[发明专利]一种纳米防尘聚丙烯过滤材料及其制备方法、应用

说明书

本发明涉及聚丙烯材料领域，公开了一种纳米防尘聚丙烯过滤材料，包括按重量份数计的下述组分：80~95份聚丙烯、12~28份抗静电改性纳米粒子、5~10份偶联剂、4~9份增韧剂、0~1份抗氧化剂。制备方法包括以下步骤：a）原料混合；（b）熔融造粒。在聚丙烯中加入纳米粒子，通过纳米粒子在加工过程中作为成核剂，使其更易喷涂得到过滤材料。对纳米粒子进行抗静电改性，构建以纳米粒子为中心的芯壳结构作为静电荷引导层，同时利用抗静电改性和添加剂的使用增强纳米粒子的分散性，使得抗静电改性纳米粒子均匀分散在聚丙烯中，进一步提升材料的抗尘性能。

技术领域

本发明涉及聚丙烯材料领域，尤其涉及一种纳米防尘聚丙烯过滤材料及其制备方法、应用。

背景技术

聚丙烯是一种半结晶的热塑性塑料，具有密度小、耐冲击性好、机械性能优异、化学稳定性好等特点，且来源十分丰富、价格较为低廉，是当今最具发展前途的热塑性高分子材料之一。一些聚丙烯材料制备的过滤器也被广泛应用在家电、水处理等行业。但是聚丙烯材料的制件在使用过程中特别容易吸附灰尘，在制件表面形成难以除去的尘土层，导致聚丙烯材料制备的过滤器使用寿命大大降低。

在聚丙烯防尘抗灰改性方面，主要是添加抗静电剂或导电化合物等，如中国专利公开号“CN107652555A”公开了一种低气味和防尘的车用内饰聚丙烯组合物及其制备方法，聚丙烯组合物由以下质量份的原料组成：65～85份聚丙烯，5～15份抗冲击剂，10～20份填料，0.1～0.5份抗氧剂，0.5～1.0除气味剂，0.2～1.0份防尘剂，通过单壁碳纳米管防尘剂的添加达到防尘效果。但是这样的方法仅对聚丙烯的静电吸附灰尘进行了改进，并未对聚丙烯物理吸附产生的灰尘堆积进行改进。纳米粒子材料具备一定的自清洁和疏水性，也可以作为改性剂提高聚丙烯的防尘性能。现有技术主要是通过偶联剂使得纳米粒子可以良好分散在有机相中，并未对纳米粒子本身的性质进行改进。

发明内容

本发明是为了克服现有技术中聚丙烯防尘改性效果差，纳米粒子改性方法单一的问题，提供一种纳米防尘聚丙烯过滤材料及其制备方法、应用，将改性纳米粒子进行抗静电改性后加入到聚丙烯材料中，一方面通过改性增强纳米粒子的分散性，利用纳米粒子表面的极性基团作为成核剂，增强纳米防尘聚丙烯过滤材料在后续熔喷过程中的可加工性，另一方面通过抗静电作用增强聚丙烯的防尘效果。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种纳米防尘聚丙烯过滤材料，包括按重量份数计的下述组分：80～95份聚丙烯、12～28份改性纳米粒子、5～10份偶联剂、4～9份增韧剂、0～1份抗氧化剂，所述改性纳米粒子为抗静电改性纳米粒子。

聚丙烯材料可以作为过滤材料，但是其在应用过程中往往容易吸附较多灰尘而导致其失效，因此经常需要更换，导致聚丙烯过滤材料的工作寿命较短。本发明在聚丙烯中添加了抗静电改性纳米粒子，其对聚丙烯材料的性质具有多方面的改进：(1)可以通过纳米粒子的抗静电效果减少由于静电吸附而堆积在聚丙烯表面的灰尘，提升聚丙烯材料的抗尘效果；(2)在聚丙烯喷涂的过程中，纳米粒子可以作为成核剂，能够加快结晶速度，形成数目更多、尺寸更小的球晶，有助于聚丙烯间形成更多用于过滤的孔隙，提升材料的除尘效果；(3)在常规聚丙烯材料的微米级别表面基础上，通过纳米粒子的引入可以在其表面构建纳米级别突出，形成微-纳复合结构，通过微-纳复合结构降低聚丙烯表面的表面能，增强聚丙烯表面的自清洁效应；(4)纳米粒子自身具备良好的刚性，可以提升聚丙烯的耐磨和耐腐蚀性，增强材料的安全性。

作为优选，所述抗静电改性纳米粒子的制备方法包括以下步骤：

(1)纳米粒子预处理：将干燥后的纳米粒子溶于溶剂中，超声分散后加入带氨基的硅烷偶联剂，搅拌均匀后反应，之后离心得到产物，洗涤、干燥；

(2)表面羧基修饰：将步骤(1)所得产物溶于溶剂中，超声分散后加入丁二酸酐，丁二酸酐与纳米粒子的质量比为(4～8):1，搅拌均匀后反应，之后离心得到产物，洗涤、干燥；