聚丙烯 SMS 复合无纺布及其加工方法 【技术领域】
本发明涉及一种聚丙烯无纺布， 特别是涉及一种聚丙烯复合 SMS 无纺布及加工方法。 背景技术
火灾意味着生命和安全的损失， 对飞机来说尤其如此， 火灾导致空难， 飞机火灾给 扑救带来困难， 这就要求材料难于着火， 着火后缓慢释放热量， 释放尽量少的烟雾和毒气， 一切都是为旅客赢得以秒为计的逃生时间。飞机座椅套是飞机客仓中重要的组成部分， 且 与旅客直接接触， 是座椅上常用的纺织品材料。为了安全需要， 这些飞机座椅套的阻燃是 很重要的。各国都制定了相应的阻燃标准加以控制， 例如美国的 FAR25-853 标准、 中国的 CCAR-25 标准等。
聚丙烯无纺布材料由于密度小、 同体积材料中重量轻而适用于飞机及航空用， 但 是也存在易燃、 易产生静电等缺点。 而且， 由于聚丙烯无纺布燃烧性好， 阻燃整理困难， 其常 用的阻燃剂为卤素阻燃剂特别是溴系阻燃剂， 燃烧时容易放出有毒有害气体， 容易对环境 和人体造成伤害。
为解决卤素阻燃剂环保问题， 环保型阻燃剂应运而生。采用金属阻燃剂对聚丙烯 无纺布进行整理时， 采用内添加方式由于添加量巨大， 根本无法进行纺丝， 而采用外部涂层 整理或浸轧整理， 布的手感、 外观以及防水性根本无法保证 ； 膨胀型 (IFR) 阻燃剂在聚丙烯 材料上应用被证明是一种有效的手段， 申请号为 200810063989 和 200810203878 的中国专 利申请已经记载了将聚磷酸铵、 季戊四醇、 三聚氰胺等无卤膨胀阻燃剂应用于聚丙烯材料 的制备上， 所制的复合材料具有较好的阻燃性能和环保效果。
但相对于卤素特别是溴系阻燃剂来讲， 膨胀型 (IFR) 阻燃剂添加量通常也比较 大， 通过外部涂层整理或浸轧整理方式进行添加， 由于其中聚磷酸铵系物质容易吸潮， 会达 不到要求的防水效果， 采用微胶囊包覆或添加聚水整理剂的方式 进行整理， 会使成本增 加， 不利于产品应用推广 ； 而如果采用内添加的方式， 由于添加量比较大， 而常规纺粘无纺 布纤维细度一般在 15 微米以下， 而熔喷无纺布纤维细度在几百纳米到 1 微米之间， 其他物 质的大量添加会造成纺丝断丝、 并丝或无法纺丝的情况。这些问题使制得的聚丙烯复合材 料只能应用于塑料领域， 难于应用于聚丙烯无纺布的生产， 压缩了聚丙烯无纺布材料的应 用空间， 特别是在飞机、 航空航天领域的应用， 使得应用成本较高， 不易推广。 发明内容
本发明主要目的是， 提供一种阻燃、 防水、 环保的聚丙烯 SMS 复合无纺布及其加工 方法。
为此， 本发明技术方案为 ：
本发明提供了一种聚丙烯 SMS 复合无纺布， 包括第一纺粘无纺布层、 第二熔喷无 纺布层和第三纺粘无纺布层， 顺序复合 ； 所述第一纺粘无纺布层或第三纺粘无纺布层， 基本由包括聚丙烯与聚磷酸铵粉末按照重量比进行混合的原料， 通过纺粘法工艺生产制得 ； 所 述第二熔喷无纺布层， 基本由包括等规聚丙烯与季戊四醇按重量比进行混合的原料， 按照 熔喷法生产工艺制得。
上述的聚丙烯 SMS 复合无纺布， 经过功能性整理， 带有抗静电剂和三聚氢胺， 所述 抗静电剂重量含量为 0.1％ -0.3％， 所述三聚氢胺重量含量为 2％ -3％。
上述的聚丙烯 SMS 复合无纺布， 所述第一或第三纺粘无纺布层经过功能性抗静电 后整理， 带有抗静电剂。
上述的聚丙烯 SMS 复合无纺布， 所述第二熔喷无纺布层， 基本由聚丙烯、 三聚氢胺 和季戊四醇按重量比混合， 依据熔喷工艺生产制得。
上述的聚丙烯 SMS 复合无纺布， 所述第一或第三纺粘无纺布层基本由熔融指数为 32-38g/min 的聚丙烯与聚磷酸铵以 (91-93) ∶ (7-9) 的重量比混合制得。
上述的聚丙烯 SMS 复合无纺布， 所述第二熔喷无纺布层基本由聚丙烯∶三聚氢 胺∶季戊四醇＝ (88-92) ∶ (3-5) ∶ (5-7) 重量比混合制得。
上 述 的 聚 丙 烯 SMS 复 合 无 纺 布， 所述第二熔喷无纺布层基本由熔融指数为 800-1500g/10min 的等规聚丙烯与季戊四醇以 (93-95) ∶ (5-7) 重量比混合制得。 同时， 本发明提出了一种聚丙烯复合无纺布的生产方法， 包括如下步骤 ：
第一纺粘无纺布或第三纺粘无纺布生产步骤 ： 基本由包括等规聚丙烯与聚磷酸铵 粉末按照重量比进行混合的原料， 通过纺粘法工艺生产制得 ；
第二熔喷无纺布生产步骤 ： 基本由包括等规聚丙烯切片与季戊四醇按重量比进行 混合的原料， 按照熔喷法生产工艺制得 ；
复合步骤 ： 第一纺粘无纺布、 第二熔喷无纺布、 第三纺粘无纺布的顺序复合。
上述的聚丙烯复合无纺布的生产方法， 其特征是 ： 还包括后整理步骤 ： 进行功能 性整理， 使聚丙烯复合无纺布带有抗静电剂和三聚氢胺。
上述的聚丙烯复合无纺布的生产方法， 第一纺粘无纺布或第三纺粘无纺布生产过 程包括 ： 将熔融指数为 32-38g/10min 的聚丙烯与聚磷酸铵按照 (15-35) ∶ (65-85) 的重量 比进行混合， 然后通过熔融挤出制成含有聚磷酸铵的聚丙烯 ； 将熔融指数为 32-38g/10min 的聚丙烯与所述含有聚磷酸铵的聚丙烯按照 (89-92) ∶ (8-11) 的重量比进行混合， 然后按 照聚丙烯纺粘法工艺生产出无纺布。
上述的聚丙烯复合无纺布的生产方法， 第一纺粘无纺布或第三纺粘无纺布生产过 程包括 ： 将所述熔融指数 32-38g/min 的聚丙烯与聚磷酸铵以 (91-93) ∶ (7-9) 的重量比混 合生产出无纺布。
上述的聚丙烯复合无纺布的生产方法， 第二熔喷无纺布的生产过程包括 ： 将熔融 指数为 800-1500g/10min 的聚丙烯与季戊四醇以 (93-95) ∶ (5-7) 重量比进行混合， 按照 聚丙烯的熔喷法生产工艺生产出熔喷无纺布。
上述的聚丙烯复合无纺布的生产方法， 第二熔喷无纺布的生产过程包括 ： 将聚丙 烯、 三聚氰胺和季戊四醇按为 (88-92) ∶ (3-5) ∶ (5-7) 添加重量比混合， 按照聚丙烯的熔 喷法生产工艺生产出熔喷无纺布。
上述的聚丙烯复合无纺布的生产方法， 第一纺粘无纺布或第三纺粘无纺布生产过 程还包括功能性抗静电后整理， 使其带上重量含量为 0.1％～ 0.3％的抗静电剂。
采用上述技术方案， 本发明具有的有益效果是 ：
本发明采用 IFR 阻燃体系对聚丙烯无纺布进行阻燃整理， 将不同的阻燃组分以不 同的方式添加到聚丙烯 SMS 复合材料的各个分层， 达到良好阻燃、 防水效果。由于是分别 添加， 克服了同时添加时多组分添加量过大时在纺丝时形成断丝、 丝及无法正常纺丝的情 况； 季戊四醇溶于水， 将季戊四醇添加入中间层， 以聚丙烯包覆， 外面附以同样包覆有多磷 酸铵的第一或第三纺粘无纺布层， 可以充分阻隔， 保留原聚丙烯材料的拒水性能。
按照上述的生产方法生产出的聚丙烯 SMS 无纺布， 同时具备了阻燃、 防水、 环保、 舒适的效果， 其阻燃等级可以达到 FAR25-853 和中国 CCAR-25 标准的垂直阻燃要求， 按照 GB/T4745 进行表面沾水性测试， 其表面沾水性在 2-3 级之间 ； 按照 AATCC127 测试其静水 压， 静水压在 20-30cmH2O 之间。
在进行抗静电处理后， 抗静电能满足 EN1149-1 的要求， 其表面电阻在 5×109 欧以 下。
在优选的技术方案中， 生产出的聚丙烯 SMS 无纺布， 同时具备抗静电、 阻燃、 防水、 2 环保等效果外， 其表面沾水性达到 3-4 级， 40g/m 的以上的 SMS 无纺布静水压根据 AATCC127 测试可达到 40cmH2O 以上。
按照上述的生产方法生产出的聚丙烯 SMS 无纺布， 同时具有阻燃、 抗静电、 环保、 安全、 舒适、 成本较低等特性， 可以满足飞机和航天器用纺织品的要求， 可广泛应用于飞机 座椅套等， 也可以用于有阻燃要求的工业防护、 装饰等领域。 具体实施方式
下面通过具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
实施例 1 ：
(1) 将熔融指数在 38g/10min 的聚丙烯 ( 记为 A) 与聚磷酸铵粉体按照 35 ∶ 65 的 重量比制成含有聚磷酸铵的聚丙烯原料 ( 记为 B) ；
(2) 将 A 和 B 按照 92 ∶ 8 的重量比混合按照聚丙烯纺粘法非织造工艺生产克重为 17g/m2 的纺粘无纺布 S ；
(3) 将熔融指数为 1500g/10min 的等规聚丙烯切片 ( 记为 C) 与季戊四醇以 93 ∶ 7 重量比进行混合按照聚丙烯的熔喷法生产工艺生产出 12g/m2 的熔喷无纺布 M ；
(4) 将 S、 M、 S 按照此顺序进行复合， 复合方式为热轧， 生产出 46g/m2 的 SMS 复合 无纺布 ；
(5) 将复合好的 SMS 浸轧抗静电剂和三聚氰胺乙酯的混合溶液， 按照有效 含固率 进行上油， 使抗静电剂上油率为 0.15％、 三聚氰胺乙酯上油率为 2％， 生产出克重为 47g/m2 的阻燃、 抗静电、 防水、 环保的 SMS 无纺布。
对于 IFR 阻燃体系各组分对生产的无纺布的据水性的影响， 其中季戊四醇溶于 水， 将季戊四醇添加入上述中间层的第二熔喷无纺布中， 季戊四醇被聚丙烯切片颗粒包覆， 外面附以上述同样包覆有多磷酸铵的第一或第三无纺布层。这种三夹层结构可以充分阻 隔， 保留原聚丙烯材料的拒水性能。 其中抗静电剂本身就属于亲水型抗静电剂， 但在低于一 定限度时候其整理后的材料并不亲水， 不会对无纺布的拒水性有影响。
抗静电剂选用 GOULSTON TECHNOLOGIES INC. 的 Lurol ASY 或德国希纶赛赫公司的 POLYFIX N 等。
实施例 2 ：
(1) 将熔融指数在 38g/10min 的聚丙烯 A 与聚磷酸铵粉体按照 15 ∶ 85 的重量比 制成含有聚磷酸铵的聚丙烯原料 B ；
(2) 将 A 和 B 按照 89 ∶ 11 的重量比混合按照聚丙烯纺粘法非织造工艺生产克重 为 14g/m2 的纺粘无纺布 S ；
(3) 将熔融指数为 1500g/10min 的等规聚丙烯切片 C 与季戊四醇以 93 ∶ 7 重量比 进行混合按照聚丙烯的熔喷法生产工艺生产出 10g/m2 的熔喷无纺布 M ；
(4) 将 S、 M、 S 按照此顺序进行复合， 复合方式为热轧， 生产出 38g/m2 的 SMS 复合 无纺布 ；
(5) 将复合好的 SMS 浸轧抗静电剂和三聚氰胺乙酯的混合溶液， 按照有效含固率 进行上油， 使抗静电剂上油率为 0.10％、 三聚氰胺乙酯上油率为 3％， 生产出克重为 39.2g/ m2 的阻燃、 抗静电、 防水、 环保的 SMS 无纺布。
实施例 3 ：
(1) 将熔融指数在 32g/10min 的聚丙烯 A 与聚磷酸铵粉体按照 20 ∶ 80 的重量比 制成含有聚磷酸铵的聚丙烯原料 B ； (2) 将 A 和 B 按照 90 ∶ 10 的重量比混合按照聚丙烯纺粘法非织造工艺生产克重 为 16g/m2 的纺粘无纺布 S1 ；
(3) 将熔融指数为 1500g/10min 的等规聚丙烯切片 C 与季戊四醇以 95 ∶ 5 重量 比进行混合按照聚丙烯的熔喷法生产工艺生产出 12g/m2 的熔喷无纺布 M1 ；
(4) 将 S1、 M1、 S1 按照此顺序进行复合， 复合方式为热轧， 生产出 38g/m2 的 SMS 复 合无纺布 ；
(5) 将复合好的 SMS 浸轧抗静电剂和三聚氢胺乙酯的混合溶液， 按照有效含固率 进行上油， 使抗静电剂上油率为 0.15％、 三聚氢胺上油率为 2.4％， 生产出克重为 45.4g/m2 的 SMS 无纺布， 此布根据 FAR25.853 条件进行垂直燃烧测试损毁长度为 19cm、 无明火、 无融 滴、 表面电阻为 3×109 欧 (EN1149-1 标准测试条件为温度 23±1℃， 湿度 25±5％ )、 测试静 水压为 24H2O(AATCC127 标准测试条件 )、 表面沾水性 2 级 (GB/T4745 标准测试条件 )。
实施例 4 ：
(A) ： 将熔融指数为 32g/min 的聚丙烯 A 与聚磷酸铵以 93 ∶ 7 的重量比混合生产 2 出 22g/m 的纺粘无纺布 S1 ；
(3) 将熔融指数为 1500g/10min 的等规聚丙烯切片 C 与季戊四醇以 95 ∶ 5 重量比 进行混合按照聚丙烯的熔喷法生产工艺生产出 14g/m2 的熔喷无纺布 M1 ；
(4) 将 S1、 M1、 S1 按照此顺序进行复合， 复合方式为热轧， 生产出 58g/m2 的 SMS 复 合无纺布 ；
(5) 将复合好的 SMS 浸轧抗静电剂和三聚氢胺乙酯的混合溶液， 按照有效含固率 进行上油， 使抗静电剂上油率为 0.15％、 三聚氢胺上油率为 2.5％， 生产出克重为 59.8g/m2 的 SMS 无纺布， 此布根据 FAR25.853 条件进行垂直燃烧测试损毁长度为 15cm、 无明火、 无融 滴、 表面电阻为 3×109 欧 (EN1149-1 标准测试条件为温度 23±1℃， 湿度 25±5％ )、 测试静 水压为 25H2O(AATCC127 标准测试条件 )、 表面沾水性 2 级 (GB/T4745 标准测试条件 )。
实施例 5 ：
(B) 当生产线为一步法 SMS 或者 SMMS 生产线时， 可分别在 S 层投料区以将将熔融 指数为 38g/min 的聚丙烯 A 与聚磷酸铵以 91 ∶ 9 的重量比混合进料， 在 M 层进料区将将熔 融指数为 800-1500g/10min 的等规聚丙烯切片 ( 记为 C) 与季戊四醇以 93 ∶ 7 重量比进行 混合进料， 按照 S ∶ M ∶ S 为 14 ∶ 10 ∶ 14 的比例生产出克重为 38g/m2 的 SMS 无纺布材 料；
(5) 将复合好的 SMS 浸轧抗静电剂和三聚氢胺乙酯的混合溶液， 按照有效含固率 进行上油， 使抗静电剂上油率为 0.2％、 三聚氢胺上油率为 2.7％， 生产出克重为 39.2g/m2 的 SMS 无纺布， 此布根据 FAR25.853 条件进行垂直燃烧测试损毁长度为 19cm、 无明火、 无融 滴、 表面电阻为 3×109 欧 (EN1149-1 标准测试条件为温度 23±1℃， 湿度 25±5％ )、 测试静 水压为 22H2O(AATCC127 标准测试条件 )、 表面沾水性 2 级 (GB/T4745 标准测试条件 )。
实施例 6 ：
(1) 将熔融指数在 32g/10min 的聚丙烯 A 与聚磷酸铵粉体按照 20 ∶ 80 的重量比 制成含有聚磷酸铵的聚丙烯原料 B1 ；
(2) 将 A 和 B 按照 90 ∶ 10 的重量比混合按照聚丙烯纺粘法非织造工艺生产克重 为 22g/m2 的纺粘无纺布 S1 ； (3) 将 S1 进行浸轧功能性后整理， 使其带上 0.1％～ 0.3％的抗静电剂， 生产出克 重 22.45g/m2 的纺粘无纺布 S2 ；
(4) 将 熔 融 指 数 为 1500g/10min 的 等 规 聚 丙 烯 切 片 C、 季 戊 四 醇、 三聚氢胺以 2 92 ∶ 3 ∶ 5 重量比进行混合按照聚丙烯的熔喷法生产工艺生产出 14g/m 的熔喷无纺布 M2 ；
(5) 将 S1、 M2、 S2 按照此顺序进行复合， 复合方式为热轧， 生产出 58.4g/m2 的 SMS 复合无纺布 ；
(6) 将 SMS 复合无纺布进行打卷放置一段时间。此布根据 FAR25.853 条件进行垂 直燃烧测试损毁长度为 15.7cm、 无明火、 无融滴、 表面电阻为 3×109 欧 (EN1149-1 标准测试 条件为温度 23±1℃， 湿度 25±5％ )、 测试静水压为 52H2O(AATCC127 标准测试条件 )、 表面 沾水性 3 级 (GB/T4745 标准测试条件 )。
将生产的无纺布通过打卷后， 使抗静电剂从含有抗静电剂的纺粘无纺布 S1 迁移 到不含有抗静电剂的纺粘无纺布 S2。经过此改进方案生产出的 SMS 复合无纺布， 不仅具有 实施例一的优点， 而且由于三聚氰胺也被聚丙烯颗粒包覆， 而不是以涂层方式添加， 因而消 除了其对原聚丙烯无纺布拒水性的影响。并且， 由于是通过打卷迁移的方法实现抗静电剂 迁移， 在整理时候主要起阻隔液体作用的中 间层的包覆有三聚氰胺的颗粒没有被整理步 骤渗透和破坏， 是三聚氰胺处于包裹状态， 因而具有较高的防水渗透性能。 此布除具有实施 例一的阻燃、 抗静电、 安全、 环保、 舒适等效果外， 其表面沾水性达到 3-4 级， 40g/m2 的以上的 SMS 无纺布静水压根据 AATCC127 测试可达到 40cmH2O 以上。
实施例 7 ：
(1) 将熔融指数在 38g/10min 的聚丙烯 A 与聚磷酸铵粉体按照 20 ∶ 80 的重量比 制成含有聚磷酸铵的聚丙烯原料 B1 ；
(2) 将 A 和 B 按照 90 ∶ 10 的重量比混合按照聚丙烯纺粘法非织造工艺生产克重 为 22g/m2 的纺粘无纺布 S1 ；
(3) 将 S1 进 行 浸 轧 功 能 性 后 整 理， 使 其 带 上 0.2 ％ 的 抗 静 电 剂， 生产出克重 22.45g/m2 的纺粘无纺布 S2 ；
(4) 将 熔 融 指 数 为 1500g/10min 的 等 规 聚 丙 烯 切 片 C、 季 戊 四 醇、 三聚氢胺以 2 90 ∶ 3 ∶ 7 重量比进行混合按照聚丙烯的熔喷法生产工艺生产出 14g/m 的熔喷无纺布 M2 ；
(5) 将 S1、 M2、 S2 按照此顺序进行复合， 复合方式为热轧， 生产出 58.4g/m2 的 SMS 复合无纺布 ；
(6) 将 SMS 复合无纺布进行打卷放置一段时间。此布根据 FAR25.853 条件进行垂 直燃烧测试损毁长度为 15.7cm、 无明火、 无融滴、 表面电阻为 3×109 欧 (EN1149-1 标准测试 条件为温度 23±1℃， 湿度 25±5％ )、 测试静水压为 52H2O(AATCC127 标准测试条件 )、 表面 沾水性 3 级 (GB/T4745 标准测试条件 )。
实施例 8 ：
(A) ： 将熔融指数为 32g/min 的聚丙烯 A 与聚磷酸铵以 93 ∶ 7 的重量比混合生产 2 出 22g/m 的纺粘无纺布 S1 ；
(3) 将 S1 进 行 浸 轧 功 能 性 后 整 理， 使 其 带 上 0.2 ％ 的 抗 静 电 剂， 生产出克重 22.45g/m2 的纺粘无纺布 S2 ； (4) 将 熔 融 指 数 为 1500g/10min 的 等 规 聚 丙 烯 切 片 C、 季 戊 四 醇、 三聚氢胺以 2 90 ∶ 3 ∶ 7 重量比进行混合按照聚丙烯的熔喷法生产工艺生产出 14g/m 的熔喷无纺布 M2 ；
(5) 将 S1、 M2、 S2 按照此顺序进行复合， 复合方式为热轧， 生产出 58.4g/m2 的 SMS 复合无纺布 ；
(6) 将 SMS 复合无纺布进行打卷放置一段时间。此布根据 FAR25.853 条件进行垂 直燃烧测试损毁长度为 15.7cm、 无明火、 无融滴、 表面电阻为 3×109 欧 (EN1149-1 标准测试 条件为温度 23±1℃， 湿度 25±5％ )、 测试静水压为 52H2O(AATCC127 标准测试条件 )、 表面 沾水性 3 级 (GB/T4745 标准测试条件 )。
上述各例中， 虽然仍是采用 IFR 阻燃体系对聚丙烯无纺布进行阻燃整理， 但是在 技术方案中将三种不同的组分聚磷酸铵、 季戊四醇和三聚氰胺以不同的方式添加到聚丙烯 SMS 复合材料的各个分层， 如通过粉末与固体颗粒混合步骤使聚磷酸铵均匀分散到聚丙烯 切片颗粒中， 而季戊四醇被聚丙烯包裹从而均匀分散， 使生产出来的 SMS 无纺布在不同层 面上添加有聚磷酸铵、 季戊四醇、 三聚氰胺， 形成了完整的 IFR 阻燃体系， 不仅达到良好阻 燃效果的目的 ； 而且按照以上方法生产出的 SMS 无纺布， 由于是分别添加阻燃剂， 克服了同 时添加时多组分添加量过大时在纺丝时形成断丝、 并丝及无法正常纺丝的情况。
本方法生产的 SMS 无纺布用作飞机座椅座套材料时， 具有阻燃、 抗静电、 防水等特 点， 并且环保， 可在飞机上安全使用。并且此材料使用完毕后可集中回收再造粒使用， 有利 于石油再生品原料节约。
以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明， 不能认定本发 明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说， 在不脱 离本发明构思的前提下， 还可以做出若干简单推演或替换， 都应当视为属于本发明的保护 范围。 例如， 在优选的实施方式中， 将三聚氰胺连同季戊四醇一同添加入聚丙烯中， 聚丙烯、 三聚氰胺和季戊四醇的添加重量比为 (88-92) ∶ (3-5) ∶ (5-7)。 当生产线中存在粉末与固 体颗粒混合系统时， 将所述熔融指数 32-38g/min 的聚丙烯与聚磷酸铵以 (91-93) ∶ (7-9)
的重量比混合生产出无纺布。当生产线为一步法 SMS 生产线时， 可分别在外层投料区将 熔 融 指 数 为 32-38g/min 的 聚 丙 烯 切 片 与 聚 磷 酸 铵 以 (91-93) ∶ (7-9) 的 重 量 比 混 合 进料， 在中间层进料区将熔融指数为 800-1500g/10min 的等规聚丙烯切片与季戊四醇以 (93-95) ∶ (5-7) 重量比进行混合进料， 按照一步法 SMS 生产工艺生产出 SMS 无纺布。可将 复合好的 无纺布以浸轧或涂覆方式进行功能性整理， 使带上重量含量为 0.1％～ 0.3％的 抗静电剂和 2％～ 3％的三聚氰胺。9