一种磨砂透明的柔韧熔喷材料及其制备方法和应用
阅读说明：本技术 一种磨砂透明的柔韧熔喷材料及其制备方法和应用 (Frosted transparent flexible melt-blown material and preparation method and application thereof ) 是由 魏金刚 杨友强 杨方强 陈振树 周日敏 陶俊浩 李振华 张龙飞 丁超 陈平绪 于 2020-12-25 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种磨砂透明的柔韧熔喷材料及其制备方法和应用,本发明采用苯乙烯-丁二烯共聚物作为基体材料,并限定其丁二烯橡胶相粒径以及质量含量,再与功能改性母粒和受阻胺类稳定剂共同制备熔喷材料,由于在熔融加工过程中不结晶,所制得的熔喷材料透明性高,且具有磨砂效果,另外,材料的柔韧性好；过滤效率高,可广泛应用于制备透明过滤材料中。(The invention discloses a frosted transparent flexible melt-blown material and a preparation method and application thereof, wherein styrene-butadiene copolymer is used as a base material, the particle size and the mass content of a butadiene rubber phase are limited, and then the styrene-butadiene copolymer, a functional modified master batch and a hindered amine stabilizer are used together to prepare the melt-blown material; the filter efficiency is high, and the filter material can be widely applied to the preparation of transparent filter materials.)
技术领域
本发明涉及熔喷无纺材料技术领域，更具体地，涉及一种磨砂透明的柔韧熔喷材料及其制备方法和应用。
背景技术
在空气质量越来越差的当下，随着流行传染疾病逐渐增多、传染性越来越强，口罩已经成为是人们预防细菌病毒感染及有害粉尘等必备工具之一。现有技术中，一般利用聚丙烯(PP)无纺布将整个脸部眼睛以下的部位进行包裹，虽然能够有效的避免细菌传播，但现有一次性医用外壳口罩/医用N95口罩等基本上是不透明的，遮挡了形态表情的主要部位，对人们的沟通造成不利影响。这是因为无纺布及熔喷布的主要原料聚丙烯，其在冷却过程中会出现结晶，导致材料不透明。中国专利CN111499976A(公开日2020.8.7)公开了一种聚丙烯成核降温双功能母粒，由发泡载体、成核剂和过氧化物制得，用于制备熔喷料时，可促进成核剂等对熔喷料晶粒的细化等，得到透明的熔喷料，可制备透明无纺布，但是无法在透明的基础上还得到具有柔韧特性的熔喷材料。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有的熔喷材料无法同时具有透明以及柔韧质感的缺陷和不足，提供一种磨砂透明的柔韧熔喷材料，透明度高，具有磨砂质感，同时柔韧性高，过滤效果好。
本发明的又一目的是提供一种磨砂透明的柔韧熔喷材料的制备方法。
本发明的另一目的是提供一种磨砂透明的柔韧熔喷材料的应用。
本发明上述目的通过以下技术方案实现：
一种磨砂透明的柔韧熔喷材料，包括如下按照质量份计算的组分：
苯乙烯-丁二烯共聚物 83～97份；
功能改性母粒 3～16份；
受阻胺类稳定剂 0.1～1份；
其中所述苯乙烯-丁二烯共聚物中的丁二烯橡胶相粒径为20～100nm，所述苯乙烯-丁二烯共聚物中丁二烯的质量含量为10％～40％。
本发明采用苯乙烯-丁二烯共聚物(SBC)作为基体材料，并限定其丁二烯橡胶相粒径，熔融加工过程中不结晶，且熔喷布表面不是镜面的，而是类似纤维的粗糙感，出现磨砂效果，即熔喷材料整体呈现透明磨砂效果；并且由于SBC中含有合适含量的橡胶，保证体系不产生橡胶交联，避免布面粗糙不均和晶点及飞花产生，材料柔韧性好，材料具有较好的过滤性能。
优选地，包括如下按照质量份计算的组分：
苯乙烯-丁二烯共聚物树脂 90～97份；
功能改性母粒 3～8份；
受阻胺类稳定剂 0.5～1份。
优选地，所述苯乙烯-丁二烯共聚物中的丁二烯橡胶相粒径为30～80nm。
优选地，所述苯乙烯-丁二烯共聚物中丁二烯的质量含量为20％～25％。
优选地，所述苯乙烯-丁二烯共聚物在230℃和2.16kg的测试条件下的熔融指数为30～1000g/10min。
所述苯乙烯-丁二烯共聚物的熔融指数测试方法为：GB/T3682-2000，测试条件为230℃、2.16Kg。
优选地，所述苯乙烯-丁二烯共聚物的制备方法为：以苯乙烯和丁二烯为单体，烷基锂为引发剂，通过阴离子溶液聚合法制备。该制备方法可以获得较低橡胶相粒径的苯乙烯-丁二烯共聚物。
优选地，制备所述功能改性母粒的组分包括苯乙烯-丁二烯共聚物、驻极粉、复合加工润滑剂和抗氧剂。熔喷过程是单螺杆挤出，对粉体混合效果差；而将粉体助剂先做成母料，在熔喷时，挤出熔融有好的分散效果，不会影响材料的透明磨砂质感以及柔韧性，赋予了材料具有较好的过滤性能。
更优选地，制备所述功能改性母粒包括如下按照质量份计算的组分：苯乙烯-丁二烯共聚物60～95份、驻极粉3～30份、复合加工润滑剂0.2～2份、抗氧剂0.1～2份。
本发明所述驻极粉包括但不限于纳米电气石粉、纳米二氧化硅、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯中的一种或几种。
本发明所述复合加工润滑剂包括但不限于质量比1：1的多聚磷酸(PPA)和硅藻土的混合物。
本发明所述抗氧剂包括但不限于受阻酚类抗氧剂、亚磷酸脂类抗氧剂胺类抗氧剂、含硫类抗氧剂或金属盐类抗氧剂中的一种或几种。
本发明所述抗氧剂包括但不限于质量比为1：2的抗氧剂1010和抗氧剂168的混合物。
优选地，还包括分散剂和/或色粉。
优选地，所述功能改性母粒的制备方法：将苯乙烯-丁二烯共聚物、驻极粉、复合加工润滑剂和抗氧剂经双螺杆共混挤出得到。
本发明所述受阻胺类稳定剂包括但不限于2,2,6,6-四甲基哌啶及其取代衍生物、咪唑烷酮及其衍生物和氮杂环烷酮及其衍生物中的一种或几种。
本发明所述受阻胺类稳定剂包括但不限于双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯(HS-770)，聚{[6-[(1,1,3,3-四甲基丁基)氨基]]-1,3,5-三嗪-2,4-[(2,2,6,6,-四甲基-哌啶基)亚胺(HS-944)，HS-200N,N'-双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)-1,6-己二胺与2,4,6-三氯-1,3,5-三嗪和N-丁基-1-丁胺和N-丁基-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶胺(HS-2020)中的一种或几种。
本发明保护上述柔韧熔喷材料的制备方法，包括如下步骤：
将苯乙烯-丁二烯共聚物、功能改性母粒和受阻胺类稳定剂混合均匀，熔融挤出，驻极处理，干燥后制得柔韧熔喷材料。
优选地，所述熔融挤出时的挤出量为35Hz，热风压力为0.08Mpa，热风温度为240℃，接收距离为25cm，网帘传动速度为7.5Hz。
优选地，所述熔融挤出时各区间温度设置为220℃、230℃、235℃、240℃、240℃、240℃。
优选地，所述干燥的温度为70～100℃。
本发明还保护上述柔韧熔喷材料在制备透明过滤材料中的应用。
一种透明口罩，包括上述柔韧熔喷材料制得。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明采用苯乙烯-丁二烯共聚物作为基体材料，并限定其丁二烯橡胶相粒径以及质量含量，再与功能改性母粒和受阻胺类稳定剂共同制备熔喷材料，由于在熔融加工过程中不结晶，所制得的熔喷材料透明性高，且具有磨砂效果，另外，材料的柔韧性好；过滤效率高，可广泛应用于制备透明过滤材料中。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明，但实施例并不对本发明做任何形式的限定。除非另有说明，本发明实施例采用的原料试剂为常规购买的原料试剂。
各实施例和对比例中使用的原料：
SBC-A：A838，熔体流动速率为50g/10min(230℃/2.16kg)，其中，丁二烯橡胶相粒径为60nm，丁二烯的重量含量约为40％；日本旭化成；
SBC-B：SL-825，熔融指数为40g/10min(230℃/2.16kg)，橡胶平均粒径为60nm，丁二烯的重量含量为25％；茂名众合公司；
SBC-C：丁二烯橡胶相粒径为60nm，丁二烯的重量含量约为10％；熔体流动速率为50g/10min(230℃/2.16kg)，茂名众合公司；
SBC-D：丁二烯橡胶相粒径为100nm，丁二烯的重量含量为25％；熔体流动速率为50g/10min(230℃/2.16kg)，茂名众合公司；
SBC-E：丁二烯橡胶相粒径为20nm，丁二烯的重量含量为25％；熔体流动速率为50g/10min(230℃/2.16kg)，茂名众合公司；
SBC-F：GPRENE 3414；丁二烯橡胶相粒径为180nm，丁二烯的重量含量为60％；台塑集团；熔体流动速率为40g/10min(230℃/2.16kg)；
SBC-G：苯乙烯-丁二烯共聚物中丁二烯的质量含量为5％，熔体流动速率为50g/10min(230℃/2.16kg)；丁二烯橡胶相粒径为60nm，茂名众合公司；
SBC-H：苯乙烯-丁二烯共聚物中丁二烯的质量含量为50％，熔体流动速率为50g/10min(230℃/2.16kg)；丁二烯橡胶相粒径为10nm，茂名众合公司；
纳米电气石粉：MC-80，石家庄铭驰彩砂集团有限公司；
PPA：FX-5924,3M公司；
硅藻土：Infilm 300，IMERYS益瑞石公司；
受阻胺光稳定剂：Chimassorb 944DF，巴斯夫；
PP：PP-91500，金发科技公司；
功能改性母粒：以SBC 85份，驻极粉为纳米电气石粉10份，PPA 0.1份，硅藻土0.1份，抗氧剂0.2份经双螺杆挤出机熔融挤出造粒制得功能改性母粒。
实施例1
一种磨砂透明的柔韧熔喷材料，包括如下表1所示按照质量份计算的组分。
上述磨砂透明的柔韧熔喷材料的制备方法，包括如下步骤：
取SBC、功能改性母粒、受阻胺光稳定剂混合均匀，然后喂入螺杆挤出机的料仓，经螺杆挤出机熔融挤出形成熔体，所述螺杆挤出机的六个加热区域温度分别设定为220℃、230℃、235℃、240℃、240℃、240℃；熔体在管道中225℃恒温保温，经计量泵计量后通过喷丝板喷出形成纤维，所述纤维经240℃、0.07MPa恒温恒压的热风牵伸，在网帘上形成熔喷布；将所得熔喷布依次进行水驻极处理，再在70℃温度红外干燥处理处理后，收卷，即得。
实施例2～10和对比例1～4
实施例2～10和对比例1～4的熔喷材料组分如下表1和表2所示，制备方法同实施例1。
表1各实施例的组分及其质量份
表2各实施例的组分及其质量份
性能测试
1、测试方法
(1)各实施例及对比例在相同熔喷驻极工艺下，按照FZ/T 60003-1991标准控制熔喷无纺布克重；
(2)横向断裂强力及横向断裂伸长率测试标准FZ/T 60005-1991；
(3)过滤效率测试标准GB2626-2019；介质采用数量中值粒径0.075±0.02μm的NaCl颗粒，测试流量85L/min；
(4)柔软度测试标准GB/T 8942-2016；数值越大，则柔软度越好，在25以上，柔软度才能满足实际应用的要求。
(5)透明度测试：测试用白度仪以钨灯作为照明光源，经滤光器修正为模拟CIE标准D65光源，ISO白度光学系统光谱功率分布的主峰波长为457nm，得到透光率数据越高越透明。
2、测试结果
表3各实施例和对比例的测试结果
按材料的透光率大小，可将材料分为如下三类：透明材料，波长400～800nm可见光的透光率在80％以上；半透明材料，波长400～800nm可见光的透光率在50％～80％之间；不透明材料，波长400～800nm可见光的透光率在50％以下。透光率高的同时，若物体表面非镜面，则会产生像毛玻璃的感觉，由于熔喷布表面非镜面，而是类似纤维的粗糙感，会出现磨砂效果。
从表3可以看出，本发明各实施例制得熔喷材料，透光率高，且具有磨砂效果，还具有柔韧特性，过滤效果好。在克重基本一致的情况下，与对比例1常规聚丙烯熔喷布相比，本发明实施例在透明性上改善3倍左右，光的透过率增加明显，属于半透明材料，结合熔喷布纤维形成的不平整表面，整体呈现毛玻璃般的磨砂感；同时经驻极处理后颗粒物过滤效果达到KN95级别，与对比例1的聚丙烯熔喷材料相比，在克重相当的情况下，断裂伸长率更高且柔软度增加，柔韧性有一定的提升。对比例2中苯乙烯-丁二烯共聚物树脂橡胶含量高，挤出容易出现流动不稳状态，制得的熔喷布颗粒物过滤效率不足85％，同时橡胶粒径大，透明效果不佳。对比例3采用的SBC中的丁二烯质量含量较低，对比例4橡胶粒径过于细小，橡胶起不到有效的增韧左右，两个体系的断裂伸长率和柔软度均较低，不具有柔韧的特点，对透光度也有一定程度的影响。由以上结果可知，本发明的熔喷材料外观呈现磨砂透明感，柔韧性好，且过滤效率高，为开发个性化产品、提高美学设计度提供了更大的选择，可广泛应用于制备透明过滤材料。
显然，本发明的上述实施例仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。
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