一种电驻极母粒及高效低阻长效过滤熔喷布制备方法技术

本发明专利技术提供了一种电驻极母粒及高效低阻长效过滤熔喷布制备方法。电驻极母粒以重量份数计，驻极母粒包括以下组分：聚丙烯80

【技术实现步骤摘要】
一种电驻极母粒及高效低阻长效过滤熔喷布制备方法


[0001]本专利技术属于驻极母粒
，具体涉及一种电驻极母粒及高效低阻长效过滤熔喷布制备方法。

技术介绍

[0002]如今空气过滤材料成为近年来研究的热门，其中熔喷非织造材料具备纤网结构致密，孔隙率高，纤维直径小于5um，纤维排列呈三维杂乱结松等优点，因而对粉尘粒子的容尘量较大，是非织造过滤材料中应用较为广泛的一种。
[0003]但熔喷过滤材料本身所具备的机械阻挡作用对空气中微粒的过滤效果是有限的，对其进行驻极处理使之带上电荷，可大大增强其对亚微米级粉尘粒子的静电吸附作用。其中驻极聚丙烯熔喷非织造材料具备优良的机械过滤和静电吸附作用，呈现出高滤效且低滤阻的特点，又因驻极聚丙烯熔喷滤料对直径在0.05～0.3um的气溶胶粒子或粉尘粒子的过滤效果较为突出，所以在医用防护和空气过滤等领域被广泛应用。
[0004]但由于聚丙烯材料储存电荷的能力不足，在短时间内电荷量会大量流失造成静电衰减，严重影响材料的过滤效果和使用寿命。对于这种情况，行业通常做法是添加一定比例的驻极母粒使原料改性。添加驻极母粒不会改变纤维形态，但能提高静电过滤性能的稳定性，其原理是：增加熔喷无纺布中电荷捕集能阱的密度和深度，有效释放负离子和储存电荷达到提高熔喷布的综合滤效和抗热衰减的性能，同时，由于静电作用会使熔喷布材料结构变蓬松，过滤阻力也会相应降低。
[0005]对驻极母粒材料的选择有无机类、有机类的区分，常见参与聚丙烯改性的材料有纳米碳酸钙、纳米二氧化硅等无机物。据调查发现纳米碳酸钙有比表面积大,表层原子数多,表面活性高,与聚丙烯材料界面粘接强度高的特点，但也因其纳米粒子本身表面自由能高的特点，容易出现材料团聚的现象，从而影响与基体材料的复配效果。CN109438843A进行了纳米二氧化硅复配聚丙烯的生产，得到的复配材料经熔喷纺丝得到的无纺布过滤效果在阻力34.5Pa的条件下达到88.656％，质量因子0.6，过滤效率虽有显著提升但二氧化硅在聚丙烯材料内较难均匀分散融合，从而导致再结晶后的高聚物结晶不充分，内部电荷阱较少，静电吸附能力不高。有机类因材料本身对加工温度要求较为严苛，所以常见能与聚丙烯复配融合的材料是聚四氟乙烯，但聚四氟乙烯微粉限于材料本身不粘的特性较难有效嵌入聚丙烯基体。
[0006]有机/无机物的复配混合改性聚丙烯材料，CN105837945A中采用的碳酸钙和乙烯基三甲氧基硅烷等有机物的复配，该项工艺最终达到的成品过滤效率虽大于单一材料的过滤效果，但其复配工艺较二氧化硅/聚四氟乙烯的工艺复杂，工艺中各项流程对最终过滤效果的影响较大。
[0007]通过构建驻极母粒来形成长期荷电对聚丙烯熔喷布的高效过滤具有重要意义。现有的驻极母粒加工的熔喷布受吸湿、储存时间影响较大，进而影响最终的过滤效率和使用价值。含氟有机驻极体，具有优异的介电性能及空间电荷储存能力，氟碳化合物是已知化合
物中原子基团连接最坚固的一种，这个是电荷高稳定性的结构根源。其中PTFE纳米粉体，是直链型结晶性聚合物，具有强极性基团，这种结构特征赋予该材料具有最优异的空间电荷储存稳定性，其驻极体寿命可达200年，具有较高的介电常数和良好疏水性。无机驻极体中，疏水SiO2纳米粉体由硅氧四面体构成网络状结构，可以形成较好的电荷稳定性，通过电晕充电可以使电荷层从表面迁移进入体内，利用恒流电晕充电可以使电子束注入多孔材料的孔隙内部，实际电荷寿命可达400年左右，是PTFE的驻极体寿命的2倍多，表面电势高达145V，表现出稳定的电荷储存能力。
[0008]基于对以上理论现象的分析，选择将疏水纳米二氧化硅和聚四氟乙烯混合制备驻极母粒，其目的之一是利用聚四氟乙烯微粉材料增大基体流动性的特点，使其中添加的纳米二氧化硅能进一步均匀分散，其二是达到增加材料内部电荷陷阱的数量以及材料表面电荷累计的长效性效果。

技术实现思路

[0009]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种长效电荷储存及疏水驻极母粒制备方法，该驻极母粒与熔喷料熔融共混熔喷制得的熔喷布具有高过滤效率及低气阻特征。
[0010]本专利技术提供了一种驻极母粒，以重量份数计，包括以下组份：
[0011]聚丙烯80
‑
100份，驻极剂20
‑
40份(为：疏水纳米二氧化硅10
‑
20份及聚四氟乙烯微粉10
‑
20份)；
[0012]所述聚丙烯选自等规聚丙烯，熔融指数MFI为1500g/10min，驻极剂为疏水纳米二氧化硅和聚四氟乙烯微粉的复配物；
[0013]优选的，所述疏水纳米二氧化硅的粒径为7
‑
40nm、聚四氟乙烯微粉的粒径为5
‑
10um。
[0014]本专利技术提供的驻极母粒是一款可适用于电晕驻极生产工艺的助剂，其具备良好的电荷保持能力及长效电荷储存效果。本专利技术通过各组分之间的配合得到的聚丙烯驻极母粒，具有高流动性，且其挥发分和熔融指数更稳定，能够适应电驻极加工工艺，有效提升驻极母粒生产出的聚丙烯熔喷无纺布的驻极效果，提高过滤效率，具备低过滤阻力。
[0015]具体实施例中，所述驻极剂选自质量比为1:1、1:3、3:1、1:9、或9:1的疏水纳米二氧化硅和聚四氟乙烯微粉的复配物。
[0016]本专利技术还提供了一种上述的驻极母粒的制备方法，包括：
[0017](1)按质量份，将疏水纳米二氧化硅、聚四氟乙烯微粉在高速混合机里混合，得到第一混合物；
[0018](2)按质量份，将混合物与聚丙烯在高速混合机里混合，得第二混合物；
[0019](3)将第二混合物熔融共混挤出并造粒，得到驻极母粒；
[0020]优选的，所述步骤(1)混合时间为3
‑
5min；步骤(2)混合时间为20
‑
30min；步骤(3)中挤出选用双螺杆挤出机，熔融共混温度一区为175℃，温度二区为160℃，温度三区为170℃，温度四区180℃，温度五区180℃，温度六区180℃，温度七区180℃，温度八区160℃，温度九区160℃，机头170℃，物料温度185℃，主螺杆转速180r/min，喂料转速4.93Hz，切粒速度30
‑
45r/min。
[0021]本专利技术提供了一种熔喷布，包括2
‑
4重量份的驻极母粒和100重量的聚丙烯熔喷
料；所述驻极母粒为上述技术方案所述的驻极母粒或上述技术方案所述制备方法制备的驻极母粒。
[0022]本专利技术提供的驻极母粒是一款可适用于电晕驻极生产工艺的耐高温高湿的助剂，所制备的驻极母粒与熔喷等规聚丙烯以一定的比例混合在一起，生产的熔喷布，其一方面具备良好的电荷储存与保持能力，另一方面通过有机驻极体材料和无机驻极体材料的组合来获得蓄电性能和加工光滑之间的平衡。因此，该熔喷布具有静电效果吸附持久、不堵塞喷丝孔、高效率低气阻等优点，由于本专利技术的驻极母粒及其制备方法具有简单、快捷、便宜的优点，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种驻极母粒，其特征在于，该驻极母粒包括以下质量份组分：聚丙烯
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
80
‑
100份疏水纳米二氧化硅
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
10
‑
20份聚四氟乙烯微粉
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
10
‑
20份2.根据权利要求1所述的一种驻极母粒，其特征在于，所述的聚丙烯为等规聚丙烯。3.根据权利要求1所述的一种驻极母粒，其特征在于，所述的聚丙烯的熔融指数MFI为1500g/10min。4.根据权利要求1所述的一种驻极母粒，其特征在于，所述的疏水纳米二氧化硅的粒径为7
‑
40nm、聚四氟乙烯微粉的粒径为5
‑
10um。5.一种如权利要求1
‑
4任一项所述一种驻极母粒的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：(1)按质量份，将疏水纳米二氧化硅、聚四氟乙烯微粉在高速混合机中混合，室温条件下混合，防止温度过高聚四氟乙烯材料发生结团现象，为防止纳米粒子因其比表...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵丽霞，冯建永，尹胜，张云云，谢滕，刘昌涛，
申请(专利权)人：浙江理工大学，
类型：发明
国别省市：