汪家寶，崔寅鑫，王耀華，易思善，陳強(qiáng)，馬晶芬，程江，汪詩(shī)平

聚丙烯纖維料樹脂對(duì)無(wú)紡布性能的影響研究

汪家寶1，崔寅鑫1，王耀華2，易思善1，陳強(qiáng)2，馬晶芬2，程江2，汪詩(shī)平1

（1.聚烯堂（南京）供應(yīng)鏈有限公司，南京 210000； 2.東華能源（寧波）新材料有限公司，浙江 寧波 315800）

研究聚丙烯原料對(duì)無(wú)紡布的力學(xué)和加工性能的影響規(guī)律，從而制備出力學(xué)性能高、紡絲性能好的無(wú)紡布。以不同熔融指數(shù)的聚丙烯粉料為基礎(chǔ)樹脂，使用不同的過(guò)氧化物與其進(jìn)行共混熔融擠出造粒，然后采用氣相色譜、高溫凝膠滲透色譜、拉伸等測(cè)試手段對(duì)樣品的基礎(chǔ)物性、分子結(jié)構(gòu)、氣味、VOC、殘留物和無(wú)紡布的力學(xué)性能及加工穩(wěn)定性等方面進(jìn)行表征與分析。以熔融指數(shù)8 g/10 min（GB/T 3682.1—2018）的粉料為基礎(chǔ)樹脂，加入少量的3,6,9-三甲基-1,4,7-三過(guò)氧壬烷，擠出造粒制備出的4號(hào)樹脂原料樣品。該樣品具有高的熔體流動(dòng)性（MFR為35～40 g/10 min）、窄的分子量分布（3～5）、低灰分和魚眼數(shù)、低氣味、低殘留的過(guò)氧化物等性能，從而制成拉伸強(qiáng)度高、紡絲效率高且加工穩(wěn)定的無(wú)紡布成品?；A(chǔ)聚丙烯樹脂的分子量設(shè)計(jì)、原料的配方體系、工藝路線都對(duì)無(wú)紡布制品的力學(xué)性能和可紡性產(chǎn)生重要影響。

聚丙烯；無(wú)紡布；可控流變；過(guò)氧化物；紡絲

聚丙烯纖維是以聚丙烯為原料通過(guò)熔融紡絲制成的一種纖維制品，是近年來(lái)合成纖維中發(fā)展最快的品種，按加工方法分可分為普通長(zhǎng)絲、復(fù)合纖維膨體紗、短纖維、無(wú)紡布等[1]。其中無(wú)紡布由于具有質(zhì)輕、柔軟、透氣、易成型等優(yōu)點(diǎn)，發(fā)展迅速，被廣泛應(yīng)用于一次性尿布、生理用品、衛(wèi)生制品、服裝原材料、繃帶、包裝材料等領(lǐng)域[2]。

目前，工業(yè)生產(chǎn)中無(wú)紡布纖維料聚丙烯的方法主要有氫調(diào)法和可控流變法。氫調(diào)法是在聚丙烯（PP）聚合的過(guò)程中將氫氣作為分子量調(diào)節(jié)劑，從而使原料樹脂具有較高的熔體流動(dòng)性[3-4]；可控流變法是向聚丙烯基礎(chǔ)樹脂中直接添加大量的過(guò)氧化物進(jìn)行降解，在這種減黏裂化反應(yīng)中，過(guò)氧化物形成過(guò)氧自由基，與聚合物骨架中的叔碳原子反應(yīng)生成自由基，在擠出造粒機(jī)內(nèi)，自由基發(fā)生鏈剪切反應(yīng)，從而提高其熔融指數(shù)[5-6]。氫調(diào)法制備的產(chǎn)品分子質(zhì)量分布較寬，易產(chǎn)生斷絲等現(xiàn)象，可控流變法制備的聚丙烯樹脂的相對(duì)分子質(zhì)量分布較窄，具有較好的成纖性能。但造粒時(shí)如果分解不完全，殘留的過(guò)氧化物會(huì)使聚丙烯無(wú)紡布進(jìn)一步降解，并產(chǎn)生氣味[7-8]，使皮膚敏感人群產(chǎn)生不適而限制其在某些領(lǐng)域如醫(yī)療衛(wèi)生、食品等領(lǐng)域的應(yīng)用[9-10]。在使用可控流變法制備聚丙烯纖維樹脂的擠出造粒段內(nèi)，除了過(guò)氧化物以外，還需添加抗氧劑助劑包和吸酸劑硬脂酸鈣，前者能夠延長(zhǎng)聚丙烯的氧化周期，降低樹脂在加工后的變黃程度，提升了樹脂加工過(guò)程的熱穩(wěn)定性，使得制品的使用更長(zhǎng)久。一般使用受阻酚類主抗氧劑和亞磷酸酯類助抗氧劑的復(fù)合助劑包，而后者用于吸收聚丙烯聚合階段殘留的鹵素離子，避免對(duì)下游加工設(shè)備造成腐蝕。

近年來(lái)，高檔聚丙烯無(wú)紡布纖維專用樹脂大部分需進(jìn)口，尤其以美國(guó)?？松梨诠旧a(chǎn)的型號(hào)3155E3為代表，主要用于生產(chǎn)品質(zhì)要求較高的衛(wèi)生醫(yī)療用品等[11-12]。我國(guó)聚丙烯生產(chǎn)廠家已趨于使用可控流變法來(lái)開發(fā)生產(chǎn)無(wú)紡布纖維料專用樹脂，但生產(chǎn)出來(lái)的產(chǎn)品質(zhì)量良莠不齊。為了研究聚丙烯纖維料樹脂對(duì)無(wú)紡布性能的影響規(guī)律，本實(shí)驗(yàn)工作分為3個(gè)步驟：第1步是制備不同工藝路線變量的聚丙烯樹脂粒料，即先在聚合段通過(guò)氫調(diào)法制備低、中、高不同熔融指數(shù)的聚丙烯粉料，然后在擠出造粒段選擇應(yīng)用最早且最廣泛的同一種過(guò)氧化物2,5-二甲基-2,5-雙（叔丁基過(guò)氧基）己烷以及相同種類、含量的抗氧劑助劑包和吸酸劑硬脂酸鈣；第2步是制備相同工藝路線的聚丙烯粉料，但比較使用不同減黏降解的過(guò)氧化物，即溫度穩(wěn)定性和揮發(fā)性都不同的2,5-二甲基-2,5-雙（叔丁基過(guò)氧基）己烷和3,6,9-三甲基-1,4,7-三過(guò)氧壬烷，以及添加相同種類和含量的抗氧劑助劑包和吸酸劑硬脂酸鈣；第3步是采用氣相色譜（GC）、高溫凝膠滲透色譜（GPC）、拉伸測(cè)試等分析技術(shù)對(duì)前2步實(shí)驗(yàn)開發(fā)的纖維料聚丙烯的結(jié)構(gòu)和性能及其制備無(wú)紡布的性能和加工工藝進(jìn)行對(duì)比分析。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 試劑與儀器

主要試劑：熔體流動(dòng)指數(shù)（MFR）分別為3、8、15 g/10 min的聚丙烯粉料，數(shù)均分子量n分別為74 388、41 033和35 399，重均分子量w分別為344 095、243 598和198 659，東華能源（寧波）新材料有限公司；過(guò)氧化物A為2,5-二甲基-2,5-雙（叔丁基過(guò)氧）己烷，純度為92%，諾力昂化學(xué)品（寧波）有限公司；過(guò)氧化物B為3,6,9-三甲基-1,4,7-三過(guò)氧壬烷，純度為41%，諾力昂化學(xué)品（寧波）有限公司；抗氧劑助劑包，巴斯夫有限公司；吸酸劑硬脂酸鈣，發(fā)基化學(xué)品（張家港）有限公司。

主要儀器與設(shè)備：高速混合機(jī)SHR-20A，中外合資張家港白熊科美機(jī)械有限公司；LTE-26-40型雙螺桿擠出造粒機(jī)，萊伯泰科有限公司生產(chǎn)；MFlow型熔融指數(shù)（MFR）測(cè)定儀，德國(guó)Zwick公司生產(chǎn)；Z005型萬(wàn)能拉力實(shí)驗(yàn)機(jī)，德國(guó)Zwick公司生產(chǎn)；HunterLab Agera黃色指數(shù)儀，美國(guó)Hunterlab公司生產(chǎn)；ME30-MFA型流延膜機(jī)，德國(guó)OCS公司生產(chǎn)；3Y 2770型魚眼儀，美國(guó)Hunterlab公司生產(chǎn)；GPC-IR高溫凝膠滲透色譜儀，西班牙Polymerchar公司生產(chǎn)；Agilent GC8890型氣相色譜儀，美國(guó)安捷倫公司生產(chǎn)；Reicofil 4型紡粘設(shè)備，德國(guó)萊芬豪舍機(jī)械制造有限公司生產(chǎn)。

1.2 過(guò)程

1號(hào)試樣以MFR為3 g/10 min的PP粉料添加助劑包和質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.07%的過(guò)氧化物A先預(yù)混再降解造粒制備；2號(hào)試樣以MFR為15 g/10 min的PP粉料添加助劑包和質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.022%的過(guò)氧化物A先預(yù)混再降解造粒制備；3號(hào)試樣以MFR為8 g/10 min的PP粉料添加助劑包和質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.045%的過(guò)氧化物A先預(yù)混再降解造粒制備；4號(hào)試樣以MFR為8 g/10 min的PP粉料添加助劑包和質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.05%的過(guò)氧化物B先預(yù)混再降解造粒制備。上述試樣在制備過(guò)程中都采用相同的助劑包，即質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為0.15%的抗氧劑助劑包、0.05%的吸酸劑硬脂酸鈣，而且采用相同的加工工藝參數(shù)：預(yù)混過(guò)程在高速混合機(jī)以2 000 r/min轉(zhuǎn)速混合3 min完成，擠出造粒機(jī)的筒體溫度為190～230 ℃，切粒水溫度為40～60 ℃，最終所有試樣的熔體流動(dòng)指數(shù)都控制在35～40 g/10 min。5號(hào)試樣為某進(jìn)口產(chǎn)品，作為對(duì)照樣品。

在寬為1 m的Reicofilt 4生產(chǎn)線上分別使用上述聚丙烯試樣制造紡黏非織造布，其中該生產(chǎn)線具有雙模頭，其每米的長(zhǎng)度具有約7 000個(gè)孔，各孔的直徑為0.6 mm。設(shè)定每個(gè)孔的產(chǎn)量為0.41 g/(孔·min)，生產(chǎn)線速度保持為250 m/min。在220～240 ℃下，經(jīng)加熱逐漸形成熔融狀態(tài)的聚合物熔體，經(jīng)過(guò)濾裝置過(guò)濾后送入紡絲分配器，并由紡絲泵定量供應(yīng)給噴絲頭進(jìn)行紡絲。從噴絲孔噴出的絲條經(jīng)側(cè)吹風(fēng)冷卻后進(jìn)入牽伸區(qū)牽伸，使絲條具有一定的強(qiáng)度。長(zhǎng)絲經(jīng)過(guò)牽伸后借助擺絲器的作用把絲條分布在成網(wǎng)裝置上形成纖網(wǎng)，并經(jīng)輔助輸送系統(tǒng)送入熱軋黏合機(jī)軋壓成布，加工生產(chǎn)出的無(wú)紡布的織物定量為12 g/m2。

1.3 性能測(cè)試

熔融指數(shù)測(cè)試按GB/T 3682—2018進(jìn)行，測(cè)試條件：溫度為230 ℃，載質(zhì)量為2.16 kg；拉伸性能測(cè)試按ISO 527—1—2012進(jìn)行；黃色指數(shù)測(cè)試按HG∕T 3862—2006進(jìn)行；魚眼測(cè)試按GB/T 6595—1986進(jìn)行；灰分測(cè)試按GB/T 9345.1—2008進(jìn)行；使用凝膠滲透色譜法（GPC）測(cè)量樣品的相對(duì)分子質(zhì)量及其分布，按GB/T 36214.4—2018進(jìn)行測(cè)定，具體測(cè)試條件：色譜柱為3根串聯(lián)的MIXED-B柱，溶劑及流動(dòng)相為1，2，4-三氯苯（含質(zhì)量濃度為0.3 g/L的抗氧劑2，6-二叔丁基對(duì)甲酚），柱溫為150 ℃，流速為1.0 mL/min，采用窄分布聚苯乙烯標(biāo)樣進(jìn)行標(biāo)定；氣味測(cè)試按SH/T 1828—2008進(jìn)行；樹脂的揮發(fā)性有機(jī)化合物（VOC）和過(guò)氧化物的殘留物的定量測(cè)試按靜態(tài)頂空毛細(xì)管氣相色譜法進(jìn)行；無(wú)紡布的斷裂強(qiáng)力和伸長(zhǎng)率測(cè)試按ISO 9073—3:1989進(jìn)行。

2 結(jié)果與討論

2.1 基礎(chǔ)物理性能

從表1可以看出4號(hào)樣品的灰分含量最低、拉伸模量最高、“魚眼”數(shù)目最少，可能是由于其選用較少添加量的低氣味性過(guò)氧化物（質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為0.05%）。與進(jìn)口產(chǎn)品5號(hào)相比，4號(hào)樣品的拉伸、灰分等性能更優(yōu)，但其他性能相當(dāng)。1號(hào)樣品的灰分含量較高，“魚眼”數(shù)目多，黃色指數(shù)較高且表現(xiàn)不均勻，因?yàn)槠浞哿系娜廴谥笖?shù)低，需使用較多量的過(guò)氧化物（質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為0.07%左右），均勻分散性較差，即存在過(guò)度降解產(chǎn)生熔融脂數(shù)不一的聚合物凝膠的可能性[13]。對(duì)取魚眼部位進(jìn)行了相對(duì)分子質(zhì)量的測(cè)試，n和w分別為2 650和8 960，可見(jiàn)魚眼為小分子低聚物。

2.2 相對(duì)分子質(zhì)量及其分布

基于聚丙烯無(wú)紡布的應(yīng)用特性，纖維料需滿足高流動(dòng)性、窄分子量分布、低灰分、低魚眼數(shù)等要求[14]，尤其窄的相對(duì)分子質(zhì)量分布是保證原料具有良好紡絲性能的關(guān)鍵[15-16]，即可紡性是衡量聚丙烯原料紡制丙綸纖維難易程度的重要應(yīng)用特性之一。要求如下：相對(duì)分子質(zhì)量較小，使熔體黏度低，即熔融指數(shù)為35～45 g/10 min，能夠紡較細(xì)的絲；相對(duì)分子質(zhì)量分布較窄，分布越窄說(shuō)明相對(duì)分子質(zhì)量越均一，分子性能越接近，同時(shí)，小分子鏈占比較多，大分子鏈減少，彈力減弱，熔體性能向牛頓流體性能靠近。在高剪切速率下，熔體黏度波動(dòng)較小，孔流區(qū)流動(dòng)較穩(wěn)定，紡絲張力下降，即熔體的流變性能穩(wěn)定，有利于保持均一的絲條直徑?？煽亓髯兎ㄖ咐眠^(guò)氧化物分解的自由基攻擊分子鏈上的叔碳原子，以β剪斷方式斷開長(zhǎng)分子鏈，相對(duì)分子質(zhì)量分布變窄，從而改善聚丙烯原料的可紡性[17-18]。

表2對(duì)比了5種樹脂樣品的相對(duì)分子質(zhì)量及其分布的數(shù)據(jù)，圖1為相對(duì)分子質(zhì)量分布曲線。由表2和圖1可看出，2號(hào)樣品的相對(duì)分子質(zhì)量分布最寬；1號(hào)樣品的相對(duì)分子質(zhì)量分布較窄，僅為3.65；3號(hào)和4號(hào)樣品的相對(duì)分子質(zhì)量分布相對(duì)較窄；5號(hào)進(jìn)口產(chǎn)品的相對(duì)分子質(zhì)量分布只有3.44，紡絲工藝?yán)碚撋献罴选?/p>

2.3 氣味、揮發(fā)性有機(jī)物和過(guò)氧化物的殘留量

在醫(yī)療衛(wèi)生和食品行業(yè)等應(yīng)用領(lǐng)域，優(yōu)異的纖維級(jí)聚丙烯原料樹脂除了需要滿足熔體流動(dòng)指數(shù)高、魚眼少、拉伸性能高等基本物性和窄的相對(duì)分子質(zhì)量分布等技術(shù)參數(shù)以外，還需要達(dá)到制備的無(wú)紡布成品氣味性低等技術(shù)要求[19]。氣味性直接影響感觀性能和使用性。氣味測(cè)試按非織造布用聚丙烯樹脂的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，此測(cè)試是通過(guò)人的嗅覺(jué)進(jìn)行定性判斷，主觀因素較強(qiáng)。因此，需要結(jié)合使用靜態(tài)頂空毛細(xì)管氣相色譜法來(lái)測(cè)定粒料的揮發(fā)性有機(jī)化合物（VOC）[20]，使用氣相色譜法測(cè)定殘留過(guò)氧化物的含量，結(jié)果如表3所示。

表1 5種纖維料聚丙烯樹脂的性能

Tab.1 Properties of five fiber PP resins

表2 5種纖維料樹脂的相對(duì)分子質(zhì)量及其分布

Tab.2 Relative molecular mass and mass distribution of five fiber PP resins

圖1 纖維料樹脂的重均分子量分布

由表3得出，1號(hào)樣品的氣味、VOC和殘留的過(guò)氧化物含量最高；4號(hào)樣品和5號(hào)產(chǎn)品的氣味低，VOC和過(guò)氧化物含量也較低，說(shuō)明MFR低的粉料添加較多的降解劑后，殘留的過(guò)氧化物會(huì)使無(wú)紡布降解，制品揮發(fā)分較高，氣味較重；而3號(hào)和4號(hào)樣品的性能數(shù)據(jù)對(duì)比說(shuō)明添加過(guò)氧化物助劑的種類也會(huì)影響氣味等級(jí)。過(guò)氧化物A，即2,5-二甲基-2,5-雙（叔丁基過(guò)氧基）己烷的分解產(chǎn)物，主要為丙酮、叔丁醇、叔戊醇等難揮發(fā)成分，在下游加工成制品時(shí)易產(chǎn)生異味；過(guò)氧化物B，即3,6,9-三甲基-1,4,7-三過(guò)氧壬烷的分解產(chǎn)物，主要為甲乙烷、乙酸乙酯等易揮發(fā)組分，很少殘留在產(chǎn)品中，基本不會(huì)在下游無(wú)紡布加工時(shí)產(chǎn)生異味。

表3 5種纖維料樹脂的氣味等級(jí)、揮發(fā)性有機(jī)物和殘留過(guò)氧化物含量

Tab.3 Odor levels, VOC and residual peroxide of five fiber PP resins

注：*氣味等級(jí)分類為1無(wú)氣味；2有氣味，但無(wú)干擾性氣味；3有明顯氣味，但無(wú)干擾性氣味；4有干擾性氣味；5有強(qiáng)烈干擾性氣味；6有不能忍受的氣味。

2.4 過(guò)氧化物在加工溫度下的分解半衰期

對(duì)1—5號(hào)樣品而言，在纖維級(jí)聚丙烯樹脂的擠出造粒段，過(guò)氧化物發(fā)生降解反應(yīng)，它分解為自由基的最大速率時(shí)的溫度應(yīng)與聚丙烯的熔融溫度相吻合。如要保證過(guò)氧化物在基礎(chǔ)樹脂中的衰變量最大，即保證殘留最少，可通過(guò)計(jì)算不同溫度下的過(guò)氧化物半衰期，以此作為擠出造粒段的加工工藝參數(shù)設(shè)置的理論指導(dǎo)[21]。根據(jù)阿倫尼烏斯的反應(yīng)速率公式計(jì)算過(guò)氧化物A（2,5-二甲基-2,5-雙(叔丁基過(guò)氧基)己烷）和過(guò)氧化物B（3,6,9-三甲基-1,4,7-三過(guò)氧壬烷）的半衰期曲線如圖2所示。由圖2看出，隨著降解溫度的增加，2種過(guò)氧化物的半衰期時(shí)間降低，過(guò)氧化物A的降解速率高于過(guò)氧化物B，過(guò)氧化物A在180 ℃的半衰期時(shí)間低于40 s；達(dá)到同樣的半衰期時(shí)間過(guò)氧化物B的溫度為195 ℃左右。加工溫度不同，過(guò)氧化物的半衰期也不同，需要合理控制反應(yīng)溫度與時(shí)間的關(guān)系，要求過(guò)氧化物在擠出反應(yīng)過(guò)程盡可能消耗完畢，并且在采用過(guò)氧化物B進(jìn)行生產(chǎn)時(shí)需要更高的擠出溫度。

圖2 過(guò)氧化物的半衰期曲線

除此之外，基礎(chǔ)樹脂的MFR不同，過(guò)氧化物的加入量也不同。隨著基礎(chǔ)樹脂MFR的增加，即相對(duì)分子質(zhì)量變小，過(guò)氧化物的用量也減少，能大幅降低過(guò)氧化物的殘留以及產(chǎn)生的具有氣味的副產(chǎn)物。這也就進(jìn)一步解釋了表3對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)結(jié)果。

2.5 無(wú)紡布性能

2.5.1 力學(xué)性能

使用1—5號(hào)樹脂原料來(lái)生產(chǎn)定量為12 g/m2的雙層ss無(wú)紡布。1、2號(hào)在生產(chǎn)過(guò)程中易出現(xiàn)斷絲、并絲、滴漿等不良現(xiàn)象，而3、4、5號(hào)的生產(chǎn)過(guò)程平穩(wěn)無(wú)異常。表4為這5種原料生產(chǎn)無(wú)紡布制品的性能數(shù)據(jù)，可見(jiàn)采用3號(hào)和4號(hào)樹脂原料制備相同規(guī)格的無(wú)紡布產(chǎn)品，后者的拉伸性能和伸長(zhǎng)率更加優(yōu)良，說(shuō)明聚丙烯原料中使用低揮發(fā)性低殘留的過(guò)氧化物，無(wú)紡布制品的力學(xué)性能越好；而采用4號(hào)和5號(hào)進(jìn)口樹脂原料制備相同規(guī)格的無(wú)紡布產(chǎn)品的拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率等性能相差不大。

2.5.2 過(guò)程加工性

纖維料聚丙烯樹脂在紡絲和鋪網(wǎng)的加工過(guò)程中易出現(xiàn)斷絲、并絲、僵絲、滴漿、毛絲、條紋、纖維節(jié)點(diǎn)等不良現(xiàn)象。為了減少和避免出現(xiàn)不良現(xiàn)象，需監(jiān)控?cái)D出機(jī)過(guò)濾網(wǎng)的前后壓力，并及時(shí)換網(wǎng)，保證制品的質(zhì)量?？墒褂貌话l(fā)生斷絲的最大噴射器壓力、持續(xù)有效開機(jī)時(shí)間、過(guò)濾裝置上濾網(wǎng)的更換情況、平均換網(wǎng)時(shí)間等參數(shù)來(lái)評(píng)估預(yù)測(cè)樹脂原料加工成無(wú)紡布的工藝過(guò)程穩(wěn)定性。由表5可看出，1、2、3號(hào)樹脂原料樣品在無(wú)紡布的加工過(guò)程中的不良性逐步得到改善，且3號(hào)樣品對(duì)應(yīng)的有效開機(jī)時(shí)間和平均換網(wǎng)時(shí)間最長(zhǎng)，因此當(dāng)粉料的熔融指數(shù)優(yōu)選為8 g/10 min時(shí)，對(duì)應(yīng)無(wú)紡布的加工性能最佳。4號(hào)樣品相較3號(hào)樣品而言，加工不良性得到進(jìn)一步的改善，不發(fā)生斷絲的最大壓力也增加，有效開機(jī)時(shí)間和平均換網(wǎng)時(shí)間也有所延長(zhǎng)，說(shuō)明在纖維料聚丙烯的制備過(guò)程中使用低揮發(fā)性低殘留的過(guò)氧化物對(duì)無(wú)紡布的加工有顯著性改善。4號(hào)和5號(hào)樣品都能保證效果相當(dāng)?shù)募徑z連續(xù)性和穩(wěn)定優(yōu)異性，即未出現(xiàn)斷絲、并絲、僵絲、破網(wǎng)等疵點(diǎn)現(xiàn)象問(wèn)題，且生產(chǎn)的平均運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)、換網(wǎng)頻次低、平均換網(wǎng)時(shí)間短。結(jié)合2.2節(jié)相對(duì)分子質(zhì)量及其分布數(shù)據(jù)可看出，相對(duì)分子質(zhì)量分布相對(duì)較窄的樣品紡絲性較好，但如果添加降解劑含量高的樣品1，降解劑反應(yīng)不充分，存在殘留，也會(huì)引起熔融指數(shù)波動(dòng)，可紡性也會(huì)降低。

表4 無(wú)紡布制品的力學(xué)性能對(duì)比

Tab.4 Comparison of mechanical properties of non-woven fabrics

表5 無(wú)紡布加工穩(wěn)定性評(píng)估

Tab.5 Evaluation on processing stability of non-woven fabrics

3 結(jié)語(yǔ)

基于聚丙烯無(wú)紡布的應(yīng)用特性，專用纖維料樹脂的拉伸性能直接影響無(wú)紡布制品的斷裂強(qiáng)度與伸長(zhǎng)率，而熔融指數(shù)、相對(duì)分子質(zhì)量分布、灰分含量、魚眼數(shù)量、氣味性、殘留過(guò)氧化物的含量等樹脂性能決定聚丙烯纖維的可紡性，尤其熔融指數(shù)、相對(duì)分子質(zhì)量分布、殘留過(guò)氧化物的含量是穩(wěn)定均一的成纖關(guān)鍵因素。聚丙烯樹脂的相對(duì)分子質(zhì)量分布越窄、熔融指數(shù)的粉料適中、殘留的過(guò)氧化物含量越低，無(wú)紡布制品的加工成纖性越好。通過(guò)熔融指數(shù)儀、GPC、GC等技術(shù)手段可簡(jiǎn)便地預(yù)測(cè)專用料紡制成無(wú)紡布時(shí)的工藝過(guò)程穩(wěn)定性。

基礎(chǔ)PP樹脂粉料的相對(duì)分子質(zhì)量設(shè)計(jì)對(duì)無(wú)紡布專用聚丙烯的性能起著至關(guān)重要的作用。選擇最優(yōu)微觀分子結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)樹脂（MFR為8 g/10 min左右），選擇低氣味性的過(guò)氧化物（3, 6, 9-三甲基-1, 4, 7-三過(guò)氧壬烷）并減少其加入量，同時(shí)保證最終產(chǎn)品的熔融指數(shù)（35～45 g/10 min）和相對(duì)分子質(zhì)量及其分布（w/n=3～5）的要求，可制備出性能優(yōu)異的專用纖維料樹脂，且用其生產(chǎn)無(wú)紡布，與進(jìn)口產(chǎn)品無(wú)明顯差異，制品的性能質(zhì)量滿足醫(yī)療衛(wèi)生用品的要求。

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Effect of Polypropylene Fiber Resin on the Properties of Non-woven Fabrics

WANG Jia-bao1, CUI Yin-xin1, WANG Yao-hua2, YI Si-shan2, CHEN Qiang2, MA Jing-fen2,CHENG Jiang2,WANG Shi-ping1

(1. E-juxitang (Nanjing) Supply Chain Co., Ltd., Nanjing 210000, China; 2. Oriental Energy (Ningbo) New Materials Co., Ltd., Zhejiang Ningbo 315800, China)

The work aims to study the effect of polypropylene raw materials on the mechanical and processing properties of non-woven fabrics, so as to prepare non-woven fabrics with high mechanical properties and good spinning properties. Polypropylene powder with different melt indexes was used as the base resin and mixed with different peroxides for melt extrusion granulation. The basic physical properties, molecular structure, odor, VOC, residue and mechanical properties and processing stability of the samples were characterized and analyzed by gas chromatography, high temperature gel permeation chromatography, tensile test, etc. No. 4 resin raw material sample prepared by extrusion granulation with a small amount of 3,6,9-trimethyl-1,4,7-triperoxynonane in the powder with a melt index of 8 g/10 min (GB/T 3682.1-2018) had high melt fluidity (MFR of 35-40 g/10 min), narrow molecular weight distribution (3-5), low ash content and fish eye count, low odor, and low residual peroxides, resulting in non-woven fabric products with high tensile strength, high spinning efficiency and stable processing. The molecular weight design of basic polypropylene resin, the formulation system of raw materials, and the process route all have a significant effect on the mechanical properties and spinnability of non-woven fabric products.

polypropylene; non-woven fabric; controllable rheology; peroxide; spinning

TQ325.1+4

A

1001-3563(2023)15-0039-06

10.19554/j.cnki.1001-3563.2023.15.006

2022?12?30

汪家寶（1984—），男，碩士，工程師，主要研究方向?yàn)榫巯N改性及加工應(yīng)用。

崔寅鑫（1987—），女，碩士，中級(jí)工程師，主要研究方向?yàn)榫郾└男约凹庸?yīng)用。

責(zé)任編輯：曾鈺嬋