[發(fā)明專利]一種微球型聚丙烯β成核劑及其制備方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010595984.4
• 申請(qǐng)日: 2010-12-20
• 公開（公告）號(hào): CN102070829A
• 公開（公告）日: 2011-05-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蘇志強(qiáng);李青;曹莉;宋雪超;陳曉農(nóng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京化工大學(xué)
• 主分類號(hào): C08L23/12
• 分類號(hào): C08L23/12;C08L23/14;C08L25/06;C08L25/14;C08L25/12;C08F112/08;C08F212/08;C08F212/10
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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于塑料材料技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及聚丙烯β晶成核劑及其制備技術(shù)，用于提高聚丙烯、聚丙烯共混物或聚丙烯共聚物中β晶的比例。

背景技術(shù)

聚丙烯是一類性能優(yōu)良、價(jià)格便宜、用途廣泛、半透明的半結(jié)晶型樹脂。對(duì)于結(jié)晶性高分子聚丙烯而言，結(jié)晶特性是決定其力學(xué)性能、光學(xué)性能的重要因素。等規(guī)聚丙烯的分子鏈均為3₁螺旋結(jié)構(gòu)，晶體結(jié)構(gòu)可分為α、β、γ、δ、擬六方等五種結(jié)構(gòu)。其中單斜晶系的α晶型最為穩(wěn)定，目前商品化的等規(guī)聚丙烯主要為α晶型，但其韌性較差。β晶型屬六方晶系，具有良好的沖擊韌性。

由于β晶型為熱力學(xué)上亞穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)，通常情況下難以得到，只有在特殊的工藝或條件下獲得。目前形成β晶型的方法一般為以下四種：選取合適的熔融及結(jié)晶溫度；溫度梯度；剪切取向；使用成核劑。前三種方法在實(shí)際生產(chǎn)過程中局限性大，添加β成核劑是得到高含量β晶聚丙烯最為有效的方法之一。至今，β晶成核劑主要有：(1)有機(jī)染料。如喹吖啶酮紅(E3B)等具有準(zhǔn)平面結(jié)構(gòu)的稠環(huán)有機(jī)物；(2)第IIA族金屬元素的某些鹽類及二元羧酸的復(fù)合物。如庚二酸和硬脂酸鈣混合物類；(3)取代酰胺類。如N，N’-二環(huán)己胺基對(duì)苯二酰胺等；(4)稀土成核劑類等。如硬脂酸鑭與硬脂酸配制成的稀土配合物成核劑。然而，以上β晶成核劑有的存在成核效率低，成本高，有毒，耐熱性低，與PP相容性差，容易使制品著色等問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的克服了現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供了一種成核效率高、成本低、無毒，且具有良好分散性的微球型聚丙烯β成核劑。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明按以下組分(重量份數(shù))進(jìn)行共混：

聚丙烯??????????????????100

微球型成核劑????????????0.01～20

其中，微球型成核劑用量為0.5～10.0％較好。

聚丙烯與微球型成核劑使用雙螺桿擠出機(jī)進(jìn)行共混擠出，其操作溫度為150～300℃。

本發(fā)明使用的聚丙烯為粒料的聚丙烯(例如牌號(hào)為PP-S-1003)及粉料的聚丙烯(例如牌號(hào)為PP-HGD-150)。

本發(fā)明中使用的微球型成核劑為分子鏈中含苯環(huán)的單分散微球，其尺寸為5～1000nm。

本發(fā)明中使用的分子鏈中含苯環(huán)的單分散微球的制備，按以下配方(重量份數(shù))進(jìn)行聚合反應(yīng)得到：

單體????????0.5～10

引發(fā)劑??????0.01～10

去離子水????100

本發(fā)明在合成微球型成核劑過程中使用的單體包括含苯環(huán)的有機(jī)物(例如苯乙烯(St)、對(duì)二乙烯基苯、對(duì)二異丙基苯、1-異丙基-4-甲基苯、對(duì)甲基苯乙烯、肉桂酸等)，共聚單體為丙烯腈(AN)、丙烯酸、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、丁二烯、甲基丙烯酸烯丙酯(AMA)等)。

本發(fā)明在合成微球型成核劑過程中使用的引發(fā)劑包括過硫酸鹽引發(fā)劑(例如過硫酸鉀(KPS)、過硫酸銨(APS)等)，水溶性偶氮類引發(fā)劑(例如偶氮二異丁基脒鹽酸鹽(AIBA)等)。

本發(fā)明利用偏光顯微鏡(POM)觀察上述方法制得的成核劑在聚丙烯中的成核及分散狀況，利用廣角X射線衍射法(WAXD)測定β晶含量的變化。

本發(fā)明制備的微球型聚丙烯成核劑用做聚丙烯粉料或粒料的β成核劑，該成核劑具有原料來源豐富，合成工藝簡單，生產(chǎn)成本低，產(chǎn)品轉(zhuǎn)化率高，顆粒較細(xì)，易均勻分散等優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明制備的大分子成核劑在聚丙烯中分散均勻，在熔融擠出的料中未發(fā)現(xiàn)團(tuán)聚現(xiàn)象，該聚丙烯成核劑不僅改善了聚丙烯的透明性，而且提高了β晶的含量，因此是一種性能優(yōu)良的聚丙烯成核劑。

具體實(shí)施方式

由下面的實(shí)施例進(jìn)一步詳細(xì)說明本發(fā)明。但是，這些實(shí)例不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明范圍的限制。

實(shí)施條例1：

1)在裝有球形冷凝管、通氮?dú)忉樄堋⒑銐旱我郝┒芳皵嚢杵鞯乃目谄恐校尤?00g去離子水，通氮除氧30分鐘，開攪拌，其轉(zhuǎn)速設(shè)置為300轉(zhuǎn)/分鐘，攪拌時(shí)間為10分鐘。

2)加入3.0g苯乙烯，5分鐘后，升溫至70℃；20分鐘后，加入溶解了0.15g引發(fā)劑KPS的溶解液，反應(yīng)24小時(shí)后出料。

3)經(jīng)過激光光散射粒度儀測試，得到反應(yīng)產(chǎn)物粒徑為100～700nm的單分散聚苯乙烯納米微球。

4)將聚合的產(chǎn)物經(jīng)過透析、冷凍干燥處理后，得到的白色粉末作為聚丙烯的β成核劑。