一种用于熔喷材料的改性pp聚丙烯树脂及其制备工艺
技术领域
1.本发明属于树脂改性的技术领域，具体涉及一种用于熔喷材料的改性pp聚丙烯树脂及其制备工艺。


背景技术：

2.聚丙烯简称pp，是一种无色、无臭、无毒、半透明固体物质。聚丙烯是一种性能优良的热塑性合成树脂，为无色半透明的热塑性轻质通用塑料。具有耐化学性、耐热性、电绝缘性、高强度机械性能和良好的高耐磨加工性能等，这使得聚丙烯自问世以来，便迅速在机械、汽车、电子电器、食品工业等众多领域得到广泛的开发应用。而且因为另外聚丙烯具有良好的接枝和复合功能，在混凝土、纺织、包装和农林渔业方面具有巨大的应用空间。
3.喷熔聚丙烯是制作无纺布的核心材料，以聚丙烯为主要原料，纤维直径可以达到1～5微米。空隙多、结构蓬松、抗褶皱能力好，具有独特的毛细结构的超细纤维增加单位面积纤维的数量和表面积，从而使熔喷布具有很好的过滤性、屏蔽性、绝热性和吸油性，可用于制备口罩和防护服，而随着新冠疫情的发展以及不稳定性，为了百姓预防以及医疗工作的方便，具有透气性强、抑菌性强、异味低以及能够预防高温、保暖的防护材料成为需求。


技术实现要素：

4.针对上述问题，本发明的目的在于提供一种用于熔喷材料的改性pp聚丙烯树脂及其制备工艺，制得气味低、孔隙结构稳定、熔体质量流速稳定的改性材料，具有轻质、维温、优异抑菌性能、透气性以及材料弹性的特点。
5.本发明的技术内容如下：
6.本发明提供了一种用于熔喷材料的改性pp聚丙烯树脂的制备工艺，包括如下步骤：
7.s1.表面处理聚丙烯：将聚丙烯研磨成粉，加入甲基丙烯酸羟乙酯进行预热熔融，加入n-甲基吡咯烷酮溶液，停止预热，经过超声分散处理，得到表面处理丙烯酸；
8.s2.羟基变性植物粉：将海竹的竹片以及竹叶、干燥的水草分别进行打磨得到海竹粉末以及水草粉末，将海竹粉末以及水草粉末混合经过羟基化处理，得到羟基变性植物粉；
9.s3.将表面处理聚丙烯与羟基变性植物粉、聚对苯二甲酰对苯二胺纤维进行接枝反应；
10.s1所述甲基丙烯酸羟乙酯的加入量为聚丙烯的20～30wt％，n-甲基吡咯烷酮溶液的加入量为聚丙烯的15～25wt％；
11.所述n-甲基吡咯烷酮溶液的浓度为50～60％；
12.所述预热熔融的温度为115～135℃，搅拌速度为200～250r/min；
13.所述超声分散处理的超声频率为65～85hz，处理90～120min；
14.s2所述羟基化处理为：将海竹粉末以及水草粉末溶于有机溶剂中，混合搅拌均匀，之后加入磷脂酰乙醇胺对混合溶液进行羟基化处理，于50～60℃下搅拌处理40～60min；
15.所述有机溶剂包括甲醇、乙醇、异丙醇、丙酮、四氢呋喃的一种；
16.所述海竹粉末以及水草粉末与有机溶剂的质量比为1：(1～3)；
17.所述磷脂酰乙醇胺与混合溶液的质量比为(2～4)：(3～7)；
18.所述磷脂酰乙醇胺的浓度为3～5mol/l；
19.所述干燥的水草为将水草洗净、采用乙醇和丙酮溶液清洗，真空下50～60℃烘干得到；
20.s3所述接枝反应的操作为：将表面处理聚丙烯与羟基变性植物粉混合，加入羟甲基纤维素钠、3-氨丙基-3乙氧基硅烷，在惰性气体的保护下升温至125～140℃，搅拌反应80～110min，之后加入经预处理的聚对苯二甲酰对苯二胺纤维，继续升温至165～175℃进行接枝反应，以200～250r/min的速度持续搅拌2～3h，即得到改性pp聚丙烯树脂；
21.按质量分数计，所述表面处理聚丙烯占45～55％、羟基变性植物粉占15～20％、羟甲基纤维素钠占5～10％、3-氨丙基-3乙氧基硅烷占8～12％、聚对苯二甲酰对苯二胺纤维占10～20％；
22.所述经预处理的聚对苯二甲酰对苯二胺纤维为将其浸泡于浓度为30～40％的naoh溶液中，并进行50～70hz的超声分散得到。
23.本发明还提供了一种上述制备工艺制得改性pp聚丙烯树脂。
24.本发明还提供了一种改性pp聚丙烯树脂应用于制备喷熔材料，所述喷熔材料用于制备无纺布、防护口罩以及防护服。
25.本发明的有益效果如下：
26.本发明的改性pp聚丙烯树脂的制备工艺中，对聚丙烯原料的表面处理采用甲基丙烯酸羟乙酯，通过n-甲基吡咯烷酮进行熔融，使得聚丙烯表面融入恒温材料；以及采用海竹与水草作为改性原料，具有独特的芳香气味以及丰富的孔隙结构，其芳香气息具有抑菌除臭的作用，以及孔隙结构具有提高空气交换的作用，提高材料的透气性以及抗菌性，混合之后经过羟基化处理形成具有羟基官能团的改性材料，与经表面处理的聚丙烯材料以及聚对苯二甲酰对苯二胺纤维能够更好的融合，通过偶联反应得到结构稳定的树脂改性材料；
27.基于聚丙烯的优异的耐化学型、耐热性、高强机械性能以及耐磨性，通过本发明兼具物理以及化学的改性，使得聚丙烯材料形成树脂气味低、孔隙结构稳定、熔体质量流速稳定的改性材料，适用于成为制作喷熔材料的原料，以及具有轻质、能够维持恒温的作用，用于制备无纺布、防护口罩或者防护服，具有较为优异抑菌性能、透气性以及材料弹性。
具体实施方式
28.以下通过具体的实施案例对本发明作进一步详细的描述，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本技术所附权利要求所限定。
29.若无特殊说明，本发明的所有原料和试剂均为常规市场的原料、试剂。
30.实施例1
31.一种用于熔喷材料的改性pp聚丙烯树脂的制备：
32.s1.表面处理聚丙烯：将聚丙烯研磨成粉，加入25wt％甲基丙烯酸羟乙酯进行预热熔融，温度为125℃，搅拌速度为230r/min，加入20wt％浓度为55％的n-甲基吡咯烷酮溶液，
停止预热，经过75hz的超声分散处理100min，得到表面处理丙烯酸；
33.s2.羟基变性植物粉：将海竹的竹片以及竹叶、干燥的水草分别进行打磨得到海竹粉末以及水草粉末，以质量比为1：2混合溶于异丙醇中，混合搅拌均匀，之后加入浓度为4mol/l磷脂酰乙醇胺对混合溶液进行羟基化处理，于55℃下搅拌处理50min；
34.所述磷脂酰乙醇胺与混合溶液的质量比为3：5；
35.所述干燥的水草为将水草洗净、采用乙醇和丙酮溶液清洗，真空下55℃烘干得到；
36.s3.将48％表面处理聚丙烯与16％羟基变性植物粉混合，加入8％羟甲基纤维素钠、8％3-氨丙基-3乙氧基硅烷，在惰性气体的保护下升温至135℃，搅拌反应100min，之后加入经预处理的20％聚对苯二甲酰对苯二胺纤维，继续升温至170℃进行接枝反应，以220r/min的速度持续搅拌2.5h，即得到改性pp聚丙烯树脂；
37.所述经预处理的聚对苯二甲酰对苯二胺纤维为将其浸泡于浓度为35％的naoh溶液中，并进行60hz的超声分散得到。
38.实施例2
39.一种用于熔喷材料的改性pp聚丙烯树脂的制备：
40.s1.表面处理聚丙烯：将聚丙烯研磨成粉，加入20wt％甲基丙烯酸羟乙酯进行预热熔融，温度为115℃，搅拌速度为250r/min，加入15wt％浓度为50％的n-甲基吡咯烷酮溶液，停止预热，经过85hz的超声分散处理90min，得到表面处理丙烯酸；
41.s2.羟基变性植物粉：将海竹的竹片以及竹叶、干燥的水草分别进行打磨得到海竹粉末以及水草粉末，以质量比为1：1混合溶于甲醇中，混合搅拌均匀，之后加入浓度为3mol/l磷脂酰乙醇胺对混合溶液进行羟基化处理，于50℃下搅拌处理60min；
42.所述磷脂酰乙醇胺与混合溶液的质量比为2:3；
43.s3.将45％表面处理聚丙烯与20％羟基变性植物粉混合，加入10％羟甲基纤维素钠、12％3-氨丙基-3乙氧基硅烷，在惰性气体的保护下升温至125℃，搅拌反应110min，之后加入经预处理的13％聚对苯二甲酰对苯二胺纤维，继续升温至165℃进行接枝反应，以250r/min的速度持续搅拌3h，即得到改性pp聚丙烯树脂。
44.实施例3
45.一种用于熔喷材料的改性pp聚丙烯树脂的制备：
46.s1.表面处理聚丙烯：将聚丙烯研磨成粉，加入30wt％甲基丙烯酸羟乙酯进行预热熔融，温度为135℃，搅拌速度为200r/min，加入25wt％浓度为60％的n-甲基吡咯烷酮溶液，停止预热，经过85hz的超声分散处理90min，得到表面处理丙烯酸；
47.s2.羟基变性植物粉：将海竹的竹片以及竹叶、干燥的水草分别进行打磨得到海竹粉末以及水草粉末，以质量比为1：3混合溶于丙酮中，混合搅拌均匀，之后加入浓度为5mol/l磷脂酰乙醇胺对混合溶液进行羟基化处理，于60℃下搅拌处理40min；
48.所述磷脂酰乙醇胺与混合溶液的质量比为4:7；
49.s3.将52％表面处理聚丙烯与18％羟基变性植物粉混合，加入10％羟甲基纤维素钠、10％3-氨丙基-3乙氧基硅烷，在惰性气体的保护下升温至140℃，搅拌反应80min，之后加入经预处理的10％聚对苯二甲酰对苯二胺纤维，继续升温至175℃进行接枝反应，以200r/min的速度持续搅拌2h，即得到改性pp聚丙烯树脂。
50.实施例4
51.一种用于熔喷材料的改性pp聚丙烯树脂的制备：
52.s1.表面处理聚丙烯：将聚丙烯研磨成粉，加入27wt％甲基丙烯酸羟乙酯进行预热熔融，温度为130℃，搅拌速度为220r/min，加入18wt％浓度为58％的n-甲基吡咯烷酮溶液，停止预热，经过65hz的超声分散处理120min，得到表面处理丙烯酸；
53.s2.羟基变性植物粉：将海竹的竹片以及竹叶、干燥的水草分别进行打磨得到海竹粉末以及水草粉末，以质量比为1：2混合溶于四氢呋喃中，混合搅拌均匀，之后加入浓度为4mol/l磷脂酰乙醇胺对混合溶液进行羟基化处理，于57℃下搅拌处理52min；
54.所述磷脂酰乙醇胺与混合溶液的质量比为4:5；
55.s3.将55％表面处理聚丙烯与15％羟基变性植物粉混合，加入5％羟甲基纤维素钠、8％3-氨丙基-3乙氧基硅烷，在惰性气体的保护下升温至130℃，搅拌反应90min，之后加入经预处理的17％聚对苯二甲酰对苯二胺纤维，继续升温至170℃进行接枝反应，以230r/min的速度持续搅拌2～3h，即得到改性pp聚丙烯树脂。
56.对比例1
57.一种用于熔喷材料的改性pp聚丙烯树脂的制备，作为实施例1的对照组，对比例1的s3中采用聚丙烯材料(未经过表面处理)，其它不变。
58.对比例2
59.一种用于熔喷材料的改性pp聚丙烯树脂的制备，作为实施例1的对照组，对比例2的s3中不采用羟基变性植物粉作为改性原料，其它不变。
60.对比例3
61.一种用于熔喷材料的改性pp聚丙烯树脂的制备，作为实施例1的对照组，对比例3的s3中不采用经预处理的聚对苯二甲酰对苯二胺纤维，其它不变。
62.将实施例以及对比例所制备的改性pp聚丙烯树脂进行相关的性能测试，测试标准以及结果如下表所示：
63.表1改性pp聚丙烯树脂的物化性能
64.[0065][0066]
由表1可见，本发明实施例所制得的改性pp聚丙烯树脂，相比对比例，具有超强流动性性能，流动速率稳定，熔点高，不易变形，耐热；以及挥发份小、灰分低、树脂的气味低；分子量的分布较为连续且均匀，其优异性能适用于制备喷熔材料，包括喷熔无纺布、口罩以及防护服的生产等。