一种带有驻极效果的熔喷无纺材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及高分子材料领域,特别涉及一种带有驻极效果的熔喷无纺材料及其制备方法。
背景技术
研究显示，通过驻极处理的熔喷聚丙烯纤维由于表面带有电荷，具有吸附空气中颗粒的作用。熔喷聚丙烯及相关的无纺材料已经大量应用在了空气净化及医疗卫生领域，如空调滤网、医用防护口罩以及防尘口罩等。然而，目前驻极材料的添加是通过制备功能母粒来实现的。驻极母粒中驻极材料的分散以及基材树脂与熔喷树脂的匹配性就成为关键。现实生产中，由于驻极材料实际添加量很低，大约在0.1-2％左右，在熔喷布生产的螺杆中加入很难达到完全均匀分布，从而对产品的过滤性能造成较大偏差。另外，驻极母粒和熔喷树脂的流动性差异也会造成下游熔喷布生产的质量波动，严重的时候会影响每个批次的过滤性能。
发明内容
本发明的目的，就是为了解决上述问题而提供了一种带有驻极效果的熔喷无纺材料及其制备方法，在熔喷无纺材料生产过程中，将驻极材料一并加入，使得驻极材料能够更好地分散在熔喷树脂基材中，同时也解决了采用驻极母粒方法带来的驻极母粒与熔喷树脂流动性差异的问题。
本发明的目的是这样实现的：
本发明的一种熔喷无纺材料包括以下组分及重量份数：
驻极材料选自碳原子数为6-20的脂肪酸或其盐、气相二氧化硅、二氧化钛、碳酸钙、滑石粉、聚四氟乙烯，聚偏二氯乙烯中的一种或几种。
上述的一种带有驻极效果的熔喷无纺材料，其中，聚丙烯在230℃，2.16Kg 条件下的熔融指数为20-1000g/10min之间。
上述的一种带有驻极效果的熔喷无纺材料，其中，聚乙烯在190℃，2.16Kg 条件下的熔融指数为20-1000g/10min之间。
上述的一种带有驻极效果的熔喷无纺材料，其中，过氧化物为二叔丁基过氧化物或叔丁基过氧化物中的一种。
上述的一种带有驻极效果的熔喷无纺材料，其中，相容剂选自马来酸酐接枝聚丙烯、马来酸酐接枝聚乙烯、马来酸酐接枝聚烯烃弹性体、甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚丙烯、甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝POE、甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚丙烯中的一种或几种。
上述的一种带有驻极效果的熔喷无纺材料，其中，抗氧剂包括三(2、4- 二叔丁基)亚磷酸苯脂和四[β-(3、5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇脂。
上述的一种带有驻极效果的熔喷无纺材料，其中，防老化剂选自癸二酸双 -2,2,6,6-四甲基哌啶醇酯、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、2-羟基-4-十二烷氧基二苯甲酮、2,4-二羟基二苯酮、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮、2-(2-羟基-3-叔丁基-5-甲基苯基)-5-氯代苯并三唑、2-(2-羟基-3,5-二叔丁基苯基)-5-氯代苯并三唑和2-(2-羟基-5-特辛基苯基)苯并三唑中的一种或几种。
本发明的一种带有驻极效果的熔喷无纺材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：按照以下组分及重量份数准备原材料：
驻极材料选自碳原子数为6-20的脂肪酸或其盐、气相二氧化硅、二氧化钛、碳酸钙、滑石粉、聚四氟乙烯，聚偏二氯乙烯中的一种或几种；
步骤二：将步骤一中的聚丙烯、聚乙烯和驻极材料用高速机混合均匀后，得到第一混合料，将第一混合料从螺杆挤出机的末端加入，熔融挤出形成熔体，将步骤一中的过氧化物、相容剂、抗氧剂和防老化剂用高速机混合均匀后，得到第二混合料，将第二混合料从螺杆挤出机的前端加入，与第一混合料熔融挤出后得到的熔体混合，得到共混熔体；
步骤三：将步骤二中的共混熔体冷却造粒，即可。
上述的一种带有驻极效果的熔喷无纺材料的制备方法，其中，螺杆挤出机的熔融段温度为160-220℃，且螺杆挤出机设有长径比为50的双螺杆。
本发明的有益效果如下：
本发明将驻极材料一并加入，使得驻极材料能够更好地分散在形成的熔喷无纺材料中，同时也解决了采用驻极母粒方法带来的母粒与熔喷树脂流动性差异的问题；同时为了避免驻极材料在加工过程中与过氧化物有反应，在加工过程中过氧化物从螺杆的前部加入，而驻极材料通过单独的喂料器由螺杆末端加入，避免了上述问题的发生。
本发明的带有驻极效果的熔喷无纺材料能够直接加工成熔喷布，传统方式生产的熔喷料还需要与驻极母粒进行混合，本发明的技术方案提升产品质量的同时，还极大提高了产量，降低了企业生产成本。
具体实施方式
下面将结合实施例，对本发明作进一步说明。
实施例1-3和对比例1的原材料组分及重量份数如表1所示：
表1实施例1-3及对比例1的原材料组分及重量分数
实施例1：
步骤一：按照表1中的组分及重量份数准备原材料；
步骤二：将步骤一中准备好的均聚聚丙烯、硬脂酸锌和气相二氧化硅用高速机混合均匀后，得到第一混合料，将第一混合料从螺杆挤出机的末端加入，熔融挤出形成熔体，将步骤一中准备好的二叔丁基过氧化物、马来酸酐接枝聚丙烯、抗氧剂和防老化剂用高速机混合均匀后，得到第二混合料，将第二混合料从螺杆挤出机的前端加入，与第一混合料熔融挤出后得到的熔体混合，得到共混熔体；螺杆挤出机的熔融段温度为160-220℃，且螺杆挤出机设有长径比为50的双螺杆；
步骤三：将步骤二中的共混熔体冷却造粒，即可。
实施例2：
步骤一：按照表1中的组分及重量份数准备原材料；
步骤二：将步骤一中准备好的均聚聚丙烯、硬脂酸锌和碳酸钙用高速机混合均匀后，得到第一混合料，将第一混合料从螺杆挤出机的末端加入，熔融挤出形成熔体，将步骤一中准备好的二叔丁基过氧化物、马来酸酐接枝聚丙烯、抗氧剂和防老化剂用高速机混合均匀后，得到第二混合料，将第二混合料从螺杆挤出机的前端加入，与第一混合料熔融挤出后得到的熔体混合，得到共混熔体；螺杆挤出机的熔融段温度为160-220℃，且螺杆挤出机设有长径比为50的双螺杆；
步骤三：将步骤二中的共混熔体冷却造粒，即可。
实施例3：
步骤一：按照表1中的组分及重量份数准备原材料；
步骤二：将步骤一中准备好的均聚聚丙烯、聚乙烯、硬脂酸锌和气相二氧化硅用高速机混合均匀后，得到第一混合料，将第一混合料从螺杆挤出机的末端加入，熔融挤出形成熔体，将步骤一中准备好的二叔丁基过氧化物、马来酸酐接枝聚丙烯、抗氧剂和防老化剂用高速机混合均匀后，得到第二混合料，将第二混合料从螺杆挤出机的前端加入，与第一混合料熔融挤出后得到的熔体混合，得到共混熔体；螺杆挤出机的熔融段温度为160-220℃，且螺杆挤出机设有长径比为50的双螺杆；
步骤三：将步骤二中的共混熔体冷却造粒，即可。
对比例1：
S1：按照表1中的组分及重量份数准备原材料；
S2：将S1准备好的均聚聚丙烯、二叔丁基过氧化物、抗氧剂和防老化剂用高速机混合均匀后，得到一混合物，将混合物加入到螺杆挤出机中熔融共混挤出；螺杆挤出机的熔融段温度为160-220℃，且螺杆挤出机设有长径比为50 的双螺杆；
S3：将S2中熔融共混挤出后的混合物进行造粒并干燥，得到熔喷无纺材料。
对比例2：
S1：取对比例1的S3中得到的熔喷无纺材料94份，随后再取气相二氧化硅5份、抗氧剂0.1份和防老化剂0.1份；
S2：将S1中所取得的熔喷无纺材料、气相二氧化硅、抗氧剂和防老化剂在高速机中混合均匀后，得到一混合物，将该混合物加入到螺杆挤出机中熔融共混挤出；螺杆挤出机的熔融段温度为160-220℃，且螺杆挤出机设有长径比为50的双螺杆。
S3：将S2中熔融共混挤出后的混合物进行造粒并干燥，得到驻极母粒；
S4：取S3中得到的驻极母粒2份，再取实施例1的S3中的熔喷无纺材料 98份；
S5：将S4中所取得的驻极母粒和熔喷无纺材料在高速机中混合均匀后，即可。
将实施例1-3和对比例1-2制备的熔喷无纺材料熔融后，在管道中220-250 ℃保持恒温，经计量泵计量后通过喷丝板喷出形成纤维，该纤维经过220-250 ℃，1MPa恒温恒压的热风牵引，形成测试样品。
测试样品再经过红外辐射热处理，10kV电压驻极处理，及循环冷却后，收卷得到熔喷料。该熔喷料再经过TSI8130自动滤料测试仪测试。
介质采用数量中值粒径0.075±0.02μm的NaCl颗粒，测试流量为 85L/min，进行过滤效率及阻力测试。
测试结果如表2所示：
表2实施例1-3及对比例1-2测试结果
结合实施例1-3、对比例1-2和表2可以看出，将对比例1与实施例1-3 的测试结果比对可以发现：本发明的技术方案避免驻极材料在加工过程中与过氧化物有反应，在加工过程中过氧化物从螺杆的前部加入，而驻极材料通过单独的喂料器由螺杆末端加入，将驻极材料一并加入，使得驻极材料能够更好地分散在形成的熔喷无纺材料中，相比于对比例1无驻极材料加入的情况下，过滤效率有着极大的提升，而过滤效率对于熔喷无纺材料能否用于空气净化及医疗卫生领域有着重要意义，同时将实施例1-3与对比例2进行比对，对比例2 为目前工业生产常用的技术方案，需要先将驻极材料制备成驻极母粒，随后将驻极母粒在熔喷无纺材料(不含驻极材料)中混合均匀，该技术方案中驻极母粒和熔喷无纺材料(不含驻极材料)的流动性差异也会造成下游熔喷布生产的质量波动，严重的时候会影响每个批次的过滤性能，从表2中也可以发现，本发明的技术方案在过滤效率和过滤阻力与对比例2不相上下的情况下，在加工成本和产量上占据着极大的优势，本发明将驻极材料直接加入到加入的驻极材料在熔融共混时均匀地分散在了无纺材料中，因此具有良好的过滤性能。本发明的熔喷无纺材料直接加工成熔喷布，无需像传统工艺一样再将熔喷料与驻极母粒进行混合，提升了产品质量。同时，还极大的提高的产量，降低了单位加工成本。
以上实施例仅供说明本发明之用，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以作出各种变换或变型，因此所有等同的技术方案也应该属于本发明的范畴，应由各权利要求所限定。
