一种制备超长耐老化熔喷级聚丙烯材料的设备及方法和其所得材料技术

本发明专利技术公开了一种制备超长耐老化熔喷级聚丙烯材料的设备及方法和其所得材料。所述设备包括反应型双螺杆挤出机，反应型双螺杆挤出机的主下料口上方设置第一聚丙烯加料装置，在反应型双螺杆挤出机的侧向加料口上连接预分散双螺杆挤出机，预分散双螺杆挤出机的加料口上方分别设置防老化助剂加料装置和第二聚丙烯加料装置。本发明专利技术通过工艺路线和设备的全新设计，实现在聚丙烯降解反应完成之后再在线加入防老化助剂，消除防老化助剂捕捉过氧化物产生的自由基的副反应，提高过氧化物的降解效率的同时、大幅度减小防老化助剂的损耗，明显提升材料的长期防老化效果，解决现有技术制备的熔喷级聚丙烯耐老化性能差、使用寿命短的问题。

Equipment and method for preparing super long aging resistant melt blown polypropylene material and the material obtained therefrom

【技术实现步骤摘要】
一种制备超长耐老化熔喷级聚丙烯材料的设备及方法和其所得材料
本专利技术涉及高分子材料制备加工领域，具体地说，是涉及一种制备超长耐老化熔喷级聚丙烯材料的设备及方法和其所得材料。
技术介绍
从20世纪60年代开始，埃克森美孚研发熔喷级聚丙烯并在非织造布得到应用后，熔喷级聚丙烯在全球增长迅速，保持了12％～18％的年增长率。熔喷聚丙烯非织造布在过滤、阻菌、吸附、保暖、防水方面性能优异，是其他非织造材料无法比拟的。尤其是熔喷级聚丙烯非织造布与纺丝成网非织造布的叠层复合材料，即SMS复合布，大量应用于口罩、防护服、手术服、卫生巾和尿布面料以及过滤材料等。现有制备熔喷级聚丙烯的技术(工艺路线见附图1)均是采用聚丙烯、防老化助剂及其它功能助剂同步加入双螺杆挤出机挤出造粒的工艺路线。例如，专利CN104589523A涉及一种聚丙烯熔喷无纺布专用料的生产方法及生产设备，其所涉及的工艺路线就是将聚丙烯、长效稳定剂、短效稳定剂、光稳定剂等放入混合机混合后，用下料机将混合物同步加入双螺挤出机中，降解剂在随后的降解剂注入口中注入，原料和降解剂在双螺杆挤出机的反应段经历PP分子链的降解反应后从挤出机模头挤出造粒，制得熔喷级聚丙烯材料。现有熔喷级聚丙烯的制备技术存在如下问题：因防老化助剂与聚丙烯材料从双螺杆挤出机的主下料口同步加入，众所周知，防老化助剂延长老化的机理是通过捕捉材料初始老化时产生的自由基来实现的，而熔喷料的制备过程中，其化学反应的机理正是过氧化物分解产生自由基攻击聚丙烯分子链，使聚丙烯分子链发生断裂，从而迅速降低聚丙烯分子量、大幅度提高流动性的过程。现有制备技术因防老化助剂与聚丙烯同步加入，降解剂产生的自由基会一部份被防老化助剂捕捉而损失，一方面使降解剂的引发聚丙烯降解的效率明显降低，另一方面，防老化助剂大幅度提前消耗损失，无法留下足够的防老化助剂用于后期产品使用时捕捉因初期老化产生的自由基，因此制得的熔喷级聚丙烯的后期防老化效果较差，使熔喷料生产的熔喷布的使用寿命很短。
技术实现思路
本专利技术目的旨在提供一种制备熔喷级聚丙烯的设备及其方法和其所得超长耐老化熔喷级聚丙烯材料，解决现有技术生产的熔喷级聚丙烯耐老化性能差，使用寿命短的问题，制备超长耐老化的熔喷级聚丙烯。本专利技术目的之一为提供一种制备超长耐老化熔喷级聚丙烯材料的设备，包括反应型双螺杆挤出机，所述反应型双螺杆挤出机的主下料口上方设置第一聚丙烯加料装置，在反应型双螺杆挤出机的侧向加料口上连接预分散双螺杆挤出机，预分散双螺杆挤出机的加料口上方分别设置防老化助剂加料装置和第二聚丙烯加料装置。所述设备还包括降解剂加料装置，可采用本领域通常的液体计量加料装置，例如包括液体失重秤和液体储料桶，液体储料桶中的降解剂通过液体失重秤定量从反应型双螺杆挤出机的注液口注入。本专利技术中所述反应型双螺杆挤出机可以采用任何类型的同向双螺杆挤出机，优选为同向啮合对螺杆挤出机；所述预分散双螺杆挤出机可以采用任何类型的同向双螺杆挤出机，优选为同向啮合双螺杆挤出机。进一步地，所述侧向加料口对应的筒体末端与真空口对应的筒体根部之间至少间隔8倍螺杆直径的长度；所述侧向加料口对应的筒体末端与注液口对应的筒体根部之间至少间隔12倍螺杆直径的长度；所述主下料口对应的筒体末端与注液口对应筒体根部的中间至少间隔4倍螺杆直径的长度。其中，反应型双螺杆挤出机筒体靠近电机方向的端部为筒体根部；反应型双螺杆挤出机筒体靠近机头方向的端部为筒体末端。进一步地，对加料装置没有特别的限定，可采用本领域通常的在线计量加料装置，根据本专利技术优选的实施方式，所述防老化助剂加料装置包括混合机和第二失重秤；所述第一聚丙烯加料装置包括第一在线补料仓和第一失重秤；所述第二聚丙烯加料装置包括第二在线补料仓和第三失重秤。本专利技术所用反应型双螺杆挤出机的螺杆直径可根据生产熔喷级聚丙烯所需达到的产量进行选择。所述反应型双螺杆挤出机的螺杆长径比优选为48～64。本专利技术所用预分散双螺杆挤出机的螺杆直径可跟据生产熔喷料时的产量范围所对应的防老化助剂预分散体的产量范围进行选择。所述预分散双螺杆挤出机的螺杆长径比优选为24～64。本专利技术目的之二为提供所述超长耐老化熔喷级聚丙烯材料的制备方法，包括以下步骤：第一组聚丙烯通过第一聚丙烯加料装置连续定量加入反应型双螺杆挤出机，降解剂通过注液口连续定量加入反应型双螺杆挤出机；防老化助剂以及第二组聚丙烯分别通过防老化助剂加料装置和第二聚丙烯加料装置连续定量加入预分散双螺杆挤出机，进行混炼得到聚丙烯/防老化助剂预分散体；聚丙烯/防老化助剂剂预分散体通过侧向加料口被连续送入反应型双螺杆挤出机，与降解聚丙烯熔体共混，挤出造粒得到聚丙烯材料。本专利技术中用于制备熔喷级聚丙烯所用的主要聚丙烯原材料(称作第一组聚丙烯)选择熔体流动速率为0.5～50g/10min的聚丙烯，优选熔体流动速率为3～40g/10min的聚丙烯；进一步地，优选熔体流动速率为10～40g/10min的均聚聚丙烯，更优选熔体流动速率为15～30g/10min的均聚聚丙烯。所述降解剂的用量为第一组聚丙烯的0.1～1.2wt％，优选为0.2～0.8wt％。本专利技术所用的降解剂选择本领域通常的降解剂，优选有机过氧化物，包括但不限于：过氧化二异丙苯(DCP)、二叔丁基过氧化二异丙基苯(BPIB)、二叔丁基过氧化物(DTBP)、过氧化苯甲酸叔丁酯、2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧)-3-已炔、过氧化苯甲酸叔丁酯、4,4-二(叔丁基过氧化)戊酸丁酯、过氧化异丙基碳酸叔丁酯、2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧)-3-已烷(引发剂101)、1,1-双(叔丁基过氧化)-3,3,5-三甲基环已烷、过氧化苯甲酸叔丁酯、过氧化二叔戊基、过氧化马来酸叔丁酯、过氧化(2-乙基己酸)叔丁酯、1,1-双-(叔丁基过氧)环己烷等常见有机过氧化物中的至少一种。本专利技术防老化助剂预分散体工艺所用的聚丙烯(称为第二组聚丙烯)优选为熔体流动速率为5～30g/10min的聚丙烯，更优选熔体流动速率为15～25g/10min的聚丙烯。本专利技术制备防老化预分散体的步骤中，预分散体中防老化助剂与第二组聚丙烯的质量比(5:100)～(90:100)，优选为(5:100)～(70:100)。所述防老化助剂包括抗氧剂、以及任选的光稳定剂和紫外光吸收剂中的至少一种。所述防老化助剂选择本领域通常的助剂。其中，所述抗氧剂包括主抗氧剂、或者主抗氧剂和辅抗氧剂的混合物。所述主抗氧剂优选为受阻胺或受阻酚类抗氧剂，包含但不限于：四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(抗氧剂1010)、N,N'-1,3-亚丙基二[3,5-二叔丁基-4-羟基苯丙酰胺](抗氧剂1019)、N,N’-双[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰]肼(抗氧剂1024)、4.4’-双(α.α-二甲基苄基)二苯胺(抗氧剂445)、6-(4-羟基-3,5-二叔丁基本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制备超长耐老化熔喷级聚丙烯材料的设备，包括反应型双螺杆挤出机，所述的反应型双螺杆挤出机的主下料口上方设置第一聚丙烯加料装置，其特征在于：在反应型双螺杆挤出机的侧向加料口上连接预分散双螺杆挤出机，预分散双螺杆挤出机的加料口上方分别设置防老化助剂加料装置和第二聚丙烯加料装置。/n

【技术特征摘要】
1.一种制备超长耐老化熔喷级聚丙烯材料的设备，包括反应型双螺杆挤出机，所述的反应型双螺杆挤出机的主下料口上方设置第一聚丙烯加料装置，其特征在于：在反应型双螺杆挤出机的侧向加料口上连接预分散双螺杆挤出机，预分散双螺杆挤出机的加料口上方分别设置防老化助剂加料装置和第二聚丙烯加料装置。


2.根据权利要求1所述的制备超长耐老化熔喷级聚丙烯材料的设备，其特征在于：
所述侧向加料口对应的筒体末端与真空口对应的筒体根部之间至少间隔8倍螺杆直径的长度；
所述侧向加料口对应的筒体末端与注液口对应的筒体根部之间至少间隔12倍螺杆直径的长度；
所述主下料口对应的筒体末端与注液口对应筒体根部的中间至少间隔4倍螺杆直径的长度。


3.根据权利要求1所述的制备超长耐老化熔喷级聚丙烯材料的设备，其特征在于：
所述防老化助剂加料装置包括混合机和第二失重秤；
所述第一聚丙烯加料装置包括第一在线补料仓和第一失重秤；
所述第二聚丙烯加料装置包括第二在线补料仓和第三失重秤。


4.根据权利要求1所述的制备超长耐老化熔喷级聚丙烯材料的设备，其特征在于：
所述反应型双螺杆挤出机的螺杆长径比为48～64；
所述预分散双螺杆挤出机的螺杆长径比为24～64。


5.一种根据权利要求1～4之任一项所述设备的制备超长耐老化熔喷级聚丙烯材料的方法，其特征在于包括以下步骤：
第一组聚丙烯通过第一聚丙烯加料装置连续定量加入反应型双螺杆挤出机，降解剂通过注液口连续定量加入反应型双螺杆挤出机；防老化助剂以及第二组聚丙烯分别通过防老化助剂加料装置和第二聚丙烯加料装置连续定量加入预分散双螺杆挤出机，进行混炼得到聚丙烯/防老化助剂预分散体；聚丙烯/防老化助...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈文泉，卢咏来，田洪池，张世甲，王媛，徐雪梅，韩吉斌，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