一种聚烯烃材料及其制备方法及应用技术

本发明专利技术公开了一种聚烯烃材料及其制备方法及应用，属于高分子材料技术领域。本发明专利技术聚烯烃材料包括聚烯烃100份，特定的端羟基类有机成核剂0.05～5份，还可包括热稳定剂、抗氧剂、润滑剂等添加剂。本发明专利技术聚烯烃材料具有结晶温度高、结晶速率快、半结晶时间短等特点，可缩短成型周期、降低成本、改善性能，且其制备方法简单、环境友好、易实现产业化；可广泛应用于用于包装、纺织、医疗耗材、一次性塑料制品或者农业领域，前景广阔。

【技术实现步骤摘要】
一种聚烯烃材料及其制备方法及应用
本专利技术涉及一种聚烯烃材料及其制备方法及应用，属于高分子材料

技术介绍
聚烯烃具有良好的物理和机械性能以及出色的加工性能，且质量轻等突出优点，在各领域均有十分广泛的应用前景。人们通常会添加一定量的成核剂以改善聚烯烃结晶形态并实现其功能化。这是最简单常用的方法，通过加入结晶促进剂、成核剂，可提高聚烯烃材料强度、耐热性、结晶性能。目前，不同种类的成核剂可以提高成型过程中聚烯烃的结晶速率，从而改善材料的综合性能，例如韧性，透明度和光泽度。无机成核剂通常是指用于聚烯烃的无机填料等，利用其高表面能、高比表面积使得聚烯烃熔体分子链在其表面有序排列、生长实现物理成核。该类成核剂成本较低，但是成核效果欠佳，而且与的相容性比较差，容易发生团聚，添加量高时，会影响的机械性能和制品外观，限制了其应用。有机类是通过与聚烯烃相互作用形成晶核，诱导聚烯烃结晶，从而提高聚烯烃的结晶速率，但对其结晶的促进作用有限。
技术实现思路
针对现有技术存在的上述问题，本专利技术提供了一种聚烯烃材料及其制备方法及应用。本专利技术的第一个目的是提供一种聚烯烃材料，所述聚烯烃材料按照重量份数配比，包括如下组分：聚烯烃100份，有机成核剂0.05～5份；所述有机成核剂具有式(I)或式(II)所示的结构：HO-R1-NH-C(O)-C(O)-NH-R1-OH式(I)，HO-R2-NH-C(O)-C(O)-NH-R3-NH-C(O)-C(O)-NH-R2-OH式(II)，<br>其中，R1为碳原子数为1～18的烷基、环状烷基、未取代苯基或者有取代苯基；R2为碳原子数为1～18的烷基、环状烷基、未取代苯基或者有取代苯基；R3为碳原子数为1～20的烷基、碳原子数为2～20的酯基、环状烷基、未取代的苯基、一个或者多个取代基取代的苯基、一个或者多个芳香环取代的烃基、杂环基和一个或者多个取代基取代的杂环基中的一种。在本专利技术的一种实施方式中，所述聚烯烃为聚乙烯、聚丙烯、聚1-丁烯中任意一种或多种。在本专利技术的一种实施方式中，所述有机成核剂的重量份数优选0.5-1份。在本专利技术的一种实施方式中，所述R1或者R2优选碳原子数为2-6的烷基。进一步优选C4-6的烷基。在本专利技术的一种实施方式中，所述R3优选碳原子数为2-6的烷基。在本专利技术的一种实施方式中，所述聚烯烃材料还包括如下组分：0.1-2份热稳定剂、0.05-2份抗氧剂、0.1-2份润滑剂。在本专利技术的一种实施方式中，热稳定剂选自：硬脂酸钙、硬脂酸铝、硬脂酸钡、顺丁烯二酸酐；抗氧剂选自：四季戊四醇酯、茶多酚、植酸、抗坏血酸、抗坏血酸棕榈酸酯、生育酚、黄酮类、丁基羟基茴香醚、二丁基羟基甲苯、叔丁基对苯二酚；润滑剂选自：环氧大豆油、硅油、脂肪酸酰胺、油酸、聚酯、合成酯、羧酸。在一种实施方式中，R2和R3可以是相同或者不同的基团。本专利技术还提供了一种制备上述的聚烯烃材料的方法，包括以下步骤：首先将各组份按重量份数配比，预混均匀，得到混合物料；然后将该混合物料进行熔融共混，得到一种快速结晶聚烯烃组合物。在一种实施方式中，所述熔融共混是通过密炼机或者螺杆挤出机进行的。在一种实施方式中，所述熔融共混的温度为聚烯烃熔点以上1-50℃，共混时间为1～10分钟。在一种实施方式中，所述密炼机的转子转速为30rpm～150rpm，优选50rpm～100rpm。在一种实施方式中，所述螺杆挤出机可以是单螺杆挤出机或者双螺杆挤出机，螺杆的转速为50rpm～400rpm，优选100rpm～300rpm。在一种实施方式中，上述有机成核剂的制备方法包容如下过程：将乙二酸二酯和醇胺化合物反应制得结构如(I)所示的有机成核剂；或者，(1)利用乙二酸二酯和二元胺化合物反应制得中间产物A，化学结构为RO-C(O)-NH-R3-NH-C(O)-OR；R为C1-4烷基；(2)将中间产物A与醇胺化合物反应制得结构如(II)所示的有机成核剂。在一种实施方式中，所述醇胺化合物为碳原子数是1-18的醇胺化合物中的任意一种；其中碳原子数是1-18的醇胺化合物可选乙醇胺、丙醇胺、丁醇胺、己醇胺、葵醇胺、十一烷醇胺、十二烷醇胺中任意一种。在一种实施方式中，所述二元胺化合物为碳原子数是1-18的二元胺化合物中的任意一种；其中碳原子数是1-18的二元胺化合物可选乙二胺、丙二胺、丁二胺、己二胺、葵二胺、十一烷二胺、十二烷二胺、十四烷二胺、十八烷二胺中的任意一种。可选地，R2和R3可以是相同或者不同的基团。该有机成核剂分子之间由于强烈的氢键作用，具有很高的熔点，其熔点和结晶温度可通过改变R1、R2或R3的长度和位阻大小而得到控制。较佳地，所述有机成核剂的熔点在160℃～350℃之间。本专利技术的还提供了所述聚烯烃材料的应用。在一种实施方式中，所述应用包括用于材料包装、纺织、医疗耗材、一次性塑料制品或者农业领域中。与现有的技术相比，本专利技术的显著优点是：(1)本专利技术涉及的端羟基类有机成核剂为单双草酰胺衍生物，这种含有单双草酰胺基团的端羟基类有机成核剂分子间氢键作用强，因此具有较高的熔融温度(熔点)和结晶温度，有利于在聚烯烃熔体冷却过程中发生微相分离并通过与聚烯烃大分子之间的相互作用诱导聚烯烃快速结晶。(2)本专利技术涉及的端羟基类有机成核剂为有机化合物且具有端羟基，与聚烯烃具有良好的相容性，能在聚烯烃熔体分散均匀，甚至在高温下实现热力学相容，而在冷却过程中可通过分子间氢键自组装成为微-纳米尺寸纤维状晶体，因此添加少量成核剂即可达到快速成核结晶的效果，并能提高聚烯烃的结晶度。(3)本专利技术涉及的端羟基类有机成核剂能够在高温下溶解于聚烯烃熔体中，因此不会影响聚烯烃的熔体加工性能，尤其有利于超细纤维和薄膜制品的制备。(4)本专利技术涉及的端羟基类有机成核剂的熔融温度和结晶温度可通过中间基团(R1、R2或R3)调节。(5)本专利技术提供的一种快速结晶聚烯烃组合物及其制备和应用，工艺简单，可在现有聚烯烃加工设备上实现，环境友好，成本低，易实现产业化，前景广阔。附图说明图1为本专利技术的实施例1所得成核剂的核磁氢谱；图2为本专利技术的实施例2所得成核剂的核磁氢谱；图3为本专利技术的实施例3所得成核剂的核磁氢谱；图4为本专利技术的实施例4所得成核剂的核磁氢谱；图5为本专利技术的实施例5所得成核剂的核磁氢谱；图6为本专利技术的实施例6所得成核剂的核磁氢谱；具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本专利技术进一步详细说明但实施例不应限制本专利技术的范围。需要说明的是，以下各实施例和对比实施例中所用聚乙烯(LDPE，2102TN00，齐鲁石化公司)；聚丙烯(等规PP，MR-12-01-25，韩国株式会社晓星)；其他化学药品与助本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种聚烯烃材料，其特征在于，所述聚烯烃材料按照重量份数配比，包括如下组分：聚烯烃100份，有机成核剂0.05～5份；/n所述有机成核剂具有式(I)或式(II)所示的结构：/nHO-R

【技术特征摘要】
1.一种聚烯烃材料，其特征在于，所述聚烯烃材料按照重量份数配比，包括如下组分：聚烯烃100份，有机成核剂0.05～5份；
所述有机成核剂具有式(I)或式(II)所示的结构：
HO-R1-NH-C(O)-C(O)-NH-R1-OH式(I)，
HO-R2-NH-C(O)-C(O)-NH-R3-NH-C(O)-C(O)-NH-R2-OH式(II)，
其中，R1为碳原子数为1～18的烷基、环状烷基、未取代苯基或者有取代苯基；
R2为碳原子数为1～18的烷基、环状烷基、未取代苯基或者有取代苯基；
R3为碳原子数为1～20的烷基、碳原子数为2～20的酯基、环状烷基、未取代的苯基、一个或者多个取代基取代的苯基、一个或者多个芳香环取代的烃基、杂环基和一个或者多个取代基取代的杂环基中的一种。


2.根据权利要求1所述的聚烯烃材料，其特征在于，所述聚烯烃为聚乙烯、聚丙烯、聚1-丁烯中任意一种或多种。


3.根据权利要求1所述的聚烯烃材料，其特征在于，所述聚酯材料还包括如下组分：0.1-2份热稳定剂、0.05-2份抗氧剂、0.1-2份润滑剂。


4.根据权利要求1所述的聚烯烃材料，其特征在于，所述有机成核剂的制备方法包括如下过程：
将乙二酸二酯和醇胺化合...

【专利技术属性】
技术研发人员：马丕明，余鳗漫，杨伟军，徐鹏武，东为富，于文灏，
申请(专利权)人：江南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32