本發明屬于高分子材料技術領域，具體涉及一種聚丙烯(PP)駐極母粒材料及其制備方法和應用。

背景技術：

研究顯示，空氣中由污染造成的顆粒物尤其是空氣動力學當量小于等于2.5微米的顆粒物粒徑小，且富含有毒有害物質。這些顆粒物在空氣中能長時間停留，極易被人吸收進入身體從而引起引發呼吸系統疾病、傷肺、致癌、心血管疾病、生殖系統、胎兒發育等疾病。因此，在空氣凈化領域，人們越來越重視開發可以吸附這些顆粒物的材料。目前，極化后可以吸附這些顆粒物的高分子材料成為研究熱點。通過駐極處理的熔噴聚丙烯纖維濾料由于表面帶有電荷，具有吸附空氣中污染顆粒的作用。熔噴聚丙烯纖維濾料已大量應用于空氣凈化及醫療衛生行業，如用作空調濾網、醫用防護口罩和防塵口罩等。但現有技術直接對熔噴聚丙烯纖維進行駐極處理，需要較高的駐極電壓(高達30kV)，且存在駐極處理后的熔噴聚丙烯纖維過濾效率低、阻力大等缺陷。

技術實現要素：

為改善現有技術存在的問題，本發明提供一種PP駐極母粒材料，其主要由以下重量份的組分經熔融造粒制備而成：

50～100份的聚丙烯、8～50份的駐極劑、0～3份的相容劑、0.05～0.35份抗氧劑和0～3份防老化劑。

進一步地，所述聚丙烯的重量份可以為55～90份，例如為55.65～88份，例如為64.6～87.6份，如64.6、74.6、80.6、80.8、83.6、84.3、85.6或87.6份。

進一步地，所述的聚丙烯可以為均聚聚丙烯(PPH)、無規共聚聚丙烯(PPR)中的任意一種或兩種的混合物。

根據本發明，所述聚丙烯可以為高熔指聚丙烯，其熔指范圍為1000～1500g/10min。

根據本發明，所述駐極劑的重量份可以為10～45份，如12～40份，例如12、17、24、25或40份。

進一步地，所述駐極劑可以為天然蠟、松香、有機玻璃、碳原子數為6-20的脂肪酸或其鹽、N,N’-乙撐雙硬脂酰胺、乙撐雙油酸酰胺中的一種、兩種或更多種的組合。

優選地，所述碳原子數為6-20的脂肪酸選自油酸、硬脂酸、月桂酸中的至少一種。

優選地，所述碳原子數為6-20的脂肪酸的鹽選自油酸、硬脂酸和月桂酸的鋰鹽、鈉鹽、鋅鹽、鋁鹽、鎂鹽中的至少一種。

進一步地，所述抗氧劑的重量份可以為0.1～0.3份，例如0.2份。

進一步地，所述的抗氧劑為三(2,4-二叔丁基)亞磷酸酯、四[β-(3，5-二叔丁基-4-羥基基)丙酸]季戊四醇酯或其混合物。

進一步地，所述的防老化劑的重量份可以為0.2～2.5份，例如0.2、1.5或2份。所述防老化劑為癸二酸雙-2,2,6,6-四甲基醇酯、2-羥基-4-甲氧基二甲酮、2-羥基-4-十二烷氧基二甲酮、2,4-二羥基二酮、2-羥基-4-正辛氧基二甲酮、2-(2’-羥基-3’-叔丁基-5’-甲基基)-5-氯代并三唑、2-(2’-羥基-3’,5’-二叔丁基基)-5-氯代并三唑和2-(2’-羥基-5’-特辛基基)并三唑中的一種、兩種或更多種的組合。

進一步地，所述相容劑的重量份可以為0.5～2.5份，例如2份。

進一步地，所述的相容劑可以為馬來酸酐接枝聚丙烯、馬來酸酐接枝聚乙烯、馬來酸酐接枝POE(聚烯烴彈性體)、甲基丙烯酸縮水甘油酯接枝聚丙烯、甲基丙烯酸縮水甘油酯接枝POE、甲基丙烯酸縮水甘油酯接枝EPDM(三元乙丙橡膠)中的一種、兩種或更多種的組合。

本發明還提供如上所述PP駐極母粒材料的制備方法，包括將上述組分熔融共混擠出并造粒。

根據本發明的制備方法，所述熔融共混擠出可以在雙螺桿擠出機，如長徑比為48的雙螺桿擠出機內熔融擠出。

根據本發明的制備方法，所述熔融共混擠出可以在雙螺桿擠出機，如長徑比為48的雙螺桿共12段料筒的擠出機內熔融共混擠出。

根據本發明的制備方法，熔融共混擠出時熔融段溫度為160～210℃。

本發明還提供如上所述PP駐極母粒材料在制備復合材料(例如熔噴材料，如熔噴無紡布)中的用途，所述復合材料可用于凈化空氣。

本發明還提供一種復合材料，其原料包括PP駐極母粒材料和PP樹脂，所述PP駐極母粒材料與PP樹脂的質量比為0.1～10％，例如為2～8％，如為5％。

優選地，所述復合材料可以為PP樹脂基復合材料；所述復合材料的形態可以為纖維或者無紡布，例如所述復合材料為熔噴材料，如熔噴無紡布。

本發明還提供如上所述復合材料的制備方法，包括：將上述駐極母粒材料與PP樹脂混配加工，擠出切粒，再經過強外電場處理。

根據本發明的制備方法，所述方法還包括將得到的復合材料加工成型的步驟，當加工成成品時，強外電場處理步驟可以在加工成型之前進行也可以在加工成型之后進行。

根據本發明的方法，所述加工成型包括任何將駐極母粒材料制備成成品的方法，包括但不限于：擠出成型、注射成型、壓延成型、中空吹塑、泡沫塑料成型、或熱成型等方法。

根據本發明的方法，所述加工成型的方法例如為紡絲形成熔噴布。

根據本發明的制備方法，所述駐極母粒材料與PP樹脂的質量比為1～10％，例如為2～8％，如為5％。

根據本發明的制備方法，所述強外電場處理的方式包括但不限于：靜電紡絲法、電暈放電法、摩擦起電法、熱極化法、低能電子束轟擊法。

本發明還提供如上所述復合材料在空氣凈化器過濾膜、防塵口罩、空調過濾膜或油煙過濾等中的應用。

有益效果

本發明分別從原材料配比和制備方法兩個方面對材料強外電場作用下產生極化效果進行有效地控制。本發明采用熔融共混的方式使樹脂與助劑相互混合均勻，得到的駐極母粒材料生產出的熔噴無紡材料具有駐極效果明顯，過濾效率高等優點。而且，本發明的熔融共混的制備方式具有簡單、快捷、便宜的優點。并且，采用本發明的方法可以大大降低駐極電壓，從而可以提高生產效率。后，使用本發明的駐極母粒材料制備得到可凈化空氣的材料具有設備要求低，投入低，工藝簡單和成品率高等優點。

具體實施方式

下文將結合具體實施例對本發明的技術方案做更進一步的詳細說明。下列實施例僅為示例性地說明和解釋本發明，而不應被解釋為對本發明保護范圍的限制。凡基于本發明上述內容所實現的技術均涵蓋在本發明旨在保護的范圍內。

除非另有說明，以下實施例中使用的原料和試劑均為市售商品，或者可以通過已知方法制備。

除非另有說明，以下實施例中原料和試劑的“份”指重量份，百分比指重量百分比。

實施例1

采用87.6份的PP(均聚聚丙烯PPH，熔指1000g/10min)、12份的N,N’-乙撐雙硬脂酰胺、0.2份的抗氧劑、0.2份的癸二酸雙-2,2,6,6-四甲基醇酯。高速混合機混合，轉移至長徑比為48的雙螺桿共12段料筒的擠出機熔融共混擠出，熔融段溫度160～210℃，造粒將粒子干燥，得到聚丙烯駐極母粒材料。

實施例2

采用87.6份的PP(均聚聚丙烯PPH，熔指1000g/10min)、12份的天然蠟、0.2份的抗氧劑、0.2份的2-羥基-4-甲氧基二甲酮。高速混合機混合，轉移至長徑比為48的雙螺桿共12段料筒的擠出機熔融共混擠出，熔融段溫度160～210℃，造粒將粒子干燥，得到聚丙烯駐極母粒材料。

實施例3

采用87.6份的PP(均聚聚丙烯PPH，熔指1000g/10min)、12份的有機玻璃、0.2份的抗氧劑、0.2份的2-羥基-4-十二烷氧基二甲酮。高速混合機混合，轉移至長徑比為48的雙螺桿共12段料筒的擠出機熔融共混擠出，熔融段溫度160～210℃，造粒將粒子干燥，得到聚丙烯駐極母粒材料。

實施例4

采用87.6份的PP(均聚聚丙烯PPH，熔指1000g/10min)、12份的硬脂酸、0.2份的抗氧劑、0.2份的2-羥基-4-十二烷氧基二甲酮。高速混合機混合，轉移至長徑比為48的雙螺桿共12段料筒的擠出機熔融共混擠出，熔融段溫度160～210℃，造粒將粒子干燥，得到聚丙烯駐極母粒材料。

實施例5

采用74.6份的PP(均聚聚丙烯PPH，熔指1000g/10min)、25份的油酸鈉、0.2份的抗氧劑、0.2份的2-羥基-4-正辛氧基二甲酮。高速混合機混合，轉移至長徑比為48的雙螺桿共12段料筒的擠出機熔融共混擠出，熔融段溫度160～210℃，造粒將粒子干燥，得到聚丙烯駐極母粒材料。

實施例6

采用64.6份的PP(均聚聚丙烯PPH，熔指1000g/10min)、40份的硬脂酸鋅、0.2份的抗氧劑、0.2份的2-羥基-4-正辛氧基二甲酮。高速混合機混合，轉移至長徑比為48的雙螺桿共12段料筒的擠出機熔融共混擠出，熔融段溫度160-210℃，造粒將粒子干燥，得到聚丙烯駐極母粒材料。

實施例7

采用75.6份的PP(均聚聚丙烯PPH，熔指1000g/10min)、12份的硬脂酸鋅、7份的N,N’-乙撐雙硬脂酰胺、5份乙撐雙油酸酰胺、0.2份的抗氧劑、0.2份的2-羥基-4-正辛氧基二甲酮。高速混合機混合，轉移至長徑比為48的雙螺桿共12段料筒的擠出機熔融共混擠出，熔融段溫度160～210℃，造粒將粒子干燥，得到聚丙烯駐極母粒材料。

實施例8

采用80.6份的PP(均聚聚丙烯PPH，熔指1000g/10min)、12份的硬脂酸鋅、5份N,N’-乙撐雙硬脂酰胺、2份馬來酸酐接枝聚丙烯、0.2份的抗氧劑、0.2份的2-羥基-4-正辛氧基二甲酮。高速混合機混合，轉移至長徑比為48的雙螺桿共12段料筒的擠出機熔融共混擠出，熔融段溫度160～210℃，造粒將粒子干燥，得到聚丙烯駐極母粒材料。

實施例9

采用85.6份的PP(均聚聚丙烯PPH，熔指1500g/10min)、12份的硬脂酸鋅、2份馬來酸酐接枝POE、0.2份的抗氧劑、0.2份的2-羥基-4-正辛氧基二甲酮。高速混合機混合，轉移至長徑比為48的雙螺桿共12段料筒的擠出機熔融共混擠出，熔融段溫度160～210℃，造粒將粒子干燥，得到聚丙烯駐極母粒材料。

實施例10

采用85.6份的PP(均聚聚丙烯PPH，熔指1200g/10min)、12份的月桂酸鈉、2份的甲基丙烯酸縮水甘油酯接枝POE、0.2份的抗氧劑、0.2份的2-羥基-4-正辛氧基二甲酮。高速混合機混合，轉移至長徑比為48的雙螺桿共12段料筒的擠出機熔融共混擠出，熔融段溫度160～210℃，造粒將粒子干燥，得到聚丙烯駐極母粒材料。

實施例11

采用83.6份的PP(均聚聚丙烯PPH，熔指1000g/10min)、12份的月桂酸鈉、2份馬來酸酐接枝聚丙烯、0.2份的抗氧劑、1份的2-羥基-4-十二烷氧基二甲酮、1份的2-(2'-羥基-5'-特辛基基)并三唑。高速混合機混合，轉移至長徑比為48的雙螺桿共12段料筒的擠出機熔融共混擠出，熔融段溫度160～210℃，造粒將粒子干燥，得到聚丙烯駐極母粒材料。

實施例12

采用84.3份的PP(均聚聚丙烯PPH，熔指1000g/10min)、12份的硬脂酸、2份馬來酸酐接枝聚丙烯、0.2份的抗氧劑、0.5份的2-(2’-羥基-3’-叔丁基-5’-甲基基)-5-氯代并三唑、1份2-(2'-羥基-3',5'-二叔丁基基)-5-氯代并三唑。高速混合機混合，轉移至長徑比為48的雙螺桿共12段料筒的擠出機熔融共混擠出，熔融段溫度160～210℃，造粒將粒子干燥，得到聚丙烯駐極母粒材料。

實施例13

采用85.6份的PP(均聚聚丙烯PPR，熔指1000g/10min)、12份的硬脂酸鋰、2份的馬來酸酐接枝聚丙烯、0.2份的抗氧劑、0.2份的2-羥基-4-正辛氧基二甲酮。高速混合機混合，轉移至長徑比為48的雙螺桿共12段料筒的擠出機熔融共混擠出，熔融段溫度160～210℃，造粒將粒子干燥，得到聚丙烯駐極母粒材料。

實施例14

采用45.6份的PP(均聚聚丙烯PPH，熔指1000g/10min)、40份的PP(共聚聚丙烯PPR，熔指1000g/10min)、12份的硬脂酸鋅、2份馬來酸酐接枝聚丙烯、0.2份的抗氧劑、0.2份的2-羥基-4-正辛氧基二甲酮。高速混合機混合，轉移至長徑比為48的雙螺桿共12段料筒的擠出機熔融擠出，熔融段溫度160-210℃，造粒將粒子干燥，得到聚丙烯駐極母粒材料。

實施例15

采用80.8份的PP(均聚聚丙烯PPH，熔指1000g/10min)、12份的硬脂酸鋅、5份N,N’-乙撐雙硬脂酰胺、2份的馬來酸酐接枝聚丙烯、0.2份的抗氧劑。高速混合機混合，轉移至長徑比為48的雙螺桿共12段料筒的擠出機熔融共混擠出，熔融段溫度160～210℃，造粒將粒子干燥，得到聚丙烯駐極母粒材料。

測試例：過濾效率及阻力測試

將上述實施例1-15制備的聚丙烯駐極母粒材料與PP樹脂(均聚聚丙烯PPH，熔指1000g/10min)混合，其中所述聚丙烯駐極母粒材料與PP樹脂的重量比為1:20。將所得的混合物熔融后，熔體在管道中220～250℃恒溫保溫，經計量泵計量后通過噴絲板噴出形成纖維。所述纖維經過220～250℃、1MPa恒溫恒壓的熱風牽引，形成測試樣品。測試樣品再經過紅外輻射熱處理、10kV電壓駐極處理，及循環冷卻處理后，收卷，得到樣品熔噴無紡材料，該材料再經過TSI8130自動濾料測試儀測試。

介質采用數量中值粒徑0.075±0.02μm的NaCl顆粒，測試流量85L/min，進行過濾效率及阻力測試。

并且，使用純PP樹脂(均聚聚丙烯PPH，熔指1000g/10min)進行上述測試，作為對比例1。

上述實驗結果如下表所示。

表1材料過濾效率及阻力測試表

從上述測試結果可以看出，加入的駐極劑及其它改性助劑等，在熔融共混時駐極劑及其它改性助劑等能夠均勻分散在PP中，因此制備的材料具有良好的過濾吸附性能。本發明以聚丙烯(PP)為基材共混制備的一種可用于空氣凈化的PP駐極母粒材料在保證優異的力學性能基礎上，拓寬了PP的應用領域，具有良好的應用前景和經濟效益。

本發明的以上各個實施例僅僅是示例性的，而本發明并不受限于此。本領域技術人員應該理解，在不脫離本發明的原理和精神的情況下，可對這些實施例進行改變，其中，本發明的范圍在權利要求及其等同物中限定。