本發(fā)明屬于高分子材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種聚丙烯(PP)駐極母粒材料及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

研究顯示，空氣中由污染造成的顆粒物尤其是空氣動(dòng)力學(xué)當(dāng)量小于等于2.5微米的顆粒物粒徑小，且富含有毒有害物質(zhì)。這些顆粒物在空氣中能長時(shí)間停留，極易被人吸收進(jìn)入身體從而引起引發(fā)呼吸系統(tǒng)疾病、傷肺、致癌、心血管疾病、生殖系統(tǒng)、胎兒發(fā)育等疾病。因此，在空氣凈化領(lǐng)域，人們?cè)絹碓街匾曢_發(fā)可以吸附這些顆粒物的材料。目前，極化后可以吸附這些顆粒物的高分子材料成為研究熱點(diǎn)。通過駐極處理的熔噴聚丙烯纖維濾料由于表面帶有電荷，具有吸附空氣中污染顆粒的作用。熔噴聚丙烯纖維濾料已大量應(yīng)用于空氣凈化及醫(yī)療衛(wèi)生行業(yè)，如用作空調(diào)濾網(wǎng)、醫(yī)用防護(hù)口罩和防塵口罩等。但現(xiàn)有技術(shù)直接對(duì)熔噴聚丙烯纖維進(jìn)行駐極處理，需要較高的駐極電壓(高達(dá)30kV)，且存在駐極處理后的熔噴聚丙烯纖維過濾效率低、阻力大等缺陷。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為改善現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供一種PP駐極母粒材料，其主要由以下重量份的組分經(jīng)熔融造粒制備而成：

50～100份的聚丙烯、8～50份的駐極劑、0～3份的相容劑、0.05～0.35份抗氧劑和0～3份防老化劑。

進(jìn)一步地，所述聚丙烯的重量份可以為55～90份，例如為55.65～88份，例如為64.6～87.6份，如64.6、74.6、80.6、80.8、83.6、84.3、85.6或87.6份。

進(jìn)一步地，所述的聚丙烯可以為均聚聚丙烯(PPH)、無規(guī)共聚聚丙烯(PPR)中的任意一種或兩種的混合物。

根據(jù)本發(fā)明，所述聚丙烯可以為高熔指聚丙烯，其熔指范圍為1000～1500g/10min。

根據(jù)本發(fā)明，所述駐極劑的重量份可以為10～45份，如12～40份，例如12、17、24、25或40份。

進(jìn)一步地，所述駐極劑可以為天然蠟、松香、有機(jī)玻璃、碳原子數(shù)為6-20的脂肪酸或其鹽、N,N’-乙撐雙硬脂酰胺、乙撐雙油酸酰胺中的一種、兩種或更多種的組合。

優(yōu)選地，所述碳原子數(shù)為6-20的脂肪酸選自油酸、硬脂酸、月桂酸中的至少一種。

優(yōu)選地，所述碳原子數(shù)為6-20的脂肪酸的鹽選自油酸、硬脂酸和月桂酸的鋰鹽、鈉鹽、鋅鹽、鋁鹽、鎂鹽中的至少一種。

進(jìn)一步地，所述抗氧劑的重量份可以為0.1～0.3份，例如0.2份。

進(jìn)一步地，所述的抗氧劑為三(2,4-二叔丁基)亞磷酸酯、四[β-(3，5-二叔丁基-4-羥基基)丙酸]季戊四醇酯或其混合物。

進(jìn)一步地，所述的防老化劑的重量份可以為0.2～2.5份，例如0.2、1.5或2份。所述防老化劑為癸二酸雙-2,2,6,6-四甲基醇酯、2-羥基-4-甲氧基二甲酮、2-羥基-4-十二烷氧基二甲酮、2,4-二羥基二酮、2-羥基-4-正辛氧基二甲酮、2-(2’-羥基-3’-叔丁基-5’-甲基基)-5-氯代并三唑、2-(2’-羥基-3’,5’-二叔丁基基)-5-氯代并三唑和2-(2’-羥基-5’-特辛基基)并三唑中的一種、兩種或更多種的組合。

進(jìn)一步地，所述相容劑的重量份可以為0.5～2.5份，例如2份。

進(jìn)一步地，所述的相容劑可以為馬來酸酐接枝聚丙烯、馬來酸酐接枝聚乙烯、馬來酸酐接枝POE(聚烯烴彈性體)、甲基丙烯酸縮水甘油酯接枝聚丙烯、甲基丙烯酸縮水甘油酯接枝POE、甲基丙烯酸縮水甘油酯接枝EPDM(三元乙丙橡膠)中的一種、兩種或更多種的組合。

本發(fā)明還提供如上所述PP駐極母粒材料的制備方法，包括將上述組分熔融共混擠出并造粒。

根據(jù)本發(fā)明的制備方法，所述熔融共混擠出可以在雙螺桿擠出機(jī)，如長徑比為48的雙螺桿擠出機(jī)內(nèi)熔融擠出。

根據(jù)本發(fā)明的制備方法，所述熔融共混擠出可以在雙螺桿擠出機(jī)，如長徑比為48的雙螺桿共12段料筒的擠出機(jī)內(nèi)熔融共混擠出。

根據(jù)本發(fā)明的制備方法，熔融共混擠出時(shí)熔融段溫度為160～210℃。

本發(fā)明還提供如上所述PP駐極母粒材料在制備復(fù)合材料(例如熔噴材料，如熔噴無紡布)中的用途，所述復(fù)合材料可用于凈化空氣。

本發(fā)明還提供一種復(fù)合材料，其原料包括PP駐極母粒材料和PP樹脂，所述PP駐極母粒材料與PP樹脂的質(zhì)量比為0.1～10％，例如為2～8％，如為5％。

優(yōu)選地，所述復(fù)合材料可以為PP樹脂基復(fù)合材料；所述復(fù)合材料的形態(tài)可以為纖維或者無紡布，例如所述復(fù)合材料為熔噴材料，如熔噴無紡布。

本發(fā)明還提供如上所述復(fù)合材料的制備方法，包括：將上述駐極母粒材料與PP樹脂混配加工，擠出切粒，再經(jīng)過強(qiáng)外電場處理。

根據(jù)本發(fā)明的制備方法，所述方法還包括將得到的復(fù)合材料加工成型的步驟，當(dāng)加工成成品時(shí)，強(qiáng)外電場處理步驟可以在加工成型之前進(jìn)行也可以在加工成型之后進(jìn)行。

根據(jù)本發(fā)明的方法，所述加工成型包括任何將駐極母粒材料制備成成品的方法，包括但不限于：擠出成型、注射成型、壓延成型、中空吹塑、泡沫塑料成型、或熱成型等方法。

根據(jù)本發(fā)明的方法，所述加工成型的方法例如為紡絲形成熔噴布。

根據(jù)本發(fā)明的制備方法，所述駐極母粒材料與PP樹脂的質(zhì)量比為1～10％，例如為2～8％，如為5％。

根據(jù)本發(fā)明的制備方法，所述強(qiáng)外電場處理的方式包括但不限于：靜電紡絲法、電暈放電法、摩擦起電法、熱極化法、低能電子束轟擊法。

本發(fā)明還提供如上所述復(fù)合材料在空氣凈化器過濾膜、防塵口罩、空調(diào)過濾膜或油煙過濾等中的應(yīng)用。

有益效果

本發(fā)明分別從原材料配比和制備方法兩個(gè)方面對(duì)材料強(qiáng)外電場作用下產(chǎn)生極化效果進(jìn)行有效地控制。本發(fā)明采用熔融共混的方式使樹脂與助劑相互混合均勻，得到的駐極母粒材料生產(chǎn)出的熔噴無紡材料具有駐極效果明顯，過濾效率高等優(yōu)點(diǎn)。而且，本發(fā)明的熔融共混的制備方式具有簡單、快捷、便宜的優(yōu)點(diǎn)。并且，采用本發(fā)明的方法可以大大降低駐極電壓，從而可以提高生產(chǎn)效率。后，使用本發(fā)明的駐極母粒材料制備得到可凈化空氣的材料具有設(shè)備要求低，投入低，工藝簡單和成品率高等優(yōu)點(diǎn)。

具體實(shí)施方式

下文將結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做更進(jìn)一步的詳細(xì)說明。下列實(shí)施例僅為示例性地說明和解釋本發(fā)明，而不應(yīng)被解釋為對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制。凡基于本發(fā)明上述內(nèi)容所實(shí)現(xiàn)的技術(shù)均涵蓋在本發(fā)明旨在保護(hù)的范圍內(nèi)。

除非另有說明，以下實(shí)施例中使用的原料和試劑均為市售商品，或者可以通過已知方法制備。

除非另有說明，以下實(shí)施例中原料和試劑的“份”指重量份，百分比指重量百分比。

實(shí)施例1

采用87.6份的PP(均聚聚丙烯PPH，熔指1000g/10min)、12份的N,N’-乙撐雙硬脂酰胺、0.2份的抗氧劑、0.2份的癸二酸雙-2,2,6,6-四甲基醇酯。高速混合機(jī)混合，轉(zhuǎn)移至長徑比為48的雙螺桿共12段料筒的擠出機(jī)熔融共混擠出，熔融段溫度160～210℃，造粒將粒子干燥，得到聚丙烯駐極母粒材料。

實(shí)施例2

采用87.6份的PP(均聚聚丙烯PPH，熔指1000g/10min)、12份的天然蠟、0.2份的抗氧劑、0.2份的2-羥基-4-甲氧基二甲酮。高速混合機(jī)混合，轉(zhuǎn)移至長徑比為48的雙螺桿共12段料筒的擠出機(jī)熔融共混擠出，熔融段溫度160～210℃，造粒將粒子干燥，得到聚丙烯駐極母粒材料。

實(shí)施例3

采用87.6份的PP(均聚聚丙烯PPH，熔指1000g/10min)、12份的有機(jī)玻璃、0.2份的抗氧劑、0.2份的2-羥基-4-十二烷氧基二甲酮。高速混合機(jī)混合，轉(zhuǎn)移至長徑比為48的雙螺桿共12段料筒的擠出機(jī)熔融共混擠出，熔融段溫度160～210℃，造粒將粒子干燥，得到聚丙烯駐極母粒材料。

實(shí)施例4

采用87.6份的PP(均聚聚丙烯PPH，熔指1000g/10min)、12份的硬脂酸、0.2份的抗氧劑、0.2份的2-羥基-4-十二烷氧基二甲酮。高速混合機(jī)混合，轉(zhuǎn)移至長徑比為48的雙螺桿共12段料筒的擠出機(jī)熔融共混擠出，熔融段溫度160～210℃，造粒將粒子干燥，得到聚丙烯駐極母粒材料。

實(shí)施例5

采用74.6份的PP(均聚聚丙烯PPH，熔指1000g/10min)、25份的油酸鈉、0.2份的抗氧劑、0.2份的2-羥基-4-正辛氧基二甲酮。高速混合機(jī)混合，轉(zhuǎn)移至長徑比為48的雙螺桿共12段料筒的擠出機(jī)熔融共混擠出，熔融段溫度160～210℃，造粒將粒子干燥，得到聚丙烯駐極母粒材料。

實(shí)施例6

采用64.6份的PP(均聚聚丙烯PPH，熔指1000g/10min)、40份的硬脂酸鋅、0.2份的抗氧劑、0.2份的2-羥基-4-正辛氧基二甲酮。高速混合機(jī)混合，轉(zhuǎn)移至長徑比為48的雙螺桿共12段料筒的擠出機(jī)熔融共混擠出，熔融段溫度160-210℃，造粒將粒子干燥，得到聚丙烯駐極母粒材料。

實(shí)施例7

采用75.6份的PP(均聚聚丙烯PPH，熔指1000g/10min)、12份的硬脂酸鋅、7份的N,N’-乙撐雙硬脂酰胺、5份乙撐雙油酸酰胺、0.2份的抗氧劑、0.2份的2-羥基-4-正辛氧基二甲酮。高速混合機(jī)混合，轉(zhuǎn)移至長徑比為48的雙螺桿共12段料筒的擠出機(jī)熔融共混擠出，熔融段溫度160～210℃，造粒將粒子干燥，得到聚丙烯駐極母粒材料。

實(shí)施例8

采用80.6份的PP(均聚聚丙烯PPH，熔指1000g/10min)、12份的硬脂酸鋅、5份N,N’-乙撐雙硬脂酰胺、2份馬來酸酐接枝聚丙烯、0.2份的抗氧劑、0.2份的2-羥基-4-正辛氧基二甲酮。高速混合機(jī)混合，轉(zhuǎn)移至長徑比為48的雙螺桿共12段料筒的擠出機(jī)熔融共混擠出，熔融段溫度160～210℃，造粒將粒子干燥，得到聚丙烯駐極母粒材料。

實(shí)施例9

采用85.6份的PP(均聚聚丙烯PPH，熔指1500g/10min)、12份的硬脂酸鋅、2份馬來酸酐接枝POE、0.2份的抗氧劑、0.2份的2-羥基-4-正辛氧基二甲酮。高速混合機(jī)混合，轉(zhuǎn)移至長徑比為48的雙螺桿共12段料筒的擠出機(jī)熔融共混擠出，熔融段溫度160～210℃，造粒將粒子干燥，得到聚丙烯駐極母粒材料。

實(shí)施例10

采用85.6份的PP(均聚聚丙烯PPH，熔指1200g/10min)、12份的月桂酸鈉、2份的甲基丙烯酸縮水甘油酯接枝POE、0.2份的抗氧劑、0.2份的2-羥基-4-正辛氧基二甲酮。高速混合機(jī)混合，轉(zhuǎn)移至長徑比為48的雙螺桿共12段料筒的擠出機(jī)熔融共混擠出，熔融段溫度160～210℃，造粒將粒子干燥，得到聚丙烯駐極母粒材料。

實(shí)施例11

采用83.6份的PP(均聚聚丙烯PPH，熔指1000g/10min)、12份的月桂酸鈉、2份馬來酸酐接枝聚丙烯、0.2份的抗氧劑、1份的2-羥基-4-十二烷氧基二甲酮、1份的2-(2'-羥基-5'-特辛基基)并三唑。高速混合機(jī)混合，轉(zhuǎn)移至長徑比為48的雙螺桿共12段料筒的擠出機(jī)熔融共混擠出，熔融段溫度160～210℃，造粒將粒子干燥，得到聚丙烯駐極母粒材料。

實(shí)施例12

采用84.3份的PP(均聚聚丙烯PPH，熔指1000g/10min)、12份的硬脂酸、2份馬來酸酐接枝聚丙烯、0.2份的抗氧劑、0.5份的2-(2’-羥基-3’-叔丁基-5’-甲基基)-5-氯代并三唑、1份2-(2'-羥基-3',5'-二叔丁基基)-5-氯代并三唑。高速混合機(jī)混合，轉(zhuǎn)移至長徑比為48的雙螺桿共12段料筒的擠出機(jī)熔融共混擠出，熔融段溫度160～210℃，造粒將粒子干燥，得到聚丙烯駐極母粒材料。

實(shí)施例13

采用85.6份的PP(均聚聚丙烯PPR，熔指1000g/10min)、12份的硬脂酸鋰、2份的馬來酸酐接枝聚丙烯、0.2份的抗氧劑、0.2份的2-羥基-4-正辛氧基二甲酮。高速混合機(jī)混合，轉(zhuǎn)移至長徑比為48的雙螺桿共12段料筒的擠出機(jī)熔融共混擠出，熔融段溫度160～210℃，造粒將粒子干燥，得到聚丙烯駐極母粒材料。

實(shí)施例14

采用45.6份的PP(均聚聚丙烯PPH，熔指1000g/10min)、40份的PP(共聚聚丙烯PPR，熔指1000g/10min)、12份的硬脂酸鋅、2份馬來酸酐接枝聚丙烯、0.2份的抗氧劑、0.2份的2-羥基-4-正辛氧基二甲酮。高速混合機(jī)混合，轉(zhuǎn)移至長徑比為48的雙螺桿共12段料筒的擠出機(jī)熔融擠出，熔融段溫度160-210℃，造粒將粒子干燥，得到聚丙烯駐極母粒材料。

實(shí)施例15

采用80.8份的PP(均聚聚丙烯PPH，熔指1000g/10min)、12份的硬脂酸鋅、5份N,N’-乙撐雙硬脂酰胺、2份的馬來酸酐接枝聚丙烯、0.2份的抗氧劑。高速混合機(jī)混合，轉(zhuǎn)移至長徑比為48的雙螺桿共12段料筒的擠出機(jī)熔融共混擠出，熔融段溫度160～210℃，造粒將粒子干燥，得到聚丙烯駐極母粒材料。

測(cè)試?yán)哼^濾效率及阻力測(cè)試

將上述實(shí)施例1-15制備的聚丙烯駐極母粒材料與PP樹脂(均聚聚丙烯PPH，熔指1000g/10min)混合，其中所述聚丙烯駐極母粒材料與PP樹脂的重量比為1:20。將所得的混合物熔融后，熔體在管道中220～250℃恒溫保溫，經(jīng)計(jì)量泵計(jì)量后通過噴絲板噴出形成纖維。所述纖維經(jīng)過220～250℃、1MPa恒溫恒壓的熱風(fēng)牽引，形成測(cè)試樣品。測(cè)試樣品再經(jīng)過紅外輻射熱處理、10kV電壓駐極處理，及循環(huán)冷卻處理后，收卷，得到樣品熔噴無紡材料，該材料再經(jīng)過TSI8130自動(dòng)濾料測(cè)試儀測(cè)試。

介質(zhì)采用數(shù)量中值粒徑0.075±0.02μm的NaCl顆粒，測(cè)試流量85L/min，進(jìn)行過濾效率及阻力測(cè)試。

并且，使用純PP樹脂(均聚聚丙烯PPH，熔指1000g/10min)進(jìn)行上述測(cè)試，作為對(duì)比例1。

上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下表所示。

表1材料過濾效率及阻力測(cè)試表

從上述測(cè)試結(jié)果可以看出，加入的駐極劑及其它改性助劑等，在熔融共混時(shí)駐極劑及其它改性助劑等能夠均勻分散在PP中，因此制備的材料具有良好的過濾吸附性能。本發(fā)明以聚丙烯(PP)為基材共混制備的一種可用于空氣凈化的PP駐極母粒材料在保證優(yōu)異的力學(xué)性能基礎(chǔ)上，拓寬了PP的應(yīng)用領(lǐng)域，具有良好的應(yīng)用前景和經(jīng)濟(jì)效益。

本發(fā)明的以上各個(gè)實(shí)施例僅僅是示例性的，而本發(fā)明并不受限于此。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下，可對(duì)這些實(shí)施例進(jìn)行改變，其中，本發(fā)明的范圍在權(quán)利要求及其等同物中限定。