[發明專利]聚丙烯膜裂纖維及制備方法以及由其制備的空氣過濾材料

有效

• 申請號: 201610466043.8
• 申請日: 2016-06-24
• 公開（公告）號: CN105926079B
• 公開（公告）日: 2018-01-23
• 發明（設計）人: 胡樹;郭輝
• 申請（專利權）人: 深圳市新綸科技股份有限公司
• 主分類號: D01F8/06
• 分類號: D01F8/06;D01F1/10;D01D5/42;D01D1/04
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技術領域

本發明涉及熱塑性聚烯烴纖維領域，具體涉及一種高強度、原纖化程度高且能進行靜電駐極處理的熱塑性聚丙烯膜裂纖維及其制備方法。

背景技術

纖維非織造材料的制造工序分為制備纖維、成網、粘合、熱定型、后整理及包裝等6個過程，生產工藝包括干法、濕法、紡絡法、針刺法、縫編法、紡粘法、熔噴法、膜裂法和靜電紡絲法等。其中，干法工藝所生產的非織造材料易產生靜電荷集聚，不耐堿；濕法工藝耗水量大，品種變換可能性小；紡絡法工藝所生產的非織造材料無法降解，易對環境造成污染；針刺法工藝所生產的非織造材料其缺陷為缺乏韌度，產品易斷裂；縫編法工藝的缺陷為原材料消耗大，生產成本高；紡粘法生產的產品伸長率大、拉伸強力低、尺寸不穩定，易變形；靜電紡絲法，無論是溶液靜電紡還是熔體靜電紡都存在生產效率和產率較低、工藝條件難以控制等問題；熔噴法制備的纖網堆積密實，用作過濾材料雖然過濾效率較高，但氣流阻力較大。

膜裂法制備纖維是加工合成纖維的一種新工藝、新技術，它是利用薄膜經高倍拉伸后，分子取向平衡排列，軸向的強力升高，緯向的強力降至極限，會自行劈裂成纖維的內在特性，將聚合物先熔融擠出多道縱向熱拉伸制成薄膜，然后經機械加工或化學方法處理制得的纖維一種方法。這種新工藝具有對原材料要求不高、密度輕、拉伸強度高、生產工藝流程簡短、設備投資較少、產品規格在一定程度可調整、成本低等優點，被廣泛地應用在工業領域，如制造地毯(面毯和底布)、繩索、漁網、粗縫紉線、無紡織布、包裝袋布、家具布、人造草坪、水壩、建筑用增強材料以及水過濾材料和空氣過濾材料等。

膜裂法制備的纖維呈現扁平狀，長徑比通常大于5:1，纖維直徑呈現正態分布，既含有大量原纖化程度高的超細纖維，也存在少量一定直徑分布的“大尺寸纖維”。當應用于空氣過濾材料中，其高原纖化程度的超細纖維可作為主體過濾纖維，超細纖維比表面積大，吸附能力強，較粗的纖維作為骨架支撐纖網，使纖網具有一定的厚度，形成大孔徑和多通道，結構蓬松，從而保證了較高過濾效率和容塵量的同時能減少過濾阻力的特性，如果進一步對空氣過濾材料進行極化駐極處理，能夠進一步地提高其過濾材料，具有非常廣泛的實際應用價值。

由于聚丙烯材料為高結晶性材料，用其制備的薄膜韌性差，斷裂伸長率低，拉伸斷裂現象顯著，在開纖時容易產生毛絲、斷絲，甚至不能連續開纖，很難制備出較薄的薄膜和超細纖維，因此需要對其進行增韌改性，并促進其原纖化。常用的增韌改性方法如添加無機粉體、聚乙烯或者其他聚合物彈性體，這些增韌改性方法很難在改善纖維強度、韌性和加工工藝條件的同時，提高聚丙烯纖維的原纖化程度，所制備的膜裂纖維纖網結構密實，作為空氣過濾材料，氣流阻力大，無法達到高效低阻的效果。傳統膜裂法工藝制備的膜裂纖維存在纖維產品細度的均勻性和穩定性較差，原纖化程度較低，同時原纖化過程易起毛、斷裂和纏繞輥等缺陷。因此，需要開發一種力學性能好且原纖化程度高的聚丙烯膜裂纖維，作為過濾材料，在保證高效率吸附的前提下，將過濾阻力降到最低。

發明內容

針對現有的聚丙烯膜裂纖維及其駐極體無紡空氣過濾材料存在的問題，本發明提供一種原纖化程度高，強度較高，且具有大孔徑多通道的蓬松結構的聚丙烯膜裂纖維及其制備方法，并將其用于制備空氣過濾材料，達到高效低阻的效果。

本發明采用的技術方案如下：

一種聚丙烯膜裂纖維的制備方法，包括以下步驟：

(1)超支化聚合物表面接枝改性納米粉體；

(2)膜母粒的制備：

A層薄膜母粒：PP顆粒料100份、POE顆粒25～75份、增容劑0.5～3.5份、改性納米粉體10～25份、抗氧劑0.5～1.5份、光穩定劑0.15～0.5份，將上述各成份在高混機中低速充分混合，然后經雙螺桿擠出機熔融塑化、擠出、水冷、風干、切粒、干燥得到A層薄膜母粒；

B層薄膜母粒：POE顆粒料100份、改性納米粉體10～20份、抗氧劑0.2～1.0份、光穩定劑0.05～0.5份，將上述各成份在高混機中低速充分混合，然后經雙螺桿擠出機熔融塑化、擠出、水冷、風干、切粒、干燥得到B層薄膜母粒；

(3)改性薄膜料的制備：

A層改性薄膜料：將PP顆粒料100份和A層薄膜母粒20份在高混機中高速混合均勻，備用；

B層改性薄膜料：將POE顆粒料100份和B層薄膜母粒20份在高混機中高速混合均勻，備用；

(4)膜裂纖維的制備：