报告编号：201036000G050108Z
科技项目咨询报告
项目名称：无机粉体改性聚丙烯纺粘非织造布工艺技术及产品
委 托 人：宁波市先进纺织技术与服装CAD重点实验室
委托日期：二○一○年五月三十一日
咨询机构：教育部科技查新工作站G0
5咨询完成日期：二○一○年六月十日
教育部科技查新工作站G05
二○○七年制
科技项目咨询报告
用无机粉体改性的聚丙烯纺粘非织造布以碳酸钙作为添加剂，减少了高分子聚合物的使用量，节约了宝贵的石油资源，中国碳酸钙资源丰富，使用碳酸钙具有经济性和安全性，并可降低生产成本。从环保角度看，PP纺粘非织造布添加碳酸钙可以促进产品使用后的自然降解，使其易于被环境消纳，碳酸钙是无机矿物，回归自然对土壤是无害的。本课题采用以碳酸钙为主的无机粉体用复合偶联剂等进行表面有机化改性后，添加到聚丙烯熔体中，制得了可降解性无机粉体改性聚丙烯纺粘非织造布，探讨了其生产工艺，在其性能分析基础上，研究了结晶和晶型结构变化以及环境协调性。
依照委托人提供的主题词或关键词进行多种逻辑组配，在国内相关数据库和时限内，采用计算机检索和人工检索相结合的方法进行检索，查得相关文献多篇，其中较密切相关文献19篇，现摘录如下：
附件1介绍了无机粉体改性聚丙烯纺粘法非织造布的经济性、功能性、环境友好性,以及无机粉体填充改性聚丙烯复合材料的改性方法和影响因素。详细阐述了无机粉体改性聚丙烯纺粘法非织造布研究的相关内容。
附件2 聚丙烯纤维是四大合成纤维之一,近年来,由于其低廉的价格,细旦、超细旦纤维的开发应用及无纺布工业的发展,聚丙烯的需求量逐年增加.同时,随着人们生活水平的提高,对于功能性聚丙烯织物特别是多功能性聚丙烯制品的需求也日益增加.因此,该论文研究了以熔融纺丝法来制备紫外屏蔽和抗菌多功能的有机/无机共混聚丙烯纤维.首先采用醇盐水解法制备纳米TiO2粉体,化学共沉淀法制备纳米ZnO粉体,离子交换法制备Ag沸石粉体这三种功能无机添加剂.采用XNR-400Ⅲ型流变仪对不同无机粉体添加量、不同偶联剂用量的聚丙烯/无机粉体共混体系的流变行为进行了研究,发现聚丙烯/无机粉体共混熔体为非牛顿假塑性流体,表现为切力变稀,表观粘度还与无机粉体的含量和偶联剂用量有关,随着无机粉体含量的增加,表观粘度有所下降,随偶联剂用量的增加,表观粘度也会下降.采用螺杆挤出机(L/D=25)进行熔融共混纺丝成型多功能性PP纤维纺制,并对纤维的性能进行测试.
附件3 采用添加分子量调节剂的方法控制聚丙烯流变性,将小本体聚丙烯粉料改性成纺粘非织造布专用料。分别对原料和助剂进行了筛选,经过小试及工业化生产,取得满意结果。 附件4采用内加型抗静电功能母粒W103A与聚丙烯（PP）切片进行共混纺丝以改善PP纺粘非织造布的抗静电性能。测试了产品的体积比电阻、质量比电阻和力学性能等,结果表明改性后产品抗静电性能优良,当抗静电母粒添加量在2.2%～3.9%时,产品综合性能指标达到最佳值。
附件5 研究了阻燃母粒法和整理法制得的阻燃PP纺粘无纺布的力学性能、热性能和阻燃性能。结果表明：阻燃母粒法制得的阻燃PP纺粘无纺布的断裂强力与PP纺粘无纺布的接近,但断裂伸长率要低,后整理法制得的纺粘无纺布的力学性能与PP纺粘无纺布的接近;两种方法制得的阻燃PP纺粘无纺布的热性能均优于PP纺粘无纺布,在1000℃左右时,有24.0%～33.2%的炭残渣,成炭性较好;两种方法制得的阻燃PP纺粘无纺布的阻燃性能良好,其中用阻燃剂B整理后的PP纺粘无纺布其阻燃效果优于阻燃剂A整理的PP纺粘无纺布。 附件6 本论文主要研究了不同熔体流动速率聚丙烯树脂的过氧化物降解以及降解对聚丙烯纺丝性能的影响.首先对几种过氧化物降解剂进行了选择,并通过对两种液体降解剂的降解效率、降解产物的对比,确定了最佳的降解剂.论文研究了降解对聚丙烯结晶性能、流变性能的影响,综合分析聚丙烯降解产品的微观结构、结晶性能的变化,以及降解对树脂纺丝性能
的影响.最后通过对影响聚丙烯纺丝性能的分子结构、结晶性能、流变性能、拉伸性能的对比分析,确认在提供实验的几种聚丙烯树脂中JLV30S是最佳的降解用基础树脂。
附件7 通过在聚丙烯中加入掺杂1%(质量分数)Cu2+的锐钛矿型纳米TiO2作为光敏剂,采用纺粘法设备制备TiO2光敏剂含量为0.0%～1.2%的聚丙烯纺粘法非织造布.将其置于70℃、340nm紫外光下进行光降解试验,研究样品的力学性能、结晶度和表面形态的变化.结果表明:在聚丙烯中加入Cu2+掺杂的锐钛矿型纳米TiO2,可以催化聚丙烯纺粘法非织造布的光氧化降解和加快降解速度,且在实验范围内光敏剂的含量越大,其光催化降解作用越强.
附件8综述了纺粘法非织造布专用聚丙烯树脂的发展前景及上海石化利用有机过氧化物降解工艺开发生产纺粘法非织造布专用聚丙烯树脂（Y3700C）的现状。提出了有机过氧化物生产聚丙烯产品应用中的一些特异性能和存在的问题，并阐述了如何在实际生产中解决存在的问题。
附件9 以钛酸丁酯为前驱体采用溶胶原凝胶法制备了TiO2溶胶，并采用浸轧的方法对聚丙烯纺粘非织造布进行了整理.试样整理前后强力的变化表明：TiO2溶胶整理后的聚丙烯纺粘非织造布光氧化降解速度加快，并且当钛酸丁酯与水的体积比为10 颐1时，所得TiO2溶胶对聚丙烯纺粘非织造布的光氧化降解效果最好。
附件10 本文对国内非织造布的现状进行简介，并简述了近几年来，大连金纶化纤高新技术有限公司与大连合成纤维研究所股份有限公司共同研发的并已具备产业化条件的可对外承接或转让的项目，介绍了生产PET(PP)纺粘布的关键技术与设备。
附件11 介绍了利用原纺粘法生产线改造P E/PP双组分纺粘法非织造布技术和设备的研制过程，以及其工艺流程和研制结果，并对双组分纺粘法非织造布的特点和用途进行了阐述。
附件12针对纺粘法非织造布生产线部件的改造和选型,以宽狭缝牵伸式纺粘设备为例,进行了论述,说明了企业要根据自己的实际情况进行设备选型和改造.
附件13公布了一种在聚丙烯溶液中添加氧化钛和碳酸钙经熔融纺丝形成纺粘非织造布的方法。其中聚丙烯纤维是由在聚丙烯溶液中添加0.05-2.0 wt.%氧化钛、0.5-3.0 wt.%碳酸钙进行熔融纺丝集聚在板上形成纤维网，再经热压形成聚丙烯非织造布。由于这种纺粘非织造布具有柔软的手感，可用于医用卫生用品。
附件14公布了一种至少含有一种高聚物树脂和一种添加剂（平均颗粒尺寸小于或等于5m）的纺粘纤维及其非织造布的生产方法。
附件15公布了一种盐田用环境友好界面粘着型片材。其上表层由聚丙烯或聚乙烯组成，首层聚对苯二甲酸乙二醇酯非织造布层叠在上表层底部，上表层和首层非织造布间的热熔介质由乙烯-醋酸乙烯共聚物（10-20%醋酸乙烯）和沉积在首层非织造布底部的碳酸钙所组成，下表层和层叠在底层底部的次层非织造布所组成，其中次层非织造布的厚度是首层的1.2-1.5倍。
附件16公布了一种纺粘非织造布（A）由聚乙烯纤维构成，其所含纤维的细度为0.8-2.8 denier，平均摩擦系数为0.1-0.3，厚度均匀度为0.8，拒水高度为60mm,透气率为480 mL/cm2-s。纺粘非织造布（B）含有99.995-99.7%的聚乙烯和0.005-0.3%六氟丙烯-偏氟乙烯共聚物，凝胶渗透色谱所测的分子量分布为1-3.5 wt.-av.mol.wt.to no.-av.mol.wt.，在230%所测得的熔融指数为2.16 kg 0.01-300 g/10 min。或者通过使用单活性中心催化剂制备含有A或者B非织造布的非织造材料。这种非织造制品适合做尿布、卫生巾、一次性内衣和衣服或者化妆品的包装袋。含有茂络合物催化的聚乙烯（熔融指数为30 g/10 min，熔点为149℃，
结晶温度为108℃，多分散指数2.8）和0.04%的Dynamar FX-9613（一种润滑剂，90%六氟丙烯-偏氟乙烯共聚物，6%滑石粉，2%CaCO3和2%有机硅）经纺丝粘合，3900 m/min这一速率的抽吸作用下在网筛皮带上沉积已形成纺粘非织造布。该非织造材料所含的纤维的细度为65 mmH2O，透气率为430 mL/cm2，并且其的柔软手感评级为7（总分为10）。
附件17对几种特殊类型的PP（聚丙烯）的制备、水介质中分离原油时纤维的物理活性及其物理性能进行研究。通过对含有无机添加剂不同几何形态的PP纤维和含有不同形态种类的PP纤维的纤维材料进行测量，我们得出了结论，这一结论基于结构、几何形态和水介质中油物质的物理活性的关系。
附件18诸如聚烯烃薄膜商业热塑产品中的绝大多数都含有他们所制备的矿物质。这些添加剂价格便宜，并能改善一些物理性能。英格瓷在TANDEC进行一些关于矿物添加剂和纺粘非织布的融合性能的早期研究。实验结论为在工艺和纤网的物理特性不发生显著变化的条件下，至多20%的碳酸钙可以和标准聚丙烯纺粘纤网融合。为了进一步扩大我们的数据库，一组相似的实验在同一地点在0.5米宽的熔喷机上进行。实验结果和纺粘非织造材料进行对比，矿物材料可以较好得与聚合基质混合，并对主要的力学性能没有显著的影响。
附件19有关纺粘聚丙烯矿物添加剂的评价，当今主要的商业热塑材料的大部分都含有一些较经济型的添加剂。这些添加剂较便宜，并且常常能改善一些力学性能。例如，几乎所有的垃圾袋都含有滑石粉和石灰粉，其可以减少原料的消耗量和增加袋子的韧性。诸如纺粘非织造布这样的非织造材料也处在相似的成本敏感市场中，但其却没有采用添加剂这种技术。
对查新检索资料的阅读、分析以及与委托项目技术要点的比较可知：
（1） 国内除查新项目的课题组成员涉及改性聚丙烯纺粘法非织造材料的有关文献报道外，其它相关文献在改性方法和目的等方面各有差异，附件2～5采用不同方法改性聚丙烯以实现不同功能，附件6～9采用不同方法改善非织造布的降解性，而未见添加碳酸钙为主的无机粉体改性后聚丙烯纺粘法非织造材料生产工艺的文献报道；
（2） 国外除附件13在聚丙烯溶液中添加氧化钛和碳酸钙经熔融纺丝形成纺粘非织造布外，其它相关文献则集中于将碳酸钙涂覆在聚丙烯纤维表面后进行非织造布生产、聚丙烯纤维纺粘非织造布生产、无机添加剂和矿物添加剂在聚丙烯熔喷纺丝中的优点等；
（3） 附件13与本项目的不同在于：附件13在聚丙烯中加入0.05-2%氧化钛和0.5-3%碳酸钙后进行纺丝，而本项目则将采用复合偶联剂等对以碳酸钙为主的无机粉体进行表面有机化改性，制得母粒后迅速、均匀分散在聚丙烯熔体中进行纺丝及后续纺粘非织造布生产；另外，文献13在聚丙烯中添加了0.5-3%碳酸钙，而本项目添加了10-33%碳酸钙以减少高分子聚合物用量，进而降低成本并提高其可降解性。
综上所述，“无机粉体改性聚丙烯纺粘非织造布工艺技术及产品”研究成果在该领域处于国内外领先水平。
教育部科技查新工作站G05
(教育部科技查新工作站G05科技查新专用章)
二○一○年五月五日
声明：本科技项目咨询报告仅作为专家鉴定时参考，不作为《科技查新报告》正式附件。
