CN112323255A - 一种耐油烟高效过滤熔喷布及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种耐油烟高效过滤熔喷布的制备方法，包括以下步骤：S1：称取一定量的聚丙烯、有机过氧化物和乙烯基笼型聚倍半硅氧烷，混合均匀后挤出改性反应，得到第一改性聚丙烯母粒；S2：称取一定量的聚丙烯、有机过氧化物、第一改性剂和第二改性剂，混合均匀后挤出改性反应，得到第二改性聚丙烯母粒；S3：将上述改性母粒与未经改性的聚丙烯母粒混合均匀，加热熔融后，熔体经喷丝板喷出；S4：利用流化后的改性纳米活性炭颗粒作为牵引气流对熔体进行同步喷射拉伸；冷却收卷得到本发明的熔喷布。本发明的熔喷布，不仅具有优异的耐热耐油烟性能，而且具有高效的过滤性能和抗褶皱性能，满足熔喷布长期严苛环境的使用要求。

Description

一种耐油烟高效过滤熔喷布及其制备方法
技术领域
本发明涉及熔喷布的技术领域，尤其涉及一种耐油烟高效过滤熔喷布及其制备方法。
背景技术
随着人们对个人健康安全的日益重视，人们已越来越习惯于佩戴用于个人防护的口罩。口罩按其使用场合的要求不同分为多种类型，包括医用口罩及N95口罩。医用口罩及N95口罩通常是由纺粘层、熔喷层和纺粘层构成的，现有熔喷层采用的常规聚丙烯熔喷布材料，熔喷布的过滤效果、透气性等性能的好坏决定了口罩质量要求。现有的口罩在相对洁净的环境下，其可满足个人的防护需求，但是在高油烟、高热等恶劣环境下，仍难以满足长期使用后的个人防护需求。
由鉴于此，亟需提供一种耐油烟高效过滤熔喷布，以满足特殊环境下熔喷布的使用需求。
发明内容
鉴于以上现有技术的不足之处，本发明的一个目的在于提供一种耐油烟高效过滤熔喷布及其制备方法，以解决现有熔喷布耐油烟效果差，无法长期使用的问题。
为达到以上目的，本发明采用的技术方案为：
一种耐油烟高效过滤熔喷布的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
S1：按重量份计，称取100份聚丙烯、0.05～0.5份有机过氧化物和10～30份乙烯基笼型聚倍半硅氧烷，加入高混机中，高速搅拌混合均匀后，通过挤出机进行改性反应挤出，得到第一改性聚丙烯母粒；
S2：按重量份计，称取100份聚丙烯、0.05～0.5份有机过氧化物、5～15份第一改性剂和1～10份第二改性剂，加入高混机中，高速搅拌混合均匀后，通过挤出机进行改性反应挤出，得到第二改性聚丙烯母粒；
S3：将步骤S1得到的第一改性聚丙烯母粒和步骤S2得到的第二改性聚丙烯母粒与未经改性的聚丙烯母粒混合均匀，加热熔融后，熔体经喷丝板喷出；
S4：利用过热蒸气和氮气的混合气体对改性纳米活性炭颗粒进行高速流化，然后作为牵引气流由喷丝板一侧对步骤S3喷出的熔体进行同步喷射拉伸；所述熔体逐渐冷却后，收卷得到所述耐油烟高效过滤熔喷布。
优选地，所述乙烯基笼型聚倍半硅氧烷如化学式I所示：
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE001
式中：R为十三氟辛基。
笼型聚倍半硅氧烷，简称POSS,化学式I所示的乙烯基笼型聚倍半硅氧烷通过烯烃双键参与聚丙烯的交联改性反应，POSS基团属于一种有机无机杂化结构并且呈笼型结构特性，该结构具有一定的柔顺性，提高了熔喷布的抗褶皱性能，同时提高了熔喷布的热稳定性能，POSS基团Si原子上连接的十三氟辛基则可有效改善熔喷布的耐油烟性能。
优选地，所述第一改性剂为6-烯丙基-1,3,5-三嗪-2,4-二胺、4,6-二(烯丙氧基)-N-丁基-1,3,5-三嗪-2-胺、4,6-二烯丙氧基-N-辛基-1,3,5-三嗪-2-胺、2,4-二氨基-6-二烯丙氨基-1,3,5-三嗪中的至少一种。三嗪官能团的引入，使制备得到的熔喷布不仅进一步提高了熔喷布的耐热和耐老化性能，同时为熔喷布提供了更多电子受体的活性位点，进而进一步提高熔喷布的静电吸附性能，使其具备高效过滤的性能。
优选地，所述第二改性剂为丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸辛基酯、丙烯酸辛基酯、2-甲基辛基甲基丙烯酸酯中的至少一种。含有丙烯酸的辛基酯引入，则进一步提高了熔喷布的抗褶皱性能，并使其具有更好的柔顺性。
优选地，在步骤S3中，所述第一改性聚丙烯母粒、第二改性聚丙烯母粒和未经改性的聚丙烯母粒的质量比为15～25：15～25：100。
优选地，在步骤S1和步骤S2中，所述挤出机的螺杆转速150～200r/min，模头温度210～260℃。
优选地，所述改性纳米活性炭颗粒为由硅烷偶联剂、聚乙二醇和活性炭颗粒搅拌混合均匀后形成的混合物，该混合物经过80～120℃的高温干燥1～5h，再经过300目振动筛过筛后得到的改性纳米活性炭颗粒。活性炭颗粒复合的熔喷布有助于进一步提高其过滤性能，由硅烷偶联剂和聚乙二醇改性的活性炭颗粒，一方面，硅烷偶联剂可以有效提高活性炭颗粒在熔喷布表面附着，延长熔喷布的使用寿命，另一方面，聚乙二醇吸湿和分散性能良好，在过热蒸汽和氮气组成的混合气体作用下，聚乙二醇促进了硅烷偶联剂改性的纳米活性炭颗粒在熔喷布表面附着。
优选地，所述硅烷偶联剂为钛酸酯偶联剂、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三(β-甲氧乙氧基)硅烷中的至少一种。
优选地，所述硅烷偶联剂、聚乙二醇和活性炭颗粒的质量比为0.5～1.5：3～10：20～40。
优选地，所述过热蒸气和氮气的体积比为1：1～10。
优选地，所述流化操作的温度为110～150℃；所述流化操作的气流压力为0.15～0.25MPa。
本发明的另外一个方面是提供一种耐油烟高效过滤熔喷布，所述熔喷布采用上述的耐油烟高效过滤熔喷布的制备方法制备得到。
优选地，所述有机过氧化物为过氧化二异丙苯、2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧基)己烷、二叔戊基过氧化物、过氧化异丁酸叔丁酯或2,2-双(过氧化叔丁基)丁烷中的至少一种。
本发明的有益效果：
本发明耐油烟高效过滤熔喷布的制备方法，以含全氟烷基的乙烯基笼型聚倍半硅氧烷作为交联剂，在有机过氧化物的作用下，与聚丙烯进行交联改性反应，得到第一改性聚丙烯；同时，以含三嗪官能团的端烯烃化合物为第一改性剂，含有丙烯酸的辛基酯为第二改性剂，与聚丙烯进行交联改性反应，得到第二改性聚丙烯；进一步地，将改进聚丙烯和未经改性的聚丙烯进行共混改性后，通过熔喷的方式形成熔喷布，同时通过复合改性纳米活性炭颗粒，最后制备得到的熔喷布，热稳定性好，具有优异的耐油烟性能，在长期油烟、颗粒、细菌、病毒等污染环境下，具有高效的过滤性能，不会出现熔喷布过滤性能下降或失效的问题；同时还具有优异的抗褶皱性能，满足熔喷布长期的使用要求。
具体实施方式
以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。
实施例1
本实施例的耐油烟高效过滤熔喷布的制备方法，其包括以下步骤：
S1：按重量份计，称取100份聚丙烯、0.1份过氧化二异丙苯和10份乙烯基笼型聚倍半硅氧烷，加入高混机中，高速搅拌混合均匀后，通过挤出机进行改性反应挤出，得到第一改性聚丙烯母粒；所述挤出机的螺杆转速150r/min，模头温度220℃。
S2：按重量份计，称取100份聚丙烯、0.05份2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧基)己烷、5份6-烯丙基-1,3,5-三嗪-2,4-二胺和2份丙烯酸异辛酯，加入高混机中，高速搅拌混合均匀后，通过挤出机进行改性反应挤出，得到第二改性聚丙烯母粒；所述挤出机的螺杆转速180r/min，模头温度250℃。
S3：将步骤S1得到的第一改性聚丙烯母粒和步骤S2得到的第二改性聚丙烯母粒与未经改性的聚丙烯母粒混合均匀，加热熔融后，熔体经喷丝板喷出；所述第一改性聚丙烯母粒、第二改性聚丙烯母粒和未经改性的聚丙烯母粒的质量比为15：18：100；
S4：利用过热蒸气和氮气的混合气体对改性纳米活性炭颗粒进行高速流化，然后作为牵引气流由喷丝板一侧对步骤S3喷出的熔体进行同步喷射拉伸；所述熔体逐渐冷却后，收卷得到所述耐油烟高效过滤熔喷布。所述过热蒸气和氮气的体积比为1：5。所述流化操作的温度为130℃；所述流化操作的气流压力为0.15MPa。所制备的熔喷布，其活性炭的重量占熔喷布总质量的1%。
所述乙烯基笼型聚倍半硅氧烷如化学式I所示：
Figure 861599DEST_PATH_IMAGE001
式中：R为十三氟辛基。
所述化学式I所示的单官能团POSS采用"顶端带帽"的方法来合成，即先将十三氟辛基三甲氧基硅烷在丙酮的水溶液中水解制备得到T7(OH)3(即还有一个顶角未闭合，分别为三个羟基)，然后加入5-己烯基三甲氧基硅烷的三乙胺溶液，进行关环反应得到。
所述改性纳米活性炭颗粒为由乙烯基三乙氧基硅烷、聚乙二醇和活性炭颗粒搅拌混合均匀后形成的混合物，该混合物经过90℃的高温干燥3h，再经过300目振动筛过筛后得到的改性纳米活性炭颗粒。所述乙烯基三乙氧基硅烷、聚乙二醇和活性炭颗粒的质量比为0.5：3：20。
实施例2
本实施例的耐油烟高效过滤熔喷布的制备方法，其包括以下步骤：
S1：按重量份计，称取100份聚丙烯、0.3份二叔戊基过氧化物和20份乙烯基笼型聚倍半硅氧烷，加入高混机中，高速搅拌混合均匀后，通过挤出机进行改性反应挤出，得到第一改性聚丙烯母粒；所述挤出机的螺杆转速200r/min，模头温度260℃。
S2：按重量份计，称取100份聚丙烯、0.35份过氧化异丁酸叔丁酯、10份4,6-二(烯丙氧基)-N-丁基-1,3,5-三嗪-2-胺和6份甲基丙烯酸辛基酯，加入高混机中，高速搅拌混合均匀后，通过挤出机进行改性反应挤出，得到第二改性聚丙烯母粒；所述挤出机的螺杆转速150r/min，模头温度260℃。
S3：将步骤S1得到的第一改性聚丙烯母粒和步骤S2得到的第二改性聚丙烯母粒与未经改性的聚丙烯母粒混合均匀，加热熔融后，熔体经喷丝板喷出；所述第一改性聚丙烯母粒、第二改性聚丙烯母粒和未经改性的聚丙烯母粒的质量比为20：25：100；
S4：利用过热蒸气和氮气的混合气体对改性纳米活性炭颗粒进行高速流化，然后作为牵引气流由喷丝板一侧对步骤S3喷出的熔体进行同步喷射拉伸；所述熔体逐渐冷却后，收卷得到所述耐油烟高效过滤熔喷布。所述过热蒸气和氮气的体积比为1：8。所述流化操作的温度为150℃；所述流化操作的气流压力为0.25MPa。所制备的熔喷布，其活性炭的重量占熔喷布总质量的3%。
所述乙烯基笼型聚倍半硅氧烷同实施例1所示。
所述改性纳米活性炭颗粒为由钛酸酯偶联剂、聚乙二醇和活性炭颗粒搅拌混合均匀后形成的混合物，该混合物经过80℃的高温干燥5h，再经过300目振动筛过筛后得到的改性纳米活性炭颗粒。所述钛酸酯偶联剂、聚乙二醇和活性炭颗粒的质量比为1：5：30。
实施例3
本实施例的耐油烟高效过滤熔喷布的制备方法，其包括以下步骤：
S1：按重量份计，称取100份聚丙烯、0.5份2,2-双(过氧化叔丁基)丁烷和30份乙烯基笼型聚倍半硅氧烷，加入高混机中，高速搅拌混合均匀后，通过挤出机进行改性反应挤出，得到第一改性聚丙烯母粒；所述挤出机的螺杆转速200r/min，模头温度260℃。
S2：按重量份计，称取100份聚丙烯、0.5份过氧化二异丙苯、15份2,4-二氨基-6-二烯丙氨基-1,3,5-三嗪和10份2-甲基辛基甲基丙烯酸酯，加入高混机中，高速搅拌混合均匀后，通过挤出机进行改性反应挤出，得到第二改性聚丙烯母粒；所述挤出机的螺杆转速170r/min，模头温度250℃。
S3：将步骤S1得到的第一改性聚丙烯母粒和步骤S2得到的第二改性聚丙烯母粒与未经改性的聚丙烯母粒混合均匀，加热熔融后，熔体经喷丝板喷出；所述第一改性聚丙烯母粒、第二改性聚丙烯母粒和未经改性的聚丙烯母粒的质量比为25：20：100；
S4：利用过热蒸气和氮气的混合气体对改性纳米活性炭颗粒进行高速流化，然后作为牵引气流由喷丝板一侧对步骤S3喷出的熔体进行同步喷射拉伸；所述熔体逐渐冷却后，收卷得到所述耐油烟高效过滤熔喷布。所述过热蒸气和氮气的体积比为1：10。所述流化操作的温度为150℃；所述流化操作的气流压力为0.15MPa。所制备的熔喷布，其活性炭的重量占熔喷布总质量的5%。
所述乙烯基笼型聚倍半硅氧烷同实施例1所示。
所述改性纳米活性炭颗粒为由乙烯基三甲氧基硅烷、聚乙二醇和活性炭颗粒搅拌混合均匀后形成的混合物，该混合物经过120℃的高温干燥1h，再经过300目振动筛过筛后得到的改性纳米活性炭颗粒。所述乙烯基三甲氧基硅烷、聚乙二醇和活性炭颗粒的质量比为1.5：10：40。
对比例1
本对比例的耐油烟高效过滤熔喷布的制备方法，未包括步骤S4中的改性纳米活性炭颗粒复合的操作，其他操作步骤同实施例1。
将实施例1～3和对比例1制备得到的熔喷布进行性能测试，其性能结果如表1所示：
其中，使用山东博科科学仪器有限公司生产的博科G506型颗粒物过滤效率测试仪、博科G285型气体交换压力差测试仪。
耐油烟性能测试：将熔喷布浸泡在由菜籽油、花生油和大豆油组成的混合液中(三者质量比1:1:1)，浸泡24h，取出后再次进行PM2.5过滤效率和透气性的测试。
耐热性能测试：将熔喷布在85℃恒温，95%恒湿的环境下放置168h，取出后再次进行PM2.5过滤效率和透气性的测试。
抗褶皱性能测试：按GB/T3819-1997水平法进行，以折痕回复角为评价指标。
表1
Figure DEST_PATH_IMAGE003
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。

Claims (10)

1.一种耐油烟高效过滤熔喷布的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
S1：按重量份计，称取100份聚丙烯、0.05～0.5份有机过氧化物和10～30份乙烯基笼型聚倍半硅氧烷，加入高混机中，高速搅拌混合均匀后，通过挤出机进行改性反应挤出，得到第一改性聚丙烯母粒；
S2：按重量份计，称取100份聚丙烯、0.05～0.5份有机过氧化物、5～15份第一改性剂和1～10份第二改性剂，加入高混机中，高速搅拌混合均匀后，通过挤出机进行改性反应挤出，得到第二改性聚丙烯母粒；
S3：将步骤S1得到的第一改性聚丙烯母粒和步骤S2得到的第二改性聚丙烯母粒与未经改性的聚丙烯母粒混合均匀，加热熔融后，熔体经喷丝板喷出；
S4：利用过热蒸气和氮气的混合气体对改性纳米活性炭颗粒进行高速流化，然后作为牵引气流由喷丝板一侧对步骤S3喷出的熔体进行同步喷射拉伸；所述熔体逐渐冷却后，收卷得到所述耐油烟高效过滤熔喷布。
2.如权利要求1所述的耐油烟高效过滤熔喷布的制备方法，其特征在于，所述乙烯基笼型聚倍半硅氧烷如化学式I所示：
Figure DEST_PATH_IMAGE001
式中：R为十三氟辛基。
3.如权利要求1所述的耐油烟高效过滤熔喷布的制备方法，其特征在于，所述第一改性剂为6-烯丙基-1,3,5-三嗪-2,4-二胺、4,6-二(烯丙氧基)-N-丁基-1,3,5-三嗪-2-胺、4,6-二烯丙氧基-N-辛基-1,3,5-三嗪-2-胺、2,4-二氨基-6-二烯丙氨基-1,3,5-三嗪中的至少一种。
4.如权利要求1所述的耐油烟高效过滤熔喷布的制备方法，其特征在于，所述第二改性剂为丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸辛基酯、丙烯酸辛基酯、2-甲基辛基甲基丙烯酸酯中的至少一种。
5.如权利要求1所述的耐油烟高效过滤熔喷布的制备方法，其特征在于，在步骤S3中，所述第一改性聚丙烯母粒、第二改性聚丙烯母粒和未经改性的聚丙烯母粒的质量比为15～25：15～25：100。
6.如权利要求1所述的耐油烟高效过滤熔喷布的制备方法，其特征在于，在步骤S1和步骤S2中，所述挤出机的螺杆转速150～200r/min，模头温度210～260℃。
7.如权利要求1所述的耐油烟高效过滤熔喷布的制备方法，其特征在于，所述改性纳米活性炭颗粒为由硅烷偶联剂、聚乙二醇和活性炭颗粒搅拌混合均匀后形成的混合物，该混合物经过80～120℃的高温干燥1～5h，再经过300目振动筛过筛后得到的改性纳米活性炭颗粒。
8.如权利要求1所述的耐油烟高效过滤熔喷布的制备方法，其特征在于，所述过热蒸气和氮气的体积比为1：1～10。
9.如权利要求1所述的耐油烟高效过滤熔喷布的制备方法，其特征在于，所述流化操作的温度为110～150℃；所述流化操作的气流压力为0.15～0.25MPa。
10.一种耐油烟高效过滤熔喷布，其特征在于，所述熔喷布采用如权利要求1～9任一项所述的耐油烟高效过滤熔喷布的制备方法制备得到。
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