山梨醇型超支化聚酯、制备方法、应用及聚丙烯复合材料技术

本发明专利技术涉及高分子复合材料技术领域，具体而言，涉及山梨醇型超支化聚酯、制备方法、应用及聚丙烯复合材料。本发明专利技术将山梨醇结构引入端羧基超支化聚酯的分支端，使聚丙烯复合材料中的玻璃纤维与聚丙烯的界面强度有效提高，有效改善了玻璃纤维在聚丙烯中的分散和分布，提高了复合材料的表面光洁度，有效消除浮纤现象。同时该复合材料没有不良气味，使该复合材料在使用时的接受度有效提高。该复合材料具有良好的力学性能，特别是拉伸强度和冲击强度，可应用于前端模块、发动机罩盖、门内板等汽车轻量化材料以及电子电气、家电和运动器材领域，并具有工艺简单、附加值高、适于工业化生产等优点。点。

【技术实现步骤摘要】
山梨醇型超支化聚酯、制备方法、应用及聚丙烯复合材料


[0001]本专利技术涉及高分子复合材料
，具体而言，涉及山梨醇型超支化聚酯、制备方法、应用及聚丙烯复合材料。

技术介绍

[0002]聚丙烯(PP)由于具有低密度、较好的机械强度、耐热性和耐化学腐蚀性而被广泛使用。玻璃纤维(GF)的强度高、刚性好，是复合材料中普遍使用的增强材料。GF增强PP是一种性能优异的复合材料，具有强度高、抗冲击性能和长期疲劳、蠕变性能优异等特点，常用来替代传统的增强工程塑料甚至钢材，在家电制造、汽车制造等领域得到了大量的应用，应用于汽车上可以实现汽车轻量化的目的。但由于GF与PP的相容性差，两者之间的结合较弱，不利于提升材料的性能，因此要制备高性能的复合材料，关键在于改善GF与PP之间的相容性。目前GF增强PP主要有长玻纤增强聚丙烯和短玻纤增强聚丙烯两种。
[0003]长玻纤增强聚丙烯在制品中保留了较长的玻纤长度，因此具有较好的力学性能。中国专利技术专利201610060142.6通过挤出机的浸渍制备长玻纤增强聚丙烯母料，并将蒸馏水喷洒至基体混合物料上形成载水物料，然后将长玻纤增强聚丙烯母料与载水物料混合制备长玻纤增强聚丙烯发泡物料。中国专利技术专利201110008670.4、201210025418.9、202111240362.4利用长玻纤增强聚丙烯母粒玻纤增强聚丙烯材料。中国专利201810397154.7将无卤膨胀型阻燃剂均匀撒在聚丙烯预浸玻纤毡表面，再将聚丙烯预浸玻纤毡重合叠放热压成型得到无卤膨胀型阻燃玻纤增强聚丙烯板材。
[0004]现有技术中，长玻纤增强聚丙烯的制备工艺复杂，成本较高。与长玻纤增强聚丙烯相比，短玻纤增强聚丙烯制品使用标准注塑机加工，不需要复杂的玻纤浸润工艺和额外的设备，但短玻纤与聚丙烯的相容性和分散性较差，应用范围有限。因此，需要开发工艺简单、性能接近或优于长玻纤增强聚丙烯的短玻纤增强聚丙烯，并应用于汽车前后挡板、仪表盘、汽车进气口装置、风扇支架、空气过滤器支架以及冷却系统零件等汽车轻量化材料中。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的技术问题是提供山梨醇型超支化聚酯、制备方法、应用及聚丙烯复合材料。
[0006]本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：
[0007]本专利技术提供一种山梨醇型超支化聚酯，其结构式如通式(1)所示：
[0008][0009]其中，R`、R``、R```相同或不同，并且分别独立的表示为通式(2)、通式(3)或通式(4)的结构：
[0010][0011][0012]其中，至少一个X表示为R3，其余的X表示为H；
[0013]R1表示为通式(5)或通式(6)中的一种，其中，*表示为与
‑
COOX连接的位置：
[0014]R2表示为通式(7)或通式(8)中的一种,其中，**表示为与R1连接的位置：
[0015][0016]R3表示为通式(9)、通式(10)或通式(11)中的一种：
[0017][0018][0019]进一步，其化学结构式为其中R4为R5为R6为
[0020]本专利技术提供一种如上述的山梨醇型超支化聚酯制备方法，包括以下步骤：
[0021]先将生物基二元醇、三元酸和酯化反应催化剂混合均匀，并在150
‑
180℃条件下反应1
‑
4h合成端羧基超支化聚酯，所述生物基二元醇和所述三元酸的摩尔比为(0.75
‑
0.98):1；
[0022]再将所述端羧基超支化聚酯、山梨醇单体、有机溶剂和酯化反应催化剂在100
‑
120℃条件下反应4
‑
6h，合成山梨醇型超支化聚酯；其中，所述山梨醇单体和所述端羧基超支化聚酯羧基的摩尔比为1:(0.1
‑
1)，本步骤中的酯化反应催化剂的质量为所述端羧基超支化聚酯的0.5
‑
1wt％，所述有机溶剂与所述端羧基超支化聚酯的质量比为(1
‑
3):1，所述带水剂与所述端羧基超支化聚酯的质量比为(0.2
‑
1):1。
[0023]进一步，所述的生物基二元醇为2,5
‑
呋喃二甲醇或异山梨醇中的一种，所述三元酸为偏苯三酸酐；
[0024]所述酯化反应催化剂为钛酸正丁酯、钛酸乙丙酯、对甲苯磺酸或磷酸中的一种。
[0025]所述山梨醇单体为二苄叉山梨醇、二(对甲基苄叉)山梨醇或二(3,4
‑
二甲基苄基)山梨醇中的一种；所述有机溶剂为1
‑
甲基
‑2‑
吡咯烷酮、N,N
‑
二甲基甲酰胺、N,N
‑
二甲基乙酰胺或二氧六环中的一种；
[0026]所述带水剂为甲苯或二甲苯中的一种。
[0027]本专利技术提供一种如上述的山梨醇型超支化聚酯在聚丙烯复合材料中的应用。
[0028]本专利技术提供一种聚丙烯复合材料，所述聚丙烯复合材料的成分中含有如上述的山梨醇型超支化聚酯。
[0029]进一步，还包括聚丙烯树脂和玻璃纤维。
[0030]进一步，所述聚丙烯树脂的质量百分数为40～90％，所述玻璃纤维的质量百分数为10～60％，所述山梨醇型超支化聚酯的质量百分数为0.1％～1％。
[0031]进一步，所述玻璃纤维为无碱玻璃纤维、中碱玻璃纤维、高碱玻璃纤维、耐碱玻璃纤维或高强玻璃纤维中的一种。
[0032]本专利技术提供一种如上述的聚丙烯复合材料的制备方法，，包括以下步骤：
[0033]先将所述聚丙烯树脂和所述山梨醇型超支化聚酯混合均匀，加入挤出机，再加入玻璃玻璃纤维，挤出造粒，得到聚丙烯复合材料。
[0034]本专利技术的有益效果在于：
[0035](1)本专利技术的山梨醇型超支化聚酯，能够将聚丙烯复合材料中的玻璃纤维与聚丙烯的界面强度有效提高，有效改善了玻璃纤维在聚丙烯中的分散和分布，提高了复合材料的表面光洁度，有效消除浮纤现象。
[0036](2)本专利技术的山梨醇型超支化聚酯，与其他山梨醇类成核剂相比，没有不良气味，使该复合材料在使用时的接受度有效提高。
[0037](3)本专利技术的山梨醇型超支化聚酯，其超支化聚合物拓扑结构能够有效降低熔点，提高了加工性能和相容性。
[0038](4)本专利技术的聚丙烯复合材料，其中添加的山梨醇型超支化聚酯可显著提高聚丙烯的力学性能，特别是拉伸强度和冲击强度，可应用于前端模块、发动机罩盖、门内板等汽车轻量化材料以及电子电气、家电和运动器材领域。
[0039](5)本专利技术的聚丙烯复合材料，具有工艺简单、附加值高、适于工业化生产等优点。
具体实施方式
[0040]以下对本专利技术的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本专利技术，并非用于限定本专利技术的范围。
[0041]本专利技术的山梨醇型超支化聚酯，其结构式如通式(1)所示：
[0042][0043]其中，R`、R``、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种山梨醇型超支化聚酯，其特征在于，其结构式如通式(1)所示：其中，R`、R``、R```相同或不同，并且分别独立的表示为通式(2)、通式(3)或通式(4)的结构：其中，至少一个X表示为R3，其余的X表示为H；R1表示为通式(5)或通式(6)中的一种，其中，*表示为与
‑
COOX连接的位置：R2表示为通式(7)或通式(8)中的一种,其中，**表示为与R1连接的位置：R3表示为通式(9)、通式(10)或通式(11)中的一种：
2.根据权利要求1所述一种山梨醇型超支化聚酯，其特征在于，其化学结构式为：其中R4为R5为R6为3.一种如权利要求1或2任意一项所述的山梨醇型超支化聚酯制备方法，其特征在于，包括以下步骤：先将生物基二元醇、三元酸和酯化反应催化剂混合均匀，并在150
‑
180℃条件下反应1
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4h合成端羧基超支化聚酯，所述生物基二元醇和所述三元酸的摩尔比为(0.75
‑
0.98):1；本步骤中的酯化反应催化剂的质量为所述二元醇和三元酸总质量的0.5
‑
1wt％；再将所述端羧基超支化聚酯、山梨醇单体、有机溶剂和酯化反应催化剂在100
‑
120℃条件下反应4
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6h，合成山梨醇型超支化聚酯；其中，所述山梨醇单体和所述端羧基超支化聚酯羧基的摩尔比为1:(0.1
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1)，本步骤中的酯化反应催化剂的质量为所述端羧基超支化聚酯的0.5
‑
1wt％，所述有机溶剂与所述端羧基超支化聚酯的质量比为(1
‑
3):1，所述带水剂与所述端羧基超支...

【专利技术属性】
技术研发人员：张俊珩，余礼杰，张道洪，程娟，许泽军，
申请(专利权)人：中南民族大学，
类型：发明
国别省市：