聚烯烃膜裂纤维及制备方法以及由其制备的驻极体空气过滤材料技术

本发明专利技术提供一种聚烯烃膜裂纤维的制备方法，包括以下步骤：将聚烯烃扁丝依次进行电晕处理、液相氟化处理、原纤化处理，最后收卷，制备出聚烯烃膜裂纤维。先对聚烯烃扁丝进行电晕处理，然后在含氟溶剂中进行液相氟化处理，可大大提高氟化反应的速率，并且在聚烯烃表面形成厚度均匀的氟化层，提高了聚烯烃膜裂纤维的耐溶剂性。本发明专利技术采用聚烯烃膜裂纤维作为基体材料制备驻极体空气过滤材料，所得到的驻极体空气过滤材料的过滤效率高、阻力小、持久性长，扩展了聚烯烃材料的应用领域。

Polyolefin film cracking fiber, process for producing the same, and electret air filter material prepared therefrom

The present invention provides a method for preparing a polyolefin film split fiber, which comprises the following steps: flat in corona treatment, polyolefin liquid phase fluorination, fibrillation, finally coiling, preparation of polyolefin split fiber. The polyolefin tape yarns were subjected to corona treatment, then liquid phase fluorination treatment in fluorinated solvents, can greatly improve the rate of reaction, and the thickness of the fluorinated layer uniform formed on the surface of polyolefin, polyolefin improved split fiber solvent resistance. The invention adopts polyolefin split fiber as matrix material for the preparation of electret air filtration material, the electret air filtration material has high filtration efficiency, low resistance, long persistence, expand the application field of polyolefin materials.

【技术实现步骤摘要】
聚烯烃膜裂纤维及制备方法以及由其制备的驻极体空气过滤材料
本专利技术涉及热塑性聚烯烃纤维领域，具体涉及一种膜裂纤维及其制备方法。
技术介绍
聚烯烃膜裂纤维是利用塑料薄膜经高倍纵向拉伸后，横向的强力降至极限，具有自行劈裂成纤维的内在特性，再经机械或化学方法处理得到的一种纤维。聚烯烃膜裂纤维经蒸汽软化、卷曲、短切后，制备成无纺布，具有高效低阻的优点，非常适合应用于空气过滤领域。但是，聚烯烃材料如聚乙烯、聚丙烯等对于烷烃、芳烃、汽油等非极性溶剂的耐腐蚀性很差，容易出现溶胀变形现象，而在一些特殊的环境中，如加油站、化学实验室等，空气中常含有大量的挥发性溶剂，这大大限制了聚烯烃材料在空气过滤领域的应用范围和使用寿命。氟化改性聚烯烃材料可在一定程度解决上述问题，目前已有文献报导采用强氟化剂氟气对聚烯烃塑料进行气相氟化处理，该方法可提高聚烯烃的溶剂抗透性，但是，气相氟化反应剧烈，反应过程不易控制，当混合气体中氟的含量较高时，聚烯烃与氟气反应会发生燃烧现象，危险性大；另有文献报导将氟气溶解在适当的溶剂中来处理塑料表面(简称为溶剂氟化法)，溶剂氟化法反应较为温和，但是，反应速率较慢，转化率极低，无法满足工业化要求。此外，聚丙烯类材料还存在因电荷稳定性欠佳而影响其驻极体空气过滤材料的有效使用寿命和过滤效率的问题。
技术实现思路
针对现有的聚烯烃材料及其驻极体空气过滤材料存在的问题，本专利技术提供一种聚烯烃膜裂纤维及其制备方法，该膜裂纤维具有良好的耐溶剂性，该方法反应温和、反应速率适中，并且用本专利技术的膜裂纤维制备驻极体空气过滤材料，可使过滤材料达到过滤效率高、阻力小、持久性长的效果。一种聚烯烃膜裂纤维的制备方法，包括以下步骤：(1)电晕处理：将聚烯烃扁丝的至少一面进行在线电晕处理，聚烯烃扁丝与电极棒间的间隙为1～5mm，处理电压为2000～15000V，电流强度为2～10A；(2)液相氟化处理：将步骤(1)得到的聚烯烃扁丝在含氟溶剂中进行氟化反应；(3)原纤化：将步骤(2)得到的聚烯烃扁丝进行机械原纤化处理，然后收卷，制备出聚烯烃膜裂纤维。步骤(1)中所述聚烯烃扁丝由熔融指数为0.5～7.0g/min，等规度大于95％的聚烯烃原料制备而成；优选所述聚烯烃扁丝由熔融指数为2.5～5.0g/min，等规度为96～98％的聚烯烃原料制备而成。所述聚烯烃原料至少包括聚乙烯、聚丙烯中的一种，还可包括聚丁烯、聚戊烯、乙烯与丁烯或辛烯共聚物(POE)中的一种或多种。进一步优选步骤(1)中所述聚烯烃扁丝为线性低密度聚乙烯与等规聚丙烯的共混物或等规聚丙烯与POE的共混物经挤出流延成膜、分切成窄带、纵向热拉伸、热定型处理而成，其中等规聚丙烯质量含量占共混物总量的70％～90％。步骤(1)中所述聚烯烃扁丝的厚度为1～100μm。步骤(1)中所述聚烯烃扁丝的宽度为5～30mm。步骤(1)中所述聚烯烃扁丝的温度为100℃～130℃。步骤(1)中所述聚烯烃扁丝在导辊的牵引下进行在线电晕处理，导辊的线速度为90m/min～200m/min。步骤(1)中所述电晕处理可对聚烯烃扁丝进行单面或双面电晕处理；优选对聚烯烃扁丝进行双面电晕处理。步骤(2)中所述聚烯烃扁丝在导辊的牵引下进行在线液相氟化处理，导辊的线速度与电晕处理的线速度相同。步骤(2)中所述含氟溶剂完全浸没聚烯烃扁丝。优选步骤(2)所述含氟溶剂中持续通入氮气和氟气，所述氟气/氮气混合气体的通入速率为0.1～5L/min。步骤(2)中所述含氟溶剂中氟气的浓度为0.2～2mmol/L。步骤(2)中所述氟气/氮气混合气体中氟气的体积含量为1～10％，优选3～6％。步骤(2)中所述氟化反应的温度为20～70℃。步骤(2)中所述溶剂包含氟化丁烷、氟化戊烷、氟化己烷中的一种或几种，优选氟化丁烷。所述氟化丁烷指的是X1-Y1-Y2-X2，X1为CH3、CF3或CHF2基团；X2为CHF2或CH2F基团，Y1为CF2、CH2或CHF基团，Y2为CF2、CH2或CHF基团。所述氟化戊烷指的是X1-Y1-Y2-Y3-X2，X1为CF3或CH2F基团；X2为CH3、CF3、CH2F或CHF2基团；Y1为CF2、CH2或CHF基团，Y2为CF2、CH2或CHF基团，Y3为CF2、CH2或CHF基团。所述氟化己烷指的是CF3-(CF2)m-Xn-Y(4-m-n)-Z，m为2或3；n为0或1；X为CHF或CH2，Y为CHF或CH2，Z为CH3、CF3或CHF2。步骤(3)中所述原纤化是指聚烯烃扁丝经快速运转的针辊穿刺开裂后，然后形成表面具有很多微小纤维的不规则纤维。优选在所述电晕处理前进行预处理，所述预处理是指在预处理箱中采用醇流体喷射冲击聚烯烃扁丝的表面。所述醇包括乙醇、异丙醇、正丁醇中一种或多种。所述预处理箱中设置2～10组水平的喷头，醇流体的喷射速度为0.5～1.5m/min，喷射压强为100～1000psi。所述预处理箱出口处装有烘干装置，可将扁条表面的液体彻底去除，连续进入电晕处理装置。本专利技术还提供由上述方法制备的聚烯烃膜裂纤维。本专利技术还提供包括上述聚烯烃膜裂纤维的驻极体空气过滤材料。所述驻极体空气过滤材料通过以下步骤制备：(1)将上述聚烯烃膜裂纤维经集束、导丝、蒸汽软化、卷曲、曳引张力控制和切断后，制备出短切膜裂纤维；(2)短切膜裂纤维经双道开松、梳理、铺网、针刺、热定型、驻极处理和收卷，制备出驻极体空气过滤材料。本专利技术的有益效果：(1)本专利技术通过氟化反应在聚烯烃扁丝的表面形成了氟化层，因此膜裂纤维的耐溶剂性有了显著的提高；由该膜裂纤维作为基材制备驻极体空气过滤材料，过滤效率高，阻力小，持久性长。(2)本专利技术在氟化反应前，对聚烯烃扁丝进行电晕处理，大大提高氟化反应的速率，解决了现有技术中液相氟化速率过缓的难题。(3)当聚烯烃扁丝与电极棒间的间隙为1～5mm，处理电压为2000～15000V，电流强度为2～10A时，有利于后续氟化过程中，在聚烯烃扁丝的表面形成厚度均匀的氟化层，且不影响膜裂纤维的机械性能。(4)本专利技术中聚烯烃扁丝在电晕前先进行预处理，可提高电晕处理效率和氟化反应速率。(5)本专利技术在聚烯烃膜裂纤维的制备过程中依次进行在线电晕处理和液相氟化处理，通过调节导辊的线速度来控制电晕和氟化处理的时间，提高了工业生产的连续性，也避免了聚烯烃扁丝的电晕处理效果因放置时间过长而失效的问题；通过提高聚烯烃扁丝的温度，可使聚烯烃扁丝在较高的导辊线速度下获得良好的电晕效果，解决了电晕处理时间过长而损伤纤维结构的问题。具体实施方式下面结合实施例，对本专利技术及其有益效果作进一步详细地描述，但本专利技术的实施方式不限于此。聚烯烃膜裂纤维的测试方法：(1)断裂强度、伸长率和初始模量参照《GB/T19975-2005高强化纤长丝拉伸性能试验方法》的标准测试，其中两夹头隔距为250mm，前伸速度为250mm/min，预加张力为5cN。(2)原纤化指数参照杨旭红的《Lyocell纤维原纤化程度的评价》中的原纤化指数主观评价法进行测定。(3)耐溶剂性测试：所选溶剂为乙醇和丙酮，纯度为分析纯，将聚烯烃膜裂纤维放入上述溶剂中浸泡72h后取出，常温晾干，测试断裂强度和初始模量。无纺布空气过滤材料的测试方法：(1)过滤效率：参照《GB2626-200本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种聚烯烃膜裂纤维的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)电晕处理：将聚烯烃扁丝的至少一面进行在线电晕处理，聚烯烃扁丝与电极棒间的间隙为1～5mm，处理电压为2000～15000V，电流强度为2～10A；(2)液相氟化处理：将步骤(1)得到的聚烯烃扁丝在含氟溶剂中进行氟化反应；(3)原纤化：将步骤(2)得到的聚烯烃扁丝进行机械原纤化处理，然后收卷，制备出聚烯烃膜裂纤维。

【技术特征摘要】
1.一种聚烯烃膜裂纤维的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)电晕处理：将聚烯烃扁丝的至少一面进行在线电晕处理，聚烯烃扁丝与电极棒间的间隙为1～5mm，处理电压为2000～15000V，电流强度为2～10A；(2)液相氟化处理：将步骤(1)得到的聚烯烃扁丝在含氟溶剂中进行氟化反应；(3)原纤化：将步骤(2)得到的聚烯烃扁丝进行机械原纤化处理，然后收卷，制备出聚烯烃膜裂纤维。2.根据权利要求1所述的一种聚烯烃膜裂纤维的制备方法，其特征在于，所述聚烯烃扁丝由熔融指数为0.5～7.0g/min，等规度大于95％的聚烯烃原料制备而成。3.根据权利要求1所述的一种聚烯烃膜裂纤维的制备方法，其特征在于，所述聚烯烃扁丝的厚度为1～100μm。4.根据权利要求3所述的一种聚烯烃膜裂纤维的制备方法，其特征在于，所述聚烯烃扁丝的宽度为5～30mm。5.根据权利要求...

【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