[發明專利]一種聚烯烴成核劑及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 200910044931.0
• 申請日: 2009-01-06
• 公開（公告）號: CN101475704A
• 公開（公告）日: 2009-07-08
• 發明（設計）人: 張玲;陶濤;李春忠
• 申請（專利權）人: 華東理工大學
• 主分類號: C08K5/098
• 分類號: C08K5/098;C08K3/22;C08K3/36;C08L23/00
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司
• 代理人: 胡紅芳

技術領域

本發明屬于高分子塑料助劑及其制備技術領域，具體涉及一種聚烯烴成核劑，可應用于制備具有高β晶型含量、高沖擊強度的聚丙烯及其他聚烯烴。

背景技術

聚丙烯(PP)雖以其機械性能好、無毒、相對密度低、耐化學藥品以及價廉、易加工成型等優良特性，成為了合成樹脂中增長速度最快、新產品開發最為活躍的品種之一，但是，由于自身還存在的一些缺陷，如沖擊性能不好等，仍然在很大程度上限制了聚丙烯材料的應用范圍。

聚丙烯的晶體結構有α、β、γ、δ和擬六方態五種，其中β晶型聚丙烯具有相對較高的沖擊強度，在增韌及微孔纖維等方面得到成功應用。添加β晶型成核劑是目前公認的得到高含量β晶型聚丙烯的最佳方法。其作用機理為：在聚丙烯熔體冷卻時，成核劑以極其微小的固體顆粒形式均勻分散在聚丙烯熔體中作為異相晶核，減小了聚丙烯成核結晶所需要的界面自由能，促進聚丙烯鏈段以該種晶核為中心同時結晶。根據晶格匹配理論，β晶型成核劑誘導生成晶型與之相同的β晶型聚丙烯結晶，從而提高聚丙烯沖擊強度。同時，由于成核中心數目的增多，使晶核生長余地變小，當晶體生長到遇到另一晶體時停止結晶，從而使聚丙烯晶體變得細小，使聚丙烯結晶度提高，物理性能也相應得到提高。在聚丙烯/β晶型成核劑體系中加入少量納米無機顆粒很大程度上可以提高β晶型成核劑的有效作用面積，增加其成核效率。

目前常用的β晶型成核劑有喹吖啶酮紅顏料、庚二酸類、酰胺化合物等。其中庚二酸類β晶型成核劑具有不著色、β晶型成核效率高、熱穩定性高的優點，是一種優秀的β晶型成核劑。

發明內容

本發明的目的在于提供一種新的高效β晶型成核劑，該成核劑在應用于聚丙烯聚合時能較大程度提高β晶型聚丙烯的結晶度以及沖擊性能。

本發明的另一目的是提供一種使用有機酸鹽與無機納米顆粒復合制備上述成核劑的方法，該方法包括如下步驟和條件：

(1)將有機酸按1％～10％的質量分數加入到40～60℃水中，攪拌溶解；

(2)分批加入與有機酸摩爾比為1～2的金屬鹽，攪拌反應1～2小時，待溶液澄清，得到有機酸鹽溶液；

(3)將無機納米顆粒按0.1％～1％的質量分數加入水中，超聲處理0.5～1小時，得到無機納米顆粒水溶液；

(4)按有機酸鹽與無機納米顆粒1∶0.1～0.5的質量比將上述有機酸鹽溶液和無機納米顆粒水溶液進行混合，超聲處理0.5～1小時；

(5)將步驟(4)得到的產物在80～100℃溫度下干燥，研磨成粉，即得所述成核劑。

在上述步驟中所述的有機酸為庚二酸或者辛二酸；所述的金屬鹽為碳酸鈉、碳酸鈣、碳酸鋅、碳酸鋇中的一種或者多種；所述的無機納米顆粒為二氧化硅、氧化鋅、二氧化鈦納米顆粒中的一種或多種。

附圖說明

圖1為本發明實施例1的聚丙烯純樣的XRD分析圖譜；

圖2為本發明實施例1的聚丙烯+0.1％庚二酸鈣的XRD分析圖譜；

圖3為本發明實施例1的聚丙烯+0.1％復合成核劑的XRD分析圖譜。

具體實施方式

下面通過實施例對本發明進行具體描述。有必要在此指出的是，以下實施例只用于對本發明作進一步說明，不能理解為對本發明保護范圍的限制，該領域的專業技術人員根據本發明的內容作出的一些非本質的改進和調整，仍屬于本發明的保護范圍。

實施例1

本實施例涉及的成核劑為庚二酸鈣和納米二氧化硅的復合成核劑，可用于制備高β晶型含量的聚丙烯。

稱取1g庚二酸加入到裝有50ml去離子水的燒杯中，置于溫度設定為50℃的恒溫水浴槽中，經充分攪拌溶解；再緩慢加入總質量為0.62g的碳酸鈣，攪拌反應1.5小時，使其充分反應，溶液澄清；稱取0.15g納米二氧化硅加入到50ml去離子水中，超聲0.5小時，將超聲處理后得到的懸浮液加入到之前制備的澄清溶液中，超聲0.5小時，得到產物；將產物置于90℃烘箱中干燥獲得白色粉末固體，即成核劑。

將所制得的成核劑按0.1wt％加入到聚丙烯中擠出造粒，根據GB/T?1843-1996測定材料的缺口沖擊強度，結果如表1所示：

表1