The invention discloses a method for preparing high barrier polypropylene material by controlling phase morphology and interfacial crystallization. The method is characterized in that the high barrier polymer containing alpha nucleating agent is in-situ microfibrillated in polypropylene by using micro-nano cascade co-extrusion equipment. The multi-layer microstructure of oriented microfibers and \interlocked\ transgranular alpha was constructed in polypropylene by the combination of phase morphology control and interfacial crystallization control. The gas barrier properties of polypropylene can be improved by multi-layer microstructure. The invention optimizes the interfacial structure of high barrier polymer and polypropylene by interfacial crystallization without compatibilizer, solves the problem that the interfacial interaction between high barrier polymer and polypropylene is weak and restricts the further improvement of gas barrier performance in the common preparation process, and the equipment involved in the invention is simple to operate and the model is molded. It has the advantages of easy processing, low manufacturing cost, continuous production, high production efficiency and good industrial application prospect.
【技术实现步骤摘要】
一种相形态与界面结晶调控制备高阻隔聚丙烯材料的方法
本专利技术涉及一种相形态与界面结晶调控制备高阻隔聚丙烯材料的方法,更具体的说是涉及使用微纳层叠共挤出设备实现含α成核剂的高阻隔聚合物在纯聚丙烯中原位微纤化,这种聚丙烯原位微纤复合材料中含有取向微纤和大量“互锁”α横晶结构,属于高分子材料加工的
技术介绍
聚丙烯(PP),因其无毒、质轻、不透水、易加工、价格低廉而被广泛应用于包装工业中。然而,纯聚丙烯材料对氧气、二氧化碳等气体的阻隔性差,极大地限制其在食品、医药等包装领域的应用。大量研究表明,提高聚合物材料阻隔性能的关键在于:使不透气的组分垂直于气体透过方向取向排列,形成类似砖墙结构的“纳米阻隔墙”结构(nano-barrierwalls),有效延长气体分子在聚合物中扩散渗透的曲折路径。目前,不透气的组分主要有:片状填料及其衍生物(蒙脱土、石墨烯等)、高阻隔聚合物(聚乙烯醇PVA、乙烯-乙烯醇共聚物EVOH等)。具有大长径比或径厚比的片状填料广泛用于改善聚合物的阻隔性能。但是,片状填料的剥离、分散、取向通常需要复杂的工艺,难以工业化应用。相比于片状填料,直接采用高阻隔聚合物来改善PP的阻隔性能显得更加经济环保,同时还能结合两种聚合物各自的优异性能,受到广泛关注。研究发现,只有当高阻隔聚合物在PP中以纤维状或片状形态存在时,才能有效改善基体的阻隔性能。例如,Jarus[Polymer,2002,43:2401-2408]等利用微层共挤出技术制备出PP/聚酰胺66(PA66)交替多层复合材料,然后将多层材料在两相熔点间进行注塑。得到的注塑制品中PA66 ...
【技术保护点】
1.一种相形态与界面结晶调控制备高阻隔聚丙烯材料的方法,其特征在于,该方法是利用微纳层叠共挤出设备使含有α成核剂的高阻隔聚合物在聚丙烯中原位微纤化后,通过微纤中的α成核剂界面结晶调控,获得多层次微观结构:(1)所述多层次微观结构包含高阻隔聚合物原位形成的取向微纤、微纤表面α成核剂诱导形成的α横晶,且相邻横晶的片晶在界面处相互穿插,形成“互锁”结构;(2)所述多层次微观结构中取向微纤与“互锁”α横晶组成的纳米阻隔墙,有效延长气体小分子在聚丙烯中扩散渗透的曲折路径,显著提高聚丙烯的气体阻隔性能。
【技术特征摘要】
1.一种相形态与界面结晶调控制备高阻隔聚丙烯材料的方法,其特征在于,该方法是利用微纳层叠共挤出设备使含有α成核剂的高阻隔聚合物在聚丙烯中原位微纤化后,通过微纤中的α成核剂界面结晶调控,获得多层次微观结构:(1)所述多层次微观结构包含高阻隔聚合物原位形成的取向微纤、微纤表面α成核剂诱导形成的α横晶,且相邻横晶的片晶在界面处相互穿插,形成“互锁”结构;(2)所述多层次微观结构中取向微纤与“互锁”α横晶组成的纳米阻隔墙,有效延长气体小分子在聚丙烯中扩散渗透的曲折路径,显著提高聚丙烯的气体阻隔性能。2.根据权利要求1所述一种相形态与界面结晶调控制备高阻隔聚丙烯材料的方法,其特征在于高阻隔聚合物为聚酯、聚偏二氯乙烯、聚乙烯醇、乙烯-乙烯醇共聚物、聚酰胺6、聚酰胺66中的一种,其添加量为5wt%-40wt%。3.根据权利要求1所述一种相形态与界面结晶调控制备高阻隔聚丙烯材料的方法,其特征在于α成核剂为二亚苄基山梨醇类、芳香族羧酸盐类、取代芳基杂环磷酸盐类、取代芳基杂环磷酸酯类、支化酰胺类、脱氢枞酸及其盐类、无机物类和高分子类中的一种,其添加量为0.1wt%-1.0wt%。4.根据权利要求1所述一种相形态与界面结晶调控制备高阻隔聚丙烯材料的方法,其特征在于将含α成核剂的高阻隔聚合物与纯聚丙烯混合后,投入由挤出机(A、B)、熔体泵(C)、四层分配器(D)、三层分配器(E)、口模(F)、牵引辊(G)构成的微纳层叠共挤出设备中,含α成核剂的高阻隔聚合物熔体在层分配器中不断被分割、...
【专利技术属性】
技术研发人员:罗珊珊,韦良强,孙静,黄安荣,秦舒浩,
申请(专利权)人:贵州省材料产业技术研究院,
类型:发明
国别省市:贵州,52
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