配方设计：过氧化物降解法PP熔喷料，添加过氧化物、成核剂、抗氧剂、润滑剂、增韧剂

本文作者：王文广教授，《塑料配方设计》主编、深圳市高分子行业协会秘书长

PP熔喷料是指熔体流动指数可以达到1500g/10min左右适合熔喷法生产熔喷无纺布的高流动材料。

PP熔喷料有三种生产方法即：过氧化物降解法、氢气调节法和茂金属催化剂法。其中氢气调节法和茂金属催化剂法，适合石油化工厂大规模生产、质量稳定性好、气味很低；过氧化物降解法适合小规模化生产、质量稳定性一般、气味大、但是分子量分布窄。

本文内容主要介绍过氧化物降解法PP熔喷料，目前过氧化物降解法PP熔喷料面临什么样的局面？

一

降解法PP熔喷料现状

01质量不稳定

以前PP熔喷料没有标准可依，各企业质量参差不齐，现在有了深圳市高分子行业协会发布的团体标准，需要按照标准表1执行。

表1  

序号	测试项目	单位	技术指标
1	颗粒外观	黑粒	个/KG	0
2	大粒和小粒	个/KG	≤30
3	熔点	℃	165±3
4	密度	g/cm	0.90±0.02
5	熔体质量流动速率	g/10min	1500±100
6	灰分（质量分数）	%	≤0.02
7	挥发分（质量分数）	%	≤0.15
8	DTBP残留量	mg/kg	≤4.0
9	分子量分布	/	2.0-3.5
10	气味	级	≤3
11	正己烷提取物	%（w/w)	≤6.4
12	二甲苯提取物	%（w/w)	≤9.8

02市场正在变小

随着世界各国新冠肺炎疫情管控措施见效，全球口罩用量日益变小，未来市场需求用量不可预测。

03替代品增加

各大石化厂氢调节分子量法和茂金属催化剂法产量正在增加，中国的燕山石化氢调节法和茂金属催化剂法可以实现稳定供应，韩国巴塞尔的MF650Y（MI为1800）和美国埃克森美孚的6936G2（MI为1550）正在进入中国市场。咨询进口熔喷料，请致电 180 2628 8283（微信同号）

二

降解法PP熔喷料的配方设计

01PP树脂（必加）

（1）种类

一定选用均聚PP，共聚PP结构中含有乙烯单体不能用，乙烯遇到下面介绍的4类有机过氧化物品种，不是降解而是交联。

（2）流动性

尽可能选择MI大的均聚PP牌号，具体如MI为75的PP粒料，或者MI为300-500的PP粉料。基础PP料的MI越高，配方中有机过氧化物就可以少加，过氧化物残留就越少，味道就越小。

（3）等规度

尽可能选择PP上甲基排列规整的高等规度PP，这样生产的熔喷布极化处理效率高，这一部分可以提高过滤效果45%左右。我们常规的齐格勒-纳塔催化剂均聚PP等规度一般可以达到97%以上，而茂金属PP等规度一般可以达到99%以上，所以选择茂金属PP最好。

等规度高的PP树脂，尤其是对提高油性过滤效率有帮助。

（4）结晶性

PP树脂的结晶度越高，熔喷丝的拉伸强度越高，越有利于极化效果提升；PP树脂的结晶速度越快，产品后结晶越少，熔喷布制品不易变硬；PP的结晶质量越高，结晶颗粒尺寸越细，熔喷布产品越软。

02有机过氧化物（必加）

（1）目的

通过降解提高PP的流动性，一般要达到熔体流动速率（MI）为1500g/10min左右，才可以保证熔喷工艺生产。因为MI测试方面为密度估算法，刚刚生产处理的PP熔喷料含有水分，所以马上测试MI为1500，但是过2天水分没有了，用户测试MI就成1200。解决办法，最好在105℃干燥4小时，再测定MI就稳定了。

（2）品种

目前可以使用的有机过氧化物主要有4种，即DTBP、双25、双369和双DCP，经过从反应活性、反应速度、气味和是否通过FDA比较见表2所示，选择次序确定为双369>双25>双DCP>DTBP。

表2   不同过氧化物的性能对比

性能	活性氧（%）	气味	半衰期（225℃）s	FDA
DTBP	5.9	有	1.6	无
双25	11.2	有	1	有
双369	7.5	无	2	有
双DCP	9.45	低	1.5	无

（3）加入量

有机过氧化物的加入量0.1-02%范围内，在满足需要条件下，加入量越少加越好，这样残留物越少，气味就越小。

（4）粉体/液体

有机过氧化物的燃点都很低，生产中浓度大时很容易产生爆炸。最好配制成粉末，粉末中过氧化物有效含量在20-30%。也可以在其中加入25%的惰性溶剂，配制成稳定性高的溶液。注意，无论粉末还是液体，都要按照说明书规定的低温储存。

03抗氧剂（必加）

（1）目的

PP熔喷料配方中加入抗氧剂的目的是控制降解反应速度，不要产生失控降解反应，产品的分子量分布比较均匀，保证可以标准规定的2-3.5范围内。这样就会保证熔喷丝的直径很均匀。

（2）品种

主抗氧剂有3114、1790和1010可选，辅助抗氧剂只有168一种，主/辅助1/2配合使用效果好，三类主抗氧剂的性能比较见表3所示。最后结论：抗氧剂3114最好，抗氧剂1790价格偏高，抗氧剂1010会与双25反应，也不适应PP树脂250℃的高温加工。

表3    各类抗氧剂性能对比

性能	抗氧剂3114	抗氧剂1790	抗氧剂1010
熔点（℃）	212-213	163-165	120-123
价格	中	高	低

（3）加入量

抗氧剂的加入量0.01-0.03%范围内最好，除了控制PP熔喷料降解反应速度外，还要留存部分抗氧剂，在PP熔喷料生产熔喷布过程中防止降解。

04成核剂（可加）

（1）控制结晶性能

主要控制结晶度、结晶速度和结晶质量三个方面。加入成核剂的作用：

一是有利于于电晕处理时产生更多电荷，提升熔喷布的过滤效率；

二是有利于提高熔喷丝的拉伸强度；

三是提高结晶速率，降低后结晶，保证熔喷布不会变脆；

四是有利于提高结晶速率，提升熔喷加工速度10%以上；

五是可以降低熔喷温度20-30℃，提高节能效果15%；

六是有利于颗粒外观半透明，提升美观性能；

七有利于降低结晶颗粒尺寸，提高油性过滤效率。

（2）品种

一般选择α成核剂，如美国美利肯的NX8000、日本旭化成的N11等。咨询成核剂，请致电 180 2628 8283（微信同号）

（3）加入量

成核剂的加入量为0.1-0.5%。

如果基材PP选用茂金属PP，可以不用加成核剂。

05润滑剂（可加）

（1）目的

可加可不加，加入润滑剂可以提高颗粒外观，适度提升熔喷布的柔软性能，但是要注意熔喷口析出问题。

（2）品种

一般选择芥酸酰胺（兼有增塑、β晶成核功能、有利于储存电荷），也可以选择EBS（兼有β晶成核功能、有利于储存电荷）、硬脂酸钙（兼有稳定、吸附作用）、硬脂酸镁（兼有β晶成核功能、有利于储存电荷）等。

（3）加入量

加入量0.2%左右。

06增韧剂（可不加）

（1）目的

提高熔喷布的柔韧性，降低脆性。

（2）品种

适合的POE和PP弹性体，都含有乙烯单体

（3）加入量

建议不加入，因为前面选用的4类有机过氧化物，遇到乙烯单体就发生交联反应，产生凝胶堵熔喷口。

三

降解法PP熔喷料生产设备要求

1.双螺杆挤出机：

为了保证物料有充足反应时间，反应挤出对停留时间的要求长，尽可能让过氧化物充分反应，因此螺杆长径比L/D要大于56最好。

2.精准液体喂料：

采用中间侧喂料液体计量泵，液体加入位置的选择，为尽早参与反应应选择在第2或3节。

3.特殊螺杆组合：

螺杆组合要特殊设计，螺杆元件里面的剪切块会用的多一些，最好达到23组合剪切块，以利用高剪切反应。另外，由于物料粘度低，挤出段长度应适当加长。

4.真空泵设置：

配制真空泵脱挥有利于减少残留，可以降低过氧化物残留量，真空泵应增大脱气量，最好能设置两个。真空度的控制并不是越高越好，应保证真空度同时避免真空口返料。

5.过滤器的设置：

为避免停机浪费，应选择柱塞式双工位不停机过滤器，并能够很好适应熔喷料粘度低、流动性好的特点。

6.机头出料部分：

机头需为垂直机头或采用水下造粒。孔间距不应太小，避免料在出口处黏连在一起，孔径一般在Φ2.0mm-Φ3.0mm，出料与冷却水槽衔接，应保证料条从模口流出时立即进入水中冷却。

7.切粒辅机部分：

冷却水槽应控制在10米~12米，保证料条高速经过水槽时能够充分冷却，由于料条流速很快，切粒机应配置牵引速度120米/分钟以上的切粒机。

8.后续处理装置：

应该配置成品料均化罐，以保证产品的批次稳定，并能够进行类似低VOC材料的后挥发处理。

四降解法PP熔喷料工艺要点

1、温度

温度越高，过氧化物引发的降解反应就越彻底，PP熔喷料的MI就越低。以长径比1:48的双螺杆挤出机为例，温度250℃的MI为500，温度270℃的MI为1500。

2、过氧化物残留

首先在源头的原材料选择上就要选择这种没有气味的，具体如双369就很好。其次要控制加入量，能少加就要尽可能少加。

3、过滤网

网孔在300目以上

4、抽真空

加大真空度

熔喷界的王牌搭档如果您的熔喷布仍未通过油性FFP2检测，推荐使用以下王牌搭档：
熔喷料：韩国巴塞尔MF650Y

茂金属工艺，不含过氧化物，低析出低气味

驻极母粒：美国Techmer公司PPM13774

有机氟化纳米高分子，有效锁住油性颗粒、细菌、病毒等

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