一种长效静电保持的熔喷聚丙烯驻极体及其制备方法和应用技术

本发明专利技术属于高分子材料领域，提供一种长效静电保持的熔喷聚丙烯驻极体及其制备方法和应用。本发明专利技术提供的熔喷聚丙烯驻极体含有共混的母粒和熔喷聚丙烯；母粒中含有基体材料、驻极填料、改性剂、分散剂、偶联剂、抗氧剂，其中，基体材料为聚丙烯，驻极填料为电气石和/或含氟聚合物，改性剂为成核剂。本发明专利技术提供的熔喷聚丙烯驻极体由将母粒添加到熔喷聚丙烯中纺丝，通过电晕驻极后得到，得到的熔喷聚丙烯驻极体材料电荷存储稳定、过滤效率高、耐温性好。

A long-term electrostatic retention melt blown polypropylene electret and its preparation and Application

【技术实现步骤摘要】
一种长效静电保持的熔喷聚丙烯驻极体及其制备方法和应用
本专利技术属于高分子材料领域，具体涉及一种长效静电保持的熔喷聚丙烯驻极体及其制备方法以及将其应用于过滤材料。
技术介绍
口罩储存期短主要因为熔喷层(M层，即过滤层)的熔喷级聚丙烯抗老化性能差，且静电和抗菌效果4个月左右大幅衰减，不适合长期储存，导致在疫情爆发期间口罩和医用防护服缺口巨大。因此，开展携静电、长效抗菌、超长耐老化熔喷级聚丙烯制备技术研究是落实国家发改委提出的疫情结束后“口罩防护服国家会统一收储”国家政策的关键。中国专利CN101125267A“一种驻极体空气过滤材料的制备方法”中公开了一种驻极体空气过滤材料，由下述方法制备而得：(1)先制备得到由预过滤层和主过滤层组成的双层复合纤维，其中预过滤层纤维丝径分布在3～10微米；主过滤层纤维丝径分布在1～5微米；(2)再对双层复合纤维进行注板而得产物。该专利技术的驻极体空气过滤材料具有极高的驻极体电荷稳定性、卓越的过滤效率、很低的压力损失，使用寿命长。中国专利CN101905101A“一种熔喷聚丙烯驻极体过滤材料的制备方法”涉及一种熔喷聚丙烯驻极体过滤材料的制备方法，包括如下步骤：1)、聚丙烯改性：将原料聚丙烯熔融,与添加剂混合，制得改性聚丙烯；2)、熔喷制备工艺：a)、在熔融状态下，将改性聚丙烯熔体用计量泵喂入喷丝板；b)、将所述的改性聚丙烯熔体从喷丝孔挤出；c)、用高速热空气将挤出喷丝孔的熔体吹成超细的纤维，使其飞向凝网帘而冷却粘合形成纤网；3)、驻极体制备工艺：将步骤(2)得到的纤网通过电晕放电装置的电极，电极放电使纤网驻极，即得驻极体。中国专利CN102836594A中涉及一种聚丙烯熔喷无纺滤材，具体讲，涉及一种抗菌聚丙烯熔喷无纺滤材，及制备方法。其原料为：熔喷聚丙烯切片85～95重量份、纳米电气石1～5重量份、纳米二氧化钛1～3重量份、纳米氧化锌1～3重量份、偶联剂0.1～3重量份、分散剂0.1～2重量份、抗氧化剂0～0.5重量份。该专利技术制备的抗菌聚丙烯熔喷无纺滤材，通过对配方以及制备工艺的改进，制备得到的滤材的驻极体极性时间可达5～6年，抗菌性能高于现有技术。现有技术通常通过简单共混无机粒子改性聚丙烯、并用氟树脂等其它高分子驻极体材料提高熔喷聚丙烯驻极体材料的电荷稳定性和长效性，存在改善效果不显著或成本过高等问题。
技术实现思路
本专利技术旨在提高熔喷聚丙烯驻极体材料电荷保持的长期稳定性，提高熔喷成型无纺布生产的口罩的过滤效率、长效抗菌，延长产品存储周期，通过合适的清洗、再生电荷方法实现口罩的有效多次重复使用。本专利技术的目的之一在于提供一种长效静电保持的熔喷聚丙烯驻极体，含有共混的母粒和熔喷聚丙烯，母粒中含有基体材料、驻极填料、改性剂、分散剂、偶联剂、抗氧剂，其中，基体材料为聚丙烯，驻极填料为电气石和/或含氟聚合物，改性剂为成核剂。上述熔喷聚丙烯驻极体中，以熔喷聚丙烯为100重量份来计，所述的母粒用量为1～12份，优选为2～6份；上述母粒中，以质量百分比来计，基体材料占母粒总重量的50～95％，优选为60～90％；驻极填料占母粒总重量的2～50％，优选为5～30％；改性剂占母粒总重量的1～20％，优选为2～15％；偶联剂占母粒总重量的0.1～3％，优选为0.2～0.6％；抗氧剂占母粒总重量的0.1～1％，优选为0.2～0.6％；上述驻极填料中，以质量百分比来计，电气石占填料总重量的10～100％，优选为20～100％；电气石选自粒径为40nm～2μm的电气石，优选选自粒径为70～500nm的电气石。本专利技术提供的熔喷聚丙烯驻极体中，熔喷聚丙烯选自均聚聚丙烯，优选选自熔融指数为1000～2000g/10min(230℃，砝码重量为2.16kg)的均聚聚丙烯；用于基体材料的聚丙烯选自均聚聚丙烯，优选选自熔融指数为800～1500g/10min(230℃，砝码重量为2.16kg)的均聚聚丙烯；上述驻极填料中，以质量百分比来计，含氟聚合物占填料总重量的0～90％，优选为0～80％；含氟聚合物选自聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯中的至少一种，其中，聚四氟乙烯选自粒径为0.1～5μm的超细聚四氟乙烯粉，优选选自粒径为0.3～2μm的超细聚四氟乙烯粉；聚偏氟乙烯选自粒径为0.1～5μm的超细聚偏氟乙烯粉，优选选自粒径为0.3～2μm的超细聚偏氟乙烯粉；成核剂为有机成核改性剂和/或无机成核改性剂，其中，有机成核改性剂选自芳香族羧酸类化合物、二亚苄基山梨醇类化合物、取代芳基杂环磷酸盐类化合物、脱氢枞酸及其盐类化合物、支化酰胺类化合物中的至少一种，优选选自二亚苄基山梨醇类化合物；无机成核改性剂选自滑石粉、二氧化硅、云母、二氧化钛、炭黑中的至少一种，优选选自二氧化钛、二氧化硅中的至少一种，其中，二氧化钛选自纳米二氧化钛，优选选自粒径为10～200nm的纳米二氧化钛，更优选选自粒径为20～80nm的纳米二氧化钛；二氧化硅选自纳米二氧化硅，优选选自粒径为5～400nm的纳米二氧化硅，更优选选自粒径为10～50nm的气相法疏水性纳米二氧化硅；上述改性剂中，以质量百分比来计，有机成核改性剂的用量为改性剂总重量的1～30％，优选为3～25％；无机成核改性剂的用量为改性剂总重量的70～99％，优选为75～97％。上述母粒中，分散剂选自硬脂酸镁、硬脂酸钙、硬脂酸锌、硬脂酸钡、聚丙烯酸铵、己烯基双硬脂酰胺、油酸酰胺中的至少一种；偶联剂选自γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、双-[γ-(三乙氧基硅)丙基]四硫化物、环氧化甲氧基硅烷、含有环氧丙醛官能团的硅烷中的至少一种；抗氧剂选自四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、三[2,4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯中的至少一种。本专利技术所述熔喷聚丙烯驻极体还可以包含驻极体常规的助剂，例如天然蜡、碳原子数为6～20的脂肪酸或其盐、负离子粉等，用量为通常用量。本专利技术的目的之二在于提供一种上述熔喷聚丙烯驻极体的制备方法，包括将上述母粒的组分共混得到母粒、之后将包括母料与熔喷聚丙烯在内的组分一起熔体喷丝、最后驻极得到所述熔喷聚丙烯驻极体。具体包括以下步骤：1)将包含有基体材料、驻极填料、改性剂、分散剂、偶联剂、抗氧剂在内的组分混合均匀，通过双螺杆挤出机熔融共混挤出造粒制得所述母粒；2)然后将步骤1)得到的母粒和熔喷聚丙烯通过熔体喷丝、冷却粘合成无纺布；3)将步骤2)得到的无纺布电晕驻极后，得到长效静电保持的熔喷聚丙烯驻极体。本专利技术提供的长效静电保持的熔喷聚丙烯驻极体可以采用常用的驻极体制备工艺或设备来制备得到，也可以采用如下制备工艺来完成：1)上述的基体材料、驻极填料、改性剂、分散剂、偶联剂、抗氧剂等组分在高速搅拌机内混合均匀，通过双螺杆挤出机熔融共混挤出造粒制得母粒，在熔融共混制备母粒过程中通过偶联剂对纳米二氧化硅进行原位表面改性；2)将所得母粒与熔喷聚丙烯原料分别计量加入单螺杆挤出机，温度16本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种长效静电保持的熔喷聚丙烯驻极体，含有共混的母粒和熔喷聚丙烯，母粒中含有基体材料、驻极填料、改性剂、分散剂、偶联剂、抗氧剂，其中：/n所述的基体材料为聚丙烯；/n所述的驻极填料为电气石和/或含氟聚合物；/n所述的改性剂为成核剂。/n

【技术特征摘要】
1.一种长效静电保持的熔喷聚丙烯驻极体，含有共混的母粒和熔喷聚丙烯，母粒中含有基体材料、驻极填料、改性剂、分散剂、偶联剂、抗氧剂，其中：
所述的基体材料为聚丙烯；
所述的驻极填料为电气石和/或含氟聚合物；
所述的改性剂为成核剂。


2.根据权利要求1所述的熔喷聚丙烯驻极体，其特征在于，以质量百分比来计，
以熔喷聚丙烯为100重量份来计，所述的母粒用量为1～12份，优选为2～6份；和/或，
所述的母粒中，以质量百分比来计，所述的基体材料占母粒总重量的50～95％，优选为60～90％；所述的驻极填料占母粒总重量的2～50％，优选为5～30％；所述的改性剂占母粒总重量的1～20％，优选为2～15％；所述的偶联剂占母粒总重量的0.1～3％，优选为0.2～0.6％；所述的抗氧剂占母粒总重量的0.1～1％，优选为0.2～0.6％；和/或，
所述的驻极填料中，以质量百分比来计，所述的电气石占填料总重量的10～100％，优选为20～100％。


3.根据权利要求1所述的熔喷聚丙烯驻极体，其特征在于，
所述的熔喷聚丙烯选自均聚聚丙烯，优选选自熔融指数为1000～2000g/10min的均聚聚丙烯；和/或，
所述基体材料中的聚丙烯选自均聚聚丙烯，优选选自熔融指数为800～1500g/10min的均聚聚丙烯；和/或，
所述的电气石选自粒径为40nm～2μm的电气石，优选选自粒径为70～500nm的电气石；和/或，
所述的含氟聚合物选自聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯中的至少一种；和/或，
所述的成核剂为有机成核改性剂和/或无机成核改性剂，其中，所述的有机成核改性剂选自芳香族羧酸类化合物、二亚苄基山梨醇类化合物、取代芳基杂环磷酸盐类化合物、脱氢枞酸及其盐类化合物、支化酰胺类化合物中的至少一种；所述的无机成核改性剂选自滑石粉、二氧化硅、云母、二氧化钛、炭黑中的至少一种。


4.根据权利要求3所述的熔喷聚丙烯驻极体，其特征在于，
所述的聚四氟乙烯选自粒径为0.1～5μm的超细聚四氟乙烯粉，优选选自粒径为0.3～2μm的超细聚四氟乙烯粉；和/或，
所述的聚偏氟乙烯选自粒径为0.1～5μm的超细聚偏氟乙烯粉，优选选自粒径为0.3～2μm的超细聚偏氟乙烯粉；和/或，
所述的有机成核改性剂选自二亚苄基山梨醇类化合物；和/...

【专利技术属性】
技术研发人员：张世甲，卢咏来，田洪池，徐雪梅，韩吉彬，陈文泉，王媛，韩丽丽，张立群，
申请(专利权)人：道恩高材北京科技有限公司，北京化工大学，
类型：发明
国别省市：北京;11