一种改良型闪蒸聚乙烯复合材料
【技术领域】
1.本发明涉及闪蒸聚乙烯技术领域，具体的说，是一种改良型闪蒸聚乙烯复合材料。


背景技术：

2.闪蒸纺丝，又称闪蒸法、闪纺法或急骤纺丝、瞬时溶剂挥发成网法，采用的不是熔融纺丝，而是采用干法纺丝技术。即将高聚物溶解在一定的溶剂中制成纺丝液，然后由喷丝孔喷出，由于溶剂的急剧挥发而使高聚物重新固化成纤维。闪蒸法采用的干法纺丝技术与普通的干法纺丝又有不同，主要体现在闪蒸工艺采用较低的纺丝液粘度，而以极高的压力和速度从喷丝孔中喷出。由于溶液的粘度低、流动性好，液态丝条在高速运动中固化形成极细的纤维丝条，最后被吸附在成网帘上直接形成纤网。
3.中国专利公开号cn111389288a公开了一种将聚合物溶解到溶剂中的方法及设备，该方法包括两级串联溶解工段，第一级工段使用具有高剪切力的搅拌设备，第二级工段使用具有强对流混合作用的设备。通过本发明的方法可以将聚合物高效地溶解在纺丝溶剂中，使出料的纺丝溶液更加均匀，有利于稳定纺丝；降低物料接触时间，减小设备体积，从而减小了物料持有量，降低了压力容器的风险值；降低物料在高温下的分解几率，提高产品品质；降低物料高温分解产生的污染物的量，减少对环境的危害和对设备的腐蚀。
4.中国专利公开号cn111286790a公开了一种安全的溶液纺丝方法，其特点在于，在溶液纺丝过程中，控制纺丝箱体中混合气体的氧含量在18vol％以下。通过本技术的往纺丝箱体中通入不可燃气体以降低氧气含量的方法，杜绝了溶液纺丝过程中的爆炸风险，提高了生产的安全性。并且可以降低对溶剂的要求，可以使溶液纺丝过程中对溶剂的选择范围变得更加广泛，不仅仅局限于含卤素的烃类溶剂，还可以采用低闪点的仅含有碳原子和氢原子的烃类溶剂(例如环戊烷和环己烷)。此外，本技术通过设置富voc尾气处理系统8，能够有效地降低富voc尾气中的有机化合物含量，从而得到低voc的氮气，以便于使纺丝箱体中的尾气可以循环利用，降低了生产成本。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种改良型闪蒸聚乙烯复合材料。
6.本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
7.一种改良型闪蒸聚乙烯复合材料，复合材料的原料为聚乙烯和复合助剂；复合材料的抗弯刚度的损耗值δg为0.05～0.4；闪蒸片材的d65荧光亮度的损耗值δf为0.05～0.20；
8.δg＝1-g2/g1；
9.g1为未老化处理的复合材料的抗弯刚度，单位mn
·
cm；
10.g2为经过老化处理后的复合材料的抗弯刚度，单位mn
·
cm；
11.经过老化处理后的复合材料的抗弯刚度g2为20～100mn
·
cm；
12.δf＝1-f2/f1
三甲基-2,4,6-三(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)苯进行研磨混合，得到复合助剂。
39.锑白和硫酸钡的质量比为1:1。
40.锑白和聚乙烯醇的质量比为1:0.01～1:0.05。
41.异丙醇的水溶液中的异丙醇与水的体积比为1:1。
42.锑白-硫酸钡复合材料在异丙醇的水溶液中的质量分数为3～13％。
43.锑白-硫酸钡复合材料和氯化镁的摩尔比为1:0.2～1:0.3。
44.锑白-硫酸钡-氧化镁初产物与二苯基二乙氧基硅烷的质量比为1:1～1:2.5。
45.异丙醇与二苯基二乙氧基硅烷的质量比为1:0.04～1:0.25。
46.二苯基二乙氧基硅烷与乙烯基三甲氧基硅烷的质量比为1:1～1:1.3。
47.改性锑白-硫酸钡-氧化镁复合材料与1,3,5-三甲基-2,4,6-三(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)苯的质量比为1:1～1:1.3。
48.煅烧工艺为在低于300℃时快速升温其升温速率为20℃/min，在300～550℃为缓慢升温，升温速率为10℃/min。
49.锑白和硫酸钡作为常用的增白剂其主要起到物理增白的作用，但作为无机材料，其在基体中的分散性差，不仅影响基体的强度，同时导致增白效果变差；现有常规的方法主要通过采用偶联剂对增白剂进行改性，提高与基体的相容性，但不可避免的会导致有机成分尤其是含硅材料的引入导致增白剂变差；而1,3,5-三甲基-2,4,6-三(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)苯作为有机抗氧剂，其主要功能为抗氧化，通过分子中大的共轭结构，利用共轭结构上的基团实现抗氧化的效果，但其与基体的结合力弱，导致对基体的强力损失大。本技术通过采用二苯基二乙氧基硅烷为偶联剂，同时为了与基体具有一定结合力，消除含硅材料对增白剂分子的影响，在增白剂制备过程中引入具有分子螯合作用的镁离子，引入到增白剂表面，从而消除偶联剂对增白剂的影响；同时增白剂分子中引入的苯环结构作为大的共轭结构能够与1,3,5-三甲基-2,4,6-三(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)苯具有亲和力，从而避免了1,3,5-三甲基-2,4,6-三(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)苯与基体结合力较弱的问题，保证的增白剂的引入对基体强度的影响，同时含苯环结构的偶联剂的引入，能够与1,3,5-三甲基-2,4,6-三(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)苯起到协同增白的功能，避免了单一的增白剂或抗氧剂带来对基体材料的损伤。
50.步骤二：纺丝，以步骤一中得到的纺丝液，通过闪蒸法进行纺丝，纺丝温度为165～230℃，得到闪蒸纤维，经过热压成型得到闪蒸无纺布，热压温度为110～125℃。
51.与现有技术相比，本发明的积极效果是：
52.本技术的闪蒸片材在保持亮度的同时，其弯曲长度的下降也较低，可以延长产品的使用寿命，扩大应用范围。
【具体实施方式】
53.以下提供本发明一种改良型闪蒸聚乙烯复合材料的具体实施方式。
54.一、抗弯刚度
55.织物的弯曲长度是表征织物抗弯曲变形的特性指标之一，反映了织物的硬挺程度，国内外测定织物硬挺度的方法一般是斜面法。通过弯曲长度仪，按照gb/t 18318-2001(纺织品织物弯曲长度的测定)，按照此国标进行取样测试，具体的详细的测试过程见国际，
在此进行一个简单的描述：将样品做成12个试样，6个试样的长边平行于薄片的生产加工方向，另外6个试样的长边垂直于薄片的生产加工方向；分成二组分别进行测试。具体的测试过程为：某一组样品中的一矩形试样防止在水平平台上，试样长轴与平台长轴平行，沿平台长轴方向推进试样，使其伸长平台并在自重下弯曲，伸出部分悬空，由尺子压住仍在平台的另外一端。当试样的头端通过平台的前边缘达到与水平线41.5
°
倾角的斜面上时，伸出长度等于试样弯曲长度的2倍，由此计算一个方向的弯曲长度，更换另外一端和更换另外一面的两端，分别测试，得到此矩形试样的四个弯曲长度，然后重复上述步骤，测试剩下的5个样品，将测得弯曲长度进行求平均，得到此样品的一个方向上的平均弯曲长度，进而计算出平均抗弯刚度。重复上述步骤，继续测试另外一组样品，测得另外一个方向的平均弯曲长度；进而计算出平均抗弯刚度。将两个方向上的平均抗弯刚度再次求平均，得到样品的抗弯刚度。
56.二、老化处理
57.老化处理的工艺条件为：波长在300～400纳米范围内的辐照度为60
±
2w/m2，黑标温度为65
±
2℃，试验仓的空气温度为38
±
3℃，相对湿度为50
±
10％，干燥时间为168小时。
58.三、d65荧光亮度
59.白度是指距离理想白色的程度，也是表示物质表面白色的程度，以白色含有量的百分率表示。亮度的测试具体参见gbt 7974-2013纸、纸板和纸浆蓝光漫反射因数d65亮度的测定，按照纸和纸板的方法进行测试，测得样品正面的d
65
荧光亮度为f
正
，测得样品背面的d65荧光亮度为f
背
，再此定义：样品的d65荧光亮度f＝(f
正
+f
背
)/2。d65是指采用d65光源激发的荧光，约为iso2470-1。
60.实施例1
61.一种改良型闪蒸聚乙烯复合材料的生产方法，其包含如下具体步骤：
62.步骤一：制备纺丝液，向反应釜中加入溶剂，再将纺丝原料加入溶剂中，溶解得到纺丝液；
63.纺丝原料在在纺丝液中的质量分数为10％；
64.纺丝原料包含聚乙烯和复合助剂；
65.复合助剂为改性锑白-硫酸钡-氧化镁复合材料和1,3,5-三甲基-2,4,6-三(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)苯的复配物。
66.复合助剂在改良型闪蒸聚乙烯复合材料中的质量分数为0.03％。
67.一种复合助剂的生产方法，其包含具体步骤为：
68.将锑白，硫酸钡以及聚乙烯醇进行干法研磨，得到锑白-硫酸钡双层复合材料；再将锑白-硫酸钡复合材料加入到异丙醇的水溶液中，而后加入氯化镁溶液，在锑白-硫酸钡双层材料表面吸附生成氢氧化镁沉淀，而后过滤干燥后进行煅烧得到锑白-硫酸钡-氧化镁初产物；将锑白-硫酸钡-氧化镁初产物分散在二苯基二乙氧基硅烷的异丙醇的水溶液中，再加入乙烯基三甲氧基硅烷，再在45～62℃下处理10～25分钟，然后过滤，滤渣通过真空干燥得到改性锑白-硫酸钡-氧化镁复合材料；将改性锑白-硫酸钡-氧化镁复合材料与1,3,5-三甲基-2,4,6-三(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)苯进行研磨混合，得到复合助剂。
69.锑白和硫酸钡的质量比为1:1。
70.锑白和聚乙烯醇的质量比为1:0.01。
羟基苄基)苯的质量比为1:1.1。
98.煅烧工艺为在低于300℃时快速升温其升温速率为20℃/min，在300～550℃为缓慢升温，升温速率为10℃/min。
99.步骤二：纺丝，以步骤一中得到的纺丝液，通过闪蒸法进行纺丝，纺丝温度为200℃，得到闪蒸纤维，经过热压成型得到闪蒸无纺布，热压温度为15℃。按照国标gbt 7974-2013，gbt 7974-2013以及老化处理，测试样品的性能参数见表1。
100.实施例3
101.一种改良型闪蒸聚乙烯复合材料的生产方法，其包含如下具体步骤：
102.步骤一：制备纺丝液，向反应釜中加入溶剂，再将纺丝原料加入溶剂中，溶解得到纺丝液；
103.纺丝原料在在纺丝液中的质量分数为13％；
104.纺丝原料包含聚乙烯和复合助剂；
105.复合助剂为改性锑白-硫酸钡-氧化镁复合材料和1,3,5-三甲基-2,4,6-三(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)苯的复配物。
106.复合助剂在改良型闪蒸聚乙烯复合材料中的质量分数为0.25％。
107.一种复合助剂的生产方法，其包含具体步骤为：
108.将锑白，硫酸钡以及聚乙烯醇进行干法研磨，得到锑白-硫酸钡双层复合材料；再将锑白-硫酸钡复合材料加入到异丙醇的水溶液中，而后加入氯化镁溶液，在锑白-硫酸钡双层材料表面吸附生成氢氧化镁沉淀，而后过滤干燥后进行煅烧得到锑白-硫酸钡-氧化镁初产物；将锑白-硫酸钡-氧化镁初产物分散在二苯基二乙氧基硅烷的异丙醇的水溶液中，再加入乙烯基三甲氧基硅烷，再在45～62℃下处理10～25分钟，然后过滤，滤渣通过真空干燥得到改性锑白-硫酸钡-氧化镁复合材料；将改性锑白-硫酸钡-氧化镁复合材料与1,3,5-三甲基-2,4,6-三(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)苯进行研磨混合，得到复合助剂。
109.锑白和硫酸钡的质量比为1:1。
110.锑白和聚乙烯醇的质量比为1:0.03。
111.异丙醇的水溶液中的异丙醇与水的体积比为1:1。
112.锑白-硫酸钡复合材料在异丙醇的水溶液中的质量分数为8％。
113.锑白-硫酸钡复合材料和氯化镁的摩尔比为1:0.25。
114.锑白-硫酸钡-氧化镁初产物与二苯基二乙氧基硅烷的质量比为1:1.8。
115.异丙醇与二苯基二乙氧基硅烷的质量比为1:0.15。
116.二苯基二乙氧基硅烷与乙烯基三甲氧基硅烷的质量比为1:1.2。
117.改性锑白-硫酸钡-氧化镁复合材料与1,3,5-三甲基-2,4,6-三(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)苯的质量比为1:1.2。
118.煅烧工艺为在低于300℃时快速升温其升温速率为20℃/min，在300～550℃为缓慢升温，升温速率为10℃/min。
119.步骤二：纺丝，以步骤一中得到的纺丝液，通过闪蒸法进行纺丝，纺丝温度为205℃，得到闪蒸纤维，经过热压成型得到闪蒸无纺布，热压温度为118℃。按照国标gbt 7974-2013，gbt 7974-2013以及老化处理，测试样品的性能参数见表1。
120.实施例4
121.一种改良型闪蒸聚乙烯复合材料的生产方法，其包含如下具体步骤：
122.步骤一：制备纺丝液，向反应釜中加入溶剂，再将纺丝原料加入溶剂中，溶解得到纺丝液；
123.纺丝原料在在纺丝液中的质量分数为14％；
124.纺丝原料包含聚乙烯和复合助剂；
125.复合助剂为改性锑白-硫酸钡-氧化镁复合材料和1,3,5-三甲基-2,4,6-三(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)苯的复配物。
126.复合助剂在改良型闪蒸聚乙烯复合材料中的质量分数为0.35％。
127.一种复合助剂的生产方法，其包含具体步骤为：
128.将锑白，硫酸钡以及聚乙烯醇进行干法研磨，得到锑白-硫酸钡双层复合材料；再将锑白-硫酸钡复合材料加入到异丙醇的水溶液中，而后加入氯化镁溶液，在锑白-硫酸钡双层材料表面吸附生成氢氧化镁沉淀，而后过滤干燥后进行煅烧得到锑白-硫酸钡-氧化镁初产物；将锑白-硫酸钡-氧化镁初产物分散在二苯基二乙氧基硅烷的异丙醇的水溶液中，再加入乙烯基三甲氧基硅烷，再在45～62℃下处理10～25分钟，然后过滤，滤渣通过真空干燥得到改性锑白-硫酸钡-氧化镁复合材料；将改性锑白-硫酸钡-氧化镁复合材料与1,3,5-三甲基-2,4,6-三(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)苯进行研磨混合，得到复合助剂。
129.锑白和硫酸钡的质量比为1:1。
130.锑白和聚乙烯醇的质量比为1:0.04。
131.异丙醇的水溶液中的异丙醇与水的体积比为1:1。
132.锑白-硫酸钡复合材料在异丙醇的水溶液中的质量分数为10％。
133.锑白-硫酸钡复合材料和氯化镁的摩尔比为1:0.25。
134.锑白-硫酸钡-氧化镁初产物与二苯基二乙氧基硅烷的质量比为1:2。
135.异丙醇与二苯基二乙氧基硅烷的质量比为1:0.18。
136.二苯基二乙氧基硅烷与乙烯基三甲氧基硅烷的质量比为1:1.2。
137.改性锑白-硫酸钡-氧化镁复合材料与1,3,5-三甲基-2,4,6-三(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)苯的质量比为1:1.2。
138.煅烧工艺为在低于300℃时快速升温其升温速率为20℃/min，在300～550℃为缓慢升温，升温速率为10℃/min。
139.步骤二：纺丝，以步骤一中得到的纺丝液，通过闪蒸法进行纺丝，纺丝温度为210℃，得到闪蒸纤维，经过热压成型得到闪蒸无纺布，热压温度为120℃。按照国标gbt 7974-2013，gbt 7974-2013以及老化处理，测试样品的性能参数见表1。
140.实施例5
141.一种改良型闪蒸聚乙烯复合材料的生产方法，其包含如下具体步骤：
142.步骤一：制备纺丝液，向反应釜中加入溶剂，再将纺丝原料加入溶剂中，溶解得到纺丝液；
143.纺丝原料在在纺丝液中的质量分数为15％；
144.纺丝原料包含聚乙烯和复合助剂；
145.复合助剂为改性锑白-硫酸钡-氧化镁复合材料和1,3,5-三甲基-2,4,6-三(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)苯的复配物。
146.复合助剂在改良型闪蒸聚乙烯复合材料中的质量分数为0.5％。
147.一种复合助剂的生产方法，其包含具体步骤为：
148.将锑白，硫酸钡以及聚乙烯醇进行干法研磨，得到锑白-硫酸钡双层复合材料；再将锑白-硫酸钡复合材料加入到异丙醇的水溶液中，而后加入氯化镁溶液，在锑白-硫酸钡双层材料表面吸附生成氢氧化镁沉淀，而后过滤干燥后进行煅烧得到锑白-硫酸钡-氧化镁初产物；将锑白-硫酸钡-氧化镁初产物分散在二苯基二乙氧基硅烷的异丙醇的水溶液中，再加入乙烯基三甲氧基硅烷，再在45～62℃下处理10～25分钟，然后过滤，滤渣通过真空干燥得到改性锑白-硫酸钡-氧化镁复合材料；将改性锑白-硫酸钡-氧化镁复合材料与1,3,5-三甲基-2,4,6-三(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)苯进行研磨混合，得到复合助剂。
149.锑白和硫酸钡的质量比为1:1。
150.锑白和聚乙烯醇的质量比为1:1:0.05。
151.异丙醇的水溶液中的异丙醇与水的体积比为1:1。
152.锑白-硫酸钡复合材料在异丙醇的水溶液中的质量分数为13％。
153.锑白-硫酸钡复合材料和氯化镁的摩尔比为1:0.3。
154.锑白-硫酸钡-氧化镁初产物与二苯基二乙氧基硅烷的质量比为1:2.5。
155.异丙醇与二苯基二乙氧基硅烷的质量比为1:0.25。
156.二苯基二乙氧基硅烷与乙烯基三甲氧基硅烷的质量比为1:1.3。
157.改性锑白-硫酸钡-氧化镁复合材料与1,3,5-三甲基-2,4,6-三(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)苯的质量比为1:1～1:1.3。
158.煅烧工艺为在低于300℃时快速升温其升温速率为20℃/min，在300～550℃为缓慢升温，升温速率为10℃/min。
159.步骤二：纺丝，以步骤一中得到的纺丝液，通过闪蒸法进行纺丝，纺丝温度为215℃，得到闪蒸纤维，经过热压成型得到闪蒸无纺布，热压温度为125℃。按照国标gbt 7974-2013，gbt 7974-2013以及老化处理，测试样品的性能参数见表1。
160.对比例1
161.一种改良型闪蒸聚乙烯复合材料的生产方法，其包含如下具体步骤：
162.步骤一：制备纺丝液，向反应釜中加入溶剂，再将纺丝原料加入溶剂中，溶解得到纺丝液；
163.纺丝原料在在纺丝液中的质量分数为13％；
164.纺丝原料包含聚乙烯和复合助剂；
165.复合助剂在改良型闪蒸聚乙烯复合材料中的质量分数为0.25％。
166.复合助剂的原料为锑白，硫酸钡，氧化镁，聚乙烯醇；锑白和硫酸钡的质量比为1:1；锑白和聚乙烯醇的质量比为1:0.03；锑白和氧化镁的质量比为1:0.25。
167.步骤二：纺丝，以步骤一中得到的纺丝液，通过闪蒸法进行纺丝，纺丝温度为205℃，得到闪蒸纤维，经过热压成型得到闪蒸无纺布，热压温度为118℃。按照国标gbt 7974-2013，gbt 7974-2013以及老化处理，测试样品的性能参数见表1。
168.对比例2
169.一种改良型闪蒸聚乙烯复合材料的生产方法，其包含如下具体步骤：
170.步骤一：制备纺丝液，向反应釜中加入溶剂，再将纺丝原料加入溶剂中，溶解得到
纺丝液；
171.纺丝原料在在纺丝液中的质量分数为13％；
172.纺丝原料包含聚乙烯和复合助剂；
173.复合助剂为改性锑白-硫酸钡-氧化镁复合材料。
174.复合助剂在改良型闪蒸聚乙烯复合材料中的质量分数为0.25％。
175.一种复合助剂的生产方法，其包含具体步骤为：
176.将锑白，硫酸钡以及聚乙烯醇进行干法研磨，得到锑白-硫酸钡双层复合材料；再将锑白-硫酸钡复合材料加入到异丙醇的水溶液中，而后加入氯化镁溶液，在锑白-硫酸钡双层材料表面吸附生成氢氧化镁沉淀，而后过滤干燥后进行煅烧得到锑白-硫酸钡-氧化镁，即为复合助剂；。
177.锑白和硫酸钡的质量比为1:1。
178.锑白和聚乙烯醇的质量比为1:0.03。
179.异丙醇的水溶液中的异丙醇与水的体积比为1:1。
180.锑白-硫酸钡复合材料在异丙醇的水溶液中的质量分数为8％。
181.锑白-硫酸钡复合材料和氯化镁的摩尔比为1:0.25。
182.煅烧工艺为在低于300℃时快速升温其升温速率为20℃/min，在300～550℃为缓慢升温，升温速率为10℃/min。
183.步骤二：纺丝，以步骤一中得到的纺丝液，通过闪蒸法进行纺丝，纺丝温度为205℃，得到闪蒸纤维，经过热压成型得到闪蒸无纺布，热压温度为118℃。按照国标gbt 7974-2013，gbt 7974-2013以及老化处理，测试样品的性能参数见表1。
184.表1实施例和对比例的测试数据表
[0185] g2g1δgf2f1δf实施例121.8933.810.3560.7180.8530.158实施例233.2146.150.2800.740.8610.141实施例347.8162.610.2360.770.8730.118实施例463.8271.910.1130.8030.8800.087实施例584.6390.870.0690.8410.9000.066对比例124.625.420.0320.5690.7540.245对比例231.3260.540.4830.8250.8620.043
[0186]
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围内。