一种具有高效过滤性能的熔喷法非织造布材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种具有高效过滤性能的熔喷法非织造布材料及其制备方法，所述熔喷法非织造布材料由以下组分按重量份组成：聚丙烯89

【技术实现步骤摘要】
一种具有高效过滤性能的熔喷法非织造布材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于熔喷法非织造布材料
，具体涉及一种具有高效过滤性能的熔喷法非织造布材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]由于聚丙烯本身的无毒、无臭、无味和优良的稳定性，吸水率低的特点，被广泛用于熔喷法非织造布的原料。以聚丙烯为原料的熔喷法非织造布的纤维直径可达1-5μm，这些超细纤维赋予熔喷法非织造布良好的透气性能和过滤效果。研究者对聚丙型熔喷法非织造布进行常温双极电晕驻极处理，可使材料的超细纤维成为永久带电的纤维驻极体，静电作用极大地提高了驻极后材料对气相中的固体微粒的过滤效率，但即便加入驻极材料后，对大于0.03μm微粒的过滤效率仍达不到99.99％，只能用作亚高效过滤材料。
[0003]2019年的新型冠状病毒席卷全球，导致全球数百万人感染，正确佩戴口罩可有效阻断病毒的传播，熔喷法非织造布作为口罩中最关键的过滤器件，其性能的提高和对病毒的过滤效率尤为重要。由于全球气候条件的多样性，如高热高湿的环境，或使用条件的不同，如医用外科口罩可能被带病毒的血液沾附，故目前高效的熔喷法非织造布不仅需满足GB2626-2019、CFR-2004-title42-vol1-part84和BS EN 149-2001 A1-2009标准中的对盐性NaCl微粒的过滤效率，还需满足对DOP、石蜡油等油性微粒的过滤效率。但石蜡油类为极性非离子化合物，这类油性粒子在过滤过程中以惯性效应和扩散效应为主，只有在微粒与滤材接触时才产生静电效应，所以传统的单纯驻极方式很难提高油性微粒的过滤效率。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的不足，本专利技术的目的是提供一种具有高效过滤性能的熔喷法非织造布材料及其制备方法。
[0005]本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：
[0006]一种具有高效过滤性能的熔喷法非织造布材料，由以下组分按重量份组成：聚丙烯89-99.45份，含Si驻极母粒0.5-10份，氟化物0.05-1份；所述含Si驻极母粒包含SiO2、驻极材料和载体材料，其中SiO2的质量分数为1-10％。
[0007]作为优选的技术方案，所述聚丙烯为熔喷级聚丙烯，其在230℃，2.16kg条件下熔融指数为800g/10min-2200g/10min。
[0008]作为优选的技术方案，所述驻极材料包括电气石、MgTiO3、硬脂酸盐中、钛酸盐、POSS基材料、蜂蜡、松香中的至少一种；所述载体材料为熔喷级聚丙烯，其在230℃，2.16kg条件下熔融指数为800g/10min-2200g/10min。
[0009]作为优选的技术方案，所述含Si驻极母粒中驻极材料的质量分数为30-80％。
[0010]作为优选的技术方案，所述氟化物为无机氟化物、有机氟化物或含氟聚合物中的至少一种。
[0011]本专利技术的另一个目的是提供一种上述所述的熔喷法非织造布材料的制备方法，包
括以下步骤：
[0012](1)按配比分别称取聚丙烯、含Si驻极母粒、氟化物后，混合均匀，得到混合料；
[0013](2)混合料经螺杆挤出机熔融挤出成熔体，经计量泵后通过喷丝板喷出形成纤维，然后依次经过热风牵引、高压驻极处理后，在成网帘上形成熔喷法非织造布。进一步优选的，所述螺杆挤出机的加热温度为160-280℃；所述喷丝板的孔径为0.1-0.4mm；所述热风牵引的温度130-320℃，压力为0.07-0.8Mpa；所述高压驻极处理的压力为4-8万伏。
[0014]与现有技术相比，本专利技术有益效果体现在：
[0015](1)本专利技术高效过滤熔喷法非织造布为一次性熔喷制得，相对于两步法的熔喷加静电纺丝工艺，本专利技术的制备工艺简单易行，在现行工艺、设备上更换原料即可，易于大规模工业化和推广；并且相对于传统表面涂覆工艺只改变表面性能，涂层与内部基材靠微弱的物理吸附和范德华力结合，稳定性较差，本专利技术将含Si的驻极母粒和氟化物与熔喷级聚丙烯混合一次性熔喷制得熔喷法非织造布，含Si的驻极母粒和氟化物均匀“锚定”在纤维丝表面，具有更稳定的效果；
[0016](2)本专利技术在熔喷法非织造布原料中加入了含Si驻极母粒和氟化物，可使熔喷纺丝表面具有疏水、疏油的性能，保护纺丝内部的电荷，有效延长滤效的衰减时间，提高熔喷法非织造布的使用寿命；
[0017](3)本专利技术制备的熔喷法非织造布由于其疏水、疏油性能，可抑制细菌、水份、污物的附着，创造干爽、清洁的表面，从而达到抑菌的效果；
[0018](4)本专利技术将SiO2和氟化物并用，从基材本身的表面极性和纤维表面的物理形貌两个方面同时改善疏水、疏油性能，从而提高滤效；
[0019](5)本专利技术的熔喷法非织造布原料加入了含Si的驻极母粒和氟化物，其中SiO2和F的存在，可提高熔喷纤维表面的粗糙度，在这些材料与聚丙烯结合处能产生更多的缺陷，且SiO2和F具有较高的束缚电子的能力，有效增加机体能阱，可提高材料的驻极效果，从而提高过滤率。
[0020](6)本专利技术在配方中同时添加SiO2和含氟聚合物，利用两者的尺寸不同的效应，达到最佳的疏水疏油效果，SiO2主要作用在纳米尺寸，在聚丙烯晶体尺寸上作用，构造围观粗糙度和晶体表面缺陷度以提高材料驻极效果；含氟聚合物和部分大尺寸SiO2则主要在微米尺寸作用，其中与各尺寸水滴、油滴及雾气接近的含氟聚合物，以增加水和油的表面接触角，同时在纤维宏观结构上增大粗糙度，在结构上产生疏水疏油效应。本专利技术的配方设计首次提出从各个尺寸结构上改性熔喷纤维，从而达到疏水疏油的效果。
具体实施方式
[0021]下面结合实施例对本专利技术作更进一步的说明。显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0022]本实施例中所用试剂的型号以及供应商如下：
[0023]熔融指数为1500g/10min的熔喷级聚丙烯生产厂家为合肥杰事杰新材料股份有限公司，型号为PPNF1500；
[0024]熔融指数为1800g/min的熔喷级聚丙烯生产厂家为合肥杰事杰新材料股份有限公
司，型号为PPNF1800；
[0025]熔融指数为1200g/min的熔喷级聚丙烯生产厂家为巴塞尔，型号为PPMF650X；
[0026]熔融指数为800g/min的熔喷级聚丙烯生产厂家为合肥杰事杰新材料股份有限公司，型号为PPNF800；
[0027]熔融指数为2200g/min的熔喷级聚丙烯生产厂家为巴塞尔，型号为PPMF650Z；
[0028]上述材料的熔融指数测试条件均为230℃、2.16kg；
[0029]上述试剂只是为了说明本专利技术实验时所采用的试剂来源和成分，以便充分公开，并不表示采用其他同类试剂或其他供应商提供的试剂就不能实现本专利技术。
[0030]实施例1：
[0031本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有高效过滤性能的熔喷法非织造布材料，其特征在于：由以下组分按重量份组成：聚丙烯89-99.45份，含Si驻极母粒0.5-10份，氟化物0.05-1份；所述含Si驻极母粒包含SiO2、驻极材料和载体材料，其中SiO2的质量分数为1-10％。2.根据权利要求1所述的熔喷法非织造布材料，其特征在于：所述聚丙烯为熔喷级聚丙烯，其在230℃，2.16kg条件下熔融指数为800g/10min-2200g/10min。3.根据权利要求1所述的熔喷法非织造布材料，其特征在于：所述驻极材料包括电气石、MgTiO3、硬脂酸盐、钛酸盐、POSS基材料、蜂蜡、松香中的至少一种；所述载体材料为熔喷级聚丙烯，其在230℃，2.16kg条件下熔融指数为800g/10min-2200g/10min。4.根据权利要求3所述的熔喷法非织造布材料，其特征在于：所述含Si驻极母粒中驻极材料的质量分数为30-80％。5.根据权利要求1所述的熔喷法非织...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨桂生，姚晨光，朱敏，计娉婷，廖雄兵，赵鑫，
申请(专利权)人：合肥杰事杰新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：