一种基于酯化木质素金属盐成核剂的聚丙烯组合物制造技术

本发明专利技术公开了一种基于酯化木质素金属盐成核剂的聚丙烯组合物。其按原料重量份计包括如下组分：聚丙烯100份、酯化木质素金属盐成核剂0.2份，抗氧剂0.1份。所述酯化木质素金属盐制备方法如下：先用环状酸酐将来自于制浆造纸工业的木质素酯化，再与碳酸氢钠反应生成酯化木质素钠盐，最后采用复分解法将酯化木质素钠盐与金属氯化物反应制备了一系列酯化木质素金属盐。本发明专利技术中酯化木质素金属盐成核剂的原料木质素来源于制浆造纸的废渣，将其综合利用不仅有利于环境治理，同时，酯化木质素金属盐成核剂的制备工艺简单，环境友好，且可诱导聚丙烯生成高含量的β晶，能同时显著改善聚丙烯的刚性和韧性，具有广泛的应用前景。具有广泛的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种基于酯化木质素金属盐成核剂的聚丙烯组合物
[0001]技术邻域本专利技术属于高分子材料改性领域，特别涉及一种基于酯化木质素金属盐成核剂的聚丙烯组合物。

技术介绍

[0002]随着资源短缺和环境恶化等问题的日益突现，废弃资源已成为社会可持续发展的主要制约因素。自然界中，木质素的储存量很大，是仅次于纤维素的第二大可再生资源，制浆造纸工业中每年产生大量的木质素废渣，迄今未得到充分的利用，对木质素的回收和综合利用，不仅可起到保护环境的作用，且具有良好的社会经济效益。
[0003]木质素由于其具有酚类性质，应用于聚合物中可以提高聚合物的抗氧化性，热稳定性和光稳定性。但木质素在普通有机溶剂中的溶解性差，因此需要对木质素进行改性。木质素结构特殊，具有大量的相对容易接近的羟基，可用于连接各种官能团。其中酯化是通常使用改性木质素的主要方法之一。中国专利（CN112321843A）公开了一种木质素基聚羧酸的制备方法，通过高能球磨法，在无溶剂的条件下用环状酸酐对木质素进行酯化改性。CN112044461A公开了一种木质素基双金属功能化碳材料及其制备方法和应用。木质素经羧酸化改性后与过渡金属配位形成金属羧酸化木质素基超分子前驱体，然后与非金属杂原子共掺杂经高温碳化得木质素基金属功能化碳材料。CN112280265A公开了木质素在制备可降解发泡包装材料中的应用。木质素经过酰化、酯化或烷基化等各种改性后，用于可降解树脂的制备。虽然木质素的改性方法已经比较成熟，但关于酯化木质素的衍生物的报道并不多，也未见有报道将酯化木质素的衍生物作为成核剂用于聚丙烯中。
[0004]聚丙烯作为通用热塑性树脂，通过添加β
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成核剂可以得到高含量、高性能的β
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PP。其中以庚二酸钙为代表的脂肪二羧酸盐成核剂是一种高效的β
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成核剂。本专利技术通过将酯化木质素与脂肪二羧酸盐进行结构比较，决定向酯化木质素末端的羧基引入金属离子，再作为成核剂添加到聚丙烯中，主要作用是提高聚丙烯的韧性。本专利技术提供全新一类β
‑
成核剂在聚丙烯中的应用方案，以酯化木质素金属盐为原料，通过挤出造粒，制备高性能聚丙烯组合物。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种酯化木质素金属盐及其制备方法。
[0006]所述酯化木质素金属盐由以下方法制备：将马来酸酐与木质素在丙酮溶液中回流4
‑
8h，反应温度为60
‑
70℃，而后进行旋蒸，用蒸馏水洗涤，过滤、干燥可得到酯化木质素；随后，酯化木质素与碳酸氢钠溶液反应1
‑
3h，生成酯化木质素钠盐，酯化木质素钠盐与金属氯化物通过复分解反应生成酯化木质素金属盐。
[0007]所述马来酸酐与木质素质量比为1:1，酯化木质素与碳酸氢钠的质量比为1:1。
[0008]所选用的金属氯化物包括但不限于氯化镁、氯化锌、氯化钡、氯化钙。
[0009]木质素酯化剂采用的酸酐为环状酸酐，包括但不限于马来酸酐，或可采用二元羧
酸。
[0010]通过该方法制备的成核剂，操作简单，β晶成核效果高，可同时显著改善聚丙烯的刚性和韧性。
[0011]本专利技术的另一个目的在于提供酯化木质素金属盐作为聚丙烯改性的成核剂。
[0012]优选的，酯化木质素金属盐采用酯化木质素钙盐、酯化木质素锌盐、酯化木质素钡盐。
[0013]本专利技术的另一个目的在于提供一种基于酯化木质素金属盐成核剂的聚丙烯组合物。
[0014]一种基于酯化木质素金属盐成核剂的聚丙烯组合物，按重量份计：聚丙烯100份，酯化木质素金属盐成核剂0.1
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0.3份，抗氧化剂0.1
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0.2份。
[0015]聚丙烯为等规聚丙烯、间规聚丙烯、或无规聚丙烯。优选的，聚丙烯采用等规聚丙烯。
[0016]优选的，抗氧剂采用抗氧剂1010与抗氧剂168混合的复配物，其质量复配比为1:1 wt。
[0017]本专利技术还提供一种聚丙烯粒料的制备方法：将上文所述的聚丙烯组合物共混、造粒。
[0018]具体地，将聚丙烯、酯化木质素金属盐成核剂、抗氧化剂混合均匀，再加入到双螺杆挤出机中，进行熔融挤出造粒。
[0019]本专利技术的酯化木质素金属盐原料易得，制备工艺简单易控。以聚丙烯为基础原料，通过加入酯化木质素金属盐成核剂、抗氧剂，使聚丙烯的晶型从α到β晶转变，增强聚丙烯的韧性；此外，将酯化木质素金属盐成核剂应用于聚丙烯改性，扩大了木质素的应用范围。
具体实施方式
[0020]下面结合具体实施例进一步详细描述本专利技术的实施方案。
[0021]实施例 1：将马来酸酐与木质素在丙酮溶液中回流6h，反应温度为65℃，而后进行旋蒸，用蒸馏水洗涤，过滤、干燥可得到酯化木质素；酯化木质素在水溶液中与碳酸氢钠搅拌反应3h，然后向其中滴加氯化钙溶液，直至沉淀完全，再经过滤、干燥即可得到酯化木质素钙盐。
[0022]实施例 2：与实施例1不同的是，所用金属氯化物溶液为氯化钡溶液，最终得到酯化木质素钡盐。
[0023]实施例 3：与实施例1不同的是，所用金属氯化物溶液为氯化锌溶液，最终得到酯化木质素锌盐。
[0024]实施例4：本实施例中的一种基于酯化木质素金属盐成核剂的聚丙烯组合物，是按以下步骤进行的。
[0025]将100g聚丙烯，0.2g酯化木质素钙盐，0.1g抗氧剂（1010和168，质量比例为1:1 ）在高速混合机均匀混合3
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8min，得到混合物料。将混合物料投入双螺杆挤出机中挤出造粒，得到最终组合物，其中挤出机进料区到出料区的温度分布为205℃，210℃，220℃，220℃，220℃，210℃，190℃。
[0026]实施例5：与实施例4不同的是，所用酯化木质素金属盐成核剂为酯化木质素钡盐。
[0027]实施例6：与实施例4不同的是，所用酯化木质素金属盐成核剂为酯化木质素锌盐。
[0028]对比例1：将100g聚丙烯，抗氧剂（1010和168）0.1g在高速混合机均匀混合3
‑
8min，得到混合物料。将混合物料投入双螺杆挤出机中挤出造粒，得到最终组合物，其中挤出机进料区到出料区的温度分布为205℃，210℃，220℃，220℃，220℃，210℃，190℃。
[0029]将上述聚丙烯组合物注塑样条，用于拉伸性能，弯曲性能，冲击性能等力学性能测试，测试方法如下：（1）拉伸性能：按照标准实施方案为GB1040
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79进行拉伸性能测试。
[0030]（2）弯曲性能：按照标准实施方案为GB1042
‑
79进行弯曲性能测试。
[0031]（3）冲击性能：按照标准实施方案为GB1843
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80进行冲击性能测试。
[0032]实施例1
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3和对比例1的结晶和熔融行为测试结果如表1所示，力学性能测试结果如表2所示。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.酯化木质素金属盐。2.一种酯化木质素金属盐的制备方法，其特征在于：将马来酸酐与木质素在丙酮溶液中回流4
‑
8h，反应温度为60
‑
70℃，而后进行旋蒸，用蒸馏水洗涤，过滤、干燥可得到酯化木质素；随后，酯化木质素与碳酸氢钠溶液反应生成酯化木质素钠盐，酯化木质素钠盐与金属氯化物通过复分解反应生成酯化木质素金属盐。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述马来酸酐与木质素质量比为1:1，酯化木质素与碳酸氢钠的质量比为1:1。4.权利要求1所述酯化木质素金属盐作...

【专利技术属性】
技术研发人员：张跃飞，李晖，谢莉，向姣，李焰，
申请(专利权)人：长沙理工大学，
类型：发明
国别省市：