第51卷第12期 辽 宁 化 工 Vol.51，No.12 2022年12月 Liaoning Chemical Industry December，2022
高性能聚丙烯熔喷布驻极母粒
的制备与应用研究
张翼翔，陈志钊，李玲玉
（广东聚石化学股份有限公司，广东 清远 511500）
摘 要：对聚丙烯熔喷布及聚丙烯熔喷布用驻极母粒制备方法进行了介绍，针对现有驻极母粒制备
方法的不足，对不同的主驻极剂材料、辅助驻极材料以及其之间的协同作用、制备工艺等展开了研究，
通过以熔喷聚丙烯、柔顺剂、主驻极剂、辅驻极剂、成核剂、抗氧剂为原料，工艺要求主驻极剂均匀
分散于辅驻极剂中，主驻极剂与辅驻极剂之间产生协同效应，获得性能良好的驻极母粒产品。在聚丙
烯熔喷布喷丝过程，加入的驻极母粒产品，可以有效提高熔喷布表面电荷，通过测试熔喷布过滤效率，
通过加入本方法制备的驻极母粒，细菌过滤效率（BFE）大于95%，聚丙烯熔喷布的综合过滤效率、抗
热衰的性能、柔韧性得到大幅度提升。
关 键 词：驻极母粒；主驻极剂；辅驻极剂；协同效应
中图分类号：TM278 文献标识码： A 文章编号： 1004-0935（2022）12-1714-04
自2019年末爆发了新冠疫情，至今疫情反复，对全世界各国人民的生命健康造成了极大危害。口罩成为了日常的必备物资，正确佩戴口罩能降低病毒感染的风险。医护级别的N95口罩，对非油性颗粒物（如酸雾、粉尘、微生物、漆雾等）的过滤效率达到95%。
医用外壳口罩由内外两层为无纺布，中间层为熔喷布，熔喷布作为过滤层，是口罩的核心组成部分，对过滤病毒起到关键作用[1-2]。
聚丙烯熔喷布原料易得、生产成本低，具有非极性、高电阻率、疏水性等特点，可以作为性能优异的过滤层，但其在高湿、高温环境下，电荷会快速衰减甚至消失，因此，加入驻极材料且经过驻极处理，过滤层对颗粒的捕获吸附能力更好，因此，在聚丙烯熔喷布的喷丝成布过程加入驻极母粒，熔喷布的能容纳更多的电荷，能有效的提升电荷捕集能阱的深度与密度。从而对固体颗粒、细菌、病毒等杂物的过滤有显著效果，可实现防护病毒的目的[3-6]。
1 驻极母粒现有的制备方法
目前，驻极母粒的制备方法有：
专利CN202210212996.7[7]选用有机复配物为驻极剂，以聚丙烯树脂、驻极剂、抗静电剂、润滑剂、抗热氧老化剂为原料按照一定比例混合均匀，挤出造粒获得驻极母粒。
专利CN202011579660.1[8]采用有机与无机复合驻极材料，采用ECTFE和C36H70MgO4提升聚丙烯与驻极剂之间的相容性。
专利CN202111546485.0[9]以MPP、气相SiO2、C36H70MgO4、抗氧剂和光稳定剂为原料，经过混合均匀，挤出切粒获得驻极母料。
专利CN202010871250.8[10]采用纳米电气石粉与C36H70MgO4作为驻极助剂，以熔喷级聚丙烯基料、驻极助剂、润滑剂、POE-8880等为原料，混合，熔融造粒即可获得目标产品。
专利CN202111499895.4[11]利用了气相SiO2和高温硅油的协同效应，实现驻极效果，并采用现有技术制备获得目标产品。
陈英林[12]等提出在驻极母粒中加入抗菌剂，抗菌剂在一定比例下与驻极剂有良好的协同效应，使产品增加了抗菌功效。
田辉[13]采用有机氟碳为驻极剂，以高熔指聚丙烯、驻极剂、EBS、粘着剂等为原料，按照一定配比搅拌熔融造粒获得目标产品。
专利CN202010405931.5[14]利用TiO2的空穴-电子迁移的特性，有效提高了驻极母粒的抗菌效果。
2 驻极母粒制备的研究
本文针对现有技术制备的驻极母粒产品由于使
第51卷第12期 张翼翔, 等：高性能聚丙烯熔喷布驻极母粒的制备与应用研究 1715
用无机驻极剂，或驻极剂材料无法均匀分散，导致喷丝时容易堵塞膜孔，或添加驻极母粒导致熔喷布柔韧性低，或制备工艺复杂等缺陷展开了驻极母粒制备的研究。
2.1 主要原料与主要仪器设备
实验用到的主要原料见表1。
表1 实验用到的主要原料
材料名称 规格
熔喷聚丙烯（PP） PPH-Y1500
茂金属聚丙烯（MPP） 化学纯 丙烯丁烯共聚物（propylene-butene copolymer） 化学纯
纳米气相法二氧化硅（SiO2） 99%
纳米电气石（tourmaline） 99.95%
纳米聚四氟乙烯（PTFE） 纳米级
聚全氟乙丙烯（FEP） 化学纯
乙撑双硬脂酸酰胺（EBS） 98.5%
聚丙烯蜡（PP蜡） 99.9%
硬脂酸（C18H36O2） 98%
1,3:2 ,4-二3 ,4-二甲基苄叉山梨醇缩醛（C24H30O6） 98%
抗氧剂1010 99%
抗氧剂1076 98%
实验用到的主要仪器设备见表2。
表2 实验用到的主要原料
材料名称 型号
三辊研磨机 450型
混合机 EYH
双螺杆挤出机 TE-40
振动筛 TLYZS-1236
2.2 驻极母粒的制备
1）分别称取熔喷聚丙烯、柔顺剂、主驻极剂、辅驻极剂、成核剂、抗氧剂，质量份比为：39.5～69.8；
20～40∶5～10∶5～10∶0.1～0.25∶0.1～0.25，其中熔喷PP要求其熔体质量流动速率在 （1 300±100 g）/10 min～（1 500±100 g）/min[GB/T 30923]。本实验采用不同原料配比制备驻极母粒样品，其配比如表3。
2）以样品1为例，加热称量好的辅驻极剂EBS，使其从固体熔化至液体状态，加入纳米气相SiO2，EBS将SiO2包裹，使纳米级的主驻极剂有效分散，同时加入C24H30O6与抗氧剂1010，搅拌加热，获得均匀的半熔化状态混合结块。
3）研磨机中加入步骤2获得的结块，经过研磨获得混合中间体A。
4）混合机中加入熔喷PP、步骤3混合中间体A、MPP，低速搅拌2 min，此时物料已均匀混合获得中间体B。
表3 驻极母粒样品原料配比
原料
配比
样品1 样品2 样品3
熔喷聚丙烯 39.5 59.6 69.8 柔顺剂
茂金属聚丙烯 30 20
丙烯丁烯共聚物 40
主驻极剂
纳米气相法二氧化硅 5 5
纳米电气石 10
纳米聚四氟乙烯 2
辅驻极剂
乙撑双硬脂酸酰胺 5 2 4
聚丙烯蜡 8
硬脂酸 3
成核剂 1 ,3:2 ,4-二3 ,4-二甲基
苄叉山梨醇缩醛
0.2 0.2 0.25
抗氧剂
抗氧化剂1010 0.1 0.2
抗氧剂1076 0.25
（5）将步骤4获得的中间体B加入双螺杆挤出机，在240 ℃，转速220 r·min-1下熔融挤出造粒，颗粒过筛，除去小颗粒与粉尘后进入成品贮罐，罐内保持90 ℃热风搅拌、鼓动4 h均匀脱除小分子聚合物，经过均化、脱挥操作后即可得到高性能驻极母粒。
2.3 驻极母粒的对比样品的制备
为了考察各种主驻极剂、辅驻极剂发挥的性能及其之间具有协同作用，同时考察制备工艺的效果，根据样品2调整了原料配比及生产工艺，制备了对比样品，制备方法与3.3一致，表4为对比样品的原料配比。
其中对比样品5，其原料配比与样品2是一致的，区别在于制备工艺，对比样品5不优先进行主驻极剂与辅驻极剂的混合，直接将所有原料进行2.2中步骤4的操作。
对比样品7，直接采用PPH Y1500喷布。
3 驻极母粒的应用及性能评价
在聚丙烯熔喷布喷丝过程，加入1%~5%的驻极母粒，可以有效提高熔喷布表面电荷，使熔喷布的过滤效果、使用有效期得以提高与延长。
在Y1500聚丙烯熔喷料树脂中分别加入1%上述制备的样品2与对比样品1-6驻极母粒，混合加热熔化为液体状态，纺丝喷布。对比样品7采用Y1500不加入驻极母粒熔融喷布。
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表4 对比样品的原料配比
原料 样品2 对比样品1 对比样品2 对比样品3 对比样品4 对比样品5 对比样品6 对比样品7
熔喷聚丙烯 59.6 59.6 59.6 59.6 59.6 59.6 59.6 柔顺剂 MPP 20 20 20 20 20 20 20
主驻极剂 纳米气相法二氧化硅 10 3
纳米电气石 10 10 纳米PTFE 10 7 7
聚全氟乙丙烯（FEP） 3熔喷布和无纺布有什么区别
辅驻极剂 EBS 2 2 2 2 2 2 4 聚丙烯蜡 8 8 8 8 8 8 16
成核剂 C24H30O60.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 抗氧剂 抗氧剂1010 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2
上述的熔喷布分别进行驻极处理，电压为20 kV，获得8个熔喷布样品。对熔喷布样品进行过滤效率与气流阻力试验。每个熔喷布的试验质量为26 g，流量32 L·min-1，在阻力相同的条件下，进行细菌过滤效率（BFE）测试，结果如表5所示。
表5 熔喷布过滤效率对比
熔喷布样品 过滤效率/%
样品2 99.2
对比样品1 96.8
对比样品2 96.3
对比样品3 95.2
对比样品4 95.7
对比样品5 93.2
对比样品6 78.7
对比样品7 46.3
通过表5数据可以看过，（1）通过本文制备的驻极母粒（样品2）具有优异的电荷捕获能力，能有效的提高熔喷布的细菌过滤效率，其BFE最高。对比样品7仅采用PPH Y1500制备，未加入驻极母粒，其BFE最低，且过滤效果远低于其他样品。（2）通过对比样品2及对比样品1-4，作为主驻极剂，纳米电气石的效果最佳，明显优于其它单一或复合主驻极剂材料，复合主驻极剂材料之间并未有产生提高性能的协同效应。（3）根据样品2与对比样品5的BFE值，可以得知若主驻极剂未能预先有效分散，其效果有明显下降，且有可能堵塞喷丝孔，影响生产效率。（4）通过样品2与对比样品6比较，主驻极剂作为关键原料，与辅驻极剂之间的产生良好的协同效应，对比样品6未加入主驻极剂，其过滤效果虽然比未添加任何成分的样品7有一定的提高，但距离加入主驻极剂的样品仍存在较大差距。
4 结 论
本文以熔喷聚丙烯、柔顺剂、主驻极剂、辅驻极剂、成核剂、抗氧剂为原料，此工艺关键步骤要求主驻极剂均匀分散于辅驻极剂中，主驻极剂与辅驻极剂之间产生协同效应，获得性能良好的驻极母粒产品。在聚丙烯熔喷布喷丝过程，加入的驻极母粒产品，可以有效提高熔喷布表面电荷，通过测试熔喷布过滤效率，通过加入本方法制备的驻极母粒，细菌过滤效率（BFE）大于95%，聚丙烯熔喷布的综合过滤效率、抗热衰的性能、柔韧性得到大幅度提升。
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2020-05-14.
Research on Preparation and Application of Electret Mast Batch of
High-performance Polypropylene Meltblown Cloth
ZHANG Yi-xiang, CHEN Zhi-zhao, LI Ling-yu
（Guangdong Polyrocks Chemical Co., Ltd., Qingyuan Guangdong 511540, China）
Abstract: The preparation methods of polypropylene melt blown cloth and electret master batch for polypropylene melt blown cloth were introduced. In view of the shortcomings of the existing preparation methods of electret master batch, different main electret materials, auxiliary electret mate
rials, the synergy between them and the preparation process were studied. By using melt blown polypropylene, softener, main electret, auxiliary electret, nucleating agent and antioxidant as raw materials, electret master batch products with good performance was obtained through uniformly dispersing the main electret in the auxiliary electret and the synergistic effect between the main electret and the auxiliary electret. In the process of polypropylene melt blown cloth spinning, adding the electret master batch product effectively improved the surface charge of melt blown cloth. By testing the filtration efficiency of melt blown cloth,it was pointed out that the bacterial filtration efficiency (BFE) was greater than 95% by adding the electret master batch prepared by this method. The comprehensive filtration efficiency, heat aging resistance and flexibility of polypropylene melt blown cloth were greatly improved.
Key words: Electret master batch; Main electret; Auxiliary electret; synergistic effect
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Preparation and Characterization of Halogen-free
Flame Retardant Polycarbonate Alloy
YAO Xing-mei, YUAN Rui-jian, LI Zhi-ming
（Guangdong Polyrocks Composite Materials Co., Ltd., Qingyuan Guangdong 511540, China）
Abstract: Halogen-free flame retardant polycarbonate alloy was prepared by using sulfonate flame retardant, phosphate flame retardant and silicone flame retardant as composite flame retardant and adding polytetrafluoroethylene as anti-dripping agent. The test results showed that polytetrafluoroethylene as an anti-dripping agent improved the flame retardant performance of the material, reduced the use amount of flame retardant, reduced the production cost of the product and enhanced the competitiveness of the product. The prepared polycarbonate alloy material had high impact strength, good flame retardancy, good low temperature resistance and processability.
Key words: Halogen free; Flame retardant; Polycarbonate alloy; Preparation
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