一种防霉熔喷聚丙烯组合物及其制备方法和应用与流程

[0001]
本发明涉及高分子材料技术领域，特别是涉及一种防霉熔喷聚丙烯组合物及其制备方法和应用。


背景技术：

[0002]
随着汽车工业的发展，人类对汽车产品的舒适性提出更高要求，要求汽车具有更好的隔音效果，因此汽车隔音棉的使用变得更加广泛。汽车隔音棉主要使用在发动机盖板、保险杠、仪表板、轮罩、门板、顶棚、行李箱以及底盘等，几乎覆盖整个汽车。但是，目前的汽车隔音棉长时间使用会发霉、散发出异味，并且汽车在湿润环境或泡水后，隔音棉吸水，隔音效果变得非常差，而且会发霉腐烂，严重影响驾驶者的健康和使用体验。
[0003]
现有技术中，一方面，通过加入丙酸钙、山梨酸钠、苯甲酸钠、富马酸二甲酯等含羧基（或羧酸盐）防霉添加剂会导致熔喷纤维隔水性能的下降。另一方面，如通过添加氧化铁等无机物来改善隔水性，则具有添加量大导致熔喷性能下降的缺陷。


技术实现要素：

[0004]
本发明的目的在于，克服上述技术缺陷，提供一种防霉效果、隔水性能好的熔喷聚丙烯组合物。
[0005]
本发明的另一目的在于，提供上述防霉熔喷聚丙烯组合物的制备方法和应用。
[0006]
本发明是通过以下技术方案实现的：一种防霉熔喷聚丙烯组合物，按重量份计， 包括以下组分：聚丙烯树脂
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100份；组分a
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0.25-2份；组分b
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组分a的1-5倍；组分a选自丙酸钙、山梨酸钠、苯甲酸钠、富马酸二甲酯中的一种或多种；组分b选自白炭黑、硅醇接枝二氧化钛粉末、重均分子量为5-15万的聚四氟乙烯中的一种或多种，其中，白炭黑、硅醇接枝二氧化钛粉末的平均粒径为10-300nm；防霉聚丙烯组合物的熔融指数在230℃/2.16kg条件下 1000-1900g/10min。
[0007]
组分b含量为组分a的5倍时即可完全改善组分a加入后导致的隔水性的下降。组分b再提升，隔水性能的提升不明显，甚至会导致熔喷性能的下降，特别是重均分子量为5-15万的聚四氟乙烯的含量达到10份以上时熔融指数下降，当聚四氟乙烯含量达到12份时很难熔喷。关于聚四氟乙烯的重均分子量，如重均分子量过高，会导致防霉熔喷聚丙烯很难甚至不能进行熔喷操作；如分子量过低，不仅无法实现隔水、提升防霉性的技术效果，甚至会降低熔喷纤维的机械性能等。
[0008]
优选的，组分b的重量份为组分a的2-4倍。在优选的范围内，随着组分b含量的上升，隔水性能上升。进一步的，硅醇接枝二氧化钛粉末、重均分子量为5-15万的聚四氟乙烯随着用量的上升，防霉性也得到明显提升。
[0009]
优选的，所述的组分b选自硅醇接枝二氧化钛粉末、重均分子量为5-15万的聚四氟乙烯中的一种或两种。优选的组分b能够进一步提升防霉性和隔水性。
[0010]
优选的，所述的白炭黑、硅醇接枝二氧化钛粉末的平均粒径范围是10-100nm。
[0011]
所述的聚丙烯树脂选自均聚聚丙烯、共聚聚丙烯中的一种或多种，熔融指数在230℃/2.16kg条件下 1000-1900g/10min。
[0012]
为了提升加工性能，可以添加一定量的加工助剂。按重量份计，还包括0.5-1份抗氧剂、润滑剂中的至少一种。
[0013]
所述的润滑剂选自硬脂酸盐类润滑剂、脂肪酸类润滑剂、硬脂酸酯类润滑剂中的至少一种；所述的硬脂酸盐类润滑剂选自硬脂酸钙、硬脂酸镁、硬脂酸锌中的至少一种；所述的脂肪酸类润滑剂选自脂肪酸、脂肪酸衍生物、脂肪酸酯中的至少一种；所述的硬脂酸酯类润滑剂选自单硬脂酸甘油酯、季戊四醇硬脂酸酯中的至少一种。
[0014]
所述的抗氧剂选自四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯、三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯、β-（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸正十八碳醇酯、硫代二丙酸双十二醇酯中的至少一种。
[0015]
上述的防霉熔喷聚丙烯组合物的制备方法，包括以下步骤：按照配比，将各组分混合均匀后，通过双螺杆挤出机挤出造粒，得到防霉熔喷聚丙烯组合物，其中螺杆温度范围是190~240℃，螺杆转速范围是500~1000r/min。
[0016]
上述的防霉聚丙烯组合物的应用，用于制备熔喷布。
[0017]
熔喷的工艺步骤：将本发明的霉熔喷聚丙烯加入到挤出机中熔融，挤出机温度220~240℃，依次通过滤网、计量泵送入纺丝箱喷丝板，同时，高温气体（热风温度280℃左右，0.2mpa左右；热风频率50hz左右）通过空气管道进入纺丝箱并有风道间隙喷出的气体对喷丝板喷出的混合物料进行牵伸，在网帘表面成网、冷却，形成防霉熔喷无纺布。
[0018]
隔音材料制备工艺步骤：采用5~20层单层熔喷布热轧复合，热轧温度为100~150℃，速度为1500m/h，形成多层复合隔音材料。
[0019]
本发明具有如下有益效果本发明通过加入一定量的含羧基防霉剂（组分a），能够提供熔喷纤维良好的防霉效果。进一步的，通过加入一定量的白炭黑、硅醇接枝二氧化钛粉末、氟碳聚合物一种或多种添加剂，能够改善含羧基防霉剂的添加带来隔水性能的降低。本发明的防霉聚丙烯组合物可以先熔喷制备成熔喷布，在通过热轧进行生产熔喷棉，可以应用于口罩领域，也可以应用于隔音材料等领域。
具体实施方式
[0020]
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
[0021]
本发明所用原料来源于市售产品：聚丙烯树脂a：熔融指数在230℃/2.16kg条件下 1500g/10min；pp-91500 nc001，均聚。
[0022]
聚丙烯树脂b：熔融指数在230℃/2.16kg条件下 1900g/10min；pp-91500 nc002，
均聚。
[0023]
丙酸钙：南通奥凯生物技术开发有限公司。
[0024]
山梨酸钠：上海麦克林生化科技有限公司。
[0025]
苯甲酸钠：陕西源优生物科技有限公司。
[0026]
富马酸二甲酯：武汉华翔科洁生物技术有限公司。
[0027]
白炭黑a：平均粒径为26nm，市售。
[0028]
白炭黑b：平均粒径为200nm，市售。
[0029]
硅醇接枝二氧化钛粉末a：平均粒径为30nm，市售。
[0030]
硅醇接枝二氧化钛粉末b：平均粒径为170nm，市售。
[0031]
聚四氟乙烯a：重均分子量为9万，市售。
[0032]
聚四氟乙烯b：重均分子量为14万，市售。
[0033]
二氧化钛粉末：平均粒径50nm，市售。
[0034]
实施例和对比例防霉熔喷聚丙烯组合物的制备方法：按照配比，将各组分混合均匀后，通过双螺杆挤出机挤出造粒，得到防霉熔喷聚丙烯组合物，其中螺杆温度范围是190~240℃，螺杆转速范围是700~800r/min。
[0035]
各性能测试方法：先将防霉熔喷聚丙烯组合物制备得到防霉熔喷无纺布，再进行以下测试。将防霉熔喷聚丙烯组合物加入到挤出机中熔融，挤出机温度220~240℃，依次通过滤网、计量泵送入纺丝箱喷丝板，同时，高温气体（热风温度280℃，0.2mpa；热风频率50hz）通过空气管道进入纺丝箱并由风道间隙喷出的气体对喷丝板喷出的混合物料进行牵伸，在网帘表面成网、冷却，形成防霉熔喷无纺布。
[0036]
（1）防霉性：根据《gb/t 24346-2009 纺织品 防霉性能的评价》标准，在恒温恒湿培养箱中放置普通汽车隔音棉和防霉超疏水汽车隔音棉，喷洒1ml霉菌培养液，分别放置在28℃
±
2℃、相对湿度90%
±
5%的条件下培养28天。防霉效果评价：长霉情况防霉等级在放大镜下无明显长霉0霉菌生长稀少或局部生长，在样品表面的覆盖面积小于10%1霉菌在样品表面的覆盖面积小于30%(10%~30%)2霉菌在样品表面的覆盖面积小于60%(30%~60%)3霉菌在样品表面的覆盖面积达到或超过60%4（2）隔水性：根据《gb/t 24218.6-2010 纺织品 非织造布试验方法 第6部分：吸收性的测定》标准，测试隔音棉的吸水量。
[0037]
（3）防霉熔喷聚丙烯组合物的熔融指数：试验按gb/t 3682-2000中b法规定进行。试验条件为m（温度：230℃，负荷：2.16kg）,熔体密度值为0.7386g/cm3.试验时，在装试前应用氮气吹扫筒5s-10s,氮气压力为0.05mpa。先测得熔体体积流动速率，然后利用熔体密度值计算熔体质量流动速率。试验时，应使用口模塞。
[0038]
表1：实施例1-7防霉熔喷聚丙烯组合物各组分配比（重量份）及各性能测试结果 实施例1实施例2实施例3实施例4实施例5实施例6实施例7聚丙烯树脂a100 100100100100100聚丙烯树脂b 100
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丙酸钙0.60.6
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山梨酸钠
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0.6
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0.6 苯甲酸钠
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0.6
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0.6富马酸二甲酯
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0.6
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白炭黑1.81.81.81.81.8
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硅醇接枝二氧化钛粉末a
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1.8 聚四氟乙烯a
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1.8聚四氟乙烯b
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熔融指数，g/10min1490188314951491149014931490防霉性2222211吸水量，%1.21.01.51.72.10.90.7
由实施例1-8可知，优选硅醇接枝二氧化钛粉末、重均分子量为5-15万的聚四氟乙烯。
[0039]
表2：实施例8-9防霉熔喷聚丙烯组合物各组分配比（重量份）及各性能测试结果 实施例8实施例9聚丙烯树脂a100100苯甲酸钠0.60.6硅醇接枝二氧化钛粉末a0.6 聚四氟乙烯a1.2 聚四氟乙烯b 1.8熔融指数，g/10min14951458防霉性11吸水量，%0.80.6表3：实施例10-15防霉熔喷聚丙烯组合物各组分配比（重量份）及各性能测试结果 实施例10实施例11实施例12实施例13实施例14实施例15聚丙烯树脂a100100100100100100丙酸钙0.60.60.6
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山梨酸钠
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0.60.252白炭黑0.61.22.4 1 硅醇接枝二氧化钛粉末b
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3.0 6熔融指数，g/10min150014961487148014901468防霉性222020吸水量，%2.61.60.20.010.30.4
由实施例1/10/11/12可知，随着白炭黑含量的上升，隔水性能上升。
[0040]
由实施例6/13可知，随着硅醇接枝二氧化钛粉末含量的上升，隔水性与防霉性都得到提高。
[0041]
表3：对比例防霉熔喷聚丙烯组合物各组分配比（重量份）及各性能测试结果 对比例1对比例2对比例3对比例4对比例5聚丙烯树脂a100100100100100山梨酸钠0.630.622白炭黑 3
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聚四氟乙烯b
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12 硅醇接枝二氧化钛粉末a
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14二氧化钛粉末
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1.8
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熔融指数，g/10min150014851492850945防霉性402n/an/a吸水量，%5.05.14.0n/an/a
由对比例2可知，组分a加入量过大，虽然也能够保证良好的防霉性，但是隔水性变差。

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