[发明专利]一种聚丙烯/羧基丁腈橡胶/木质素/鳞片石墨复合材料及其制备方法

说明书

一种聚丙烯/羧基丁腈橡胶/木质素/鳞片石墨复合材料及其制备方法，本发明涉及聚丙烯/羧基丁腈橡胶/木质素/鳞片石墨复合材料及其制备方法领域。本发明是解决聚丙烯熔喷材料存在聚丙烯熔体强度低、各组分间易团聚难以分散、静电吸附能力差、抗氧化性能差等技术问题。本发明组分包括预辐照聚丙烯、预辐照羧基丁腈橡胶乳液、木质素、鳞片石墨、单体助剂、单体助剂和热稳定剂，采用熔融共混和γ‑射线辐照制成。本发明制备的聚丙烯/羧基丁腈橡胶/木质素/鳞片石墨复合材料在低黏度下具有长链支化行为，熔融指数达到1500cm³/10min，氧化诱导时间达到99min。其它综合性能优异。本发明用于制备改性聚丙烯领域。

技术领域

本发明涉及聚丙烯/羧基丁腈橡胶/木质素/鳞片石墨复合材料及其制备方法领域。

背景技术

聚丙烯是目前国内外应用最广泛，产量增长最快的合成树脂之一，与其他热塑性树脂相比，具有流动性好、气味小、杂质含量低等特点，可以满足熔喷纺丝工艺制备高性能聚丙烯无纺布的要求，具有纺丝温度低、断丝少、纤维强度高、加工能耗低等优点，广泛应用于现有医用防护用品之中，例如口罩、防护服和无纺布等。用于生产熔喷布的聚丙烯主要指的是高熔指聚丙烯。

近年来，高熔指聚丙烯的需求受多重利好因素的影响，被市场看好，生产企业也在积极的研发拓展聚丙烯纤维市场。数据统计，2019年国内聚丙烯纤维料产量约170万吨左右，同比2018年增长7.5％。其中高熔指PP纤维料95万吨，同比增长了15.8％；中熔指聚丙烯纤维料77万吨，相比基本持平。

目前聚丙烯熔喷料的制备主要选用市场上熔指相对较高的牌号如，PP225(40g/10min)、PPZ30S(25g/10min)、PP-H561S(35g/10min)和PP-HOXP817(25g/10min)等，通过添加过氧化物如，过氧化苯甲酰、过氧化苯甲酸叔丁酯、过氧化二异丙苯等作为引发剂，添加二叔丁基过氧化物为降解剂，使聚丙烯的熔融指数达到1500g/10min，以满足熔喷要求。添加过氧化物和降解剂能够有效提高聚丙烯的熔融指数，但是制备的聚丙烯熔喷布韧性差、气味增加和静电吸附能力下降快的问题是聚丙烯熔喷企业面临的技术瓶颈。产生上述问题的主要原因是，一方面过氧化物和降解剂引入到聚丙烯熔体中存在界面使两者相容性差、长时间会发生小分子迁移及引发剂和降解剂残留，使聚丙烯变色和产生气味；另一方面降解剂残留会产生后效应，使聚丙烯熔喷布在存放的时候继续反应致聚丙烯进一步降解，使聚丙烯熔喷布力学性能劣化。因此，解决聚丙烯制备中过氧化物和降解剂残留而产生的相容性差、变色和气味以及产生后效性使聚丙烯持续降解而引起的综合性能变差等关键技术，有着十分重要的理论研究意义和实际应用价值。

发明内容

本发明是解决聚丙烯熔喷材料存在聚丙烯熔体强度低、各组分间易团聚难以分散、静电吸附能力差、抗氧化性能差等技术问题，而提供一种聚丙烯/羧基丁腈橡胶/木质素/鳞片石墨复合材料及其制备方法。

本发明将预辐照聚丙烯粉末、预辐照羧基丁腈橡胶乳液、木质素、鳞片石墨、单体助剂先用高速搅拌机混合均匀，然后用密炼机混合，在一定的温度下、一定剪切速率下、一定时间内进行捏合、熔融挤出制备聚丙烯/羧基丁腈橡胶/木质素/鳞片石墨复合材料。利用γ-射线辐照聚丙烯/羧基丁腈橡胶/木质素/鳞片石墨复合材料至熔喷级。过程中利用预辐照产生的活性中心引发而无需外加过氧化物引发剂和降解剂，故不存在引发剂与降解剂分散和残留问题，同时解决气味与降解剂后效应引发分子量进一步降低的问题；又因单体助剂即可强化聚丙烯分别与羧基丁腈橡胶、木质素和鳞片石墨的界面结合，同时具有增容作用，亦可修复断裂的聚丙烯主链有利于羧基丁腈橡胶、木质素和鳞片石墨在聚丙烯基体中稳定分散和均匀分布，又可有效抑制聚丙烯的降解断链与交联等副反应发生；同时，木质素和鳞片石墨的加入，既能提高共混体系的极性提高组分间的相容性，同时木质素和鳞片石墨之间又能形成π-π作用，增加相容性的同时形成微电容提高熔喷材料静电吸附作用；各组分间形成异相网络结果，使低黏度的聚丙烯呈现出长链支化行为。本方法设计思想巧妙、新颖，制备方法简单、耗能低、分子结构可调控，可解决现有技术制备聚丙烯熔喷材料的技术瓶颈，在实际应用中具有明显的技术优势和工业价值。