专利名称：一种改性聚丙烯烟用丝束专用树脂的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种改性聚丙烯专用树脂及其制备方法，该树脂能应用于聚丙烯烟用丝束滤嘴材料。
背景技术：
我国是卷烟生产和消费大国之一，产量居世界第一位，带动香烟滤嘴的迅速发展。 烟用丝束分二醋酸纤维丝束和聚丙烯丝束，二醋酸纤维大分子主链含强极性的醚键、酯键， 具有刚性链高分子，作为卷烟滤嘴材料有很好的截滤性和成棒率。聚丙烯烟用丝束的成本仅为二醋酸纤维丝束的30 40%，具有很大的市场发展空间。聚丙烯树脂经纺丝制成的聚丙烯丝束可作为香烟过滤嘴材料，其特点是比重轻、强度高、伸长大、回潮率低、手感硬、化学性能稳定、熔点低。聚丙烯丝束滤嘴材料能有效截留烟气中的自由基，主要缺点是以聚丙烯丝束作过滤材料成棒率低、滤嘴接装率低、硬度低、气阻小、对烟气中的焦油截留率相对较低，因此需要对聚丙烯进行改性。通过对聚丙烯或聚丙烯丝束进行物理或化学改性，提高聚丙烯丝束的极性和刚性，降低烟气中的焦油含量。一是在后加工造粒过程中加入极性改性剂，通过聚丙烯与极性聚合物和其他添加剂以一定比例混合，在双螺杆挤出机中共混造粒，制成改性聚丙烯，提高聚丙烯的极性或刚性。二是在聚丙烯纺丝制成聚丙烯丝束时进行物理或化学改性，即在丝束后加工过程中加入表面改性剂或改变聚丙烯丝束形状，提高丝束的极性和刚性。CN1085578A介绍将聚丙烯树脂、乙烯醋酸乙烯树脂、聚苯乙烯树脂依次按重量比 40 85 5 40 3 15混合，将混合物送入双螺杆挤出机共混造粒制得共混切片，共混切片在一定条件下经纺丝、牵伸、卷曲和定型干燥，最后冷却制备烟用丝束。CN1101085A 将成孔剂、带有极性基团的高聚物、流变调节剂、聚丙烯以30 60 10 30 15 35 10 40的比例混合，在190 260°C的温度下制成改性母粒。将改性母粒与聚丙烯按照改性母粒以2 12 88 98的比例共混，在220 ^0°C的温度下纺丝，达到降低卷烟烟气焦油含量的要求。CN14M442A公开了由烯烃 酸(酯)的共聚物、聚烯烃、单硬脂酸甘油酯和聚丙烯粉料以0.3 0.8 1.0 2.0 0.1 98重量比充分共混后，利用螺杆挤出机挤出，再用熔体过滤器过滤，当温度在220 230°C时利用纺丝组件喷丝，制成改性烟用丝束。CN1088763A介绍聚丙烯与改性添加剂A、B、C三种高分子无规聚合物，以97 90 3 10重量比，共混经纺丝机纺制成改性聚丙烯烟用丝束。RU2235488介绍的香烟过滤材料是将熔体流动指数> 20g/10min的聚丙烯采用气动挤压方法制备聚丙烯纤维多孔材料，纤维的直径3 5微米，将成型材料放入负电晕放电场，可以使过滤材料吸收香烟有害组分。BGlOOe^涉及双组份(皮-心结构)纤维的香烟过滤材料，心层是一种价格便宜的热塑性材料，最好是聚丙烯。皮层是塑化的醋酸纤维素，乙烯-醋酸乙烯共聚物，聚乙烯醇和乙烯-乙烯醇共聚物。US5607766也涉及双组份(皮-心结构)纤维的香烟过滤材料，心层是一种价格便宜的热塑性材料聚丙烯或聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)。皮层是聚酯或其它共聚物，纤维的直径12微米左右。EP0359387介绍一种香烟过滤材料由70 99%熔体流动速率12 30g/10min，密度0. 905g/cm3之间聚丙烯和由1 30%熔体流动速率9 30g/10min，密度0. 921g/cm3之间低密度聚乙烯均聚物组成。综上所述，现有技术中采用聚丙烯作为烟用滤嘴材料，用乙烯醋酸乙烯树脂、聚烯烃树脂、烯烃-酸(酯)共聚物、聚苯乙烯等高分子改性剂进行改性，大部分专利改性剂加入量大，改性剂与聚丙烯的相容性差，生产的纤维具有皮-心结构，只有皮层为改性剂，使用效果逊色。
发明内容
本发明的目的是提供一种改性聚丙烯烟用丝束专用树脂，该树脂具有高的极性和刚性，能够应用于聚丙烯烟用丝束的基础树脂，提高烟用丝束的极性和刚性。一种改性聚丙烯烟用丝束专用树脂，主要包含以下组分96 98重量份聚丙烯1 2重量份接枝聚丙烯1 2重量份苯乙烯-马来酸酐共聚物(SMA)所述的接枝聚丙烯是以马来酸酐(MAH)为第一接枝单体，苯乙烯为第二接枝单体，有机过氧化物为引发剂，采用嵌段共聚聚丙烯为基础树脂，嵌段共聚聚丙烯与接枝单体的重量比为5 1 5 2，通过双螺杆挤出机熔融接枝制备，其中第一，二单体加入量比为1 1 1 1. 5，聚丙烯与有机过氧化物的重量比100 0. 1 100 0. 2，接枝聚丙烯的马来酸酐的接枝率在3 5%。所述的苯乙烯-马来酸酐共聚物，含马来酸酐质量分数为16 20%。本发明采用的聚丙烯(PP)为均聚聚丙烯，熔体流动速率(MFR)在 22 ^g/lOmin，通过选择适当的MFR，使制备的烟用丝束的线密度达到 4. 2ktex/6000f (0. 7dtex)左右，最好选用MFR为沈 ^g/10min的聚丙烯，可有效地控制烟用丝束线密度的波动。为能稳定有效控制纺丝过程，防止出现断丝和并丝，本发明所采用的聚丙烯分子量分布窄，一般在3 4. 5之间。并且要求聚丙烯灰分小于0. 02%，以减少加工时不熔物质含量，防止纺丝过程中堵塞喷丝板孔，影响喷丝板使用周期，影响烟用丝束的不勻率和丝束强度。本发明所采用的SMA，要求分子量较高，最好在10000 50000，分子量低的产品易脆，不能与其他高聚物树脂掺混；而分子量较高，具有酸酐的反应活性与许多高聚物树脂有较好的相容性。SMA含马来酸酐最好在16 20%，马来酸酐含量也不宜过高，否则不仅成型困难，还易引起热分解，影响产品质量。SMA是亲水基和亲油基经化学键连接而成的，分子量较大，具有刚性和尺寸稳定性的树脂，与聚丙烯结合制备烟用丝束后，可以与聚丙烯纤维进行多点结合，从而使聚丙烯纤维挺实、丰满、增加弹性，并能有效降低香烟焦油含量。其化学结构式为
权利要求
1.一种改性聚丙烯烟用丝束专用树脂，主要包含以下组分96 98重量份聚丙烯1 2重量份接枝聚丙烯1 2重量份苯乙烯-马来酸酐共聚物所述的接枝聚丙烯是以马来酸酐为第一接枝单体，苯乙烯为第二接枝单体，有机过氧化物为引发剂，采用嵌段共聚聚丙烯为基础树脂，嵌段共聚聚丙烯与接枝单体的重量比为 5 1 5 2，通过双螺杆挤出机熔融接枝制备，其中第一，二单体加入量比为1 1 1 1.5，聚丙烯与有机过氧化物的重量比100 0.1 100 0.2，接枝聚丙烯的马来酸酐的接枝率在3 5%;所述的苯乙烯-马来酸酐共聚物，含马来酸酐质量分数为16 20%。
2.根据权利要求1所述的专用树脂，其特征在于采用的聚丙烯为均聚聚丙烯，熔体流动速率在22 ^g/10min。
3.根据权利要求1所述的专用树脂，其特征在于所采用的聚丙烯分子量分布在3 4. 5之间，灰分小于0. 02%。
4.根据权利要求1所述的专用树脂，其特征在于所采用的苯乙烯-马来酸酐共聚物的分子量为10000 50000。
5.根据权利要求1所述的专用树脂，其特征在于所述的接枝聚丙烯的熔体流动速率为 22 28g/10min。
6.根据权利要求1所述的专用树脂，其特征在于接枝聚丙烯制备过程中所采用的有机过氧化物引发剂为2，5 二甲基-2，5 二叔丁基过氧化己烷。
7.根据权利要求1所述的专用树脂，其特征在于所述的接枝聚丙烯的制备采用通用的反应性挤出方法，具体过程是将聚丙烯、马来酸酐、苯乙烯及引发剂混合均勻，用双螺杆挤出机进行熔融接枝，螺杆温度范围170 210°C，反应时间1 5min，挤出后造粒，干燥。
8.根据权利要求1所述的专用树脂，其特征在于在所述的专用树脂制备过程中可以加入抗氧剂体系，用量为0. 15重量份，其组成为主抗氧剂1010，辅助抗氧剂626，稳定剂 713，重量比为1:1:1。
9.一种根据权利要求1所述的专用树脂的制备方法，其特征在于是将聚丙烯粒料、接枝聚丙烯、苯乙烯-马来酸酐共聚物在高速混器中共混3 5min，然后经双螺杆挤出机挤出造粒；或者在聚丙烯聚合装置后加工段改性，将干燥后的聚丙烯粉料与接枝聚丙烯、苯乙烯-马来酸酐共聚物和抗氧剂体系混合，通过装置的挤压造粒挤出机挤出造粒。
全文摘要
一种改性聚丙烯烟用丝束专用树脂，主要包含以下组分96～98重量份聚丙烯，1～2重量份接枝聚丙烯，1～2重量份苯乙烯-马来酸酐共聚物。本发明采用熔融接枝聚丙烯与SMA对聚丙烯进行改性，制备聚丙烯烟用丝束树脂，与其他改性聚丙烯烟用丝束树脂相比，本发明使用的改性剂种类和用量少，生产工艺简单，采用本发明树脂生产的烟嘴材料具有较高的成棒率，烟嘴材料滤出的烟气总粒相物、烟碱、焦油的含量低，达到采用二醋酸纤维原料的要求。
文档编号D01F6/46GK102336956SQ201010231468
公开日2012年2月1日 申请日期2010年7月14日 优先权日2010年7月14日
发明者刘永军, 剡军, 巨娟侠, 巩红光, 朱博超, 李朋朋, 杨世元, 杨茹欣, 胡清, 许惠芳, 谢昕, 郭义, 金鼎铭, 陈坤, 魏福庆 申请人:中国石油天然气股份有限公司