JPWO2019205947A5 - - Google Patents
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Description
本発明は、不織布材料分野に関し、特に、超軽量断熱保温メルト・ブローン不織布及びその製造方法に関する。 FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to the field of nonwoven materials, and more particularly to an ultra- lightweight thermal insulating melt-blown nonwoven fabric and its manufacturing method.
不織布は、紡績織りを必要とせずに形成される織物であり、ただ紡織短繊維またはフィラメントを配向させてまたはランダムに配列してウェブ構造を形成した後、機械、加熱接着または化学等の方法で補強してなる。 Non-woven fabrics are fabrics that are formed without the need for spinning and weaving, just by orienting or randomly arranging textile short fibers or filaments to form a web structure, and then using mechanical, heat bonding or chemical methods. Be reinforced.
現在、不織布を調製する工程はさまざまで、例えば、論文《シリカ・エアロゲル/ポリプロピレン・メルト・ブローン不織布材料の調製及び性能の研究》において、ポリプロピレンとエアロゲルとを溶融混合してエアロゲル変性ポリプロピレン・メルト・ブローン不織布を調製する方法が提案された。CN 104446333 Aにおいて、PP(ポリプロピレン)繊維をAPTES(3-アミノ・プロピル・トリエトキシ・シラン)でシラン化処理した後にTEOS(テトラエトキシ・シラン)溶液に浸漬し、加水分解と共架橋ゲル反応によって、SiO2エアロゲル薄層を有する不織布を生成し、その後、浸漬、共加水分解、共架橋ゲル反応を交互に複数回行ってから乾燥させてPP繊維補強SiO2ゲル材料を得る。CN 106838547 Aに粉落ちのないナノボイド含有断熱材の保温フェルト(板)及びその製造方法が開示され、該技術によると、通常のニードルパンチ技術または梳綿技術を用いて、繊維でシート状またはロール状のフェルトの繊維基材を製造し、その後、該基材の繊維表面にバインダーを浸漬または噴射し、最後に繊維に研磨されたナノボイド断熱材を噴射してナノボイド材料が接着された保温フェルト(板)を得る。 At present, there are various processes for preparing nonwoven fabrics. A method for preparing blown nonwovens has been proposed. In CN 104446333 A, PP (polypropylene) fibers are silanized with APTES (3-amino propyl triethoxy silane) and then immersed in a TEOS (tetraethoxy silane) solution, hydrolysis and co-crosslinking gel reaction, A non-woven fabric with a thin SiO2 airgel layer is produced, then dipping, co-hydrolysis, co-cross-linking gel reaction are alternately performed multiple times and then dried to obtain PP fiber-reinforced SiO2 gel material. CN 106838547 A discloses a powder-free nanovoided insulation thermal insulation felt (board) and a method of making the same, according to which the fibers are sheeted or rolled using conventional needlepunching or carding techniques. A fibrous base material of shaped felt is produced, then a binder is immersed or sprayed on the fiber surface of the base material, and finally a nanovoid insulation material polished on the fiber is sprayed to obtain a heat insulating felt ( board).
しかし、上記方法にはいずれもある程度の技術問題が存在し、例えば、論文《シリカ・エアロゲル/ポリプロピレン・メルト・ブローン不織布材料の調製及び性能の研究》において溶融混合法でエアロゲル変性PPメルト・ブローン不織布を調製しているが、PPとエアロゲルとのかさ密度の差異が大きいので、限られた溶融区間のメルト・ブローン装置においては、エアロゲルが均一に分散され粒径調節可能な不織布を取得しにくい。CN104446333 AにおいてはPP繊維の表面にシラン化処理を行った後にTEOS溶液への浸漬、共加水分解、共架橋ゲル反応を複数回行わなければならないので、工程が複雑で時間がかかる以外、PP繊維に化学変性を行わなければならないので、PP繊維の力学的性能を低減させ、最終的な製品の力学的性能を低減させてしまう。また、PP繊維の表面に直接に接触していないSiO2キセロゲルは使用中に非常に脱落し易く、材料の使用寿命を短縮し、使用環境の劣化を招き、使用者の健康を害する。CN 106838547 Aにおいては繊維層、接着層、ナノボイド断熱層の3層を複合した方法で粉落ちのない保温フェルト(板)を調製し、工程が複雑で、ナノボイド断熱材の保温フェルト(板)での含有量や繊維基体に進入する深さが繊維基体内の繊維間のボイドの大きさの影響を大きく受け、また、該技術は吹き掛ける方法でナノボイド断熱材を添加し、その中の繊維基体がろ過材料に相当し、ナノボイド断熱材を基体の外表面だけに遮断してナノボイド断熱材を均一に分散させる効果を達成しにくく、使用中に保温フェルト(板)上の接着層にほこり等の異物が容易に接着して外観と通気性等の性能に影響を与えることになる。 However, all of the above methods have certain technical problems. However, since the bulk density difference between PP and airgel is large, it is difficult to obtain a nonwoven fabric with uniformly dispersed airgel and adjustable particle size in a melt blown apparatus with a limited melting zone. In CN104446333 A, after silanizing the surface of the PP fiber, immersion in the TEOS solution, co-hydrolysis, and co-crosslinking gel reaction must be performed multiple times, so the process is complicated and time-consuming. chemical modification has to be carried out immediately, which reduces the mechanical performance of the PP fiber and reduces the mechanical performance of the final product. In addition, the SiO2 xerogel, which is not in direct contact with the surface of the PP fiber, is very easy to fall off during use, shortening the service life of the material, causing deterioration of the use environment and harming the health of the user. In CN 106838547 A, a heat insulating felt (plate) that does not fall off powder is prepared by a method that combines three layers: a fiber layer, an adhesive layer, and a nanovoid heat insulating layer. content and penetration depth into the fiber substrate are greatly affected by the size of voids between fibers in the fiber substrate. corresponds to a filtering material, it is difficult to achieve the effect of blocking the nanovoid heat insulating material only on the outer surface of the substrate and dispersing the nanovoid heat insulating material uniformly. Foreign matter easily adheres to the material, which affects performance such as appearance and air permeability.
本発明は、既存技術においてメルト・ブローン法でエアロゲル変性不織布を調製するに存在するエアロゲル分散の均一性が低く、粒径が調整不能であり、エアロゲルが使用中に容易に脱落する課題を解決する超軽量断熱保温メルト・ブローン不織布及びその製造方法を提供する。 The present invention solves the problems of low uniformity of airgel dispersion, uncontrollable particle size , and easy falling off of airgel during use in the preparation of airgel modified nonwoven fabric by melt blown method in the existing technology. To provide a melt - blown nonwoven fabric for heat and heat insulation and a method for producing the same.
上記目的を実現するため、本発明の一態様によると、エアロゲル変性ポリプロピレンの調製方法を提供する。該調製方法は、重合反応の前または重合反応中において、エアロゲルを添加して粘度の低い反応物と混合することで、エアロゲルの均一な分散を実現する、プロピレン重合工程によってエアロゲル変性ポリプロピレンを調製することを含み、但し、反応物は、プロピレン・モノマーと、触媒と、補助剤と、を含み、エアロゲルの粒径は20nm~100μm間であり、空隙率は40%~99.9%間であり、かさ密度は3~500g/Lで、体積分率は、エアロゲル変性ポリプロピレンで調製される超軽量断熱保温メルト・ブローン不織布の体積の20%~60%を占める。 To achieve the above objects, according to one aspect of the present invention, a method for preparing airgel-modified polypropylene is provided. The preparation method prepares the airgel-modified polypropylene by the propylene polymerization process, which adds the airgel and mixes with the reactants with low viscosity before or during the polymerization reaction to achieve uniform dispersion of the airgel. with the proviso that the reactants comprise propylene monomers, catalysts and adjuvants, the particle size of the airgel is between 20 nm and 100 μm, and the porosity is between 40% and 99.9% , the bulk density is 3-500 g/L, and the volume fraction accounts for 20%-60% of the volume of the ultra-light heat insulating heat-retaining melt-blown nonwoven fabric prepared by airgel-modified polypropylene.
さらに、プロピレン重合工程は、気相法プロピレン重合工程、スラリー法プロピレン重合工程または液相法プロピレン重合工程である。 Furthermore, the propylene polymerization process is a gas phase propylene polymerization process, a slurry propylene polymerization process or a liquid phase propylene polymerization process.
さらに、気相法プロピレン重合工程において、エアロゲルを添加して粘度の低い反応物と混合することが、エアロゲルをプロピレン・モノマーと混合すること、または触媒と混合すること、または単独に重合反応装置に添加して、反応物と混合すること、または上記混合方式の任意の結合を含む。 Further, in the gas phase propylene polymerization process, the addition of airgel and mixing with reactants with low viscosity, mixing airgel with propylene monomer, or mixing with catalyst, or alone in the polymerization reactor. Including adding and mixing with the reactants or combining any of the above mixing schemes.
さらに、スラリー法プロピレン重合工程において、エアロゲルを添加して粘度の低い反応物と混合することが、エアロゲルを触媒と炭化水素系溶剤とからなるスラリー状液体と混合すること、またはプロピレン・モノマーと混合すること、または単独に重合反応装置に添加して、反応物と混合すること、または上記混合方式の任意の結合を含む。 Furthermore, in the slurry method propylene polymerization step, adding the airgel and mixing with a reactant with low viscosity, mixing the airgel with a slurry liquid consisting of a catalyst and a hydrocarbon solvent, or mixing with a propylene monomer or added alone to the polymerization reactor and mixed with the reactants, or any combination of the above mixing schemes.
さらに、スラリー法プロピレン重合工程は、得られたポリプロピレン原料を、脱灰、沈殿し溶剤とランダム体とを分離し、混練を行うことをさらに含む。 Furthermore, the slurry method propylene polymerization step further includes deashing and precipitating the obtained polypropylene raw material to separate the solvent and the random body , followed by kneading.
さらに、液相法プロピレン重合工程において、エアロゲルを添加して粘度の低い反応物と混合することが、エアロゲルをプロピレン・モノマーと混合すること、または触媒と混合すること、または単独に重合反応装置に添加して、反応物と混合すること、または上記混合方式の任意の結合を含む。 Further, in the liquid phase propylene polymerization process, the addition of airgel and mixing with reactants with low viscosity, mixing the airgel with propylene monomer, or mixing with catalyst, or alone in the polymerization reactor. Including adding and mixing with the reactants or combining any of the above mixing schemes.
さらに、液相法プロピレン重合工程において、フラッシュ蒸留分離してランダムコポリマーを除去することを含む。 Furthermore, it includes flash distillation separation to remove the random copolymer in the liquid phase propylene polymerization step.
本発明の他の態様によると、超軽量断熱保温メルト・ブローン不織布の調製方法を提供する。該調製方法は、上記いずれかの方法でエアロゲル変性ポリプロピレンを調製することと、エアロゲル変性ポリプロピレンをメルト・ブローン装置に投入して超軽量断熱保温メルト・ブローン不織布を調製することと、を含む。 According to another aspect of the present invention, there is provided a method for preparing an ultra-lightweight thermal insulating melt-blown nonwoven fabric. The preparation method includes preparing an airgel-modified polypropylene by any of the above methods, and feeding the airgel-modified polypropylene into a melt-blown apparatus to prepare an ultra-lightweight, heat-insulating, heat-retaining melt-blown nonwoven fabric.
本発明のさらに他の態様によると、上記いずれかのエアロゲル変性ポリプロピレンの調製方法によって調製されるエアロゲル変性ポリプロピレンであって、エアロゲル変性ポリプロピレンにおけるエアロゲルのサイズが15nm~100μmであるエアロゲル変性ポリプロピレンを提供する。 According to still another aspect of the present invention, there is provided an airgel-modified polypropylene prepared by any of the airgel-modified polypropylene preparation methods described above, wherein the airgel size in the airgel-modified polypropylene is 15 nm to 100 μm. .
本発明のさらに他の態様によると、上記超軽量断熱保温メルト・ブローン不織布の調製方法によって調製された超軽量断熱保温メルト・ブローン不織布であって、エアロゲルのサイズが15nm~10μmである超軽量断熱保温メルト・ブローン不織布を提供する。 According to still another aspect of the present invention, an ultralight heat insulating melt-blown nonwoven fabric prepared by the method for preparing an ultralight heat insulating meltblown nonwoven fabric described above, wherein the airgel size is 15 nm to 10 μm. A heat insulating melt-blown nonwoven fabric is provided.
本発明の技術案によると、如何なる分散補助剤も添加していない条件で、異なる粒径及び空隙率のエアロゲルを選択して使用し、エアロゲルの添加量を変えて、混合方式を改善することで、エアロゲルが均一に分散され良好なメルト・ブローン性能を有するエアロゲル変性ポリプロピレン粒子及び超軽量断熱保温機能を有するメルト・ブローン・ポリプロピレン不織布を調製し、不織布におけるエアロゲルが使用中に容易に脱落せず、使用寿命が長い。 According to the technical solution of the present invention, without adding any dispersing aid, airgel with different particle size and porosity can be selected and used, and the amount of airgel added can be changed to improve the mixing method. , To prepare airgel-modified polypropylene particles with good melt-blown performance with airgel uniformly dispersed and melt-blown polypropylene nonwoven fabric with ultra-light heat insulation and heat retention function, the airgel in the nonwoven fabric does not fall off easily during use, Long service life.
尚、矛盾しない限り、本願の実施例及び実施例中の特徴を互いに組み合わせることができる。以下、実施例を結合して本発明を詳しく説明する。 It should be noted that the embodiments of the present application and the features in the embodiments can be combined with each other unless contradictory. Hereinafter, the present invention will be described in detail by combining examples.
既存技術においてメルト・ブローン法によってエアロゲル変性不織布を調製する際に存在するエアロゲル分散の均一性が低く、粒径が調整不能であり、エアロゲルが容易に脱落する問題を解決するため、本発明は、in-situ重合法に基づいて、プロピレン・モノマーを原料として、特定のエアロゲルの特徴パラメータ(粒径、空隙率、かさ密度(3~500g/L)(かさ密度:自然に堆積された状態での単位体積の質量で、粒子内外の孔及粒子間の空隙を含む単位体積質量である)等)、エアロゲル添加量、混合方式を限定することで、エアロゲルの統計サイズが調整可能であり均一に分散され且つ良好なメルト・ブローン性能を有する変性ポリプロピレンであって、メルト・ブローンを経て、良好な断熱保温機能を有するエアロゲル変性メルト・ブローンPP(ポリプロピレン)不織布を取得することができる変性ポリプロピレンを調製する方法を提供する。本発明によると、既存の繊維充填方法でエアロゲルフェルト(板)を調製する技術に存在するエアロゲルが容易に脱落し、使用寿命が短く、使用環境の劣化を招き、使用者の健康を害する等の問題を有効に回避することができる。 In order to solve the problems of low uniformity of airgel dispersion, uncontrollable particle size , and easy falling off of airgel when preparing airgel-modified nonwoven fabrics by melt blown method in the existing technology, the present invention provides: Based on an in-situ polymerization method, propylene monomer is used as a raw material to determine specific airgel characteristic parameters ( particle size , porosity, bulk density (3-500 g/L) (bulk density: The mass of the unit volume is the mass of the unit volume including the pores inside and outside the particles and the voids between the particles), etc.), and by limiting the amount of airgel added and the mixing method, the statistical size of the airgel can be adjusted and dispersed uniformly. and a modified polypropylene with good melt-blown performance, which can be obtained through melt-blowing to obtain an airgel-modified melt-blown PP (polypropylene) nonwoven fabric with good heat insulation and heat retention function provide a way. According to the present invention, the airgel existing in the technology of preparing airgel felt (board) by the existing fiber filling method easily falls off, the service life is short, the use environment deteriorates, and the user's health is damaged. Problems can be effectively avoided.
本発明の典型的な実施形態によると、エアロゲル変性ポリプロピレンの調製方法を提供する。該調製方法は、重合反応の前または重合反応中において、エアロゲルを添加して粘度の低い反応物と混合することで、エアロゲルの均一な分散を実現する、プロピレン重合工程によってエアロゲル変性ポリプロピレンを調製することを含み、但し、反応物は、プロピレン・モノマーと、触媒と、補助剤と、を含み、エアロゲルの粒径は20nm~100μm間であり、空隙率は40%~99.9%間であり、かさ密度は3~500g/Lで、体積分率は、エアロゲル変性ポリプロピレンで調製される超軽量断熱保温メルト・ブロ
ーン不織布の体積の20%~60%を占める。
According to an exemplary embodiment of the present invention, a method for preparing airgel modified polypropylene is provided. The preparation method prepares the airgel-modified polypropylene by the propylene polymerization process, which adds the airgel and mixes with the reactants with low viscosity before or during the polymerization reaction to achieve uniform dispersion of the airgel. with the proviso that the reactants comprise propylene monomers, catalysts and adjuvants, the particle size of the airgel is between 20 nm and 100 μm, and the porosity is between 40% and 99.9% , the bulk density is 3-500 g/L, and the volume fraction accounts for 20%-60% of the volume of the ultra-light heat insulating heat-retaining melt-blown nonwoven fabric prepared by airgel-modified polypropylene.
本発明において、触媒はチーグラ‐ナッタ触媒系、メタロセン触媒系であることができ、使用量は30~0.8kg.pp/g.cat(0.1~5ppm)であり、補助剤は水素であることができ、使用量は50~1000ppmである。 In the present invention, the catalyst can be Ziegler-Natta catalyst system, metallocene catalyst system, and the amount used is 30-0.8 kg. pp/g. cat (0.1-5 ppm), the auxiliary agent can be hydrogen, and the amount used is 50-1000 ppm.
本発明の技術によると、如何なる分散補助剤も添加していない条件で、異なる粒径及び空隙率のエアロゲルを選択し使用し、エアロゲルの添加量を変えて、混合方式を改善することで、エアロゲルが均一に分散され良好なメルト・ブローン性能を有するエアロゲル変性ポリプロピレン粒子、及び超軽量断熱保温機能を有するメルト・ブローン・ポリプロピレン不織布を調製することができる。また、in-situ重合法によってエアロゲル変性ポリプロピレンを獲得するので、このような調製方法によると、粉の分散が均一で、粒径を調整可能なポリマーが得られ、加工中にポリプロピレン溶融体が表面張力と流路せん断力の作用を受けたため、エアロゲルがポリプロピレン基体内に覆われていて、不織布におけるエアロゲルが使用中に脱落せず、使用寿命が長い。 According to the technology of the present invention, under the condition that no dispersing agent is added, airgel with different particle size and porosity can be selected and used, and the amount of airgel added can be changed to improve the mixing method. It is possible to prepare airgel-modified polypropylene particles that are uniformly dispersed and have good melt-blown performance, and melt-blown polypropylene nonwoven fabrics that have ultra-light heat insulation and heat retention functions. In addition, since the airgel modified polypropylene is obtained by in-situ polymerization, such a preparation method provides a polymer with uniform powder dispersion and tunable particle size , and during processing, the melt of the polypropylene melts on the surface. Due to the action of tension and channel shear force, the airgel is covered in the polypropylene substrate, and the airgel in the nonwoven fabric does not fall off during use, and has a long service life.
本発明の典型的な実施形態によると、プロピレン重合工程は、気相法プロピレン重合工程、スラリー法プロピレン重合工程または液相法プロピレン重合工程である。 According to a typical embodiment of the present invention, the propylene polymerization process is a gas phase propylene polymerization process, a slurry propylene polymerization process or a liquid phase propylene polymerization process.
本発明の典型的な実施形態によると、気相法プロピレン重合工程において、エアロゲルを添加して粘度の低い反応物と混合することが、エアロゲルをプロピレン・モノマーと混合すること、または触媒と混合すること、または単独に重合反応装置に添加して、反応物と混合すること、または上記混合方式の任意の結合を含む。 According to an exemplary embodiment of the present invention, in the gas phase propylene polymerization process, adding airgel and mixing with reactants with low viscosity, mixing airgel with propylene monomer, or mixing with catalyst or added alone to the polymerization reactor and mixed with the reactants, or any combination of the above mixing schemes.
本発明の典型的な実施形態によると、スラリー法プロピレン重合工程において、エアロゲルを添加して粘度の低い反応物と混合することが、エアロゲルを触媒と炭化水素系溶剤とからなるスラリー状液体と混合すること、またはプロピレン・モノマーと混合すること、または単独に重合反応装置に添加して、反応物と混合すること、または上記混合方式の任意の結合を含む。 According to a typical embodiment of the present invention, in the slurry propylene polymerization step, the addition of the airgel and mixing with the low-viscosity reactant is performed by mixing the airgel with the slurry-like liquid comprising the catalyst and the hydrocarbon-based solvent. or mixed with propylene monomer, or added alone to the polymerization reactor and mixed with the reactants, or any combination of the above mixing schemes.
好ましくは、スラリー法プロピレン重合工程が、得られたポリプロピレン原料を、脱灰、沈殿し溶剤とランダム体とを分離し、混練を行うことをさらに含む。 Preferably, the slurry propylene polymerization step further includes deashing and precipitating the obtained polypropylene raw material to separate the solvent and the random body , followed by kneading.
本発明の典型的な実施形態によると、液相法プロピレン重合工程において、エアロゲルを添加して粘度の低い反応物と混合することが、エアロゲルをプロピレン・モノマーと混合すること、または触媒と混合すること、または単独に重合反応装置に添加して、反応物と混合すること、または上記混合方式の任意の結合を含む。 According to an exemplary embodiment of the present invention, in the liquid phase propylene polymerization process, the addition of airgel and mixing with the low viscosity reactants, mixing the airgel with propylene monomer, or mixing with the catalyst. or added alone to the polymerization reactor and mixed with the reactants, or any combination of the above mixing schemes.
好ましくは、液相法プロピレン重合工程において、フラッシュ蒸留分離してランダムコポリマーを除去することを含む。 Preferably, the liquid phase propylene polymerization step includes flash distillation separation to remove the random copolymer .
本発明の典型的な実施形態によると、超軽量断熱保温メルト・ブローン不織布の調製方法を提供する。該調製方法は、上記いずれかの方法でエアロゲル変性ポリプロピレンを調製することと、エアロゲル変性ポリプロピレンをメルト・ブローン装置に投入して超軽量断熱保温メルト・ブローン不織布を調製することと、を含む。 According to an exemplary embodiment of the present invention, a method for preparing an ultra-lightweight thermal insulating melt-blown nonwoven fabric is provided. The preparation method includes preparing an airgel-modified polypropylene by any of the above methods, and feeding the airgel-modified polypropylene into a melt-blown apparatus to prepare an ultra-lightweight, heat-insulating, heat-retaining melt-blown nonwoven fabric.
本発明の典型的な実施形態によると、エアロゲル変性ポリプロピレンを提供する。該エアロゲル変性ポリプロピレンは、上記いずれかの調製方法によって調製され、エアロゲル変性ポリプロピレンにおけるエアロゲルのサイズが15nm~100μmである。 According to an exemplary embodiment of the present invention, airgel modified polypropylene is provided. The airgel-modified polypropylene is prepared by any of the preparation methods described above, and the airgel size in the airgel-modified polypropylene is 15 nm to 100 μm.
本発明の典型的な実施形態によると、超軽量断熱保温メルト・ブローン不織布を提供する。該超軽量断熱保温メルト・ブローン不織布は、上記調製方法によって調製され、超軽量断熱保温メルト・ブローン不織布におけるエアロゲルのサイズは15nm~10μmである。該不織布は、軽量で保温効果が高い等のメリットを有する。 According to an exemplary embodiment of the present invention, an ultra-lightweight thermal insulating melt-blown nonwoven fabric is provided. The ultralight heat insulating melt-blown nonwoven fabric is prepared by the above preparation method, and the size of airgel in the ultralight heat insulating meltblown nonwoven fabric is 15 nm-10 μm. The nonwoven fabric has merits such as being lightweight and having a high heat-retaining effect.
以下、実施例を結合して本発明の有益な効果をさらに説明し、以下の実施例で詳細に説明しないステップまたは原料については本分野でよく用いられる技術手段または通常の原料で実現することができる。 Hereinafter, the beneficial effects of the present invention will be further described by combining the examples, and the steps or raw materials not described in detail in the following examples can be realized by technical means or ordinary raw materials commonly used in the field. can.
実施例1
気相法:
加熱乾燥または脱水剤の方法でエアロゲルに対して脱水乾燥を行った。不活性ガスまたは脱酸剤を用いて、脱水したエアロゲルを脱酸させて、乾燥、脱酸したエアロゲルを得た。
Example 1
Gas phase method:
Dehydration drying was performed on the airgel by the method of heat drying or dehydrating agent. An inert gas or a deoxidizing agent was used to deoxidize the dehydrated airgel to obtain a dry, deoxidized aerogel.
超高活性触媒TiCl3/ジイソブチル・ジメトキシ・シラン/MgCl2/Et3Al(質量比は25:55:21:53で、TiCl3は8ppmである。)、精製されたプロピレン・モノマー、水素(150ppm)、脱水脱酸したエアロゲル(プロピレンの2wt%)を順に第1の水平式攪拌床反応器に投入して攪拌を開始し、温度を71℃まで上昇し、圧力は2.25MPaである。得られたポリプロピレン粉体を粉体搬送ファンによって第2の水平式攪拌床反応器に投入し、同時に、第2の水平式攪拌床反応器に精製されたプロピレン・モノマーと水素を添加して攪拌を開始し、温度を71℃まで上昇し、圧
力は2.25MPaである。重合反応の後に、ポリプロピレン粉体がバッグ・フィルター(bag filter)でガスと分離され、脱気チャンバー中で乾燥し不活性化して、押出造粒システムに入って混練し造粒される。
Ultra high activity catalyst TiCl 3 /diisobutyl dimethoxy silane/MgCl 2 /Et 3 Al (mass ratio 25:55:21:53, TiCl 3 is 8 ppm), purified propylene monomer, hydrogen ( 150 ppm), dehydrated and deoxidized airgel (2 wt % of propylene) are sequentially charged into the first horizontal stirred bed reactor, stirring is started, the temperature is raised to 71° C., and the pressure is 2.25 MPa. The obtained polypropylene powder is charged into the second horizontal stirred bed reactor by means of a powder conveying fan, and at the same time, the purified propylene monomer and hydrogen are added to the second horizontal stirred bed reactor and stirred. is started, the temperature is increased to 71° C. and the pressure is 2.25 MPa. After the polymerization reaction, the polypropylene powder is separated from gas in a bag filter, dried and deactivated in a degassing chamber, and enters an extrusion granulation system for kneading and granulation.
GB/T 30923-2014プラスチックにおけるポリプロピレン(PP)・メルト・ブローン専用材料を用いて、以上のポリプロピレンのテストを行った結果、溶融指数は715g/10minであった。 Polypropylene (PP) melt-blown specific material in GB/T 30923-2014 plastics was used to test the above polypropylene, resulting in a melt index of 715 g/10 min.
以上のポリプロピレン粒子を通常のポリプロピレン・メルト・ブローン機器、工程パラメータでメルト・ブローンを行って、熱伝導係数が0.029W/(m・K)であって、、エアロゲルが最終的な超軽量断熱保温メルト・ブローン不織布の体積分率の56%を占める、エアロゲル含有のメルト・ブローン・ポリプロピレン不織布を取得した。具体的なメルト・ブローン・パラメータは、ダイ温度が245℃で、ダイからキャッチャーまでの距離が0.152mであり、熱風温度が145℃で、熱風速度が500m/sである。 The above polypropylene particles are melt blown with ordinary polypropylene melt blown equipment and process parameters, the thermal conductivity coefficient is 0.029 W / (m K), and the airgel is the final ultralight insulation An aerogel-containing melt-blown polypropylene nonwoven was obtained, which occupied 56% of the volume fraction of the heat-retaining melt-blown nonwoven. The specific melt blown parameters are a die temperature of 245° C., a distance from the die to the catcher of 0.152 m, a hot air temperature of 145° C. and a hot air velocity of 500 m/s.
実施例2
液相法:
実施例1と同様にエアロゲルに乾燥脱酸前処理を行った。
Example 2
Liquid phase method:
The airgel was subjected to dry deacidification pretreatment in the same manner as in Example 1.
12m3の重合釜に精製されたプロピレン・モノマー3000kgを投入し、脱水脱酸したエアロゲルを原料追加口から重合釜に添加して攪拌を開始し、その後、触媒TiCl3/AlEt2Cl/Lewis塩基(TiCl3は50ppmで、アルミニウム/チタンのモル比は11で、Lewis塩基/チタンのモル比は3である。)、水素(150ppm)を添加し、温度を75℃まで上昇し、圧力は3.5MPaで、重合を開始する。転化率が70%~80%に達するまで重合させて反応を停止し、未反応のプロピレン・モノマーを排出し、ポリプロピレンをフラッシュ蒸留釜へ取り入れてフラッシュ蒸留を行った後に空気を通過させて、取り出してポリプロピレン粉体を取得して、押出造粒してポリプロピレン粒子を得た。 3000 kg of purified propylene monomer is put into a 12 m 3 polymerization vessel, dehydrated and deoxidized airgel is added to the polymerization vessel through the raw material addition port, stirring is started, and then the catalyst TiCl 3 /AlEt 2 Cl / Lewis base. (TiCl 3 is 50 ppm, the aluminum/titanium molar ratio is 11, and the Lewis base/titanium molar ratio is 3.), hydrogen (150 ppm) is added, the temperature is increased to 75° C. and the pressure is 3. At .5 MPa, start the polymerization. The reaction is terminated by polymerizing until conversion reaches 70%-80%, unreacted propylene monomer is discharged, polypropylene is taken into the flash still, flash distillation is followed by air passage and discharge. Polypropylene powder was obtained by extrusion granulation to obtain polypropylene particles.
GB/T 30923-2014プラスチックにおけるポリプロピレン(PP)・メルト・ブローン専用材料を用いて、以上のポリプロピレンにテストを行った結果、溶融指数は898g/10minであった。 Polypropylene (PP) melt-blown specific material in GB/T 30923-2014 plastics was used to test the above polypropylene, resulting in a melt index of 898 g/10 min.
以上のポリプロピレン粒子を通常のポリプロピレン・メルト・ブローン機器、工程パラメータでメルト・ブローンを行って、熱伝導係数が0.031W/(m・K)であって、エアロゲルが最終的な超軽量断熱保温メルト・ブローン不織布の体積分率の49%を占める、エアロゲル含有のメルト・ブローン・ポリプロピレン不織布を取得した。具体的なメルト・ブローン・パラメータは、ダイ温度が240℃で、ダイからキャッチャーまでの距離が0.152mであって、熱風温度が140℃で、熱風速度が400m/sである。 The above polypropylene particles are melt-blown with ordinary polypropylene melt-blown equipment and process parameters, the thermal conductivity coefficient is 0.031 W/(mK), and the airgel is the final ultra-lightweight heat insulation and heat insulation An aerogel-containing melt-blown polypropylene nonwoven was obtained, accounting for 49% of the volume fraction of the melt-blown nonwoven. The specific melt blown parameters are a die temperature of 240° C., a distance from the die to the catcher of 0.152 m, a hot air temperature of 140° C. and a hot air velocity of 400 m/s.
実施例3
スラリー法:
実施例1と同様にエアロゲルに乾燥脱酸前処理を行った。
Example 3
Slurry method:
The airgel was subjected to dry deacidification pretreatment in the same manner as in Example 1.
触媒TiCl3/AlEt2Cl/Lewis塩基(TiCl3は50ppmであって、アルミニウム/チタンのモル比は11で、Lewis塩基/チタンのモル比は3である。)、水素(150ppm)を前重合反応器に投入し、不活性溶剤であるヘキサンとスラリー液状になるまで混合し、窒素シール条件で定量の気体状の精製されたプロピレンを添加して、10~25℃の温度で1~2h重合させて前重合された触媒を得た。 Catalyst TiCl 3 /AlEt 2 Cl/Lewis base (TiCl 3 is 50 ppm, aluminum/titanium molar ratio is 11, Lewis base/titanium molar ratio is 3), hydrogen (150 ppm) is prepolymerized. It is charged into a reactor, mixed with hexane as an inert solvent until it becomes a slurry liquid, and a certain amount of gaseous purified propylene is added under nitrogen blanket conditions to polymerize at a temperature of 10-25°C for 1-2 hours. to obtain a prepolymerized catalyst.
前重合された触媒と脱水脱酸したエアロゲルとを液体状の精製されたプロピレンに投入して攪拌を開始し、温度を70℃まで上昇し、圧力は1.0MPaで、重合を開始する。転化率が70%~80%に達するまで重合させて反応を停止し、未反応のプロピレン・モノマーを排出し、ポリプロピレンをフラッシュ蒸留釜へ取り入れてフラッシュ蒸留を行った後に空気を通過させて、洗浄、遠心分離、乾燥を経て、取り出してポリプロピレン粉体を得て、押出造粒してポリプロピレン粒子を得た。 The prepolymerized catalyst and the dehydrated and deoxidized airgel are put into liquid refined propylene, stirring is started, the temperature is raised to 70° C., and the pressure is 1.0 MPa to initiate polymerization. The reaction is terminated by polymerizing until conversion reaches 70%-80%, unreacted propylene monomer is discharged and the polypropylene is taken into a flash still and flash distilled followed by passing air and washing. , centrifugal separation, drying, taking out to obtain polypropylene powder, extrusion granulation to obtain polypropylene particles.
GB/T 30923-2014プラスチックにおけるポリプロピレン(PP)メルトブローン専用材料を用いて、以上のポリプロピレンに対してテストを行った結果、溶融指数は912g/10minであった。 Polypropylene (PP) meltblown specific material in GB/T 30923-2014 plastics was used to test the above polypropylene, resulting in a melt index of 912 g/10 min.
以上のポリプロピレン粒子を通常のポリプロピレン・メルト・ブローン機器、工程パラメータでメルト・ブローンを行って、熱伝導係数が0.035W/(m・K)であって、エアロゲルが最終的な超軽量断熱保温メルト・ブローン不織布の体積分率の40%を占める、エアロゲル含有のメルト・ブローン・ポリプロピレン不織布を取得した。具体的なメルト・ブローン・パラメータは、ダイ温度が240℃で、ダイからキャッチャーまでの距離が0.152mであって、熱風温度が140℃で、熱風速度が400m/sである。 The above polypropylene particles are melt-blown with ordinary polypropylene melt-blown equipment and process parameters, the thermal conductivity coefficient is 0.035 W / (m K), and the airgel is the final ultra-lightweight heat insulation and heat insulation An aerogel-containing melt-blown polypropylene nonwoven was obtained, accounting for 40% of the volume fraction of the melt-blown nonwoven. The specific melt blown parameters are a die temperature of 240° C., a distance from the die to the catcher of 0.152 m, a hot air temperature of 140° C. and a hot air velocity of 400 m/s.
実施例4
スラリー法:
実施例1と同様にエアロゲルに乾燥脱酸前処理を行った。
Example 4
Slurry method:
The airgel was subjected to dry deacidification pretreatment in the same manner as in Example 1.
脱水脱酸したエアロゲル、触媒TiCl3/AlEt2Cl/Lewis塩基(TiCl3は50ppmであって、アルミニウム/チタンのモル比は11で、Lewis塩基/チタンのモル比は3である。)、水素(150ppm)を前重合反応器に投入し、不活性溶剤であるヘキサンとスラリー液状になるまで混合し、窒素シール条件で定量の気体状の精製されたプロピレンを添加して、10~25℃の温度で1~2h重合させて前重合された触媒を得た。 Dehydrated deoxidized airgel, catalyst TiCl 3 /AlEt 2 Cl/Lewis base (TiCl 3 is 50 ppm, aluminum/titanium molar ratio is 11, Lewis base/titanium molar ratio is 3), hydrogen (150ppm) was charged into the prepolymerization reactor, mixed with hexane, an inert solvent, until slurry became liquid, and under nitrogen blanket conditions, a certain amount of gaseous purified propylene was added, and the temperature was adjusted to 10-25°C. A prepolymerized catalyst was obtained by polymerizing at temperature for 1-2 h.
上記触媒を液体状の精製されたプロピレンに添加して攪拌を開始し、温度を70℃まで上昇し、圧力は1.0MPaであって、重合を開始する。転化率が70%~80%に達するまで重合させて反応を停止し、未反応のプロピレン・モノマーを排出し、ポリプロピレンをフラッシュ蒸留釜へ取り入れてフラッシュ蒸留を行った後に空気を通過させて、洗浄、遠心分離、乾燥を経て、取り出してポリプロピレン粉体を得て、押出造粒してポリプロピレン粒子を得た。 The above catalyst is added to the liquid purified propylene, stirring is started, the temperature is raised to 70° C. and the pressure is 1.0 MPa to initiate polymerization. The reaction is terminated by polymerizing until conversion reaches 70%-80%, unreacted propylene monomer is discharged and the polypropylene is taken into a flash still and flash distilled followed by passing air and washing. , centrifugal separation, drying, taking out to obtain polypropylene powder, extrusion granulation to obtain polypropylene particles.
GB/T 30923-2014プラスチックにおけるポリプロピレン(PP)メルト・ブローン専用材料を用いて、以上のポリプロピレンに対してテストを行った結果、溶融指数は804g/10minであった。 Polypropylene (PP) melt-blown specific material in GB/T 30923-2014 plastics was used to test the above polypropylene, resulting in a melt index of 804 g/10 min.
以上のポリプロピレン粒子を通常のポリプロピレン・メルト・ブローン機器、工程パラメータでメルト・ブローンを行って、熱伝導係数が0.030W/(m・K)であって、エアロゲルが最終的な超軽量断熱保温メルト・ブローン不織布の体積分率の52%を占める、エアロゲル含有のメルト・ブローン・ポリプロピレン不織布を取得した。具体的なメルト・ブローン・パラメータは、ダイ温度が245℃で、ダイからキャッチャーまでの距離が0.152mであって、熱風温度が145℃で、熱風速度が500m/sである。 The above polypropylene particles are melt-blown with ordinary polypropylene melt-blown equipment and process parameters, the thermal conductivity coefficient is 0.030 W / (m K), and the airgel is the final ultra-lightweight heat insulation and heat insulation An aerogel-containing melt-blown polypropylene nonwoven was obtained, accounting for 52% of the volume fraction of the melt-blown nonwoven. The specific melt blown parameters are a die temperature of 245° C., a distance from the die to the catcher of 0.152 m, a hot air temperature of 145° C. and a hot air velocity of 500 m/s.
実施例5:
気相法:
加熱乾燥または脱水剤の方法でエアロゲルに対して脱水乾燥を行った。不活性ガスまたは脱酸剤を用いて、脱水したエアロゲルを脱酸させて、乾燥、脱酸したエアロゲルを得た。
Example 5:
Gas phase method:
Dehydration drying was performed on the airgel by the method of heat drying or dehydrating agent. An inert gas or a deoxidizing agent was used to deoxidize the dehydrated airgel to obtain a dry, deoxidized aerogel.
超高活性触媒TiCl3/ジイソブチル・ジメトキシ・シラン/MgCl2/Et3Al(質量比は25:55:21:53であり、TiCl3は8ppmである。)、精製されたプロピレン・モノマー及び水素(150ppm)を順に第1の水平式攪拌床反応器に投入して攪拌を開始し、温度を71℃まで上昇し、圧力は2.25MPaである。得られたポリプロピレン粉体を粉体搬送ファンによって第2の水平式攪拌床反応器に投入し、同時に第2の水平式攪拌床反応器に脱水脱酸したエアロゲル(第1の水平式攪拌床反応器中のプロピレンの0.8wt%である)、精製されたプロピレン・モノマー及び水素と投入
して攪拌を開始し、温度を71℃まで上昇し、圧力は2.25MPaである。重合反応させた後に、ポリプロピレン粉体がバッグ・フィルターでガスと分離され、脱気チャンバー中で乾燥し不活性化して、押出造粒システムに入って混練し造粒される。
Ultra-high activity catalyst TiCl3 /diisobutyldimethoxysilane/ MgCl2 / Et3Al (mass ratio is 25:55:21:53, TiCl3 is 8ppm), purified propylene monomer and hydrogen (150 ppm) are sequentially charged into the first horizontal stirred bed reactor, stirring is started, the temperature is raised to 71° C., and the pressure is 2.25 MPa. The obtained polypropylene powder was introduced into the second horizontal stirred bed reactor by means of a powder-conveying fan, and at the same time the dehydrated and deoxidized airgel (first horizontal stirred bed reactor 0.8 wt% of the propylene in the vessel), purified propylene monomer and hydrogen are added, stirring is started, the temperature is raised to 71°C, and the pressure is 2.25 MPa. After the polymerization reaction, the polypropylene powder is separated from the gas by a bag filter, dried and deactivated in a degassing chamber, and enters an extrusion granulation system for kneading and granulation.
GB/T 30923-2014プラスチックにおけるポリプロピレン(PP)・メルト・ブローン専用材料を用いて、以上のポリプロピレンに対してテストを行った結果、溶融指数は1206g/10minであった。 Polypropylene (PP) melt-blown specific material in GB/T 30923-2014 plastics was used to test the above polypropylene, resulting in a melt index of 1206 g/10 min.
以上のポリプロピレン粒子を通常のポリプロピレン・メルト・ブローン機器、工程パラメータでメルト・ブローンを行って、熱伝導係数が0.058W/(m・K)であって、エアロゲルが最終的な超軽量断熱保温メルト・ブローン不織布の体積分率の23%を占める、エアロゲル含有のメルト・ブローン・ポリプロピレン不織布を取得した。具体的なメルト・ブローン・パラメータは、ダイ温度が245℃で、ダイからキャッチャーまでの距離が0.152mであって、熱風温度が145℃で、熱風速度が500m/sである。 The above polypropylene particles are melt-blown with ordinary polypropylene melt-blown equipment and process parameters, and the thermal conductivity coefficient is 0.058 W / (m K), and the airgel is the final ultra-light insulation and heat insulation. An aerogel-containing melt-blown polypropylene nonwoven was obtained, accounting for 23% of the volume fraction of the melt-blown nonwoven. The specific melt blown parameters are a die temperature of 245° C., a distance from the die to the catcher of 0.152 m, a hot air temperature of 145° C. and a hot air velocity of 500 m/s.
比較例1:
スラリー法:
実施例1と同様にエアロゲルに乾燥脱酸前処理を行った。
Comparative Example 1:
Slurry method:
The airgel was subjected to dry deacidification pretreatment in the same manner as in Example 1.
触媒TiCl3/AlEt2Cl/Lewis塩基(TiCl3は50ppmであって、アルミニウム/チタンのモル比は11で、Lewis塩基/チタンのモル比は3である。)、水素(150ppm)を前重合反応器に投入し、不活性溶剤であるヘキサンとスラリー液状になるまで混合し、窒素シール条件で定量の気体状の精製されたプロピレンを添加して10~25℃の温度で1~2h重合させて前重合された触媒を得た。 Catalyst TiCl 3 /AlEt 2 Cl/Lewis base (TiCl 3 is 50 ppm, aluminum/titanium molar ratio is 11, Lewis base/titanium molar ratio is 3), hydrogen (150 ppm) is prepolymerized. It is put into a reactor, mixed with hexane as an inert solvent until it becomes a slurry liquid, and a fixed amount of gaseous purified propylene is added under a nitrogen blanket condition, and polymerized at a temperature of 10 to 25° C. for 1 to 2 hours. to obtain a prepolymerized catalyst.
前重合された触媒と脱水脱酸したエアロゲルを液体状の精製されたプロピレンに投入して攪拌を開始し、温度を70℃まで上昇し、圧力は1.0MPaであって、重合を開始する。転化率が70%~80%に達するまで重合させて反応を停止し、未反応のプロピレン・モノマーを排出し、ポリプロピレンをフラッシュ蒸留釜へ取り入れてフラッシュ蒸留を行った後に空気を通過させて、洗浄、遠心分離、乾燥を経て、取り出してポリプロピレン粉体を得て、押出造粒してポリプロピレン粒子を得た。 The prepolymerized catalyst and the deoxidized airgel are added to the liquid purified propylene, stirring is started, the temperature is raised to 70° C., and the pressure is 1.0 MPa to initiate polymerization. The reaction is terminated by polymerizing until conversion reaches 70%-80%, unreacted propylene monomer is discharged and the polypropylene is taken into a flash still and flash distilled followed by passing air and washing. , centrifugal separation, drying, taking out to obtain polypropylene powder, extrusion granulation to obtain polypropylene particles.
GB/T 30923-2014プラスチックにおけるポリプロピレン(PP)・メルト・ブローン専用材料を用いて、以上のポリプロピレンに対してテストを行った結果、溶融指数は1327g/10minであった。 Polypropylene (PP) melt-blown specific material in GB/T 30923-2014 plastics was used to test the above polypropylene, resulting in a melt index of 1327 g/10 min.
以上のポリプロピレン粒子を通常のポリプロピレン・メルト・ブローン機器、工程パラメータでメルト・ブローンを行って、熱伝導係数が0.084W/(m・K)であって、エアロゲルが最終的な超軽量断熱保温メルト・ブローン不織布の体積分率の10%を占める、エアロゲル含有のメルト・ブローン・ポリプロピレン不織布を取得した。具体的なメルト・ブローン・パラメータは、ダイ温度が240℃で、ダイからキャッチャーまでの距離が0.152mであって、熱風温度が140℃で、熱風速度が400m/sである。 The above polypropylene particles are melt-blown with ordinary polypropylene melt-blown equipment and process parameters, the thermal conductivity coefficient is 0.084 W/(m K), and the airgel is the final ultralight heat insulation and heat insulation An aerogel-containing melt-blown polypropylene nonwoven was obtained, accounting for 10% of the volume fraction of the melt-blown nonwoven. The specific melt blown parameters are a die temperature of 240° C., a distance from the die to the catcher of 0.152 m, a hot air temperature of 140° C. and a hot air velocity of 400 m/s.
上述のように、本発明の上記実施例によると以下の技術効果を実現できる。 As described above, the above embodiments of the present invention can achieve the following technical effects.
1)簡単で効率的なエアロゲル混合方式を提供し、良好なメルト・ブローン性能を有するエアロゲル変性PP、超軽量断熱保温PPメルト・ブローン不織布を取得した。 1) Provided a simple and efficient airgel mixing method, and obtained airgel-modified PP, ultra-light heat insulation and heat retention PP melt-blown non-woven fabric with good melt-blown performance.
2)ポリプロピレン及びそのメルト・ブローン不織布におけるエアロゲルの粒径サイズ、分散性が調整可能になった。 2) It became possible to adjust the particle size and dispersibility of airgel in polypropylene and its melt-blown nonwoven fabric.
以上は、本発明の好適な実施例に過ぎず、本発明を限定するものではなく、当業者であれば本発明に様々な修正や変形が可能である。本発明の精神や原則内での全ての修正、同等置換、改良などは本発明の保護範囲内に含まれる。
The above is only a preferred embodiment of the present invention, and does not limit the present invention, and various modifications and variations can be made to the present invention by those skilled in the art. All modifications, equivalent replacements, improvements, etc. within the spirit and principle of the present invention shall fall within the protection scope of the present invention.
Claims (9)
前記エアロゲル変性ポリプロピレンをメルト・ブローン装置に投入して断熱保温メルト・ブローン不織布を調製することと、を含むことを特徴とする断熱保温メルト・ブローン不織布の調製方法。 Preparing an airgel modified polypropylene, wherein the airgel is added and mixed with the reactants prior to or during the in-situ polymerization reaction to achieve uniform dispersion of the airgel. An airgel modified polypropylene is prepared by a polymerization process, wherein the reactants include propylene monomer, a catalyst, and an auxiliary agent that does not contain a dispersing aid, and the particle size of the airgel is 20 nm to 100 μm; The porosity is 40%-99.9%, the bulk density is 3-500g/L, the airgel accounts for 20%-60% of the volume of the heat insulating melt-blown nonwoven fabric, and the auxiliary agent is hydrogen. to be and
A method for preparing a heat-insulating heat-retaining melt-blown nonwoven fabric, comprising: putting the airgel-modified polypropylene into a melt-blowing device to prepare a heat-insulating heat-retaining melt-blown non-woven fabric .
A heat-insulating heat-retaining melt-blown nonwoven fabric prepared by the preparation method according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the size of the airgel is 15 nm-10 μm.
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