液中的质量分数为14 wt%;
所采用的纺丝溶剂为二氯甲烷、1,1-二氟乙烷体积比1:1的混合溶剂。
(2) 将步骤(1)制备的纺丝原液在208℃进行闪蒸纺丝,得到闪蒸纤维,然后对闪蒸纤维进行铺网,再经过辊轮的热压、压光成型得到闪蒸高分子薄片材料。
实施例2
(1)将纺丝原液注入纺丝装置中,纺丝装置连接有压力表监控纺丝装置内纺丝压力变化,在纺丝过程中,控制48h内纺丝原液的纺丝压力增加值为0.03MPa,粘度波动±2%。
纺丝原液的制备包括以下步骤:将藻蓝蛋白冻干粉溶于水中得到溶液一;将聚乙烯、溶液一加入纺丝溶剂中形成纺丝原液;
其中,所述溶液一中藻蓝蛋白的浓度为3 mg/mL,所述纺丝原液中藻蓝蛋白添加量为聚乙烯质量的3%;
纺丝原料在纺丝原液中的质量分数为18 wt%;
所采用的纺丝溶剂为二氯甲烷、三氯氟甲烷体积比8:1的混合溶剂。
(2) 将步骤(1)制备的纺丝原液在220℃进行闪蒸纺丝,得到闪蒸纤维,然后对闪蒸纤维进行铺网再经过辊轮的热压、压光成型得到闪蒸高分子薄片材料。
实施例3
(1) 将纺丝原液注入纺丝装置中,纺丝装置连接有压力表监控纺丝装置内纺丝压力变化。在纺丝过程中,控制48h内纺丝原液的纺丝压力增加值为0.03MPa,粘度波动±1%。
纺丝原液的制备包括以下步骤:将藻蓝蛋白冻干粉溶于水中得到溶液一;将聚乙烯、溶液一加入纺丝溶剂中形成纺丝原液;
其中,所述溶液一中藻蓝蛋白的浓度为4 mg/mL,所述纺丝原液中藻蓝蛋白添加量为聚乙烯质量的1.5%;纺丝原料在纺丝原液中的质量分数为14 wt%;
所采用的纺丝溶剂为二氯甲烷、环戊烷体积比8:1的混合溶剂。
(2) 将步骤(1)制备的纺丝原液在210℃进行闪蒸纺丝,得到闪蒸纤维,然后对闪蒸纤维进行铺网,再经过辊轮的热压、压光成型得到闪蒸高分子薄片材料。
实施例4
(1) 将纺丝原液注入纺丝装置中,纺丝装置连接有压力表监控纺丝装置内纺丝压力变化。在纺丝过程中,控制48h内纺丝原液的纺丝压力增加值为0.04MPa,粘度波动±2.5%。
纺丝原液的制备包括以下步骤:将藻蓝蛋白冻干粉溶于水中得到溶液一;
将化合物3加入二氯甲烷中溶解得到溶液二;
将聚乙烯、溶液一、溶液二分别加入纺丝溶剂中形成纺丝原液;
其中,所述溶液一中藻蓝蛋白的浓度为5 mg/mL,所述纺丝原液中藻蓝蛋白添加量为聚乙烯质量的1%;纺丝原料在纺丝原液中的质量分数为10 wt%;
所采用的纺丝溶剂为二氯甲烷、1,1-二氟乙烷、四氢呋喃质量比4:4:0.5的混合溶剂,化合物3(g)与纺丝溶剂(ml)的的用量比为1︰10。
(2) 将步骤(1)制备的纺丝原液在205℃进行闪蒸纺丝,得到闪蒸纤维,然后对闪蒸纤维进行铺网,再经过辊轮的热压、压光成型得到闪蒸高分子薄片材料。
实施例5
(1) 将纺丝原液注入纺丝装置中,纺丝装置连接有压力表监控纺丝装置内纺丝压力变化。在纺丝过程中,控制48h内纺丝原液的纺丝压力增加值为0.05MPa,粘度波动±2%。
纺丝原液的制备包括以下步骤:将藻蓝蛋白冻干粉溶于水中得到溶液一;
将化合物1溶于二氯甲烷中得到溶液二;
将聚乙烯、溶液一、溶液二分别加入纺丝溶剂中形成纺丝原液;
其中,所述溶液一中藻蓝蛋白的浓度为5 mg/mL,所述纺丝原液中藻蓝蛋白添加量为聚乙烯质量的1%;
纺丝原料在纺丝原液中的质量分数为16 wt%;
所采用的纺丝溶剂为二氯甲烷、1,1-二氟乙烷、四氢呋喃质量比4:4:1的混合溶剂,化合物1(g)与纺丝溶剂(ml)的的用量比为1︰15。
(2) 将步骤(1)制备的纺丝原液在208℃进行闪蒸纺丝,得到闪蒸纤维,然后对闪蒸纤维进行铺网,再经过辊轮的热压、压光成型得到闪蒸高分子薄片材料。
实施例6
(1) 将纺丝原液注入纺丝装置中,纺丝装置连接有压力表监控纺丝装置内纺丝压力变化。在纺丝过程中,控制48h内纺丝原液的纺丝压力增加值为0.05MPa,粘度波动±2%。
纺丝原液的制备包括以下步骤:将藻蓝蛋白冻干粉溶于水中得到溶液一;
将化合物3溶于二氯甲烷中得到溶液二;
将聚乙烯、溶液一、溶液二分别加入纺丝溶剂中形成纺丝原液;
其中,所述溶液一中藻蓝蛋白的浓度为5 mg/mL,所述纺丝原液中藻蓝蛋白添加量为聚乙烯质量的2.5%;
纺丝原料在纺丝原液中的质量分数为16 wt%;
所采用的纺丝溶剂为二氯甲烷、1,1-二氟乙烷、四氢呋喃质量比4:4:1的混合溶剂,化合物3(g)与纺丝溶剂(ml)的的用量比为1︰10。
(2) 将步骤(1)制备的纺丝原液在208℃进行闪蒸纺丝,得到闪蒸纤维,然后对闪蒸纤维进行铺网,再经过辊轮的热压、压光成型得到闪蒸高分子薄片材料。
对比例1
(1) 将纺丝原液注入纺丝装置中,纺丝装置连接有压力表监控纺丝装置内纺丝压力变化,在纺丝过程中,控制48h内纺丝原液的纺丝压力增加值为0.06MPa,粘度波动±4.5%。
纺丝原液的制备包括以下步骤:将藻蓝蛋白冻干粉溶于水中得到溶液一;将聚乙烯、溶液一加入纺丝溶剂中形成纺丝原液;
其中,所述溶液一中藻蓝蛋白的浓度为5 mg/mL,所述纺丝原液中藻蓝蛋白添加量为聚乙烯质量的1%;
纺丝原料在纺丝原液中的质量分数为14 wt%;
所采用的纺丝溶剂为二氯甲烷、1,1-二氟乙烷体积比1:1的混合溶剂。
(2) 将步骤(1)制备的纺丝原液在208℃进行闪蒸纺丝,得到闪蒸纤维,然后对闪蒸纤维进行铺网,再经过辊轮的热压、压光成型得到闪蒸高分子薄片材料。
对比例2
(1) 将纺丝原液注入纺丝装置中,纺丝装置连接有压力表监控纺丝装置内纺丝压力变化,在纺丝过程中,控制48h内纺丝原液的纺丝压力增加值为0.08MPa,粘度波动±4%。
纺丝原液的制备包括以下步骤:将藻蓝蛋白冻干粉溶于水中得到溶液一;将聚乙烯、溶液一加入纺丝溶剂中形成纺丝原液;
其中,所述溶液一中藻蓝蛋白的浓度为3 mg/mL,所述纺丝原液中藻蓝蛋白添加量为聚乙烯质量的3%;
纺丝原料在纺丝原液中的质量分数为18 wt%;
所采用的纺丝溶剂为二氯甲烷、三氯氟甲烷体积比8:1的混合溶剂。
(2) 将步骤(1)制备的纺丝原液在220℃进行闪蒸纺丝,得到闪蒸纤维,然后对闪蒸纤维进行铺网再经过辊轮的热压、压光成型得到闪蒸高分子薄片材料。
对比例3
(1) 将纺丝原液注入纺丝装置中,纺丝装置连接有压力表监控纺丝装置内纺丝压力变化。在纺丝过程中,控制48h内纺丝原液的纺丝压力增加值为0.03MPa,粘度波动±1%。
纺丝原液的制备包括以下步骤:将聚乙烯、硫酸钡-四(2,4-二叔丁基酚)-4,4’-联苯基二亚磷酸酯复合材料加入纺丝溶剂中形成纺丝原液;
所采用的纺丝溶剂为二氯甲烷、环戊烷体积比8:1的混合溶剂。
(2) 将步骤(1)制备的纺丝原液在210℃进行闪蒸纺丝,得到闪蒸纤维,然后对闪蒸纤维进行铺网,再经过辊轮的热压、压光成型得到闪蒸高分子薄片材料。
对比例4
(1) 将纺丝原液注入纺丝装置中,纺丝装置连接有压力表监控纺丝装置内纺丝压力变化,在纺丝过程中,控制48h内纺丝原液的纺丝压力增加值为0.05MPa,粘度波动±3%。
纺丝原液的制备包括以下步骤:将藻蓝蛋白冻干粉溶于水中得到溶液一;将聚乙烯、溶液一加入纺丝溶剂中形成纺丝原液;
其中,所述溶液一中藻蓝蛋白的浓度为5 mg/mL,所述纺丝原液中藻蓝蛋白添加量为聚乙烯质量的5%;
纺丝原料在纺丝原液中的质量分数为14 wt%;
所采用的纺丝溶剂为二氯甲烷、1,1-二氟乙烷体积比1:1的混合溶剂。
(2) 将步骤(1)制备的纺丝原液在208℃进行闪蒸纺丝,得到闪蒸纤维,然后对闪蒸纤维进行铺网,再经过辊轮的热压、压光成型得到闪蒸高分子薄片材料。
对比例5
(1) 将纺丝原液注入纺丝装置中,纺丝装置连接有压力表监控纺丝装置内纺丝压力变化,在纺丝过程中,控制48h内纺丝原液的纺丝压力增加值为0.05MPa,粘度波动±3%。
纺丝原液的制备包括以下步骤:将藻蓝蛋白冻干粉溶于水中得到溶液一;将聚乙烯、溶液一加入纺丝溶剂中形成纺丝原液;
其中,所述溶液一中藻蓝蛋白的浓度为5 mg/mL,所述纺丝原液中藻蓝蛋白添加量为聚乙烯质量的10%;
纺丝原料在纺丝原液中的质量分数为14 wt%;
所采用的纺丝溶剂为二氯甲烷、1,1-二氟乙烷体积比1:1的混合溶剂。
(2) 将步骤(1)制备的纺丝原液在208℃进行闪蒸纺丝,得到闪蒸纤维,然后对闪蒸纤维进行铺网,再经过辊轮的热压、压光成型得到闪蒸高分子薄片材料
对比例6
(1) 将纺丝原液注入纺丝装置中,纺丝装置连接有压力表监控纺丝装置内纺丝压力变化,在纺丝过程中,控制48h内纺丝原液的纺丝压力增加值为0.05MPa,粘度波动±3%。
纺丝原液的制备包括以下步骤:将聚乙烯、抗氧化剂为LXR 568加入纺丝溶剂中形成纺丝原液;
纺丝原料在纺丝原液中的质量分数为14 wt%;
所采用的纺丝溶剂为二氯甲烷、1,1-二氟乙烷体积比1:1的混合溶剂。
(2) 将步骤(1)制备的纺丝原液在208℃进行闪蒸纺丝,得到闪蒸纤维,然后对闪蒸纤维进行铺网,再经过辊轮的热压、压光成型得到闪蒸高分子薄片材料。
对比例7
(1) 将纺丝原液注入纺丝装置中,纺丝装置连接有压力表监控纺丝装置内纺丝压力变化。在纺丝过程中,控制48h内纺丝原液的纺丝压力增加值为0.04MPa,粘度波动±2.5%。
纺丝原液的制备包括以下步骤:将藻蓝蛋白冻干粉溶于水中得到溶液一;
将化合物3加入二氯甲烷中溶解得到溶液二;
将聚乙烯、溶液一、溶液二分别加入纺丝溶剂中形成纺丝原液;
其中,所述溶液一中藻蓝蛋白的浓度为5 mg/mL,所述纺丝原液中藻蓝蛋白添加量为聚乙烯质量的1%;纺丝原料在纺丝原液中的质量分数为10 wt%;
所采用的纺丝溶剂为二氯甲烷、1,1-二氟乙烷、四氢呋喃质量比4:4:0.5的混合溶剂,化合物3(g)与纺丝溶剂(ml)的的用量比为2︰10。
(2) 将步骤(1)制备的纺丝原液在205℃进行闪蒸纺丝,得到闪蒸纤维,然后对闪蒸纤维进行铺网,再经过辊轮的热压、压光成型得到闪蒸高分子薄片材料。
测试例1均匀性测试
对上述实施例和对比例制备得到的高分子薄片材料的厚度进行测试,厚度的测试过程为:在10平方米的样品上,随机取50个试样,其中单个试样的尺寸为100mm*100mm;测量其厚度,厚度测量三次求平均即得此单个试样的厚度,测试结果如表1所示。
具体测试步骤为:
(1)对50个试样的厚度按照[0.1mm,0.15mm],(0.15mm,0.2mm],(0.2mm,0.25mm],(0.25mm,0.3mm],将试样进行归类到上述区间中,得出不同厚度区间分布的样品数,最后以属于(0.15mm,0.2mm]里面的样品数与总样品数的比值为厚度在(0.15mm,0.2mm]之间的聚烯烃高分子薄片材料面积占全部聚烯烃高分子薄片材料面积的比值;
(2)对50个试样的厚度再进行求平均,得到样品的厚度。
表1
其中:A、B、C、D分别为厚度在[0.1mm,0.15mm]、(0.15mm,0.2mm]、(0.2mm,0.25mm]、(0.25mm,0.3mm]范围内的聚烯烃高分子薄片材料面积占全部聚烯烃高分子薄片材料面积的比值。
从表1的结果可以看出,控制纺丝过程中的纺丝压力增加值和粘液波动,能够明显改善产品的均匀性。对比例3中添加改性剂硫酸钡-四(2,4-二叔丁基酚)-4,4’-联苯基二亚磷酸酯复合材料、对比例4、5中藻蓝蛋白添加量超过3%时,会影响产品的均匀性。
测试例2 抗老化测试
对上述实施例和对比例制备得到的高分子薄片材料老化前及老化后的抗张强度和断裂伸长率进行测试,具体测试方法如下:
1、抗张强度和断裂伸长率:断裂伸长率是指试样在受外力作用至拉断时,样品断裂瞬间的伸长量与与初始试验长度的比值,用百分率表示,具体的测试参见GBT 12914-2018纸和纸板抗张强度的测定恒速拉伸法(20mm/min),同一样品取10个样,样品的宽度为15毫米,其中5个样品的宽度方向为平行于样品的生产加工方向,另外5个样品的宽度方向为垂直于样品的生产加工方向,采用抗张试验仪以20mm/min进行拉伸同时进行伸长量的计算,分别计算出两个方向的断裂伸长率,再求平均,得出断裂伸长率。
断裂伸长率的测试根据GBT 12914-2018《纸和纸板抗张强度的测定恒速拉伸法》进行,测试结果如表2所示。
抗张强度为单位宽度的试样断裂前所能承受的最大张力,具体的测试参见GBT12914-2018纸和纸板抗张强度的测定恒速拉伸法(20mm/min),同一样品取10个样,样品的宽度为15毫米,其中5个样品的宽度方向为平行于样品的生产加工方向,另外5个样品的宽度方向为垂直于样品的生产加工方向,采用抗张试验仪以20mm/min测试出样品的抗张力,对测试出所有的抗张力进行求平均,得到样品的平均抗张力,利用平均抗张力除以样品的宽度得到抗张强度。
2、热抗老化测试:将样品进行老化处理,分别测试老化前后的拉升强度和断裂伸长率,测试结果如表2所示。
老化程序:在90℃的干热气氛中暴露6小时,然后再在实验室环境条件下充分冷却,此为一个老化循环次数,在指定循环次数(5次)结束后,取出相应的试片进行相关测试。
衰减计算:衰减率=(衰减前的强度/伸长率一衰减后的强度/伸长率)÷衰减前的强度/伸长率。
表2
从以上结果可以看出,实施例1-3添加了藻蓝蛋白后,本发明薄片材料的耐老化性能明显提高,其抗张强度和断裂伸长率的衰减在3%-9%之间。实施例4同时添加了化合物3和藻蓝蛋白后,其抗张强度和断裂伸长率在90℃老化处理5个循环后其衰减控制在3%左右。对比例6使用亚磷酸酯类抗氧化剂LXR 568,在发明的纺丝体系下,其耐老化效果劣于藻蓝蛋白以及化合物3。对比例7添加噻唑类抗氧化剂与纺丝溶剂的用量大于1:10,材料自身的力学性能有所下降。
前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式,并且很显然,根据上述教导,可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用,从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。
Claims (9)
1.一种闪蒸纺丝高分子薄片材料的制备方法,其特征在于,在纺丝过程中,纺丝原液的纺丝压力48小时内的增加值在0.05MPa以下,所述纺丝原液的粘度波动在3%以下;
所述纺丝原液的制备包括以下步骤:
将藻蓝蛋白冻干粉溶于水中得到溶液一;
将聚乙烯、溶液一加入纺丝溶剂中形成纺丝原液;其中所述溶液一中藻蓝蛋白的浓度为2-8 mg/mL,所述纺丝原液中藻蓝蛋白添加量不超过聚乙烯质量的3%;
其中所述粘度波动为纺丝原液粘度的变化值与纺丝原液初始粘度值的比值,用百分数表示。
2.一种闪蒸纺丝高分子薄片材料的制备方法,其特征在于,在纺丝过程中,纺丝原液的纺丝压力48小时内的增加值在0.05MPa以下,所述纺丝原液的粘度波动在3%以下;
所述纺丝原液的制备包括以下步骤:
将藻蓝蛋白冻干粉溶于水中得到溶液一;
将噻唑类抗氧化剂溶于卤化烃类溶剂得到溶液二;
将聚乙烯、溶液一、溶液二分别加入纺丝溶剂中形成纺丝原液;其中所述溶液一中藻蓝蛋白的浓度为2-8 mg/mL,所述纺丝原液中藻蓝蛋白添加量不超过聚乙烯质量的3%;
所述噻唑类抗氧化剂与纺丝溶剂的用量比为1︰(10-40);
其中所述粘度波动为纺丝原液粘度的变化值与纺丝原液初始粘度值的比值,用百分数表示。
3.如权利要求2所述的闪蒸纺丝高分子薄片材料的制备方法,其特征在于,所述噻唑类抗氧化剂选自下组中的一种或多种:
、/>、、。
4.如权利要求1或2所述的闪蒸纺丝高分子薄片材料的制备方法,其特征在于,所述纺丝溶剂为芳香烃类、脂族烃类、脂环烃类、不饱和烃类、卤化烃类、醇类、酯类、醚类、酮类、腈类、酰胺类、碳氟化合物类中的一种或两种以上的混合物。
5.如权利要求1或2所述的闪蒸纺丝高分子薄片材料的制备方法,其特征在于,所述纺丝原液的纺丝压力48小时内的增加值在0.03MPa以下,所述纺丝原液的粘度波动在2%以下。
6.如权利要求1或2所述的闪蒸纺丝高分子薄片材料的制备方法,其特征在于,所述纺丝原液的纺丝压力48小时内的增加值在0.01MPa以下,所述纺丝原液的粘度波动在1%以下。
7.如权利要求1或2所述的闪蒸纺丝高分子薄片材料的制备方法,其特征在于,厚度在(0.15mm,0.2mm]范围内的高分子薄片材料面积占全部高分子薄片材料面积的比值为65%以上。
8.如权利要求1或2所述的闪蒸纺丝高分子薄片材料的制备方法,其特征在于,厚度在(0.15mm,0.2mm]范围内的高分子薄片材料面积占全部高分子薄片材料面积的比值为75%以上。
9.如权利要求1-8任一项所述的制备方法制备得到的闪蒸纺丝高分子薄片材料在制备医疗包装或医用防护产品中的用途。
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CN202311657084.1A Active CN117344391B (zh) | 2023-12-06 | 2023-12-06 | 一种闪蒸纺丝高分子薄片材料的制备方法及其应用 |
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Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2254898A1 (de) * | 1971-11-22 | 1973-05-30 | Mitsubishi Chem Ind | Verfahren zur herstellung von fasern und verwendung dieser fasern |
CN1051596A (zh) * | 1989-08-22 | 1991-05-22 | 纳慕尔杜邦公司 | 制备聚乙烯丛丝薄膜原纤维丝的工艺 |
JP2019166515A (ja) * | 2017-06-19 | 2019-10-03 | 三菱製紙株式会社 | エアフィルター濾材及びエアフィルター |
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CN116575191A (zh) * | 2023-07-14 | 2023-08-11 | 江苏青昀新材料有限公司 | 一种抗菌闪蒸复合无纺布及其制备方法 |
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2023
- 2023-12-06 CN CN202311657084.1A patent/CN117344391B/zh active Active
Patent Citations (6)
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