一种选择性调控聚丙烯结晶的方法技术

本发明专利技术公开了一种选择性调控聚丙烯结晶的方法，采用N，N’-二环己基-2，6-萘二甲酰胺作为等规聚丙烯的单一成核剂，与等规聚丙烯混合均匀后熔融，在20-155℃下进行结晶，所述N，N’-二环己基-2，6-萘二甲酰胺的添加量大于零且不大于等规聚丙烯质量的1％。本发明专利技术的方法解决现有技术在聚丙烯结晶可设计和可调控方面遇到的困难，便于实施对聚丙烯α晶和β晶进行选择性调控方法，以满足工业生产多样性对聚丙烯结晶结构调控便利性的要求。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及，更具体地说，涉及一种适用于等规聚丙烯中的α、β晶形成的选择性调控方法。
技术介绍
聚丙烯材料是重要的通用高分子材料之一，和其它通用高分子材料相比，具有断裂强度高、刚韧相对平衡、化学性质稳定，且易于成型加工等特点，综合性能非常突出，已广泛应用于建筑、交通运输、医疗卫生、家电、食品包装等众多领域。在已经用于这些领域的各类聚丙烯材料或制品中，很多都以等规聚丙烯为主体材料，而等规聚丙烯的性能与其结晶结构紧密相关。因而，了解等规聚丙烯性能与其结晶结构之间的关系，以求能在材料结构设计的基础上进而实现材料性能的可设计，并应用于各类相关聚丙烯材料及制品的设计和生产制造，一直受到很多研究机构和企业的重视。在聚丙烯材料及制品中，等规聚丙烯的结晶一般主要为α晶和β晶，其它如Y 晶等的含量很少。α晶为单斜晶系，最稳定；β晶为六方晶系，稳定性次之；Y晶为三斜晶系，最不稳定。对大部分聚丙烯材料及制品而言，其性能主要取决于所含α晶或β晶的情况，而如Y晶等其它结晶部分因含量少而影响有限，通常不予考虑。对含有高含量β晶的聚丙烯材料及制品而言，其抗冲击强度和断裂伸长率一般会明显优于普通聚丙烯材料及制品，甚至高出数倍，并同时具有相对更高的热变形温度，这是很多聚丙烯制品所需要的，例如窦强等以二苯基己二酰二胺为β晶成核剂，其质量分数为0.4% 0.6%的聚丙烯材料的悬臂梁缺口冲击强度是不含该成核剂聚丙烯材料的4倍多。和含有高含量β晶的聚丙烯材料相比，含有高含量α晶的聚丙烯材料一般具有较高的拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量、 硬度等性能。在有些应用条件下，需要对聚丙烯材料中的α晶和β晶的含量进行调控，以便兼得两者的优点，获得综合性能优异的适用材料或制品。通常为了在聚丙烯材料或制品中获得足够高含量的α晶或β晶，抑或为了控制结晶尺寸以获取所需要的材料性能，往往预先在聚丙烯材料中混入适当的成核剂，来诱导等规聚丙烯的结晶，影响其晶型及结晶动力学过程。目前，聚丙烯材料的适用成核剂从结晶形态上主要可分为两大类α晶成核剂和β晶成核剂。其中α晶成核剂主要有磷酸金属盐类、芳香族羧酸金属盐类、二(苯亚甲基)山梨醇(DBQ及其衍生物、松香类等四大类；β 晶成核剂可分为具有准平面结构的稠环化合物、第IIA族金属元素的某些盐类及二元羧酸的复合物、芳香胺类、稀土化合物等四大类。此外，聚丙烯材料的适用成核剂也可以从化学结构上分为无机类和有机类。无机类成核剂如滑石粉、二氧化硅等无机填料以及各种纳米矿物粉体，这类成核剂一般廉价易得，但在聚丙烯中的分散比较困难，对光线有屏蔽效应， 添加量过多时会很大程度上影响制品的透明性，限制了其在要求增透改性制品中的应用。 有机类成核剂包括羧酸金属盐、磷酸金属盐、山梨醇衍生物、松香脂类及高分子类等，这类成核剂在聚丙烯中的分散性相对较好。在大量应用于工业生产的聚丙烯成核剂中，不同成核剂的成核效率及晶型选择性3也存在明显差异，某种特定的成核剂一般偏重于诱导聚丙烯形成某一种特定的晶型，如α 晶或β晶。因此得到的聚丙烯材料的结晶性一般不具有可调控的特点，导致所得到的材料性能也不可调控。当需要具有新的结晶结构的聚丙烯材料以获取新的材料性能时，必须通过重新调整该成核剂用量或者重新添加新的特定成核剂的方式来实现。此外，现有技术中也使用流场诱导聚丙烯结晶，如剪切诱导等规聚丙烯α晶向β晶的转变。无论用特定的成核剂进行诱导，或在特定流场条件下进行诱导，以获得对聚丙烯结晶结构的可设计和可调控，现有技术都还存在很大的局限性。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供，以弥补现有技术中对聚丙烯结晶调控方法上的不足，解决现有技术在聚丙烯结晶可设计和可调控方面遇到的困难，便于实现对聚丙烯α晶和β晶进行选择性调控，以满足工业生产多样性对聚丙烯结晶结构调控便利性的要求。本专利技术的专利技术目的通过下述技术方案予以实现，采用N，N’ - 二环己基-2，6-萘二甲酰胺 (DCNDCA)作为等规聚丙烯的单一成核剂，其分子结构如图1所示，将其与等规聚丙烯初混均勻后再熔融共混，于20-155 范围内调控结晶温度，以选择性获得聚丙烯α晶和β晶的含量及比例，所述DCNDCA成核剂的添加量大于零且不大于等规聚丙烯质量的1%。在本专利技术的方法技术方案中，对含有一定质量百分数DCNDCA成核剂的聚丙烯材料，其结晶结构(即聚丙烯α晶和β晶的含量及比例)对结晶温度具有依赖性，因此，可通过在不同的结晶温度下结晶以选择性调控α晶和β晶的含量及比例，即可在不同温度下结晶选择性得到聚丙烯不同的结晶结构，结晶温度可选择并控制在20 155°C的范围内。 具体而言，自20°C开始提高结晶温度，在20°C到135°C的结晶温度范围内，可逐渐提高聚丙烯β晶相对α晶的形成比例，而在135°C到155°C的结晶温度范围内提高结晶温度，可逐渐降低聚丙烯β晶相对α晶的形成比例。在本专利技术的方法技术方案中，含有DCNDCA成核剂的聚丙烯材料的结晶结构对 DCNDCA成核剂的质量百分数具有依赖性。为便于进行聚丙烯α晶和β晶的选择性调控， DCNDCA成核剂在聚丙烯中的用量按照聚丙烯质量百分数计可控制在0 1 %的范围内，在相同结晶温度下，DCNDCA成核剂用量的增加可以逐渐提高聚丙烯材料中β晶相对α晶的形成比例。例如，含有不同质量百分数DCNDCA成核剂的聚丙烯材料在20°C结晶，其广角X 射线散射(WAXD)结果如图2所示，即若需要在20°C结晶，可以通过调整DCNDCA成核剂在聚丙烯中的质量百分数实现α晶和β晶的选择性调控。在本专利技术的方法技术方案中，仅仅以DCNDCA成核剂作为等规聚丙烯的单一成核剂，不需要与其它成核剂复配使用，可采用熔融共混的方式使其在聚丙烯材料中均勻分散， 熔融共混的温度可以选择工业生产上常用的温度条件，如170°C 270°C。两者进行熔融共混时，适用密炼、开炼、双螺杆挤出造粒等多种混炼方法。将DCNDCA成核剂在聚丙烯材料中的用量的调整和结晶温度的调整相结合，可以在20-155 的宽范围内方便地实现聚丙烯 α晶和β晶的选择性调控，适用于挤出成型、注射成型、压延成型等多种成型方法成型制品附图说明图1N，N’ - 二环己基-2，6_萘二甲酰胺(DCNDCA)的分子化学式。图2等规聚丙烯(iPP)及含不同含量DCNDCA成核剂时20°C结晶后的WAXD图。图3等规聚丙烯(iPP)及含不同含量DCNDCA成核剂时135°C结晶后的WAXD图。图4等规聚丙烯(iPP)及含不同含量DCNDCA成核剂时140°C结晶后的WAXD图。图5本专利技术实施例1中含有DCNDCA成核剂质量百分数0. 的聚丙烯135°C结晶挤出管材的WAXS图。图6本专利技术实施例2中含有DCNDCA成核剂质量百分数0. 的聚丙烯140°C结晶挤出管材的WAXS图。图7本专利技术实施例3中含有DCNDCA成核剂质量百分数0. 5%的聚丙烯20°C结晶注射薄片的WAXS图。具体实施例方式下面结合具体的实施方式，对本专利技术作进一步的详细说明实施例1称取IOOkg等规聚丙烯(牌号T1701，中石化北京燕山石化公司)，按照其质量百分数0. 1 %的量称取DCNDCA成核剂100g，将所称取的聚丙烯和DCNDCA成核剂在室温下经高速混合均勻后，送入双螺杆挤出造粒本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种选择性调控聚丙烯结晶的方法，其特征在于，采用Ｎ，Ｎ’－二环己基－２，６－萘二甲酰胺作为等规聚丙烯的单一成核剂，将其与等规聚丙烯初混均匀后再熔融共混，于２０－１５５℃范围内调控结晶温度，以选择性获得聚丙烯α晶和β晶的含量及比例，所述ＤＣＮＤＣＡ成核剂的添加量大于零且不大于等规聚丙烯质量的１％。

【技术特征摘要】
1.一种选择性调控聚丙烯结晶的方法，其特征在于，采用N，N’ - 二环己基-2，6-萘二甲酰胺作为等规聚丙烯的单一成核剂，将其与等规聚丙烯初混均勻后再熔融共混，于 20-155 范围内调控结晶温度，以选择性获得聚丙烯α晶和β晶的含量及比例，所述 DCNDCA成核剂的添加量大于零且不大于等规聚丙烯质量的1%。2.根据权利要求1所述的一种选择性调控聚丙烯结晶的方法，其特征在于，自20°C开始提高结晶温度，在20°C到135°C的结晶温度范围内，逐渐提高聚丙烯β晶相对α晶的形成比例，而在135°C到155°C的结晶温度范围内提高结晶温度，逐渐降低聚丙烯...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋世春，李景庆，蔡紫薇，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：12