[发明专利]熔喷非织造布用的含SiO2可生物降解复合材料及制法

说明书

技术领域

本发明涉及熔喷非织造材料生产的原料及其制备技术，特别是应用于熔喷非织造布的含SiO₂可生物降解复合材料及制备方法。该可生物降解复合材料由改性SiO₂和可生物降解树脂复合而成，可通过传统聚丙烯（PP）熔喷设备生产出高效低阻的熔喷无纺布。

背景技术

熔喷非织造布由于其细纤维、小孔径、高孔隙率的优异特性，被广泛应用于空气过滤材料、医疗卫生材料、保暖材料、吸油材料等领域。由于熔喷非织造布的大量使用，传统聚丙烯、聚酰胺、聚乙烯等无法降解的熔喷非织造布本身也造成了一定的环境压力，使用之后的废弃产品存在二次污染，因此可生物降解的熔喷非织造布体现出了巨大的环保价值与应用潜力。例如，常见的可生物降解聚合物聚乳酸（PLA），来源于自然界大量存在的可再生植物资源，能被土壤中微生物完全降解，是一种理想的环保材料，已成为应用研究的热点，国内外相关科研机构与企业均在努力研制PLA的相关工业产品。

在熔喷非织造布领域，由于常规可生物降解材料本身存在高流体粘度及低熔融指数的问题，在熔喷工业中未见大规模使用。相关研究表明低聚合度、小分子量的可生物降解树脂（如聚乳酸）可用于熔喷非织造布的生产，但熔喷产品还存在很多问题，如过滤效率不高、韧性不够、驻极电荷持久性差等。

为改善熔喷非织造布的相关特性，驻极增强、增韧增塑改性方法被应用于熔喷原料的开发研究中。驻极体作为一种能够长久储存电荷的电介质材料，已得到广泛研究，传统无机材料SiO₂具有表面沉积电荷性能，经化学改性处理可具备高空间电荷储存能力，是性能优异的无机驻极体材料，而粒径细化的SiO₂随表面积增大驻极效果也会增强。同时，通过将高分子树脂与增韧、增塑塑剂混合，可进一步改善驻极添加熔喷非织造布的力学性能。

中国专利CN101563391公开了一种用于形成纤维的生物可降解聚乳酸，适用用于熔喷生产，其原理是通过选择性地控制水解条件，得到分子量低于初始聚合物的水解降解聚乳酸。其缺陷是过程较复杂，不稳定水解可能产生丙交酯，使最终熔喷产品不均一。

中国专利CN103061038公开了一种电气石驻极聚乳酸熔喷非织造布及制备方法，其原理是通过添加驻机体电气石及相关偶联剂、分散剂、稀释剂，制得改性PLA切片，并最终通过驻极处理得到过滤效率较高的熔喷PLA非织造布。其缺陷是驻极电压高达50KV，电气石粒度在微米级2～7μm，工业熔喷长期易堵孔，且工业级电气石本身呈灰黑色，PLA切片有色泽。

发明内容

本发明旨在提供一种熔喷非织造布用的含SiO₂可生物降解复合材料及制备方法，通过纳米复合改性技术在可生物降解树脂中添加SiO₂粒子，提高可生物降解熔喷非织造布的过滤效率，改善可生物降解熔喷非织造布的力学性能。

本发明提供的熔喷非织造布用的含SiO₂可生物降解复合材料制备方法包括：通过化学改性法将SiO₂粉体原料的表面修饰成亲油性，获得改性SiO₂；在机械搅拌的条件下，将0.1～10重量份改性SiO₂、100重量份可生物降解树脂以及增塑剂1-10重量份按比例预混合；最后通过双螺杆挤出机在130～270℃温度下熔融共混、挤出得到含有超细SiO₂的可生物降解复合材料。

上述方法中，所述的可生物降解树脂选择聚乳酸（PLA），聚丁二酸丁二醇酯（PBS），聚己内酯（PCL），聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯（PBAT），聚羟基脂肪酸（PHA），聚对羟基苯甲酸苯酯（PHB）中的一种或几种。

所述的SiO₂粉体原料平均粒径为20nm～10μm，纯度为98%以上。所述的改性SiO₂平均粒径为20nm~3μm。

所述的增塑剂为邻笨二甲酸二丁酯(DBP)、邻苯二甲酸二乙酯（DEP）、聚乙二醇200（PEG200）、聚乙二醇1000（PEG1000）、TAc（三醋酸甘油酯）中的一种或几种。

所述改性SiO₂与可生物降解树脂预混合条件为机械搅拌，可采用混料机、高混机等，转速为20-500r/min，混合时间5-10min。