[發明專利]β-晶型聚丙烯成核劑及其制法和其制造的β-晶型聚丙烯管材專用料

有效

• 申請號: 201019026051.0
• 申請日: 2010-02-04
• 公開（公告）號: CN102146183A
• 公開（公告）日: 2011-08-10
• 發明（設計）人: 鮑光復;徐振明;傅勇;姜志榮;陸小義
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石化揚子石油化工有限公司
• 主分類號: C08L23/12
• 分類號: C08L23/12;C08K9/04;C08K9/06;C08K5/20;C08K5/098;F16L9/12
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 黃嘉棟

技術領域

本發明涉及一種表面改性的β-晶型聚丙烯成核劑，及利用其生產的β晶型聚丙烯管材專用料。

背景技術

自塑料管工業化以來，在工農業生產、建筑及生活等各個領域得到了廣泛的應用，管道領域已逐步實現塑料化。聚丙烯(PP)作為五大通用塑料之一，在塑料管道中占有重要地位。因為PP質量輕、強度高、室溫下不溶于一般溶劑、耐化學腐蝕，且無毒，可回收利用，無環境污染，因此其在新型建筑管道和工業管道領域獲得了極大的發展。然而，聚丙烯屬于準韌性材料，缺口敏感性大，常溫或低溫下沖擊性能差，耐高溫特性不突出，特別是工作溫度和工作壓力與其使用壽命直接相關，這大大限制了其在管材領域的應用。

傳統聚丙烯改性技術中，采用橡膠或彈性體與PP共混，可提高其耐沖擊性能，但同時大幅降低了拉伸強度和彎曲強度，難以達到強度和韌性的綜合平衡。近來，人們發現可以通過控制聚丙烯的晶型來實現PP的高性能化。PP的晶體結構以α、β最為常見，與常見的α-晶型PP相比，β-晶型PP具有優異的沖擊性能，并且其它力學性能與α-晶型相比下降并不明顯，因而β-晶型PP在增韌方面的應用越來越受到重視，也已成為聚丙烯管道領域發展的一個重要方向。目前，添加β晶型成核劑是公認的得到高含量的β-晶型聚丙烯的最有效途徑。β晶型成核劑主要有γ-喹吖啶酮染料、第IIa族元素的鹽類或其與二元羧酸的復合物、芳香族酰胺化合物、稀土β-成核劑、無機酸鹽或無機氧化物等。

現有技術中，將聚丙烯顆粒、β-晶型成核劑粉末混合、機械攪拌，然后熔融結晶得到產品。但是在該方法中，對于一些亞微米尺度或納米尺度的成核劑，由于其具有很高的表面能，極易團聚；同時其與基體材料的相容性差，導致添加含量相對較低的β晶型成核劑，不能均勻分散于基體材料中，所得到的產品存在晶型轉變率低，粒度大的問題，從而影響聚丙烯的性能。

為最大限度地發揮β-晶型成核劑控制晶型轉變的作用，需要針對β晶型成核劑的化學特性，對成核劑作相應的表面改性，以提高成核劑在基體中的分散性及其與基體之間的相容性，從而達到更好的成核效果和晶型轉變率。此外，表面改性成核劑的難點在于，經改性后，成核劑表面的微觀結構會發生破壞，而影響其成核效率。目前，專利報道中較多關注于填充聚丙烯的填料的表面改性，但對于β-晶型成核劑作表面處理以提高聚丙烯β晶型轉變率的專利尚未見報道。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術中的不足，本發明提供了一種表面改性技術處理β-晶型成核劑，在不影響成核劑表面微觀結構的前提下，克服了傳統共混熔融法存在的β-晶型成核劑在聚丙烯中團聚及分散不均的弊病，從而達到更好的成核效果和聚丙烯β-晶型轉變效率，進一步提高了聚丙烯的綜合性能。

本發明的技術方案如下。

一種表面改性的β-晶型聚丙烯成核劑，表面改性劑可以是硅烷偶聯劑、鈦酸酯類偶聯劑或自組裝表面改性劑，表面改性劑的用量為成核劑質量的0.5％-1.5％。

上述的表面改性的β-晶型聚丙烯成核劑，所述的硅烷偶聯劑可以是γ-氨基丙基三乙氧基硅烷、γ-(2，3-環氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、β-(3，4環氧環己基)丙基三甲氧基硅烷或γ-(甲基丙烯酸氧)丙基三甲基氧硅烷；所述的鈦酸酯類偶聯劑可以是異丙基三(焦磷酸二辛酯)鈦酸酯、鈦酸酯偶聯劑NDZ-102、鈦酸酯偶聯劑NDZ-201、二甲基羥乙酸鈦酸酯；所述的自組裝表面改性劑可以是十八烷基三氯硅烷(OTS)。

β-晶型聚丙烯成核劑可以是取代芳香酰胺類化合物或稀土元素的C₄-C₂₈羧酸鹽類化合物，所述的取代芳香酰胺類化合物為TMB-5；稀土元素的C₄-C₂₈羧酸鹽類化合物成核劑為WBG-II。

一種制備上述的表面改性的β-晶型聚丙烯成核劑的方法，它是將成核劑加入反應釜中，再加入庚烷，庚烷的用量為每克成核劑加庚烷20ml，并磁力攪拌成懸浮液，取成核劑質量0.5～1.5％的表面改性劑，在攪拌條件下，一次性注入上述懸浮液中，攪拌至成核劑在溶液中均勻分散后，繼續攪拌20分鐘，過濾后分別用丙酮、酒精多次洗滌，將改性后的成核劑在80℃下真空干燥5小時，得到表面改性的β-晶型聚丙烯成核劑。

一種用上述的表面改性的β-晶型聚丙烯成核劑制造的β-晶型聚丙烯管材專用料，它是采用上述的表面改性的β-晶型聚丙烯成核劑制得的β-晶型相對含量為83.6-86.8％的、在23℃下Izod缺口沖擊強度為76-90kJ/m²的β-晶型聚丙烯管材專用料。