界面互锁多相聚丙烯基高分子共混复合材料的制备方法技术

本发明专利技术提供一种能够通过聚丙烯基分子界面自组装，构筑两相或两相以上互锁界面，改善多相高分子体系界面强度的聚丙烯基高分子共混复合材料的制备方法，是将一种或多种除聚丙烯外的塑料类高分子材料与可“熔融‑自组装”成核剂进行熔融预共混挤出，然后再与聚丙烯预混后，依次通过一段多相熔融共混，二段控温至成核剂自组装温度段内至少2s的自组装后处理即得。本发明专利技术大幅提高了聚丙烯基高分子共混复合材料的综合性能，为弱界面多相高分子体系的界面设计和优化提供新方法，且具有较广的适用范围，适于推广。

Preparation method of interfacial interlocking polyphase polypropylene based polymer blending composite material

The present invention relates to a polypropylene based interface by molecular self-assembly, build two or more phases of interlocking interface, preparation method of polypropylene based polymer blends and composites to improve the interfacial strength of multiphase polymeric systems, will be \and melting self-assembled by melt blending extrusion pre nucleating agent plastic polymer material in addition to the one or more kinds of polypropylene and polypropylene, and then premixed, followed by a multiphase melt blending, two section temperature control Zhicheng nucleating agent self assembling temperature range of at least 2S self-assembly postprocessing is. The invention can greatly improve the comprehensive performance of polypropylene based polymer blends and composites, providing a new method of interface design and Optimization for the weak interface of multiphase polymer system, and has wide application range, suitable for promotion.

【技术实现步骤摘要】
界面互锁多相聚丙烯基高分子共混复合材料的制备方法
本专利技术属于高分子材料加工
，尤其涉及一种界面互锁多相聚丙烯基高分子共混复合材料的制备方法。
技术介绍
聚丙烯是最重要的高分子材料，其年产量超过1000万吨。实现其高性能化是拓展聚丙烯应用的重要方向。其中，高分子共混是实现高分子材料高性能、多功能化的重要途径。高分子共混复合材料具有多相、多组分的特点，在各组成相间存在与本体性质不同的界面。这种独特的界面可将各组分材料连成一体，各组分间可通过界面有效传递载荷。共混复合材料性能不仅依赖于各组分自身的性质，还强烈依赖于其界面的微观结构与性能。只有具有较强界面相互作用的材料才能充分发挥各组分材料的性能，实现材料的高性能化。但对于大部分多相高分子材料而言，各组分间常常是不相容的，导致界面强度低，严重影响其实际应用。因此，界面设计和优化一直是多相高分子共混材料研究的一个重要方向。世界各国均投入大量人力、物力，研究其界面性质，发展新型的界面改性技术。如，引入与共混组分相同或相容的共聚物，包括马来酸酐接枝聚丙烯、丙烯酸接枝聚丙烯、环氧接枝聚丙烯，是广泛采用的改善不相容高分子共混物界面相互作用的有效方法。根据热力学最优原则，共聚物将处于两相界面，类似乳化剂作用，分别与各组分高分子缠结，减少界面滑移，改善两相界面作用和材料的性能。此外，采用反应性增容，在两相界面反应，形成共聚物，也可增强界面作用。但上述界面改性技术主要是通过改变两相界面张力，实现界面增容，一般需要引入大量低分子量共聚高分子材料以覆盖两相界面，常常影响共混复合材料力学性能。如伍玉娇等采用马来酸酐接枝物来实现聚丙烯/尼龙6共混物界面增容，随着接枝物含量的增加，界面相互作用增强，但其共混复合材料的拉伸强度显著降低了(伍玉娇，王珏，杨红军，骆丁胜，丁兴，工程塑料应用，2007，11：8-11)。Xu等在研究乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯-甲基丙烯酸三嵌段共聚物界面改性聚乳酸/聚丙烯共混复合材料过程中也发现当增容剂含量为5％时，共混物的模量会从2GPa降低到1.6GPa(XuY.；LoiJ.；DelgadoP.；TopolkaraevV.；McEneanyR.J.；MacoskoC.W.；HillmyerM.A.,Industrial&EngineeringChemistryResearch2015；54,(23):6108-6114.)。与此同时，相容剂的增容作用针对的体系具有单一性，例如采用酸酐接枝聚丙烯(PP-g-MAH)和马来酸酐接枝乙烯/辛烯共聚物(POE-g-MAH)只能增容聚丙烯(PP)/聚对苯二甲酸乙二酯(PET)共混物(周红军,肖炜彬,王安琪,等.马来酸酐化增容剂对PP/PET共混物性能的影响[J].合成纤维工业,2014,37(5):11-14.)。因此，目前还没有一种增容剂可以适用于所有聚丙烯基共混体系的。
技术实现思路
针对
技术介绍
中的上述缺陷和问题，本专利技术的目的是提供一种能够通过聚丙烯基分子界面自组装，构筑两相或两相以上互锁界面，改善多相高分子体系界面强度的聚丙烯基高分子共混复合材料的制备方法。该方法可大幅提高聚丙烯基高分子共混复合材料的综合性能，为弱界面多相高分子体系的界面设计和优化提供一种新方法，且具有较广的适用范围，适于推广。为了达到上述目的，本专利技术提供如下技术解决方案：界面互锁多相聚丙烯基高分子共混复合材料的制备方法，该方法是先将一种或多种除聚丙烯外的塑料类高分子材料与可“熔融-自组装”成核剂进行熔融预共混挤出，然后再与聚丙烯预混后，依次通过一段多相熔融共混，二段控温至成核剂自组装温度段内至少2s的自组装后处理即可，所述可“熔融-自组装”成核剂为分子间存在络合作用或氢键作用，能在聚丙烯熔体内熔融-自组装的化合物，成核剂添加量以聚丙烯和除聚丙烯外的塑料类高分子材料的总重量计不低于0.1％，且自组装温度段的温度比多相熔融共混段温度至少低10℃，根据工艺进行优选，至少低30℃；当采用一种或多种除聚丙烯外的塑料类高分子材料时，聚丙烯添加量以聚丙烯和除聚丙烯外的塑料类高分子材料的总重量计占比不低于40％。优选地，所述聚丙烯为均聚聚丙烯、嵌段共聚聚丙烯和无规共聚聚丙烯中的至少一种。优选地，所述除聚丙烯外的塑料类高分子材料为熔融温度在100℃到300℃之间的塑料类高分子材料，具体优选为聚乙烯、尼龙、聚酯、聚丁二烯、聚苯乙烯、聚乙烯醇、聚甲醛、聚砜、聚碳酸酯、聚苯硫醚、聚乳酸、聚己内酯、聚氨酯和聚酰亚胺。进一步优选地，所述除聚丙烯外的塑料类高分子材料为尼龙或聚苯乙烯。优选地，所述可“熔融-自组装”成核剂，包含二亚苄基山梨醇类成核剂，取代芳基杂环磷酸盐类成核剂，有机羧酸盐类成核剂，稀土化合物类β晶型成核剂和芳香族二酰胺类成核剂中一种或多种。进一步地，所述二亚苄基山梨醇类成核剂为二苄叉山梨醇(DBS)、二(对甲基苯亚甲基)山梨醇(P-Me-DBS)、二(对乙基苯亚甲基)山梨醇(P-Et-DBS)、二(3,4二甲基苯亚甲基)山梨醇(DMDBS)；所述取代芳基杂环磷酸盐类成核剂为对(4-叔丁基苯氧基)磷酸盐(NA-10)、甲基双(2,4-二叔丁基苯氧基)磷酸盐(NA-11)；所述有机羧酸盐类成核剂为双(对叔丁基苯甲酸)羟基铝盐(Al-PTBBA)、六氢化邻苯二甲酸盐(HHPA)；所述稀土化合物类β晶型成核剂为WBG系列；所述芳香族二酰胺类成核剂为TM系列。进一步优选地，所述成核剂为二苄叉山梨醇(DBS)、WBG-II和TMB-5中的一种或多种。进一步地，所述一段多相熔融共混，二段控温至成核剂自组装温度段内至少2s的自组装后处理，是通过挤出机多相熔融共混，并设置挤出机口模温度以及挤出速度，其挤出速度范围为10r/min到150r/min，使得熔融共混后的复合材料在挤出前控温至成核剂自组装温度段内至少2s；或是通过注塑机多相熔融共混，并设置注塑机口模温度以及挤出速度，其注塑速度范围为10r/min到150r/min，使得熔融共混后的复合材料在注塑前控温至成核剂自组装温度段内至少2s；或是通过硫化机多相熔融后，移至另一硫化机内控温至成核剂自组装温度段内至少60s；或是通过发泡机多相熔融共混，并设置发泡机口模温度以及挤出速度，其挤出速度范围为10r/min到150r/min，使得熔融共混后的复合材料在挤出前控温至成核剂自组装温度段内至少2s；或是通过纺丝机多相熔融共混，并设置纺丝机喷丝头温度以及挤出速度，其挤出速度范围为10r/min到150r/min，使得熔融共混后的复合材料在喷丝前控温至成核剂自组装温度段内至少2s。优选地，所述一段多相熔融共混的温度高于复合材料各相态的熔融温度，低于复合材料中各相态的分解温度。例如，使用聚对苯二甲酸乙二酯和聚丙烯共混体系，一段多相熔融共混温度设置范围为240℃到300℃；使用尼龙和聚丙烯共混体系，一段多相熔融共混温度设置范围为200℃到280℃；使用聚苯乙烯和聚丙烯共混体系，一段多相熔融共混温度设置范围为230℃到290℃。二段控温至成核剂自组装温度段的范围均为160℃到200℃。在实际工业化生产中，还可以在熔融预共混及一段多相熔融共混过程中添加其它现有技术公知的抗氧剂、稳定剂、增塑剂等其它加工助剂，以及其它本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种界面互锁多相聚丙烯基高分子共混复合材料的制备方法，其特征在于将一种或多种除聚丙烯外的塑料类高分子材料与可“熔融‑自组装”成核剂进行熔融预共混挤出，然后再与聚丙烯预混后，依次通过一段多相熔融共混，二段控温至成核剂自组装温度段内至少2s的自组装后处理即可，所述可“熔融‑自组装”成核剂为分子间存在络合作用或氢键作用，能在聚丙烯熔体内熔融‑自组装的化合物，成核剂添加量以聚丙烯和除聚丙烯外的塑料类高分子材料的总重量计不低于0.1％，且自组装温度段的温度比多相熔融共混段温度至少低10℃；当采用一种或多种除聚丙烯外的塑料类高分子材料时，聚丙烯添加量以聚丙烯和除聚丙烯外的塑料类高分子材料的总重量计占比不低于40％。

【技术特征摘要】
1.一种界面互锁多相聚丙烯基高分子共混复合材料的制备方法，其特征在于将一种或多种除聚丙烯外的塑料类高分子材料与可“熔融-自组装”成核剂进行熔融预共混挤出，然后再与聚丙烯预混后，依次通过一段多相熔融共混，二段控温至成核剂自组装温度段内至少2s的自组装后处理即可，所述可“熔融-自组装”成核剂为分子间存在络合作用或氢键作用，能在聚丙烯熔体内熔融-自组装的化合物，成核剂添加量以聚丙烯和除聚丙烯外的塑料类高分子材料的总重量计不低于0.1％，且自组装温度段的温度比多相熔融共混段温度至少低10℃；当采用一种或多种除聚丙烯外的塑料类高分子材料时，聚丙烯添加量以聚丙烯和除聚丙烯外的塑料类高分子材料的总重量计占比不低于40％。2.根据权利要求1所述的界面互锁多相聚丙烯基高分子共混复合材料的制备方法，其特征在于：所述聚丙烯为均聚聚丙烯、嵌段共聚聚丙烯和无规共聚聚丙烯中的至少一种。3.根据权利要求1或2所述的界面互锁多相聚丙烯基高分子共混复合材料的制备方法，其特征在于：所述除聚丙烯外的塑料类高分子材料为熔融温度在100℃到300℃之间除聚丙烯外的塑料类高分子材料。4.根据权利要求3所述的界面互锁多相聚丙烯基高分子共混复合材料的制备方法，其特征在于：所述除聚丙烯外的塑料类高分子材料为聚乙烯、尼龙、聚酯、聚丁二烯、聚苯乙烯、聚乙烯醇、聚甲醛、聚砜、聚碳酸酯、聚苯硫醚、聚乳酸、聚己内酯、聚氨酯和聚酰亚胺。5.根据权利要求1或2所述的界面互锁多相聚丙烯基高分子共混复合材料的制备方法，其特征在于：所述可“熔融-自组装”成核剂包含二亚苄基山梨醇类成核剂，取代芳基杂环磷酸盐类成核剂，有机羧酸盐类成核剂，稀土化合物类β晶型成核剂，芳香族二酰胺类成核剂中一种或多种。6.根据权利要求4所述的界面互锁多相聚丙烯基高分子共混复合材料的制备方法，其特征在于：所述可“熔融-自组装”成核剂包含二亚苄基山梨醇类成核剂，取代芳基杂环磷酸盐类成核剂，有机羧酸盐类成核剂，稀土化合物类β晶型成核剂，芳香族二酰胺类成核剂中一种或多种。7.根据权利要求5所述的界面互锁多相聚丙烯基高分子共混复合材料的制备方法，其特征在于：所述二亚苄基山梨醇类成核剂为二苄叉山梨醇、二(对甲基苯亚甲基)山梨醇、二(对乙基苯亚甲基)山梨醇、二(3,4二甲基苯亚甲基)山梨醇；所述取代芳基杂环磷酸盐类成核剂为对(4-叔丁基苯氧基)磷酸盐、甲基双(2,4-二叔丁基苯氧基)磷酸盐；所述有机羧酸盐类成核剂为双(对叔丁基苯甲酸)羟基铝盐、六氢化邻苯二甲酸盐；所述稀土化合物类β晶型成核剂为WBG系列；所述芳香族二酰胺类成核剂为TM系列。8.根据权利要求6所述的界面互锁多相聚丙烯基高分子共混复合材料的制备方法，其特征在于：所述二亚苄基山梨醇类成核剂为二...

【专利技术属性】
技术研发人员：聂敏，石绍宏，王琪，李怡俊，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：四川,51