用于驻极体熔喷网的含有新型电荷稳定剂的聚丙烯组合物的制作方法

本发明涉及一种包含特定电荷稳定剂的聚丙烯组合物、由所述组合物制成的熔喷网和驻极体熔喷网、一种用于制备所述熔喷网和驻极体熔喷网的方法以及该特定电荷稳定剂用于使驻极体材料的电荷稳定的用途。

背景技术：

1、熔喷网，为一种由熔喷纤维组成的非织造结构体，典型地以一步法制成，其中高速空气将熔融热塑性树脂从挤出机模嘴(die tip)吹到传送带或卷取屏上以形成细纤维自粘网。尽管许多类型的聚合物可用于熔喷纤维和织物，但是聚丙烯是最常用的聚合物之一。

2、熔喷网因其过滤特性而经常被采用。虽然优化的过滤性能在许多历史悠久的领域中非常重要，但是自covid-19大流行病传播以来，它们变得越来越重要，其中具有有益过滤特性的面罩特别有价值。在这种情况下，并且实际上在大多数应用中，有益的过滤特性包括具有高过滤效率(即去除高比例的颗粒)和低压降(即允许气体如空气相对容易地通过过滤器，从而能够使面罩的使用者更轻松地呼吸)。

3、具有特别高过滤效率的面罩(如n95口罩)通常包含已经静电充电的聚丙烯熔喷网。聚丙烯是一种天然驻极体，这意味着由于其介电特性，它能够支持永久电偶极子。静电充电的过滤器具有显著提高的过滤效率，同时在压降方面没有伴随升高。

4、已知影响这样的熔喷网的过滤性能的因素包括适当的聚丙烯基材的选择、充电方法的优化以及电荷稳定添加剂的使用。

5、电荷稳定添加剂特别重要，因为添加极少量对最终性能有很大影响的化合物是特别经济的。

6、许多电荷稳定添加剂在本领域是已知的。

7、示例性的电荷稳定添加剂包括硬脂酸镁(rsc advance，2018，8，7932)、三酰胺衍生物(ep 2 294 257 a2)、羟基酰胺(ep 2 005 453 a1)、不含f的杂环酰亚胺(ep 2 414573 a2)、芳基氨基取代的苯甲酸/盐(ep 2 986 354 a2)和取代的巯基苯并咪唑盐(substituted-mercaptobenizidyolate salts)(ep 2 938 420 a1)，以及多组分体系(ep2 609 238a1)。

8、虽然这些添加剂中的许多是有用的电荷稳定剂，但是一些也具有其他功能(例如是减粘裂化剂)，这对聚丙烯基材的选择造成了限制。

9、鉴于这些添加剂的重要性，一直期望开发新型电荷稳定剂，尤其是如果在充电后立即以及在一段时间后都可以获得改善的过滤性能(表明良好的电荷保持率)。

技术实现思路

1、本发明基于以下发现：某些电荷稳定剂，先前仅知晓其用作用于聚酰胺(特别是用于尼龙)的热和uv/光稳定剂，令人惊讶地充当用于聚丙烯基驻极体的有效电荷稳定剂。

2、本发明因此涉及一种聚丙烯组合物(pc)，其包含：

3、i)基于所述组合物的总重量的95.0至99.99重量％的聚丙烯(pp)，优选丙烯均聚物(hpp)；和

4、ii)基于所述组合物的总重量的0.01至5.0重量％的根据式(i)的化合物

5、

6、其中各个r独立地选自c1至c6亚烷基、c2至c6亚烯基和单键，各个r’独立地选自h和c1至c6烷基，各个r”独立地选自h和c1至c22烷基，其中各个亚烷基、亚烯基和烷基可以任选地被氘或氟取代，并且中心苯环上的两个取代基可以以邻位、间位或对位关系定位；

7、其中基于所述组合物的总重量，聚丙烯(pp)，更优选丙烯均聚物(hpp)以及根据式(i)的化合物的各个含量总计达至少98.0重量％，更优选至少99.0重量％，并且

8、其中聚丙烯(pp)，更优选丙烯均聚物(hpp)的根据iso 1133在230℃在2.16kg的负荷下测定的熔体流动速率mfr2在400至5000g/10min的范围内，并且聚丙烯(pp)，更优选丙烯均聚物(hpp)的根据iso 11357通过差示扫描量热法(dsc)测定的熔融温度tm在140至170℃的范围内。

9、在另一个方面，本发明涉及由本发明的聚丙烯组合物(pc)制成的熔喷网。

10、本发明还涉及一种用于制备本发明的熔喷网的方法，其包括以下步骤：

11、(a.i)提供聚丙烯(pp1)，更优选丙烯均聚物(hpp1)；

12、或者

13、(a.ii)或提供聚丙烯(pp2)，更优选丙烯均聚物(hpp2)以及减粘裂化剂，优选过氧化物自由基产生剂；

14、和

15、(b)提供根据式(i)的化合物；

16、(c)在造粒机中将步骤(a)和(b)中提供的组分的混合物进行造粒，以获得聚丙烯组合物(pc)，该聚丙烯组合物(pc)包含基于所述组合物的总重量的95.0至99.9重量％的聚丙烯(pp)，更优选丙烯均聚物(hpp)以及基于所述组合物的总重量的0.01至5.0重量％的根据式(i)的化合物；

17、(d)将步骤(c)中获得的共混粒料进行熔喷；以及

18、(e)优选地将步骤(d)中获得的熔喷网进行静电充电，以获得驻极体熔喷网。

19、在最后一个方面，本发明涉及根据式(i)的化合物用于使由聚丙烯组合物(pc)制成的驻极体熔喷网中的电荷稳定的用途，该聚丙烯组合物(pc)包含：

20、i)基于所述组合物的总重量的95.0至99.99重量％的聚丙烯(pp)，优选丙烯均聚物(hpp)；和

21、ii)基于所述组合物的总重量的0.01至5.0重量％的根据式(i)的化合物，

22、

23、其中各个r独立地选自c1至c6亚烷基、c2至c6亚烯基和单键，各个r’独立地选自h和c1至c6烷基，各个r”独立地选自h和c1至c22烷基，其中各个亚烷基、亚烯基和烷基可以任选地被氘或氟取代，并且中心苯环上的两个取代基可以以邻位、间位或对位关系定位；

24、其中基于所述组合物的总重量，聚丙烯(pp)，更优选丙烯均聚物(hpp)以及根据式(i)的化合物的各个含量总计达至少98.0重量％，更优选至少99.0重量％，并且

25、其中聚丙烯(pp)，更优选丙烯均聚物(hpp)的根据iso 1133在230℃在2.16kg的负荷下测定的熔体流动速率mfr2在400至5000g/10min的范围内，并且聚丙烯(pp)，更优选丙烯均聚物(hpp)的根据iso 11357通过差示扫描量热法(dsc)测定的熔融温度tm在140至170℃的范围内。

26、定义

27、丙烯均聚物是基本上由丙烯单体单元组成的聚合物。由于杂质，尤其是商业聚合工艺期间的杂质，所以丙烯均聚物可以包含至多1.0摩尔％的共聚单体单元，优选至多0.5摩尔％的共聚单体单元，更优选至多0.1摩尔％的共聚单体单元，还更优选至多0.05摩尔％的共聚单体单元并且最优选至多0.01摩尔％的共聚单体单元。特别优选的是，丙烯是唯一可检测的单体。丙烯无规共聚物是丙烯单体单元和共聚单体单元(优选选自乙烯和c4-c12α-烯烃)的共聚物，其中共聚单体单元无规地分布在聚合物链上。丙烯无规共聚物可以包含来自一种或多种在其碳原子量方面不同的共聚单体的共聚单体单元。在以下，除非另有说明，否则量以按重量计的％(重量％)给出。

28、驻极体是一种具有准永久静电荷或偶极极化的介电材料。其可以被设想为是永久磁体的静电等效物。在本发明的上下文中，驻极体被鉴别为带有准永久静电荷(即被静电充电)的任何材料。当在本发明的上下文中使用时，短语“静电充电”并不表示电荷是如何产生的，而是表示该材料具有静电荷，这与带有由聚烯烃中的含离子组分(如金属盐或者阳离子或阴离子共聚单体)产生的电荷相反。静电荷可以通过本领域技术人员已知的许多方法(包括但不限于静电纺丝、电晕充电、摩擦生电(tribocharging，或称为摩擦充电)、用水充电(hydro-charging，或称为水力充电)或在电场中)引入。