一种功能化聚烯烃蜡及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种功能化聚烯烃蜡及其制备方法。其由如下步骤组成：（1）将聚烯烃蜡、线性低密度聚乙烯、惰性气体发泡剂于压力容器中，150‑180℃下熔融搅拌混合，并通过压力喷雾或机械粉碎制得微孔聚烯烃蜡粒。（2）将微孔聚烯烃蜡粒、溶胀剂、引发剂、功能化单体室温下于密闭压力容器中搅拌混合30‑60分钟，然后体系升温到60‑80℃，溶胀8‑12小时。（3）将密闭体系搅拌升温到80‑125℃，反应2‑4小时，然后抽真空1‑2小时出料，即得功能化聚烯烃蜡。采用本发明专利技术制备的功能性聚烯烃蜡具有高接枝效率、接枝均匀度高、接枝率和功能化可控。本工艺使用溶剂少、反应温度低、反应容易控制、易于工业化规模化生产，是一种绿色环保、高效、多功能化聚烯烃蜡的制备工艺和方法。

【技术实现步骤摘要】
一种功能化聚烯烃蜡及其制备方法
本专利技术属于聚烯烃蜡生产领域，具体涉及一种功能化聚烯烃蜡及其制备方法。
技术介绍
聚烯烃蜡是对低分子量聚烯烃的一种俗称，因为常温下的低分子量聚烯烃呈蜡状，其主要是指聚乙烯蜡和聚丙烯蜡。聚烯烃蜡的分子量一般在一千到几万，加上无毒无腐蚀特点，而广泛应用于润滑、分散及改善材料外观等领域。普通的聚烯烃蜡极性很低，与多种有机物相容性差，极大限制了聚烯烃蜡在某些领域中的应用。为了提高聚烯烃的极性，通常的方法是对聚烯烃蜡进行化学改性。聚烯烃蜡的化学改性就是通过化学反应，使聚烯烃蜡分子上带有极性或者具有反应性基团。经化学改性后聚烯烃蜡极性得到了改善，可反应性增强，溶解性、相容性、乳化性和偶联性等也相应提升，使其应用范围更加广泛。因此聚烯烃蜡的极性化或者是功能化是目前研究的热点领域之一。目前，聚烯烃蜡极性化或者功能化主要是通过氧化和接枝两种化学反应进行。氧化聚烯烃蜡是聚烯烃蜡在氧化剂作用下，在合适的环境下发生氧化反应而生成的产品。许多专利如CN1206719A、CN110317415A、CN109206637B、CN109206637A等都公开了制备氧化聚乙烯蜡的方法。众多文献（应用化工，2009，38（10）：1145-1148和塑料科技，2014，42（7）：119-122）研究了氧化聚烯烃蜡的制备过程。诚然，氧化法可以使聚烯烃蜡具有了一定的功能性，但是氧化法目前只局限于聚乙烯蜡，而聚丙烯蜡氧化还是有一定的局限性。另外，氧化法得到的氧化聚乙烯蜡分子上的功能基团主要是羰基、酯基、羧基和羟基等，氧化聚乙烯蜡的功能性受到了极大的限制。再者，氧化后的聚乙烯蜡存在着诸如问题，例如极性基团分布随机性大，极性或者功能化均匀差、氧化效率（酸值）低、胶体副产物多、产品颜色发黄等缺陷，限制了氧化聚乙烯蜡在某些领域的应用。与氧化工艺制备功能化聚烯烃蜡相比，接枝工艺制备功能化聚烯烃蜡显示极大地克服了氧化工艺面临的缺点和困难。接枝聚烯烃蜡的方法主要有熔融法（见专利：CN103102454B、CN104448146B、JP59,191,706、US8,200,677。文献：粘接，2003，（6）：1-3和齐齐哈尔大学学报，2006，（6）：9-11）、溶液法（见专利CN102167783A。文献：高分子材料与工程，2001，17（5）：30-33）和固相接枝法（见专利CN1986588B、CN103772614A。文献：化工进展，2016，（9）：2941-2944）。熔融接枝聚烯烃蜡工艺简单、实现连续化生产，但是此工艺接枝反应可控性差，副反应非常严重，对设备要求高，接枝率低（一般不高于1%），未反应单体残留多，接枝单体挥发对环境污染严重等缺陷。溶液接枝工艺可以客服熔融工业的某些缺点，但是由于使用大量的溶液，后处理压力大，成本高，溶剂对环境污染大，这些都限制了此工艺的工业化生产和应用领域。固相接枝工艺溶剂用量相对少，反应容易控制，制造成本低，污染小，可以根据反应时间的调节得到不同极性的粉状的聚烯烃蜡接枝产品，粉状产品有利于聚烯烃蜡的使用和进一步改性，适合工业化生产。现有的关联专利：CN1986588B和CN103772614A，文献：中国塑料，2019，（6）：31-37和石油化工，2017，（6）：731-738等公开的聚烯烃蜡及聚烯烃固相接枝共聚物的制备方法技术中，存在着共有的局限性，即接枝单体和引发剂在被接枝物上的扩散过程是不可控的，严重引起接枝效率和接枝率低，接枝均匀度不高。接枝单体和引发剂在被接枝物上的扩散过程与被接枝物粒径大小、粒径的形态、外界气压、溶胀时间和温度以及溶胀助剂溶解度参数大小息息相关。可控的接枝单体和引发剂在被接枝物上的扩散过程会提高被接枝物的接枝效率和接枝率大小、接枝均匀度。
技术实现思路
针对以上现有技术中的不足，本专利技术的目的是针对现有技术的局限性，提供了一种功能化聚烯烃蜡及其制备方法，系通过物理发泡技术使被固相接枝的聚烯烃蜡颗粒具有一定空隙率和合理的粒径度，同时采用明显的溶胀过程阶段控制，使接枝单体和引发剂在被接枝聚烯烃蜡中由不可控的扩散过程变成了可控的反应过程，致使大大提高了聚烯烃蜡的接枝效率、接枝率，以及接枝均匀度。本专利技术的工艺条件温和，反应可控，对环境污染小，容易工业化生产。制备的功能化聚烯烃蜡可广泛应于相容剂、粘合剂、偶联剂以及其他要求极性高的领域。为了解决上述技术问题，本专利技术通过下述技术方案得以解决。本申请中的一种功能化聚烯烃蜡，所述功能化聚烯烃蜡的制备方法包括以下步骤：（1）将聚烯烃蜡、线性低密度聚乙烯、惰性气体发泡剂于压力容器中，熔融搅拌混合均匀后，并通过压力喷雾/机械粉碎制得微孔聚烯烃蜡粒；（2）将微孔聚烯烃蜡粒、溶胀剂、引发剂、功能化单体室温下于密闭压力容器中搅拌混合均匀后，将体系升温，并进行溶胀；（3）将密闭溶胀的体系搅拌升温到80-125℃，保持反应2-4小时，然后抽真空抽提1-2小时出料，即得功能化聚烯烃蜡。本申请中的一种功能化聚烯烃蜡的制备方法，包括以下步骤：（1）将聚烯烃蜡、线性低密度聚乙烯、惰性气体发泡剂于压力容器中，熔融搅拌混合均匀后，并通过压力喷雾/机械粉碎制得微孔聚烯烃蜡粒；（2）将微孔聚烯烃蜡粒、溶胀剂、引发剂、功能化单体室温下于密闭压力容器中搅拌混合均匀后，将体系升温，并进行溶胀；（3）将密闭溶胀的体系搅拌升温到80-125℃，保持反应2-4小时，然后抽真空抽提1-2小时出料，即得功能化聚烯烃蜡。其中，微孔聚烯烃蜡粒制备原料的质量份数为：聚烯烃蜡80-95；线性低密度聚乙烯5-20；惰性气体1-5。一种优选的实施方式中，其惰性气体是指氮气、二氧化碳中的一种，优选氮气。一种优选的实施方式中，功能化聚烯烃蜡的制备原料的质量份数为：微孔聚烯烃蜡粒100；溶胀剂1-10；引发剂0.1-0.5；功能单体1-10。一种优选的实施方式中，所述的溶胀剂是指溶解度参数δ（cal•cm-3）1/2为8.0±1.5的溶剂，优选为乙醚、丙酮、四氯化碳、苯、二甲苯的一种或者几种的混合物。一种优选的实施方式中，所述的引发剂是指半衰期（t1/2）为1小时的且分解温度在80-130℃的过氧化物，优选为过氧化二苯甲酰、过氧化苯甲酸叔丁酯、2,2—二(叔丁基过氧化)丁烷的一种或者几种的混合物。一种优选的实施方式中，所述的功能单体是指具有不饱和双键的化合物，优选为丙烯酸及其酯类衍生物、马来酸酐及其衍生物、不饱和硅烷类、不饱和双酸或者酯、含环氧基化合物、含噁唑啉基化合物以及苯乙烯中的一种或者几种的混合物。一种优选的实施方式中，所述的聚烯烃蜡是指化学合成的聚乙烯蜡、热裂解的聚乙烯蜡、合成的聚丙烯蜡、热裂解的聚丙烯蜡、聚烯烃树脂合成时的低聚物或其副产物、费托蜡的一种或者几种。一种优选的实施方式中，所述的线性低密度聚乙烯是指由乙烯和α-烯烃共聚合而生成，且重均分子量Mw为20000-50000之间，分子量分布指数（Mw/Mn）为4.0～5.0，树脂的粒径为5-300目，熔体指数在40-100g/10min(190℃,2.本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种功能化聚烯烃蜡，其特征在于，所述功能化聚烯烃蜡的制备方法包括以下步骤：/n将聚烯烃蜡、线性低密度聚乙烯、惰性气体发泡剂于压力容器中，熔融搅拌混合均匀后，并通过压力喷雾/机械粉碎制得微孔聚烯烃蜡粒；/n将微孔聚烯烃蜡粒、溶胀剂、引发剂、功能化单体室温下于密闭压力容器中搅拌混合均匀后，将体系升温，并进行溶胀；/n将密闭溶胀的体系搅拌升温到80-125℃，保持反应2-4小时，然后抽真空抽提1-2小时出料，即得功能化聚烯烃蜡。/n

【技术特征摘要】
1.一种功能化聚烯烃蜡，其特征在于，所述功能化聚烯烃蜡的制备方法包括以下步骤：
将聚烯烃蜡、线性低密度聚乙烯、惰性气体发泡剂于压力容器中，熔融搅拌混合均匀后，并通过压力喷雾/机械粉碎制得微孔聚烯烃蜡粒；
将微孔聚烯烃蜡粒、溶胀剂、引发剂、功能化单体室温下于密闭压力容器中搅拌混合均匀后，将体系升温，并进行溶胀；
将密闭溶胀的体系搅拌升温到80-125℃，保持反应2-4小时，然后抽真空抽提1-2小时出料，即得功能化聚烯烃蜡。


2.一种功能化聚烯烃蜡的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将聚烯烃蜡、线性低密度聚乙烯、惰性气体发泡剂于压力容器中，熔融搅拌混合均匀后，并通过压力喷雾/机械粉碎制得微孔聚烯烃蜡粒；
将微孔聚烯烃蜡粒、溶胀剂、引发剂、功能化单体室温下于密闭压力容器中搅拌混合均匀后，将体系升温，并进行溶胀；
将密闭溶胀的体系搅拌升温到80-125℃，保持反应2-4小时，然后抽真空抽提1-2小时出料，即得功能化聚烯烃蜡；
其中，微孔聚烯烃蜡粒制备原料的质量份数为：聚烯烃蜡80-95；线性低密度聚乙烯5-20；惰性气体1-5。


3.根据权利要求2所述的一种功能化聚烯烃蜡的制备方法，其特征在于，功能化聚烯烃蜡的制备原料的质量份数为：微孔聚烯烃蜡粒100；溶胀剂1-10；引发剂0.1-0.5；功能单体1-10。


4.根据权利要求3所述的一种功能化聚烯烃蜡的制备方法，其特征在于，所述的溶胀剂是指溶解度参数δ（cal•cm-3）1/2为8.0±1.5的溶剂，优选为乙醚、丙酮、四氯化碳、苯、二甲苯的一种或者几种的混合物。


5.根据权利要求3所述的一种功能化聚烯烃蜡的制备方法，其特征在于，所述的引发剂是指半衰期（t1/2）为1小时的且分解温度在80-130℃的过氧化物，优选为过氧化二苯甲酰、过氧化苯甲酸叔丁酯、2,2—二(叔丁基过氧化)丁烷的一种或者几种的混合物。


6.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：段景宽，
申请(专利权)人：宁波工程学院，
类型：发明
国别省市：浙江;33