CN109535547A - 一种防电离辐射纤维用母粒及其制备方法 - Google Patents

一种防电离辐射纤维用母粒及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种防电离辐射纤维用母粒，涉及防辐射功能高分子材料技术领域，旨在解决现有技术中功能母粒可纺性、分散性和功能性的问题；本发明包含高分子基材、分散剂、防辐射基材及链延长剂，由按照重量百分比计50‑85wt％的热塑性树脂载体和15‑50wt％的粒径在0.1‑50μm之间的防辐射功能粉体组成；本发明还公开了所述防电离辐射纤维用母粒的制备方法，将粒径为0.1‑50μm的防辐射功能粉体和干燥后的热塑性聚酯进行熔融共混、造粒、干燥，从而制得本发明的防电离辐射纤维用母粒；本发明具有相容性好、纺丝性能优良的特点，解决了纤维生产过程中飘丝、断丝、纤维断裂强度低的问题，同时，该种方法获得的纤维功能化效果突出，应用前景广泛。

Description

一种防电离辐射纤维用母粒及其制备方法
技术领域
本发明涉及防辐射功能高分子材料技术领域，具体是一种防电离辐射纤维用母粒及其制备方法。
背景技术
热塑性树脂载体，如聚丙烯、聚酯、聚酰胺等具有断裂强度高、韧性好、具有较高的机械能、加工成型简便等特点，并且具有良好的可循环回收、可重复利用等突出性能，被广泛应用于家电、汽车、日用产品中。同时为了满足某些产品的特殊功能需求，热塑性树脂载体作为功能材料载体，大大拓展了其应用范围，如作为一种防辐射屏蔽材料。
现有的防辐射纤维母粒材料，主要针对非电离辐射，如吸波电磁辐射、紫外线辐射等，并不能满足对核工业领域中高能射线产生电离辐射的防护。与此同时，目前所报道的防辐射功能母粒主要是通过与黏度适中的热塑性树脂载体原料进行混合熔融纺丝方式实现对电离辐射的防护功能，限制了母粒添加量，降低了防辐射功能材料的有效含量，从而也对功能材料的防护效率产生不利影响。
综上所述，提供一种防电离辐射纤维用母粒及其制备方法显得很是必要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种分散均匀的防电离辐射纤维用母粒及其制备方法，所制备出的功能母粒能在高速下直接熔融纺制的FDY/POY热塑性树脂载体纤维，具有相容性好、纺丝性能优良等特点，同时解决了母粒直纺过程中的飘丝、断丝、纤维断裂强度低等问题，从而得到具有防电离辐射性能的纤维功能材料，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种防电离辐射纤维用母粒，包括以下按照重量百分比的原料：热塑性树脂载体50-84wt％，防辐射功能粉体15-49wt％，偶联剂0.5-8wt％，分散剂0.2-9wt％，抗氧剂0.1-5wt％。
作为本发明进一步的方案：所述的热塑性树脂载体为聚丙烯(PP)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丙二醇酯(PTT)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)和聚酰胺(PA)中的一种或几种任意比例的混合物。
作为本发明再进一步的方案：所述的防辐射功能粉体为铅、钨、钽和碳化硼中的一种或几种任意比例的混合物；所述的防辐射功能粉体的粒径为0.1μm-50μm。
作为本发明再进一步的方案：所述的偶联剂为钛酸酯偶联剂、硅烷偶联剂、磷酸酯偶联剂中的一种。
作为本发明再进一步的方案：所述的分散剂为石蜡、蒙旦蜡、聚乙烯蜡、硬脂酸盐、乙撑双硬脂酸酰胺、油酸酰胺中的一种。
作为本发明再进一步的方案：所述的抗氧剂为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯和三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯中的一种或两种的混合物。
所述防电离辐射纤维用母粒的制备方法，步骤如下：
1)按照配方量称取各组分；
2)将步骤1)中称取的各组分按比例依次加入高速搅拌机中混合均匀，得到混合物料，备用；
3)将步骤2)中将均匀混合的物料采用双螺杆挤出机进行熔融共混挤出、造粒、干燥，从而制备出防电离辐射纤维用母粒成品。
作为本发明再进一步的方案：上述所述的制备方法中，所述热塑性树脂载体需提前除湿干燥，使其含水率在10ppm-200ppm；所述热塑性树脂载体在与防辐射功能粉体混合前，需进行粉碎形成50目-1000目的粉体。
作为本发明再进一步的方案：上述所述的制备方法的步骤2)中，首先往高速搅拌机中加入热塑性树脂载体和防辐射功能粉体，搅拌机转速450r/min-1600r/min，搅拌时间1-25min。
作为本发明再进一步的方案：上述所述的制备方法步骤2)中，加入热塑性树脂载体和防辐射功能粉体后，再往高速搅拌机中依次加入偶联剂、分散剂和抗氧剂，搅拌机转速450r/min-1600r/min，搅拌时间2-35min。
作为本发明再进一步的方案：上述所述的制备方法步骤3)中，所述混合物料在所述双螺杆挤出机中的温度为：100-80℃，并进行抽真空；所述双螺杆挤出机的螺杆转速为150-500r/min。
作为本发明再进一步的方案：上述所述的制备方法步骤3)中，所述的防电离辐射纤维用母粒在85-150℃下干燥2-24h，使母粒含水量10ppm-200ppm。
作为本发明再进一步的方案：上述所述的制备方法步骤3)中，所述的防电离辐射纤维用母粒经双螺杆挤出、切粒后，需过振动筛进行筛选并具有以下特征：母粒宏观形貌为圆形柱体，高1-4mm，直径为2-4mm。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明制备的防电离辐射纤维用母粒在各种原料的共同配合作用下，具有良好的分散均匀性，可利用现有纺丝设备直接进行熔融纺丝，同时解决了母粒直纺过程中的飘丝、断丝、纤维断裂强度低等问题，从而纺制出具有防电离辐射的功能纤维材料。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本发明实施例中提供一种防电离辐射纤维用母粒，包括以下步骤：
步骤一：按质量百分比计算称量如下组份：79.4wt％热塑性树脂载体，15wt％防辐射功能粉体，0.5wt％偶联剂，5wt％分散剂，0.1wt％抗氧剂。
所述的热塑性树脂载体为聚丙烯(PP)；所述的防辐射功能粉体为铅，所述的防辐射功能粉体的粒径为0.1μm-50μm；所述的偶联剂为钛酸酯偶联剂；所述的分散剂为石蜡；所述的抗氧剂为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯。
步骤二：将上述原料按组分比例称取依次加入高速搅拌混合均匀，搅拌机转速450r/min，搅拌时间10min。
步骤三：将上述混合均匀的物料采用双螺杆挤出机进行熔融共混挤出、造粒，所述混合物料在所述双螺杆挤出机中的温度为：100～280℃，螺杆转速为200r/min。
步骤四：将上述制备出的母粒经振动筛筛选后，在100℃下干燥24h，得到合格的电离防电离辐射纤维用母粒。母粒宏观形貌为圆形柱体，高1-4mm，直径为2-4mm。
实施例2
本发明实施例中提供一种防电离辐射纤维用母粒，包括以下步骤：
步骤一：按质量百分比计算称量如下组份：50wt％热塑性树脂载体，40wt％防辐射功能粉体，2wt％偶联剂，7wt％分散剂，1wt％抗氧剂。
所述的热塑性树脂载体为聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)；所述的防辐射功能粉体为钨，所述的防辐射功能粉体的粒径为0.1μm-50μm；所述的偶联剂为硅烷偶联剂；所述的分散剂为蒙旦蜡；所述的抗氧剂为三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯。
步骤二：将上述原料按组分比例称取依次加入高速搅拌混合均匀，搅拌机转速450r/min，搅拌时间10min。
步骤三：将上述混合均匀的物料采用双螺杆挤出机进行熔融共混挤出、造粒，所述混合物料在所述双螺杆挤出机中的温度为：100～280℃，螺杆转速为200r/min。
步骤四：将上述制备出的母粒经振动筛筛选后，在100℃下干燥24h，得到合格的电离防电离辐射纤维用母粒。母粒宏观形貌为圆形柱体，高1-4mm，直径为2-4mm。
实施例3
本发明实施例中提供一种防电离辐射纤维用母粒，包括以下步骤：
步骤一：按质量百分比计算称量如下组份：67wt％热塑性树脂载体，20wt％防辐射功能粉体，4wt％偶联剂，6wt％分散剂，3wt％抗氧剂。
所述的热塑性树脂载体为聚对苯二甲酸丙二醇酯(PTT)；所述的防辐射功能粉体为钽，所述的防辐射功能粉体的粒径为0.1μm-50μm；所述的偶联剂为磷酸酯偶联剂；所述的分散剂为聚乙烯蜡；所述的抗氧剂为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯和三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯按照质量比1:1的混合物。
步骤二：将上述原料按组分比例称取依次加入高速搅拌混合均匀，搅拌机转速450r/min，搅拌时间10min。
步骤三：将上述混合均匀的物料采用双螺杆挤出机进行熔融共混挤出、造粒，所述混合物料在所述双螺杆挤出机中的温度为：100～280℃，螺杆转速为200r/min。
步骤四：将上述制备出的母粒经振动筛筛选后，在100℃下干燥24h，得到合格的电离防电离辐射纤维用母粒。母粒宏观形貌为圆形柱体，高1-4mm，直径为2-4mm。
实施例4
本发明实施例中提供一种防电离辐射纤维用母粒，包括以下步骤：
步骤一：按质量百分比计算称量如下组份：60wt％热塑性树脂载体，30wt％防辐射功能粉体，6wt％偶联剂，2wt％分散剂，2wt％抗氧剂。
所述的热塑性树脂载体为聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)和聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)按照质量比1:1的混合物；所述的防辐射功能粉体为碳化硼，所述的防辐射功能粉体的粒径为0.1μm-50μm；所述的偶联剂为钛酸酯偶联剂；所述的分散剂为乙撑双硬脂酸酰胺；所述的抗氧剂为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯。
步骤二：将上述原料按组分比例称取依次加入高速搅拌混合均匀，搅拌机转速450r/min，搅拌时间10min。
步骤三：将上述混合均匀的物料采用双螺杆挤出机进行熔融共混挤出、造粒，所述混合物料在所述双螺杆挤出机中的温度为：100～280℃，螺杆转速为200r/min。
步骤四：将上述制备出的母粒经振动筛筛选后，在100℃下干燥24h，得到合格的电离防电离辐射纤维用母粒。母粒宏观形貌为圆形柱体，高1-4mm，直径为2-4mm。
实施例5
本发明实施例中提供一种防电离辐射纤维用母粒，包括以下步骤：
步骤一：按质量百分比计算称量如下组份：84wt％热塑性树脂载体，15wt％防辐射功能粉体，0.5wt％偶联剂，0.3wt％分散剂，0.2wt％抗氧剂。
所述的热塑性树脂载体为聚丙烯(PP)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丙二醇酯(PTT)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)和聚酰胺(PA)按照质量比1：1：1：1：1：1的混合物；所述的防辐射功能粉体为铅、钨、钽和碳化硼按照质量比1：1：1：1的混合物，所述的防辐射功能粉体的粒径为0.1μm-50μm；所述的偶联剂为硅烷偶联剂；所述的分散剂为油酸酰胺；所述的抗氧剂为三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯。
步骤二：将上述原料按组分比例称取依次加入高速搅拌混合均匀，搅拌机转速450r/min，搅拌时间10min。
步骤三：将上述混合均匀的物料采用双螺杆挤出机进行熔融共混挤出、造粒，所述混合物料在所述双螺杆挤出机中的温度为：100～280℃，螺杆转速为200r/min。
步骤四：将上述制备出的母粒经振动筛筛选后，在100℃下干燥24h，得到合格的电离防电离辐射纤维用母粒。母粒宏观形貌为圆形柱体，高1-4mm，直径为2-4mm。
本发明制备的防电离辐射纤维用母粒在各种原料的共同配合作用下，具有良好的分散均匀性，可利用现有纺丝设备直接进行熔融纺丝，同时解决了母粒直纺过程中的飘丝、断丝、纤维断裂强度低等问题，从而纺制出具有防电离辐射的功能纤维材料。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种防电离辐射纤维用母粒，其特征在于，包括以下按照重量百分比的原料：热塑性树脂载体50-84wt％，防辐射功能粉体15-49wt％，偶联剂0.5-8wt％，分散剂0.2-9wt％，抗氧剂0.1-5wt％。
2.根据权利要求1所述的防电离辐射纤维用母粒，其特征在于，所述的热塑性树脂载体为聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯和聚酰胺中的一种或几种任意比例的混合物；所述的防辐射功能粉体为铅、钨、钽和碳化硼中的一种或几种任意比例的混合物；所述的防辐射功能粉体的粒径为0.1μm-50μm；所述的偶联剂为钛酸酯偶联剂、硅烷偶联剂、磷酸酯偶联剂中的一种；所述的分散剂为石蜡、蒙旦蜡、聚乙烯蜡、硬脂酸盐、乙撑双硬脂酸酰胺、油酸酰胺中的一种。
3.根据权利要求1所述的一种防电离辐射纤维用母粒，其特征在于，所述的抗氧剂为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯和三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯中的一种或两种的混合物。
4.一种如权利要求1-3任一所述的防电离辐射纤维用母粒的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)按照配方量称取各组分；
2)将步骤1)中称取的各组分按比例依次加入高速搅拌机中混合均匀，得到混合物料，备用；
3)将步骤2)得到的混合物料采用双螺杆挤出机进行熔融共混挤出、造粒、干燥，从而制备出防电离辐射纤维用母粒成品。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述热塑性树脂载体需提前除湿干燥，使其含水率在10ppm-200ppm；所述热塑性树脂载体在与防辐射功能粉体混合前，需进行粉碎形成50目-1000目的粉体。
6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤2)中，首先往高速搅拌机中加入热塑性树脂载体和防辐射功能粉体，搅拌机转速450r/min-1600r/min，搅拌时间1-25min。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤2)中，在加入热塑性树脂载体和防辐射功能粉体后，再往高速搅拌机中依次加入偶联剂、分散剂和抗氧剂，搅拌机转速450r/min-1600r/min，搅拌时间2-35min。
8.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤3)中，所述混合物料在所述双螺杆挤出机中的温度为：100-80℃，并进行抽真空；所述双螺杆挤出机的螺杆转速为150-500r/min。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，步骤3)中，所述的防电离辐射纤维用母粒在85-150℃下干燥2-24h，使防电离辐射纤维用母粒含水量10ppm-200ppm。
10.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤3)中，所述的防电离辐射纤维用母粒经双螺杆挤出、切粒后，需过振动筛进行筛选并具有以下特征：母粒宏观形貌为圆形柱体，高1-4mm，直径为2-4mm。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108085778A (zh) * 2017-12-04 2018-05-29 杭州奔马化纤纺丝有限公司 一种抗起球易染超仿棉改性短纤维及其制备方法
CN111484642A (zh) * 2020-06-08 2020-08-04 百草边大生物科技(青岛)有限公司 一种纺丝性能强的茶多酚、柚皮甙或大黄素改性pp母粒及其制备工艺

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CN111484642B (zh) * 2020-06-08 2023-05-02 百草边大生物科技(青岛)有限公司 一种纺丝性能强的茶多酚、柚皮甙或大黄素改性pp母粒及其制备工艺

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