含β球晶的挤出聚丙烯片材制造技术

本发明专利技术公开了含高β结晶度的改进的挤出聚丙烯片材和制造上述片材的方法。该聚丙烯片材含有至少一层树脂状丙烯聚合物和有效量的β球晶。其中通过向聚合物中加入β成核剂生产片材中的β球晶。片材中β球晶的存在有助于穿孔片材的后拉伸处理以制造单轴或双轴取向网状物结构，而且也扩大了进行上述拉伸的温度范围。所得网状物的密度比无β球晶的聚丙烯网状物的密度低。在取向步骤中穿孔的β成核片材也具有不同的拉伸特性，从而使更多的树脂状聚合物拉出纵向和横向线股之间的节点连接区，同时更高百分比的网状物面积具有固体聚合物结构，上述改变的拉伸行为导致取向网状物具有更高的强度和扭转刚性。这样就生产出满足最终应用所需全部机械性能的重量较轻的网状物结构，例如在土木工程和垃圾掩埋中用于稳定混凝土和土壤的加强格栅。重量较轻的挤出β成核片材也可在更快的线速度下拉伸，从而降低了制造成本。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及性能改进的挤出聚丙烯片材和制造该聚丙烯片材的方法。尤其是向聚合物中添加β成核剂以在片材中形成β球晶。
技术介绍
在土木工程和垃圾掩埋中使用塑料网状物结构作为稳定混凝土和土壤的加强格栅。上述塑料网状物结构通常为单轴或双轴拉伸以提供高度稳定、耐腐蚀的结构，从而在上述领域中用于稳定土壤、单板，填埋场中的排水网状物以及稳定道路、桥梁和类似建筑中的混凝土。已将双轴取向的聚丙烯网状物用于加固路床。通常塑料网状物结构由聚丙烯均聚物或丙烯与乙烯或丁烯的共聚物构成。在使用中减少或消除蠕变是非常重要的，例如在稳定道路和土壤时，加强材料应具有最小的蠕变从而不会在道路下面过度拉伸。由于聚烯烃塑料网状物不会水解，因此特别适合于上述应用。为得到最小的蠕变，塑料网状物应具有高的模量和足够的厚度以使其在施加有荷载时变形最小(即，具有低的蠕变)。尽管现有的塑料加强网状物结构在所需目的，改进工艺和降低结构成本方面是令人满意的。在原先用于生产双轴取向聚丙烯网状物的技术中，处于纵向和与机器呈横向的线股的接合处(本文称之为“节点”)外围的材料主要含有自由的分子取向，因此上述节点区域具有不理想的低强度。而且上述节点的中心区易于形成厚的未取向的隆起。上述隆起组成弱的和材料无效利用的区域。然而，纵向和与机器呈横向的线股的接合处必须结实，因为当将该网状物用于其所需功能时，该接合处承受相当大的荷载。结晶聚丙烯(也称为“全同聚丙烯”)能以三种多晶态结晶α、β和γ态。在熔融结晶材料中占支配地位的多晶态为α或单斜晶态。通常β或假六方形态存在的量很少，除非存在某些杂核或是在温度梯度或剪切力下结晶。通常只有在低分子量或高压下结晶的立构嵌段片断才观察到γ或三斜晶态。α态也称为“α-球晶”和“α-晶体”。β态也称为“β-球晶”，“β-晶体”，“β-态球晶”或“β-结晶度”。β-晶体通常比α-晶体熔点低10-15℃。通常，挤出聚丙烯片材主要含有α球晶。可将β成核剂添加到聚丙烯树脂中以提高所得聚丙烯片材中的β球晶的量。含β球晶的多孔性聚丙烯膜已被用作微孔膜(参见P.Jacoby和C.Bauer的美国专利No.4,975,469)。β成核剂的存在导致片材中β球晶的形成，从而在得到的拉伸膜中产生微孔结构。上述微孔允许气体透过该膜。同样地，在可热成型热塑性树脂聚丙烯中添加β成核剂以扩大该片材的加工温度范围并防止在热成型炉中熔垂(参见Jacoby等人的美国专利No.5,310,584)。当片材在热成型过程中变形时，β成核剂会在片材中诱发微孔。由于β球晶比α球晶的熔点低，因此含高含量β球晶的片材与由α成核的聚丙烯或非成核聚丙烯形成的片材相比能在更低的温度下热成型。从而使得片材在热成型炉中软化而不过度熔垂。聚丙烯网状物结构必须结实并有弹性。其形成过程包括沿一个或两个方向拉伸。这样在形成取向网状物结构时就不会在炉中发生熔垂。同样，如果加入β球晶，诱发的微孔能导致形成网状物的取向线股发生不理想的强度降低。因此，本专利技术的目的在于提供一种性能改进且成本比标准聚丙烯网状物低的双轴取向聚丙烯网状物。本专利技术进一步提供了更高效和低成本的制造聚丙烯网状物的方法。专利技术概述本专利技术公开了一种改进的含高β结晶度的挤出聚丙烯片材和制造该片材的方法。该聚丙烯片材含有至少一层树脂状丙烯聚合物和有效量的β球晶。通过向聚合物中加入β成核剂在片材中产生β球晶。片材中β球晶的存在便于多孔片材的后拉伸加工以产生单轴或双轴取向的网状物，同时也扩大了拉伸的温度范围。在拉伸过程中，β球晶产生微孔，致使最终网状物的密度低于无β球晶的聚丙烯网状物。在取向步骤中，穿孔的β成核片材与无β球晶的片材相比具有不同的拉伸特性，从而将更多的树脂状聚合物拉出机械方向(MD)和横向(TD)取向线股之间的节点接合区。更高百分比的网状物区域具有固体聚合物结构。上述改变的拉伸行为产生具有更高强度和扭转刚性的取向网状物。形成网状物的线股的高强度、高模量、低密度以及网状物中更高百分比的固体聚合物使得可生产更轻的网状物结构以满足最终使用所需的所有物理性质，例如在土木工程和垃圾掩埋中稳定混凝土和土壤的加强格栅。上述重量较轻的挤出β成核片材也可在较高的线速度下拉伸，而且该较高的生产率也降低了产品的成本。因此在使用β球晶时可用更少的原材料和更快的速率形成与无β球晶聚丙烯网状物相同强度和模量的网状物。 附图说明图1表示形成聚合物网状物的示意图。图2例示了纵向取向的片材的外观。图3示例了双轴取向的片材的外光。图4示例了末端支撑且中间挠曲的横梁。图5A和5B示例了在样品1片材的第一和第二加热周期中差示扫描量热计(DSC)的加热扫描。图6A和6B示例了在样品2片材的第一和第二加热周期中DSC的加热扫描。图7A和7B示例了在样品3片材的第一和第二加热周期中DSC的加热扫描。图8示例了通过挤出片材形成的双轴取向网状物的外观。专利技术详述组分A.聚合物可使用各种类型的聚烯烃树脂作为起始基础树脂。在优选实施方案中，聚烯烃树脂是含丙烯的树脂状聚合物。该聚合物可以是聚丙烯的均聚物，丙烯和另一α-烯烃或α-烯烃混合物的无规或嵌段共聚物，或聚丙烯均聚物和不同聚烯烃的共混物。对于共聚物和共混物来说，α-烯烃可以是聚乙烯或具有4至12个碳原子的α-烯烃。优选含4至8个碳原子的α-烯烃，例如1-丁烯或1-己烯。至少50mol％的共聚物由丙烯单体构成。共聚物可含有最高为50mol％，优选最高为40mol％的乙烯或4至12个碳原子的α-烯烃或其混合物。可使用丙烯均聚物与其它诸如高密度聚乙烯、低密度聚乙烯或线性低密度聚乙烯和聚丁烯的聚烯烃的共混物。树脂状丙烯聚合物(本文也称为“聚丙烯基树脂”或“丙烯聚合物”)应具有用ASTM-1238测量的熔体流动速率(MFR)。该MFR应足够大以方便并经济的生产挤出片材，但是不应大到足以产生具有不需要的机械性能的片材。通常MFR应在约0.1至10分克/分钟(dg/min)的范围内，优选MFR从约0.25至2.5dg/min。当树脂的MFR超过10dg/min时就造成不能将片材取向到所需的拉伸比的缺点。当树脂的MFR小于0.1dg/min时，由于高的熔体粘度，在成型片材时就会遇到困难。B.β成核剂在优选实施方案中，通过加入β成核剂形成β球晶。H.J.Leugering，Makromol.Chem.109，204(1967)和A.Duswalt et al.，Amer.Chem.Soc.Div.Org.Coat.，30，No.293(1970)公开了使用某些成核剂以优先形成β态球晶。成核剂结构诱导具有规定结构的晶体形成。已知用于优选诱导β态球晶形成的其它方法并不形成可控量的β球晶。这些方法包括剪切变形的熔融结晶(参见，例如Leugering et al.，Die Angew.Makro.Chem.33，17(1973)和H.Dragaun et al.，J.Polym.Sci.，15，1779(1977))和在温度梯度中的区域结晶(参见，例如Lovingeret al.，J.Polym.Sci.，15，641(1977))。与此相反，在上述成核方法中成核剂以更可控的浓度形成β球晶。成核剂可以是无机或有机成核剂，该成核剂在与0.2至0.95K值相本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种含丙烯聚合物的挤出片材，所述丙烯聚合物含有当用ｘ－射线衍射测量时足以产生约０．２至０．９５的Ｋ值的量的β球晶或含有当用差示扫描量热计测量时足以在第一或第二加热扫描过程中出现β结晶熔融峰的量的β球晶。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：菲利普雅各比，
申请(专利权)人：美佐公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]