一种熔喷聚丙烯复合材料及其制备方法与应用
| 专利类型 | 发明授权 | 法律事件 | 公开; 实质审查; 授权; |
| 专利有效性 | 有效专利 | 当前状态 | 授权 |
| 申请号 | CN202310463349.8 | 申请日 | 2023-04-26 |
| 公开(公告)号 | CN116410544B | 公开(公告)日 | 2025-03-28 |
| 申请人 | 广东金发科技有限公司; 金发科技股份有限公司; | 申请人类型 | 企业 |
| 发明人 | 陈振树; 周日敏; 李成; 丁超; 陈平绪; | 第一发明人 | 陈振树 |
| 权利人 | 广东金发科技有限公司,金发科技股份有限公司 | 权利人类型 | 企业 |
| 当前权利人 | 广东金发科技有限公司,金发科技股份有限公司 | 当前权利人类型 | 企业 |
| 省份 | 当前专利权人所在省份：广东省 | 城市 | 当前专利权人所在城市：广东省清远市 |
| 具体地址 | 当前专利权人所在详细地址：广东省清远市清城区石角镇德龙大道28号 | 邮编 | 当前专利权人邮编：511547 |
| 主IPC国际分类 | C08L23/12 | 所有IPC国际分类 | C08L23/12 ; C08K9/12 ; C08K5/5317 ; C08K3/015 ; C08K3/38 ; C08K5/098 ; D04H1/544 ; D04H1/413 ; D04H1/56 |
| 专利引用数量 | 2 | 专利被引用数量 | 0 |
| 专利权利要求数量 | 8 | 专利文献类型 | B |
| 专利代理机构 | 广州三环专利商标代理有限公司 | 专利代理人 | 许羽冬; |
| 摘要 | 本 发明 公开了一种熔喷聚丙烯 复合材料 及其制备方法与应用，涉及高分子材料技术领域。本发明提供了一种熔喷聚丙烯复合材料，包括以下重量份的组分：聚丙烯熔喷料90‑94份、载铂有机膦酸锆3‑5份、驻极母粒3‑5份。本发明特定聚丙烯熔喷料、载铂有机膦酸锆、驻极母粒制备得到的熔喷聚丙烯复合材料，同时具有抗菌和除 醛 的效果，且抗菌和除醛的效果均较佳。 | ||
| 权利要求 | 1.一种熔喷聚丙烯复合材料，其特征在于，包括以下重量份的组分：聚丙烯熔喷料90‑ |
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| 说明书全文 | 一种熔喷聚丙烯复合材料及其制备方法与应用技术领域[0001] 本发明涉及高分子材料技术领域，尤其是一种熔喷聚丙烯复合材料及其制备方法与应用。 背景技术[0002] 聚丙烯熔喷布因其具有空隙多、结构蓬松、纤维多而细的特点，具有很好的过滤性、屏蔽性、绝热性和吸油性。可用于过滤材料、隔离材料、保暖材料、吸油材料及擦拭布等领域。常规的聚丙烯熔喷布并无抗菌和除醛功能，而在过滤领域中，抗菌、除醛的需求得到市场的认可。熔喷过滤材料中，用于除醛的常规技术利用改性活性炭进行除醛。改性活性炭在使用一段时间后，孔隙堵塞、细菌死亡、滋生，导致滤网出现难闻的异味。 [0003] 目前，实现抗菌功能的主要方法是通过表面改性技术(比如涂覆、浸渍等后整理方式)和共混改性技术。表面改性技术在实际使用过程中往往有脱落的风险，脱落后的物质有可能会对人体或环境造成危害。因此，开发一种同时具有抗菌和除醛功能的熔喷聚丙烯复合材料，成为了行业的热点和难点。 发明内容[0004] 基于此，本发明的目的在于克服上述现有技术的不足之处而提供一种同时具有抗菌和除醛功能的熔喷聚丙烯复合材料及其制备方法与应用。 [0005] 为实现上述目的，本发明所采取的技术方案为：一种熔喷聚丙烯复合材料，包括以下重量份的组分：聚丙烯熔喷料90‑94份、载铂有机膦酸锆3‑5份、驻极母粒3‑5份。 [0006] 发明人在实际实验过程中发现，层状磷酸锆是一种具有可吸附离子的层状结构，是一种高效、安全和耐热的离子交换材料，具有良好的化学稳定性、耐酸碱性和热稳定性。通常用来负载银、铜、锌等离子，制成耐久性良好的抗菌剂。但是常规的层间距比一般金属离子直径还要小，因此金属离子很难直接插入磷酸锆层间，而其层表面的‑OH基团可以被对+ 氨基苯甲酸所取代，拉大了层间距，金属离子(M)就可以进入层间和顶点的氢交换，得到载+ M有机膦酸锆。 [0007] 优选地，所述聚丙烯熔喷料的熔融指数为1200‑1500g/10min，所述聚丙烯熔喷料的熔融指数是根据ASTMD1238使用2.16kg重量并在190℃的温度测量。 [0008] 优选地，所述载铂有机膦酸锆中铂元素的含量为3.5wt％‑6.5wt％。 [0009] 铂含量测定方法：以氢氟酸分解后，采用氯铂酸铵重量法测定铂含量。 [0010] 发明人在实际实验过程中发现，载铂有机膦酸锆中铂元素的含量为3.5wt％‑6.5wt％时，抗菌和除醛的效果达到最佳。载铂量高于6.5wt％时，有机膦酸锆的层间结构被破坏，抗菌效果下降，载铂量低于3.5wt％时，除醛效果略差。 [0011] 优选地，所述载铂有机膦酸锆以载铂有机膦酸锆母粒的形式添加。 [0012] 优选地，所述载铂有机膦酸锆在载铂有机膦酸锆母粒中的质量百分数为16‑32％。 [0013] 发明人在实际实验中发现，当将载铂有机膦酸锆以载铂有机膦酸锆母粒的形式添加并限定载铂有机膦酸锆在载铂有机膦酸锆母粒中的质量百分数时，得到的产品抗菌效果和除醛效果更优。 [0014] 优选地，所述载铂有机膦酸锆母粒的制备方法为：将聚丙烯熔喷料68‑84份、载铂有机膦酸锆16‑32份，按比例混合均匀后，加入双螺杆挤出机熔融挤出、拉条、造粒、干燥后，得载铂有机膦酸锆母粒。 [0015] 优选地，所述挤出温度为220‑230℃。 [0016] 优选地，所述载铂有机膦酸锆的制备方法，包括以下步骤： [0018] (2)将所述固体A煅烧后得到所述载铂有机膦酸锆。 [0019] 优选地，包含以下(a)‑(e)特征中的至少一种： [0020] (a)所述步骤(1)中，对氨基苯甲酸‑N，N‑双甲基膦酸锆、水、含铂化合物的质量比为对氨基苯甲酸‑N，N‑双甲基膦酸锆：水：含铂化合物＝(1‑1.5)：10：(1‑2)； [0022] (c)所述步骤(1)中，加热时间为3～5h； [0023] (d)所述步骤(1)中，调节pH值为7‑13； [0024] (e)所述步骤(2)中，煅烧的温度为600‑700℃，煅烧的时间为4‑6h。 [0025] 进一步优选地，所述步骤(1)中，调节pH值为10‑12。 [0026] 此外，本发明提供了所述的熔喷聚丙烯复合材料的制备方法，包括以下步骤： [0027] (1)按配比称量各种组分； [0028] (2)将步骤(1)中的各个组分混合，得到混合物A； [0029] (3)将步骤(2)中得到的混合物A输送到螺杆挤出机中，进行挤出造粒，得到所述熔喷聚丙烯复合材料。 [0030] 进一步地，本发明提供了所述的熔喷聚丙烯复合材料在医药卫生、食品包装领域中的应用，优选地，本发明提供了所述的熔喷聚丙烯复合材料在医院/室内的空气净化器、食品生产车间的新风系统中、建材无纺布包装层等中的应用。 [0031] 相对于现有技术，本发明的有益效果为：本发明特定聚丙烯熔喷料、载铂有机膦酸锆、驻极母粒制备得到的熔喷聚丙烯复合材料，同时具有抗菌和除醛的效果，且抗菌和除醛的效果均较佳。 具体实施方式[0032] 为更好的说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例对本发明作进一步说明。 [0033] 实施例中，所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法，所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。 [0034] 现对实施例及对比例所用原料做如下说明，但不限于这些材料： [0035] 聚丙烯熔喷料1：PP‑91500NC001，金发科技，190℃，2.16kg下，熔体质量流动速率1500g/10min； [0036] 聚丙烯熔喷料2：Metocene MF650Y，巴塞尔，190℃/2.16kg条件下，熔体质量流动速率1200g/10min； [0038] 载铂有机膦酸锆1：自制，铂元素的含量为2±0.2wt％； [0039] 载铂有机膦酸锆2：自制，铂元素的含量为4±0.2wt％； [0040] 载铂有机膦酸锆3：自制，铂元素的含量为6±0.2wt％； [0041] 载铂有机膦酸锆4：自制，铂元素的含量为8±0.2wt％； [0042] 载铂有机膦酸锆5：自制，铂元素的含量为2±0.2wt％； [0043] 载铂有机膦酸锆6：自制，铂元素的含量为2±0.2wt％； [0044] 载银有机膦酸锆：银元素的含量为4±0.2wt％，上海润河纳米材料科技有限公司，NAFUR RHA‑1F‑II； [0045] 载铂有机膦酸锆1的制备方法如下： [0046] (1)制备有机膦酸锆，制备方法具体为： [0047] S1：将一定量的亚磷酸和对氨基苯甲酸溶于1000ml水中，配置成亚磷酸和对氨基苯甲酸的质量浓度之和为30％的混合溶液。然后加入40ml质量浓度38％的浓盐酸，搅拌升温到110±5℃下，再加入120ml质量分数40±5％的甲醛溶液后，在110±5℃回流2h。最后，在室温下搅拌得到有机膦酸。所述的亚磷酸、对氨基苯甲酸的摩尔比为2：1。 [0048] S2：将一定量的氧氯化锆溶于蒸馏水中制备成浓度为10％的水溶液1，将一定量的步骤S1中获得的对氨基苯甲酸‑N，N‑双甲基膦酸分散到蒸馏水中制备成浓度为10％的溶液2；将溶液1加热至70℃，在强力搅拌下加入溶液2，反应100h，将产物过滤、用去离子水洗涤至PH＝5‑6，干燥48h得到对氨基苯甲酸‑N，N‑双甲基膦酸锆产物。所述的对氨基苯甲酸‑N，N‑双甲基膦酸和氧氯化锆的摩尔比为1：1。 [0049] (2)将一定量的对氨基苯甲酸‑N，N‑双甲基膦酸锆和去离子水，配置成10wt％悬浊液，然后加入一定量的质量浓度为10％的含铂化合物混合。，调节pH值后在70℃下加热4h反应后过滤、洗涤、干燥，得到固体A；对氨基苯甲酸‑N，N‑双甲基膦酸锆和含铂化合物的摩尔比为10:2，含铂化合物为氯铂酸，调节pH值为7‑8。 [0050] (3)将所述固体A煅烧后得到所述载铂有机膦酸锆，煅烧的温度为600℃，煅烧的时间为6h。 [0051] 载铂有机膦酸锆2的制备方法与载铂有机膦酸锆1的制备方法的唯一差别在于步骤(2)中，对氨基苯甲酸‑N，N‑双甲基膦酸锆和含铂化合物的摩尔比为10:4。 [0052] 载铂有机膦酸锆3的制备方法与载铂有机膦酸锆1的制备方法的唯一差别在于步骤(2)中，对氨基苯甲酸‑N，N‑双甲基膦酸锆和含铂化合物的摩尔比为10:6。 [0053] 载铂有机膦酸锆4的制备方法与载铂有机膦酸锆1的制备方法的唯一差别在于步骤(2)中，对氨基苯甲酸‑N，N‑双甲基膦酸锆和含铂化合物的摩尔比为10:8。 [0054] 载铂有机膦酸锆5的制备方法如下： [0055] (1)制备有机膦酸锆，得到分子式为式(I)的化合物，制备方法具体为： [0056] S1：将一定量的亚磷酸和乙胺溶于1000ml水中，配置亚磷酸和乙胺的质量浓度之和为30％的混合溶液。然后加入40ml质量浓度38％的浓盐酸，搅拌升温到110±5℃下，再加入120ml质量分数40±5％的甲醛溶液后，在110±5℃回流2h。最后，在室温下搅拌得到有机膦酸。所述的亚磷酸、乙胺的摩尔比为2：1。 [0057] S2：将一定量的氧氯化锆溶于蒸馏水中，制备成浓度为10％的溶液1，将一定量的步骤S1中获得的乙基‑N，N‑双甲基膦酸分散到蒸馏水中制备成浓度为10％的溶液2；将溶液1加热至70℃，在强力搅拌下加入溶液2，反应100h，将产物过滤、用去离子水洗涤至PH＝5‑ 6，干燥48h得到乙基‑N，N‑双甲基膦酸锆产物。所述的乙基‑N，N‑双甲基膦酸和氧氯化锆的摩尔比为1：1。 [0058] (2)将一定量的乙基‑N，N‑双甲基膦酸锆和去离子水，配置成10wt％悬浊液，然后加入一定量的质量浓度为10％的含铂化合物混合。调节pH值后在70℃下加热4h，反应后过滤、洗涤、干燥，得到固体A；乙基‑N，N‑双甲基膦酸锆和含铂化合物的摩尔比为10:2，含铂化合物为氯铂酸，调节pH值为7‑8。 [0059] (3)将所述固体A煅烧后得到所述载铂有机膦酸锆，煅烧的温度为600℃，煅烧的时间为6h。 [0060] 载铂有机膦酸锆6的制备方法如下： [0061] (1)制备有机膦酸锆，得到分子式为式(I)的化合物，制备方法具体为： [0062] S1：将一定量的亚磷酸和辛胺溶于1000ml水中，配置成亚磷酸和辛胺的质量浓度之和为30％的混合溶液。然后加入40ml质量浓度38％的浓盐酸，搅拌升温到110±5℃下，再加入120ml质量分数40±5％的甲醛溶液后，在110±5℃回流2h。最后，在室温下搅拌得到有机膦酸。所述的亚磷酸、辛胺的摩尔比为2：1。 [0063] S2：将一定量的氧氯化锆溶于蒸馏水中，制备成浓度为10％的溶液1，将一定量的步骤S1中获得的辛基‑N，N‑双甲基膦酸分散到蒸馏水中制备成浓度为10％的溶液2；将溶液1加热至70℃，在强力搅拌下加入溶液2，反应100h，将产物过滤、用去离子水洗涤至PH＝5‑ 6，干燥48h得到辛基‑N，N‑双甲基膦酸锆产物。所述的辛基‑N，N‑双甲基膦酸和氧氯化锆的摩尔比为1：1。 [0064] (2)将一定量的辛基‑N，N‑双甲基膦酸锆和去离子水，配置成10wt％悬浊液，然后加入一定量的质量浓度为10％的含铂化合物混合。调节pH值后在70℃下加热4h，反应后过滤、洗涤、干燥，得到固体A；辛基‑N，N‑双甲基膦酸和含铂化合物的摩尔比为10:2，含铂化合物为氯铂酸，调节pH值为7‑8。 [0065] (3)将所述固体A煅烧后得到所述载铂有机膦酸锆，煅烧的温度为600℃，煅烧的时间为6h。 [0066] (2)制备载铂有机膦酸锆母粒，载铂有机膦酸锆母粒的制备都是以载铂有机膦酸锆2为原料进行制备，制备方法如下： [0067] 载铂有机膦酸锆母粒1：载铂有机膦酸锆在载铂有机膦酸锆母粒中的质量百分数为16％，制备方法如下：取16份载铂有机膦酸锆2和84份聚丙烯熔喷料1，按比例混合均匀后，加入双螺杆挤出机中，经熔融、挤出、拉条、造粒、干燥后，得载铂有机膦酸锆母粒，挤出温度为225℃。 [0068] 载铂有机膦酸锆母粒2的制备方法与载铂有机膦酸锆母粒1的制备方法唯一差别在于取32份载铂有机膦酸锆2和68份聚丙烯熔喷料1进行制备。载铂有机膦酸锆母粒3的制备方法与载铂有机膦酸锆母粒1的制备方法唯一差别在于取10份载铂有机膦酸锆2和90份聚丙烯熔喷料1进行制备。 [0069] 载铂有机膦酸锆母粒4的制备方法与载铂有机膦酸锆母粒1的制备方法唯一差别在于取40份载铂有机膦酸锆2和60份聚丙烯熔喷料1进行制备。 [0070] 实施例及对比例 [0071] 本发明实施例及对比例的熔喷聚丙烯复合材料组分及重量份的选择如表1、表2所示，实施例及对比例的熔喷聚丙烯复合材料的制备方法，包括如下步骤： [0072] (1)按配比称量各种组分； [0073] (2)将步骤(1)中的各个组分混合，得到混合物A； [0074] (3)将步骤(2)中得到的混合物A输送到螺杆挤出机中，进行挤出造粒，得到所述熔喷聚丙烯复合材料。 [0075] 表1 [0076] [0077] 表2 [0078] [0079] [0080] 性能测试 [0081] 将本发明实施例及对比例制备得到的熔喷聚丙烯复合材料进行如下操作： [0082] S1：熔喷聚丙烯复合材料加入螺杆挤出机中进行熔融挤出，熔融温度为240‑250℃，换网器和计量泵的温度为230‑240℃，换网器的滤网目数为30+500+300+80目；熔体管道温度245‑245‑245℃； [0083] S2：经塑化、均化后，进入纺丝组件。纺丝组件是由模头和喷丝板组成，模头各区温度设置250～260℃，并根据各区克重进行微调。从纺丝组件喷射出来的纤维在热风牵伸下形成纤维。所述的热风温度设置240～260℃。 [0084] S3：收集成网。经热气流牵伸后的纤维，喷射到网帘或者滚筒金属网上而成纤网。 [0086] S5：分切、收卷。 [0087] S6：过滤效率和抗菌性能测试。 [0089] 抗菌性能测试：参照《GB/T 20944.3 2008第三部分震荡法》，规定处理时间18h，对肺炎克雷伯氏菌的抑菌率大于95％，具有抗菌效果。 [0090] 除醛效率测试：参照《GBT 18801‑2015空气净化器》在3m3试验舱中，测试1m2面积的3 抗菌除醛熔喷布对甲醛初始浓度(1±0.2)mg/m的1小时去除效率，规定1小时去除效率大于90％材料具有除醛作用。 [0091] 测试结果如表3和表4所示。 [0092] 表3实施例测试项目及数据 [0093] [0094] 表4对比例测试项目及数据 [0095] [0096] 实施例1～7发现，加入载铂有机膦酸锆后，材料的抗菌率和1小时除醛率显著提高，且载铂量在3.5％‑4.5％时，效果最佳。其次是载铂量为5.5％‑6.5％。 [0097] 实施例2、实施例8‑9中可以看出，采用载铂有机膦酸锆母粒的形式进行制备，得到的产品的综合效果更优；从实施例8‑11中可以看出，载铂有机膦酸锆母粒中载铂有机膦酸锆的质量百分数也会对产品的性能带来影响，进一步优选载铂有机膦酸锆在载铂有机膦酸锆母粒中的质量百分数为16‑32％时，效果更优。 [0098] 实施例1、2和对比例5发现，驻极母粒超过3％后，材料的过滤效率并无明显变化，而低于3％后，过滤效率明显降低，这主要是驻极母粒中驻极体含量不足导致。而驻极体含量饱和后，所容纳的电荷量也接近饱和，所以提高驻极母粒含量，并不能无限提高静电驻极效果，过滤效率也就不会显著增加。 [0099] 对比例1、2发现，不同基团的载铂磷酸锆表现出不同的抗菌性和除醛性能，本发明发现烷基链的抗菌除醛效果明显不如对氨基苯甲酸。 [0100] 对比例3和4发现，当载铂有机膦酸锆含量较少时，抗菌除醛效果有所下降，主要是有效成分的含量不足导致。而添加量过高时，在生产过程发现，喷丝板频繁出现堵板和无法形成稳定料流而出现“晶点”的现象，居于此异常，我们推测含量过高时可能有部分载铂有机膦酸锆发生了团聚，分散不均匀，从而导致局部测试不均。 [0101] 对比6发现，不添加载铂膦酸锆时，材料无抗菌效果，1小时除醛效率仅0.6％，说明该载铂有机膦酸锆具有良好的抗菌除醛效果。 [0102] 对比7发现，不添加驻级母粒时，材料过滤效率仅20～30％。 [0103] 对比8发现，本发明添加的载铂有机膦酸锆的综合效果明显优于载银有机膦酸锆。 [0104] 最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。 |
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