一种自清洁疏水性聚丙烯及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种自清洁疏水性聚丙烯及其制备方法，将等规均聚聚丙烯和改性剂熔融共混制得自清洁疏水性聚丙烯，等规均聚聚丙烯由茂金属催化制得，改性剂由超高分子量PE、有机硅油、玻璃微球和无机矿物组成；制得的自清洁疏水性聚丙烯由等规均聚聚丙烯以及分散在其内部和表面的改性剂组成，在等规均聚聚丙烯的表面，超高分子量PE形成凸起结构，玻璃微球形成乳突结构，有机硅油富集在玻璃微球表面；该自清洁疏水性聚丙烯的表面水的接触角≥110°，滚动角<45°。本发明专利技术有效解决了现有技术提高聚丙烯材料的疏水性所采用的工艺较为复杂以及取得的效果较差的问题。

A self-cleaning hydrophobic polypropylene and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种自清洁疏水性聚丙烯及其制备方法
本专利技术属于高分子材料
，涉及一种自清洁疏水性聚丙烯及其制备方法。
技术介绍
聚丙烯(PP)价格低廉、环境友好、应用广泛，具有优良的力学性能、耐热性、化学稳定性和耐候性。聚丙烯被广泛应用于餐饮包装、家庭日用品包装、自来水输送管道、食品包装袋等领域。聚丙烯虽然属于低极性高分子疏水材料，但表面张力仍然较大，如家电领域的厨电产品中，聚丙烯制品容易吸附水，在潮湿环境滋生细菌，如果改进聚丙烯的疏水性能，可以进一步拓展其在包装、厨电等领域的应用。对于固体表面超疏水性的评估有两个经典的评价方法：接触角(CA)和滚动角(SA)，如文献1(“Ultrahydrophobicsurfaces.Effectsoftopographylengthscalesonwettability,”Langmuir,vol.16,no.20,pp.7777–7782,2000)和文献2(EffectsoftheSurfaceRoughnessonSlidingAnglesofWaterDropletsonSuperhydrophobicSurfaces，Langmuir，2000，16，5754)在疏水聚丙烯材料的实际应用中，对材料的成本和工艺的简便性都提出了要求。等离子体刻蚀技术是制备粗糙表面直接有效的方法，文献3(利用室温等离子体预处理和紫外光引发接枝聚合构造聚丙烯超疏水表面研究[J]；科技通报；2009年06期)中公开了使用等离子体刻蚀法对PP表面进行刻蚀处理，使材料表面产生多孔结构，且表层存在一定的粗糙度，然后将甲基丙烯酸十二氟庚酯接枝聚合到处理过的PP基材表面，制得的PP的表面的接触角超过150°；这种的方法虽然简便，但是效果差、成本高。另外，专利技术专利CN101985499A公开了一种超疏水表面聚丙烯的制备方法，该专利技术将聚丙烯置于等离子体发生器中，利用紫外光下进行接枝聚合反应制得所述超疏水表面聚丙烯，但接枝不易控制、大量溶剂使用也容易产生污染问题。因此，研究一种工艺简单且能有效提高聚丙烯材料的疏水性的方法具有十分重要的意义。
技术实现思路
本专利技术提供一种自清洁疏水性聚丙烯及其制备方法，目的是解决现有技术中在提高聚丙烯材料的疏水性时所采用的工艺复杂、成本较高且效果不太好的问题。为达到上述目的，本专利技术的方案如下：一种自清洁疏水性聚丙烯的制备方法，将等规均聚聚丙烯和改性剂熔融共混制得自清洁疏水性聚丙烯，等规均聚聚丙烯由茂金属催化制得，改性剂主要由超高分子量PE、有机硅油和玻璃微球组成。本专利技术的原理如下：茂金属催化合成的均聚聚丙烯相较于其他方法合成的均聚聚丙烯，其分子链中有大量的非结晶空洞；而超高分子量PE的分子量大，无法与聚丙烯树脂(特别是由茂金属催化合成的聚丙烯树脂)完全相容，聚丙烯树脂中加入超高分子量PE可以起到两个作用：一是可以进一步压缩非结晶区域的空洞，空洞被压缩变小，导致玻璃微球更容易被挤压到表面，形成微凸结构；二是由于超高分子量PE的熔点与树脂有20℃左右的温度差，其在注塑加工时，一部分会析出到树脂表面，形成“凸起”结构；聚丙烯树脂中加入的玻璃微球起到两个作用，一是上述的由于空洞被压缩，使得玻璃微球挤压到表面形成微凸结构，二是起到异相成核的作用，控制聚丙烯树脂的分子链间隙在一定范围内，因此，形成的空洞更加的均匀，从而被挤出的玻璃微球所形成的微凸分布会更加的均匀，形成类似于荷叶表面的乳突结构，这与超高分子量PE形成的“凸起”结构一起从物理结构上赋予了聚丙烯材料巨大的比表面积，疏水性大大增加；聚丙烯树脂中还加入了有机硅油，是利用有机硅油的低表面能来降低聚丙烯材料的表面能，而且在本专利技术的聚丙烯材料中，加入的有机硅油会富集到玻璃微球的表面，而无玻璃微球的周边没有有机硅油，所以，聚丙烯材料的表面能会进一步降低，疏水性得到进一步提升。作为优选的技术方案：如上所述的一种自清洁疏水性聚丙烯的制备方法，等规均聚聚丙烯的熔点为162～165℃(按DSC法测得)。如上所述的一种自清洁疏水性聚丙烯的制备方法，超高分子量PE的分子量为150～900万，熔点为130～135℃(按DSC法测得)，与上述的等规均聚聚丙烯的熔点之间存在熔点差，使得超高分子量PE会在加工注塑过程中可以析出，形成凸起结构。如上所述的一种自清洁疏水性聚丙烯的制备方法，有机硅油为羟基氟硅油，羟基含量>3wt％，粘度为30000～150000cP，闪点>350℃；满足该条件的羟基氟硅油更容易加工迁移到聚丙烯树脂的表面，但是如果闪点过低，会存在燃烧危险。如上所述的一种自清洁疏水性聚丙烯的制备方法，玻璃微球为二氧化硅玻璃微球，平均粒径为3～5μm。如上所述的一种自清洁疏水性聚丙烯的制备方法，改性剂还包括无机矿物，无机矿物具有多孔吸附结构，平均粒径为100～1000目(优选为300～500目)，例如活性炭、硅藻土、凹凸棒石、海泡石、蒙脱石、沸石等等。由于有机硅油与聚丙烯树脂的结合力差，在聚丙烯树脂在使用过程中会不断迁移损失，而在聚丙烯材料中加入的具有多孔结构的无机矿物，可以利用其物理吸附作用吸附有机硅油，减缓有机硅油的损失，使聚丙烯材料的疏水效果更加持久。如上所述的一种自清洁疏水性聚丙烯的制备方法，按重量份数计，各组分的含量为：等规均聚聚丙烯40～80，超高分子量PE1～10，有机硅油1～10，玻璃微球1～10，无机矿物5～30。如上所述的一种自清洁疏水性聚丙烯的制备方法，熔融共混的过程为：首先将有机硅油和无机矿物放入高混机中混合3～5min充分润湿后出料，在80～120℃的温度条件下放置2～4h，然后同其他原料一起放入高混机中混合3～5min得到混合物，最后将混合物送入螺杆转数为180～600转/分的双螺杆挤出机中挤出造粒，双螺杆挤出机的加工温度为：输送段160～170℃，熔融段180～200℃，剪切段210～260℃。本专利技术采用的熔融共混的方法，过程简单，工艺容易控制。本专利技术还提供采用如上任一项所述的一种自清洁疏水性聚丙烯的制备方法制得的自清洁疏水性聚丙烯，由等规均聚聚丙烯以及分散在其内部和表面的改性剂组成，等规均聚聚丙烯由茂金属催化制得，改性剂主要由超高分子量PE、有机硅油和玻璃微球组成；在等规均聚聚丙烯的表面，超高分子量PE形成凸起结构，玻璃微球形成乳突结构，有机硅油富集在玻璃微球表面。作为优选的技术方案：如上所述的自清洁疏水性聚丙烯，自清洁疏水性聚丙烯的表面水的接触角≥110°，滚动角<45°。有益效果：(1)本专利技术的一种自清洁疏水性聚丙烯的制备方法，通过添加玻璃微球、有机硅油和超高分子量PE组成的改性剂，利用改性剂对聚丙烯树脂的作用，并形成了类似荷叶表面的乳突结构，大大提高了聚丙烯树脂的疏水性；(2)本专利技术的一种自清洁疏水性聚丙烯的制备方法，采用熔融共混(螺杆挤出机挤出)的方法制备疏水性的聚丙烯材料，操作简单，工艺容易控制；(3)本专利技术的自清洁疏水性聚丙烯本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种自清洁疏水性聚丙烯的制备方法，其特征是：将等规均聚聚丙烯和改性剂熔融共混制得自清洁疏水性聚丙烯，等规均聚聚丙烯由茂金属催化制得，改性剂主要由超高分子量PE、有机硅油和玻璃微球组成。/n

【技术特征摘要】
1.一种自清洁疏水性聚丙烯的制备方法，其特征是：将等规均聚聚丙烯和改性剂熔融共混制得自清洁疏水性聚丙烯，等规均聚聚丙烯由茂金属催化制得，改性剂主要由超高分子量PE、有机硅油和玻璃微球组成。


2.根据权利要求1所述的一种自清洁疏水性聚丙烯的制备方法，其特征在于，等规均聚聚丙烯的熔点为162～165℃。


3.根据权利要求1所述的一种自清洁疏水性聚丙烯的制备方法，其特征在于，超高分子量PE的分子量为150～900万，熔点为130～135℃。


4.根据权利要求1所述的一种自清洁疏水性聚丙烯的制备方法，其特征在于，有机硅油为羟基氟硅油，羟基含量>3wt％，粘度为30000～150000cP，闪点>350℃。


5.根据权利要求1所述的一种自清洁疏水性聚丙烯的制备方法，其特征在于，玻璃微球为二氧化硅玻璃微球，平均粒径为3～5μm。


6.根据权利要求1所述的一种自清洁疏水性聚丙烯的制备方法，其特征在于，改性剂还包括无机矿物，无机矿物具有多孔吸附结构，平均粒径为100～1000目。


7.根据权利要求6所述的一种自清洁疏水性聚丙烯的制备方法，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：张强，陈晓东，孟成铭，徐东东，王尹杰，李莉，陈光伟，陈超，
申请(专利权)人：上海日之升科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31