一种聚丙烯复合材料及其在制备亲水柔韧无纺布中的应用的制作方法

文档序号:11223501阅读:1014来源:国知局
一种聚丙烯复合材料及其在制备亲水柔韧无纺布中的应用的制造方法与工艺

本发明属于复合材料技术领域,具体涉及一种聚丙烯复合材料及其在制备亲水柔韧无纺布中的应用。



背景技术:

聚丙烯已经成为我国高分子材料的主导产品之一。2016年,国内聚丙烯产能已经突破2000万吨,产量达1768.8万吨。聚丙烯的主要用途是生产编织制品、薄膜制品、注塑制品、纺织制品等,广泛应用于汽车、电子与家电、建筑管材、包装、纤维等领域。其中,聚丙烯纤维料主要用于生产丙纶纤维,丙纶纤维按其用途大致可分为丙纶非织造布(又称无纺布)、bcf地毯丝、烟用丙纶丝束等,其中生产量最大的为无纺布,占产品总量的70%以上。2016年,国内无纺布的产量在300万吨左右。无纺布的生产工艺目前以熔喷工艺和纺粘工艺为主流。其实,国内超大型聚丙烯无纺布生产企业已经完成了熔喷和纺粘工艺的复合,以生产多层无纺布为主。无纺布在建筑、医疗、环保、服装、汽车、航空航天等行业广泛应用,主要应用集中在高技术渗透和新型材料领域。其中,聚丙烯无纺布在医疗和美容等领域的应用呈现更高的增长速率。近年来,随着社会经济水平的不断发展,人口流动加剧,各类传染性疾病多次形成了公共卫生事件,医疗防护级别上升引发公共卫生需求激增,无纺布产业多次迎来了良好的发展机遇。另外,随着医疗技术的进步,外伤治疗和康复对敷料的需求激增。此外,随着生活水平的提高,人们对个人美容予以高度关注,每年投入到面膜美容的消费均呈现两位数以上的增长。在这些应用领域中,聚丙烯无纺布显示出优异的使用性能,且成本低廉。

目前,应用于医用敷料和美容面膜基材的聚丙烯无纺布,大多是经过亲水改性或复合纺丝工艺制备的超细纤维材料。其亲水改性工艺包括等离子体处理、热接枝n-乙烯基-2-吡咯烷酮(nvp)、紫外辐照接枝甲基丙烯酸、内添加耐久亲水助剂、pva改性、壳聚糖亲水改性、丝素蛋白改性等,均在一定程度上提高了聚丙烯无纺布的亲水性,改善了聚丙烯无纺布与人体皮肤接触时的舒适感和贴合程度,有些产品还附加了对治疗药剂或美容成分的容纳量。

不过,聚丙烯无纺布在医用敷料和美容面膜基材的应用过程中,人们发现即使经过亲水改性或复合纺丝改性的超细聚丙烯无纺布,仍然存在着亲水性不强、亲水性不稳定,皮肤贴合性不好等缺陷。其主要问题是所采用的亲水处理工艺没有赋予聚丙烯无纺布相对持久的亲水性,如添加小分子亲水剂本身就与无极性的聚丙烯纤维亲和性不佳而易于迁出;等离子或激光处理只是改性了聚丙烯纤维的表面基团,且改性效果并不稳定;pet与pp混合纺丝,本身就存在相容性的问题,且pet的亲水性也不是很理想。因此,如果需要获得亲水性稳定且符合病患或美容需求的聚丙烯无纺布,需要选择与聚丙烯相容性好、具有更好亲水性能且又具有良好可纺性的高分子材料,辅以必要的纺丝助剂,与聚丙烯基材进行共混改性,制得亲水柔韧无纺布专用聚丙烯复合材料,进而配合合适的纺丝工艺才能获得性能优异的亲水柔韧无纺布。



技术实现要素:

针对现有技术存在的缺点和不足之处,本发明的首要目的在于提供一种聚丙烯复合材料。

本发明的另一目的在于提供上述聚丙烯复合材料的制备方法。

本发明的再一目的在于提供上述聚丙烯复合材料在制备亲水柔韧无纺布中的应用。

本发明目的通过以下技术方案实现:

一种聚丙烯复合材料,由以下质量份的组分组成:

优选地,所述均聚聚丙烯的熔体流动速率(230℃,2.16kg)为30~100g/10min。更优选燕山石化的纤维级聚丙烯s2040,其熔体流动速率(230℃,2.16kg)在38g/10min左右。

优选地,所述无规共聚聚丙烯的熔体流动速率(230℃,2.16kg)为8~50g/10min。更优选燕山石化的b4808,其熔融流动速率(230℃,2.16kg)为10g/10min左右。

优选地,所述丙烯基弹性体中乙烯含量为8.5~16%,熔体流动速率(230℃,2.16kg)为2.2~18g/10min。更优选埃克森美孚公司的vistamaxx6202fl。

优选地,所述乙烯-甲基丙烯酸共聚物中甲基丙烯酸含量为9~15wt%,密度为0.93~0.94g/cm3,熔体流动速率(190℃,2.16kg)为2.5~25g/10min。更优选杜邦公司的nucrel925,其甲基丙烯酸含量为15wt%,熔体流动速率(190℃,2.16kg)为25g/10min。

优选地,所述乙烯-甲基丙烯酸盐共聚物中甲基丙烯酸的摩尔含量为3.6±0.5%,甲基丙烯酸的中和度为45%,中和成盐的金属离子为钠、钾、镁或锌离子,乙烯-甲基丙烯酸共聚物的密度为0.93~0.96g/cm3。可选杜邦公司的surlyn树脂,包括surlyn1601、surlyn8020、surlyn8920、surlyn9320、surlyn9950等,优选surlyn8920(含甲基丙烯酸钠盐共聚单元)。

优选地,所述亲水润滑剂为芥酸酰胺,纯度为质量百分含量99%以上。

上述聚丙烯复合材料的制备方法,包括以下制备步骤:

将均聚聚丙烯、无规共聚聚丙烯、丙烯基弹性体、乙烯-甲基丙烯酸共聚物、乙烯-甲基丙烯酸盐共聚物以及亲水润滑剂进行预混合,然后加入到挤出机中熔融挤出造粒,得到所述聚丙烯复合材料。

优选地,所述的预混合在高速混合机进行,混合温度为20~30℃,转速为200~300转/分钟,混合时间为3~8分钟。

优选地,所述熔融挤出造粒在三螺杆挤出机(螺杆直径35.2mm,长径比28)中进行,螺杆转速100~300转/分钟,喂料机转速10~50转/分钟,挤出机各段温度160~200℃。

上述聚丙烯复合材料在制备亲水柔韧无纺布中的应用。

本发明的原理为:单纯用纤维级均聚聚丙烯制作的无纺布,即使纤维纤度达到工艺极致,其吸水性和柔软性也有限。在本发明中,加入无规共聚聚丙烯和丙烯基弹性体(实际也是乙烯-丙烯的无规共聚物)的目的,一方面是为了强化聚丙烯复合纤维的柔韧性,另一方面是为了增加亲水性树脂乙烯-甲基丙烯酸共聚物和亲水强化剂乙烯-甲基丙烯酸盐共聚物与基体树脂均聚聚丙烯的相容性,因为这些树脂都含有一定比例的乙烯链段。这些组分因相似相容而能够在三螺杆挤出机混炼过程中实现充分的分散混合和良好的分布混合,从而最大限度地发挥各组分的功效。亲水润滑剂芥酸酰胺的加入,既有利于提高聚丙烯复合材料的亲水性能,又有利于该复合材料可纺性的提高,能够更好地制作性能稳定、亲水性、柔韧性优良的聚丙烯无纺布,满足医用敷料和美容面膜等领域的需求。

附图说明

图1为实施例3中聚丙烯复合材料制备的亲水柔韧无纺布的sem图;

图2为实施例3中聚丙烯复合材料制备的亲水柔韧无纺布的光学照片图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述,但本发明的实施方式不限于此。

以下实施例中,均聚聚丙烯树脂选用燕山石化的纤维级聚丙烯s2040,其熔体流动速率(230℃,2.16kg)在38g/10min左右;无规共聚聚丙烯选用燕山石化的b4808,其熔体流动速率(230℃,2.16kg)为10g/10min左右;丙烯基弹性体选用埃克森美孚公司的vistamaxx6202fl,其乙烯质量百分含量为15.0%,熔体流动速率(230℃,2.16kg)在18g/10min左右;乙烯-甲基丙烯酸共聚物选用杜邦公司的nucrel925,其甲基丙烯酸含量为15wt%,熔体流动速率(190℃,2.16kg)在25g/10min左右;乙烯-甲基丙烯酸盐共聚物的甲基丙烯酸的摩尔含量为3.6±0.5%,碱中和率占甲基丙烯酸的45摩尔%,密度为0.93~0.96g/cm3,选择杜邦公司的surlyn8920(含甲基丙烯酸钠盐共聚单元);亲水润滑剂为市售的芥酸酰胺,纯度在99%以上。

实施例1

按照以下配比称取各原料:聚丙烯s2040为62质量份,无规共聚聚丙烯b4808为24质量份,vistamaxx6202fl为8质量份,surlyn8920为1质量份,nucrel925为5质量份,不加芥酸酰胺。将聚丙烯s2040、无规共聚聚丙烯b4808、丙烯基弹性体vistamaxx6202fl、乙烯-甲基丙烯酸盐共聚物surlyn8920、乙烯-甲基丙烯酸共聚物nucrel925依次加入高速混合机进行预混合,混合温度为20℃,转速为300转/分钟,混合时间为3分钟。然后,将此预混合好的物料从喂料机加入三螺杆挤出机(螺杆直径35.2mm,长径比28),熔融挤出造粒,工艺条件设定为:螺杆转速200转/分钟,喂料机转速30转/分钟,挤出机各段温度160~200℃。即得到聚丙烯复合材料。

将干燥后的聚丙烯复合材料粒料在200~250℃下用熔喷法纺丝机制备克重在80g/m2左右的亲水柔韧无纺布。测试所得亲水柔韧无纺布的各项性能,测试结果见表1。

实施例2

按照以下配比称取各原料:聚丙烯s2040为56.5质量份,无规共聚聚丙烯b4808为20质量份,vistamaxx6202fl为10质量份,surlyn8920为3质量份,nucrel925为10质量份,芥酸酰胺为0.5质量份。将聚丙烯s2040、无规共聚聚丙烯b4808、丙烯基弹性体vistamaxx6202fl、乙烯-甲基丙烯酸盐共聚物surlyn8920、乙烯-甲基丙烯酸共聚物nucrel925、芥酸酰胺依次加入高速混合机进行预混合,混合温度为30℃,转速为250转/分钟,混合时间为5分钟。然后,将此预混合好的物料从喂料机加入三螺杆挤出机(螺杆直径35.2mm,长径比28),熔融挤出造粒,工艺条件设定为:螺杆转速200转/分钟,喂料机转速40转/分钟,挤出机各段温度160~200℃。即得到聚丙烯复合材料。

将干燥后的聚丙烯复合材料粒料在200~250℃下用熔喷法纺丝机制备克重在80g/m2左右的亲水柔韧无纺布。测试所得亲水柔韧无纺布的各项性能,测试结果见表1。

实施例3

按照以下配比称取各原料:聚丙烯s2040为48质量份,无规共聚聚丙烯b4808为23质量份,vistamaxx6202fl为15质量份,surlyn8920为5质量份,nucrel925为8质量份,芥酸酰胺为1质量份。将聚丙烯s2040、无规共聚聚丙烯b4808、丙烯基弹性体vistamaxx6202fl、乙烯-甲基丙烯酸盐共聚物surlyn8920、乙烯-甲基丙烯酸共聚物nucrel925、芥酸酰胺依次加入高速混合机进行预混合,混合温度为25℃,转速为250转/分钟,混合时间为3.5分钟。然后,将此预混合好的物料从喂料机加入三螺杆挤出机(螺杆直径35.2mm,长径比28),熔融挤出造粒,工艺条件设定为:螺杆转速300转/分钟,喂料机转速50转/分钟,挤出机各段温度160~200℃。即得到聚丙烯复合材料。

将干燥后的聚丙烯复合材料粒料在200~250℃下用熔喷法纺丝机制备克重在80g/m2左右的亲水柔韧无纺布。测试所得亲水柔韧无纺布的各项性能,测试结果见表1。本实施例所得亲水柔韧无纺布的sem图和光学照片图分别如图1和图2所示。

对比例1

将均聚聚丙烯s2040从喂料机加入三螺杆挤出机(螺杆直径35.2mm,长径比28),熔融挤出造粒,工艺条件设定为:螺杆转速200转/分钟,喂料机转速25转/分钟,挤出机各段温度160~200℃。即得到聚丙烯材料。

将干燥后的聚丙烯粒料在200~250℃下用熔喷法纺丝机制备克重在80g/m2左右的无纺布。测试聚丙烯无纺布的各项性能,测试结果见表1。

对比例2

按照以下配比称取各原料:聚丙烯s2040为65质量份,无规共聚聚丙烯b4808为35质量份。将聚丙烯s2040、无规共聚聚丙烯b4808加入高速混合机进行预混合,混合温度为25℃,转速为250转/分钟,混合时间为3.5分钟。然后,将此预混合好的物料从喂料机加入三螺杆挤出机(螺杆直径35.2mm,长径比28),熔融挤出造粒,工艺条件设定为:螺杆转速200转/分钟,喂料机转速25转/分钟,挤出机各段温度160~200℃。即得聚丙烯复合材料。

将干燥后的聚丙烯复合材料粒料在200~250℃下用熔喷法纺丝机制备克重在80g/m2左右的复合聚丙烯无纺布。测试所得复合聚丙烯无纺布的各项性能,测试结果见表1。

对比例3

按照以下配比称取各原料:聚丙烯s2040为65质量份,无规共聚聚丙烯b4808为25质量份,vistamaxx6202fl为10质量份。将聚丙烯s2040、无规共聚聚丙烯b4808、丙烯基弹性体vistamaxx6202fl加入高速混合机进行预混合,混合温度为25℃,转速为250转/分钟,混合时间为3.5分钟。然后,将此预混合好的物料从喂料机加入三螺杆挤出机(螺杆直径35.2mm,长径比28),熔融挤出造粒,工艺条件设定为:螺杆转速200转/分钟,喂料机转速25转/分钟,挤出机各段温度160~200℃。即得聚丙烯复合材料。

将干燥后的聚丙烯复合材料粒料在200~250℃下用熔喷法纺丝机制备克重在80g/m2左右的复合聚丙烯无纺布。测试所得复合聚丙烯无纺布的各项性能,测试结果见表1。

表1实施例及对比例所得聚丙烯材料及无纺布性能

由表1结果可以看出,采用本发明的聚丙烯复合材料制备的无纺布具有优良的亲水性和柔韧性,能够满足医用敷料和美容面膜等领域的需求。

上述实施例为本发明较佳的实施方式,但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制,其它的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化,均应为等效的置换方式,都包含在本发明的保护范围之内。

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