一种抗熔垂的聚丙烯及其制备方法技术

本发明专利技术涉及抗熔垂的聚丙烯及其制备方法，其原料组成包括：线形聚丙烯１００重量份、相容剂０．５－５重量份、纳米粘土１－５重量份、抗氧剂０．５－１重量份；并且，其是通过将原料在挤出机中于１７５－２０５℃下挤出得到的。其制备方法包括：按配比将线形聚丙烯和相容剂混合；加入纳米粘土和抗氧剂，混合得到混合物料；将混合物料加入双螺杆挤出机中，于１７５－２０５℃下挤出造粒，干燥。本发明专利技术通过挤出使聚合物大分子链插入纳米粘土的“堆栈”结构的片层之间，得到具有插层结构的聚丙烯／纳米粘土复合材料，这种插层的“堆栈”片层组合体在聚丙烯熔体中起到物理交联点的作用，能够提高聚丙烯熔体弹性，使得聚丙烯熔体的抗熔垂性能得到提升。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种聚丙烯高分子材料及其制备方法，尤其是一种具有较高抗熔垂性能的聚丙烯及其制备方法，属于高分子材料合成领域。
技术介绍
抗熔垂性是聚合物熔体承受其自身重量的能力，是材料的一种流变性能，通常要在熔融状态下测定。通用聚丙烯为线形高分子，其粘度在熔点过后急剧下降，表现不出“应 变硬化”特性，熔体的抗熔垂性能较差，导致热成型时出现制品壁厚不均；挤出涂布、压延时 出现边缘卷曲、收缩；挤出发泡时出现泡孔的破裂和塌陷等不良现象，这些问题限制了聚丙 烯在热成型、挤出涂布、挤出发泡和吹塑等领域的应用。为了提高通用聚丙烯的抗熔垂性，拓展其应用领域，必须对线形聚丙烯进行改性。 常用的改性方法有两种反应器改性方法和后反应器改性方法，其中，后反应器改性方法更 适宜于工业化生产而得到广泛应用。当前，提高通用聚丙烯抗熔垂性能的后反应器改性方 法主要包括(1)长链支化技术，即在线形聚丙烯分子主链上接枝上长的支链，该支链的长 度要达到主链的水平，同时要控制交联和降解副反应的产生；(2)共混改性，即在线形聚丙 烯中共混入抗熔垂性能优良的其他聚合物材料；(3)交联改性，即使线形聚丙烯分子链之 间产生化学键，形成交联网络。上述改性方法中，长链支化技术需要采用辐照设备，工艺过程复杂，导致改性的成 本较高，所得到的长链支化聚丙烯的价格几乎是线形聚丙烯的两倍之多，并且辐照过程中 难以控制反应副产物如凝胶和低聚物的出现，实际上得到的是多种产物的混合物，在提高 抗熔垂性能的同时极易破坏材料的物理力学性能等；而在共混改性方法中，抗熔垂性能的 提高得益于所添加的其他聚合物材料，并且添加量要很高才能使聚丙烯的抗熔垂性能达到 满意的程度，而高含量的异类聚合物材料的添加同样会对聚丙烯的物理力学性能带来负面 影响。聚合物的抗熔垂性与聚合物熔体的弹性密切相关，提高熔体弹性就有助于提高聚 合物熔体的抗熔垂性。熔体弹性与聚合物的分子结构密切相关，如果在聚合物熔体中存在 物理交联点或者化学交联点，聚合物熔体的弹性就会有一定程度的提高。但是化学交联点 的存在会对制品的回收利用产生不利影响，而物理交联点的存在则可使制品得以反复利 用，物理交联点可以为微晶区、缠结点、共聚物中的玻璃区或者晶区等。因此，如何通过增加聚丙烯中的物理交联点，提高聚合物熔体的弹性，进而得到具 有较高抗熔垂性能的聚丙烯高分子材料是目前高分子材料合成领域中亟待解决的问题之一。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术的目的在于提供一种聚丙烯高分子材料，其是一种 纳米粘土和聚丙烯的复合材料，并且具有聚合物大分子链插层进入纳米粘土片层层间，该聚丙烯具有较高的抗熔垂性能，能够满足在热成型、挤出涂布、挤出发泡和吹塑等领域的应 用要求。本专利技术的目的还在于提供上述聚丙烯的制备方法。为达到上述目的，本专利技术提供了一种抗熔垂聚丙烯，其原料组成包括线形聚丙烯 100重量份、相容剂0. 5-5重量份、纳米粘土 1-5重量份、抗氧剂0. 5-1重量份；并且，该抗熔垂聚丙烯是通过将上述原料在挤出机中于175_205°C下挤出得到的。在本专利技术提供的抗熔垂聚丙烯中，优选地，所采用的线形聚丙烯为均聚聚丙烯或 者共聚聚丙烯，其中，均聚聚丙烯多为等规聚丙烯，共聚聚丙烯是丙烯与其他单体(例如乙 烯)的共聚物。在本专利技术提供的抗熔垂聚丙烯中，优选地，所采用的相容剂可以是马来酸酐接枝 聚合物等；更优选地，该马来酸酐接枝聚合物可以是马来酸酐接枝聚丙烯、马来酸酐接枝 POE或马来酸酐接枝EPDM等。根据本专利技术的具体实施方案，为了进一步提高聚丙烯的抗熔垂性能，优选地，可以 选用接枝率为0. 5-2%的相容剂。在本专利技术提供的抗熔垂聚丙烯中，优选地，所采用的纳米粘土可以为经过阳离子 表面活性剂有机化处理的蒙脱土或高岭土等，可以商购；所采用的抗氧剂可以为受阻酚类 抗氧剂、胺类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂或硫酯类抗氧剂等。本专利技术通过采用纳米粘土作为填料，利用其所具有的若干层状片层所堆积而成的 “堆栈”结构，通过采用挤出的方法，使聚合物大分子链(例如聚丙烯分子链和相容剂马来酸 酐接枝聚丙烯分子链)插入“堆栈”结构的片层之间，减少“堆栈”结构的片层数量，同时又 保持这种“堆栈”形态，得到了一种具有插层结构的聚丙烯/纳米粘土复合材料，这种插层 的“堆栈”片层组合体在聚丙烯熔体中能够起到物理交联点的作用，能够提高聚丙烯熔体弹 性，使得聚丙烯熔体的抗熔垂性能得到提升。并且，专利技术人通过研究还发现，对于本专利技术制 备的具有聚合物分子链插入纳米粘土片层层间的插层结构的聚丙烯而言，当聚丙烯材料中 的插层结构的层间距在2. 90-3. IOnm之间时，其抗熔垂性能更佳。本专利技术还提供了上述抗熔垂聚丙烯的制备方法，其包括以下步骤按照配比将线形聚丙烯和相容剂混合均勻；加入纳米粘土和抗氧剂，再次混合均勻，得到混合物料；将混合物料加入双螺杆挤出机中，于175_205°C下熔融共混、挤出造粒，干燥。根据本专利技术的具体实施方案，优选地，为了保证纳米粘土在聚丙烯中的良好分散， 在将线性聚丙烯和相容剂混合的同时，可以添加适量的液体石蜡或者白油。与长链支化和共混或者交联方法制备的聚丙烯相比，本专利技术制备的抗熔垂聚丙烯 具有插层结构，具有较高的抗熔垂性，在将其应用到热成型、挤出涂布、挤出发泡和吹塑等 领域时，不会出现制品壁厚不均，边缘卷曲、收缩，泡孔破裂、塌陷等不良现象。并且，本专利技术 提供的抗熔垂聚丙烯的制备方法具有以下优点(1)采用熔融插层的技术，结构控制灵活， 工艺简单、便于操作；(2)制备成本低廉；(3)制备中不破坏聚丙烯分子主链的结构，不产生 交联结构的凝胶。附图说明图1为F401、实施例1-4和对比例1制备的抗熔垂聚丙烯的抗熔垂性能测试结果；图2为T36F、实施例5_8和对比例2制备的抗熔垂聚丙烯的抗熔垂性能测试结果；图3为F401、实施例9_12和对比例3制备的抗熔垂聚丙烯的抗熔垂性能测试结果；图4为T36F、实施例13_16和对比例4制备的抗熔垂聚丙烯的抗熔垂性能测试结 果；图5为线形聚丙烯和实施例17-20制备的抗熔垂聚丙烯的抗熔垂性能测试结果；图6为纳米粘土、实施例1-4以及对比例1制备的抗熔垂聚丙烯的XRD曲线；图7为纳米粘土、实施例5-8以及对比例2制备的抗熔垂聚丙烯的XRD曲线；图8为纳米粘土、实施例9-12以及对比例3制备的抗熔垂聚丙烯的XRD曲线；图9为纳米粘土、实施例13-16以及对比例4制备的抗熔垂聚丙烯的XRD曲线；图10是本专利技术制备的抗熔垂聚丙烯的结构示意图；图11是本专利技术所采用的熔垂测试仪的结构示意图。具体实施例方式以下通过具体实施例介绍本专利技术的实现和所具有的有益效果，但不应据此对本发 明的实施范围构成任何限定。实施例1-20和对比例1-4主要原料聚丙烯1 (PPl)，F401，盘锦乙烯有限责任公司；聚丙烯2(PP2)，T36F，齐鲁石油化工股份有限公司；有机纳米黏土，I. 44P，美国nanocor公司；相容剂1，马来酸酐接枝聚丙烯，Polybond 3200,熔体流动速率 110g/10min(19(TC )，马来酸酐接枝率1%，美国康普顿公司；相容剂2，马来酸酐接枝聚丙烯，Fusabond 353D，熔体流动速率 450g/10min(190°C 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种抗熔垂聚丙烯，其原料组成包括：线形聚丙烯１００重量份、相容剂０．５－５重量份、纳米粘土１－５重量份、抗氧剂０．５－１重量份；　　并且，该抗熔垂聚丙烯是通过将所述原料在挤出机中于１７５－２０５℃下挤出得到的。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王向东，张玉霞，陈士宏，许国志，刘本刚，陈斌艺，
申请(专利权)人：北京工商大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]