聚丙烯膜裂纤维及制备方法以及由其制备的空气过滤材料技术

本发明专利技术公开了一种聚丙烯膜裂纤维及其制备方法，所述的聚丙烯膜裂纤维主要由PP颗粒料、POE颗粒料、增容剂、改性纳米粉体、抗氧剂和光稳定剂等原料制备而成。本发明专利技术先用超支化聚合物表面接枝改性纳米粉体，再依次制备薄膜母粒和改性薄膜料，然后将双层或三层薄膜料共挤制成复合薄膜，并经过多辊拉伸、红外烘箱加热、机械膜裂开纤和热定型等工艺制成聚丙烯膜裂纤维，所制备的膜裂纤维原纤化程度、断裂强度和初始模量较高，具有大孔径多通道的蓬松结构。本发明专利技术的聚丙烯膜裂纤维作为基体材料制作空气过滤材料，能达到高效低阻的效果。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及热塑性聚烯烃纤维领域，具体涉及一种高强度、原纤化程度高且能进行静电驻极处理的热塑性聚丙烯膜裂纤维及其制备方法。
技术介绍
纤维非织造材料的制造工序分为制备纤维、成网、粘合、热定型、后整理及包装等6个过程，生产工艺包括干法、湿法、纺络法、针刺法、缝编法、纺粘法、熔喷法、膜裂法和静电纺丝法等。其中，干法工艺所生产的非织造材料易产生静电荷集聚，不耐碱；湿法工艺耗水量大，品种变换可能性小；纺络法工艺所生产的非织造材料无法降解，易对环境造成污染；针刺法工艺所生产的非织造材料其缺陷为缺乏韧度，产品易断裂；缝编法工艺的缺陷为原材料消耗大，生产成本高；纺粘法生产的产品伸长率大、拉伸强力低、尺寸不稳定，易变形；静电纺丝法，无论是溶液静电纺还是熔体静电纺都存在生产效率和产率较低、工艺条件难以控制等问题；熔喷法制备的纤网堆积密实，用作过滤材料虽然过滤效率较高，但气流阻力较大。膜裂法制备纤维是加工合成纤维的一种新工艺、新技术，它是利用薄膜经高倍拉伸后，分子取向平衡排列，轴向的强力升高，纬向的强力降至极限，会自行劈裂成纤维的内在特性，将聚合物先熔融挤出多道纵向热拉伸制成薄膜，然后经机械加工或化学方法处理制得的纤维一种方法。这种新工艺具有对原材料要求不高、密度轻、拉伸强度高、生产工艺流程简短、设备投资较少、产品规格在一定程度可调整、成本低等优点，被广泛地应用在工业领域，如制造地毯(面毯和底布)、绳索、渔网、粗缝纫线、无纺织布、包装袋布、家具布、人造草坪、水坝、建筑用增强材料以及水过滤材料和空气过滤材料等。膜裂法制备的纤维呈现扁平状，长径比通常大于5:1，纤维直径呈现正态分布，既含有大量原纤化程度高的超细纤维，也存在少量一定直径分布的“大尺寸纤维”。当应用于空气过滤材料中，其高原纤化程度的超细纤维可作为主体过滤纤维，超细纤维比表面积大，吸附能力强，较粗的纤维作为骨架支撑纤网，使纤网具有一定的厚度，形成大孔径和多通道，结构蓬松，从而保证了较高过滤效率和容尘量的同时能减少过滤阻力的特性，如果进一步对空气过滤材料进行极化驻极处理，能够进一步地提高其过滤材料，具有非常广泛的实际应用价值。由于聚丙烯材料为高结晶性材料，用其制备的薄膜韧性差，断裂伸长率低，拉伸断裂现
象显著，在开纤时容易产生毛丝、断丝，甚至不能连续开纤，很难制备出较薄的薄膜和超细纤维，因此需要对其进行增韧改性，并促进其原纤化。常用的增韧改性方法如添加无机粉体、聚乙烯或者其他聚合物弹性体，这些增韧改性方法很难在改善纤维强度、韧性和加工工艺条件的同时，提高聚丙烯纤维的原纤化程度，所制备的膜裂纤维纤网结构密实，作为空气过滤材料，气流阻力大，无法达到高效低阻的效果。传统膜裂法工艺制备的膜裂纤维存在纤维产品细度的均匀性和稳定性较差，原纤化程度较低，同时原纤化过程易起毛、断裂和缠绕辊等缺陷。因此，需要开发一种力学性能好且原纤化程度高的聚丙烯膜裂纤维，作为过滤材料，在保证高效率吸附的前提下，将过滤阻力降到最低。
技术实现思路
针对现有的聚丙烯膜裂纤维及其驻极体无纺空气过滤材料存在的问题，本专利技术提供一种原纤化程度高，强度较高，且具有大孔径多通道的蓬松结构的聚丙烯膜裂纤维及其制备方法，并将其用于制备空气过滤材料，达到高效低阻的效果。本专利技术采用的技术方案如下：一种聚丙烯膜裂纤维的制备方法，包括以下步骤：(1)超支化聚合物表面接枝改性纳米粉体；(2)膜母粒的制备：A层薄膜母粒：PP颗粒料100份、POE颗粒25～75份、增容剂0.5～3.5份、改性纳米粉体10～25份、抗氧剂0.5～1.5份、光稳定剂0.15～0.5份，将上述各成份在高混机中低速充分混合，然后经双螺杆挤出机熔融塑化、挤出、水冷、风干、切粒、干燥得到A层薄膜母粒；B层薄膜母粒：POE颗粒料100份、改性纳米粉体10～20份、抗氧剂0.2～1.0份、光稳定剂0.05～0.5份，将上述各成份在高混机中低速充分混合，然后经双螺杆挤出机熔融塑化、挤出、水冷、风干、切粒、干燥得到B层薄膜母粒；(3)改性薄膜料的制备：A层改性薄膜料：将PP颗粒料100份和A层薄膜母粒20份在高混机中高速混合均匀，备用；B层改性薄膜料：将POE颗粒料100份和B层薄膜母粒20份在高混机中高速混合均匀，备用；(4)膜裂纤维的制备：首先将A层改性薄膜料与B层改性薄膜料分别在单螺杆挤出机中熔融塑化，然后依次通
过计量泵、过滤器和熔体分配器将两种改性薄膜料按一定质量比共挤制备复合薄膜，再依次经过冷却、分切成条、第一次多辊热拉伸、红外烘箱加热、第二次多辊热拉伸、机械膜裂开纤、热定型制成聚丙烯膜裂纤维。所述步骤(1)中超支化聚合物包括超支化聚酯树脂、超支化聚酰胺树脂、超支化聚醚或超支化聚氨酯树脂；优选超支化聚酯树脂。所述步骤(1)中纳米粉体包括纳米二氧化钛、纳米二氧化硅和纳米电气石粉中的至少一种；优选纳米二氧化硅，粒径为20～30nm，比表面积为220～400m2/g。所述步骤(2)中PP颗粒料是熔融指数为0.5～7.0g/10min，等规度大于95％的PP颗粒料；优选熔融指数为3.0～5.0g/10min，等规度为96～98％的PP颗粒料。所述步骤(2)中POE颗粒料包括乙烯与丁烯共聚物或乙烯与辛烯共聚物，乙烯含量为10～30％，熔融指数为0.5～8.0g/10min；优选乙烯与辛烯共聚物，乙烯含量为10～20％，熔融指数为4.0～6.0g/10min。所述步骤(2)中增容剂包括PP-g-GMA、PP-g-GMA/St、PP-g-MAH、POE-g-MAH、POE-g-PMAH或POE-g-GMA；优选PP-g-GMA/St和PP-g-MAH。所述步骤(2)中抗氧剂包括受阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂或硫代类抗氧剂中的至少一种；优选受阻酚类抗氧剂与亚磷酸酯类抗氧剂或硫代类抗氧剂复配使用。所述步骤(2)中光稳定剂包括受阻胺类光稳定剂、二苯甲酮类光稳定剂或苯并三唑类光稳定剂中的至少一种。所述步骤(4)中A层改性薄膜料与B层改性薄膜料的质量比为70:30～90:10；优选80:20～85:15。所述步骤(4)中复合薄膜可为AB双层膜结构或BAB三层膜结构；优选BAB三层膜结构。所述步骤(4)中复合薄膜厚度为15～300μm。所述步骤(4)中多辊热拉伸温度为100～125℃，第一个辊筒的线速度为5～50m/min，拉伸倍数为1.5～8；优选第一次拉伸倍数为4～6，第二次拉伸倍数为1.5～3。所述步骤(4)中机械膜裂开纤使用针辊的针密度为30～120针/cm，针辊线速度为第一个辊筒线速度的10～20倍；优选针密度60～80针/cm。所述步骤(4)中机械膜裂开纤使用针辊的所有针与薄膜运行方向的夹角为50～85°；优选60～70°。所述步骤(4)中热定型温度为90～125℃；优选105～115℃。本专利技术还提供由上述方法制备的聚丙烯膜裂纤维或包括该聚丙烯膜裂纤维制备的驻极体
空气过滤材料。本专利技术中增容剂PP-g-GMA表示甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚丙烯，PP-g-GMA/St表示甲基丙烯酸缩水甘油酯/苯乙烯多单体接枝聚丙烯，PP-g-MAH表示马来酸酐接枝聚丙烯、POE-g-MAH表示马来酸酐接枝聚烯烃弹性体、P本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种聚丙烯膜裂纤维的制备方法，包括以下步骤：(1)制备超支化聚合物表面接枝改性纳米粉体；(2)膜母粒的制备：A层薄膜母粒：PP颗粒料100份、POE颗粒25～75份、增容剂0.5～3.5份、改性纳米粉体10～25份、抗氧剂0.5～1.5份、光稳定剂0.15～0.5份，将上述各成份在高混机中低速充分混合，然后经双螺杆挤出机熔融塑化、挤出、造粒得到A层薄膜母粒；B层薄膜母粒：POE颗粒料100份、改性纳米粉体10～20份、抗氧剂0.2～1.0份、光稳定剂0.05～0.5份，将上述各成份在高混机中低速充分混合，然后经双螺杆挤出机熔融塑化、挤出、造粒得到B层薄膜母粒；(3)改性薄膜料的制备：A层改性薄膜料：将PP颗粒料100份和A层薄膜母粒20份在高混机中高速混合均匀，备用；B层改性薄膜料：将POE颗粒料100份和B层薄膜母粒20份在高混机中高速混合均匀，备用；(4)膜裂纤维的制备：首先将A层改性薄膜料与B层改性薄膜料分别在单螺杆挤出机中熔融塑化，然后依次通过计量泵、过滤器和熔体分配器将两种改性薄膜料按一定质量比共挤制备复合薄膜，再依次经过冷却、分切成条、第一次多辊热拉伸、红外烘箱加热、第二次多辊热拉伸、机械膜裂开纤、热定型制成聚丙烯膜裂纤维。...

【技术特征摘要】
1.一种聚丙烯膜裂纤维的制备方法，包括以下步骤：(1)制备超支化聚合物表面接枝改性纳米粉体；(2)膜母粒的制备：A层薄膜母粒：PP颗粒料100份、POE颗粒25～75份、增容剂0.5～3.5份、改性纳米粉体10～25份、抗氧剂0.5～1.5份、光稳定剂0.15～0.5份，将上述各成份在高混机中低速充分混合，然后经双螺杆挤出机熔融塑化、挤出、造粒得到A层薄膜母粒；B层薄膜母粒：POE颗粒料100份、改性纳米粉体10～20份、抗氧剂0.2～1.0份、光稳定剂0.05～0.5份，将上述各成份在高混机中低速充分混合，然后经双螺杆挤出机熔融塑化、挤出、造粒得到B层薄膜母粒；(3)改性薄膜料的制备：A层改性薄膜料：将PP颗粒料100份和A层薄膜母粒20份在高混机中高速混合均匀，备用；B层改性薄膜料：将POE颗粒料100份和B层薄膜母粒20份在高混机中高速混合均匀，备用；(4)膜裂纤维的制备：首先将A层改性薄膜料与B层改性薄膜料分别在单螺杆挤出机中熔融塑化，然后依次通过计量泵、过滤器和熔体分配器将两种改性薄膜料按一定质量比共挤制备复合薄膜，再依次经过冷却、分切成条、第一次多辊热拉伸、红外烘箱加热、第二次多辊热拉伸、机械膜裂开纤、热定型制成聚丙烯膜裂纤维。2.根据权利要求1所述的聚丙烯膜裂纤维的制备方法，其特征在于，所述超支化聚合物包括超支化聚酯树脂、超支化聚酰胺树脂、超支化聚醚或超支化聚氨酯树脂。3.根据权利要求2所述的聚丙烯膜裂纤维的制备方法，其特征在于，所述超支化聚合物包括超支化聚酯树脂。4.根据权利要求1所述的聚丙烯膜裂纤维的制备方法，其特征在于，所述纳米粉体包括纳米二氧化钛、纳米二氧化硅和纳米电气石粉中的至少一种。5.根据权利要求1所述的聚丙烯膜裂纤维的制备方法，其特征在于，所述PP颗粒料...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡树，郭辉，
申请(专利权)人：深圳市新纶科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44