[發明專利]一種增強熔體強度聚丙烯材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201210568626.3
• 申請日: 2012-12-24
• 公開（公告）號: CN103044773A
• 公開（公告）日: 2013-04-17
• 發明（設計）人: 徐美玲;張鷹;張祥福;周文
• 申請（專利權）人: 上海普利特復合材料股份有限公司
• 主分類號: C08L23/12
• 分類號: C08L23/12;C08L23/10;B29C47/92
• 代理公司: 上海伯瑞杰知識產權代理有限公司 31227
• 代理人: 吳澤群

技術領域

本發明涉及一種增強熔體強度聚丙烯材料，尤其涉及一種增強熔體強度聚丙烯材料及其制備方法。

背景技術

聚合物的熔體強度是其應用于如擠出涂層、吹塑、型材擠塑、熱成型和發泡等加工過程中的重要參數。普通聚丙烯(PP)在粘彈態熱成型時,隨加工溫度的上升其熔體強度也隨之急劇下降,從而造成片材下垂、熔融熱成型中局部變薄及結構共擠出時流動的不穩定。這是由于PP是一類結晶聚合物,加工溫度區域窄,熔體強度低和應變硬化的不足造成其在熔融加工方面的缺點,因此PP一直被認為是一種難以熱成型、擠出涂布和擠出發泡及吹塑成型的材料。

另一方面,用自由基聚合方法合成的低密度聚乙烯卻具有較高的熔體強度和應變硬化的流變特性,而由齊格勒納塔催化劑催化作用下的丙烯聚合,由于反應過程中沒有分子間和分子內的鏈轉移,只能生成沒有支化的線型分子鏈,從而造成其在熔融加工過程中的不足。

Rt-HMSPP是一種樹脂含有非線型長支鏈的聚丙烯，長支鏈是在后聚合中引發接枝的，這種均聚物的熔體強度是具有相似流動特性普通聚丙烯均聚物的9倍，在密度和熔體流動速率相近的情況下，HMSPP的屈服強度、彎曲模量以及熱變形溫度和熔點均高于普通聚丙烯

Rt-HMSPP在恒定應變速率下，熔體流動的應力開始呈現逐漸增加，然后成指數級增加，表現出明顯的應變硬化行為。發生應變時，普通聚丙烯的拉伸粘度隨即下降，而HMSPP則保持穩定。Rt-HMSPP的應變硬化能力可以保證其在成型拉伸時，保持均勻變形，而普通PP在受到拉伸時總是從結構中最薄弱的或最熱的地方開始變形，導致制品種種缺陷，甚至不能成型。

Rt-HMSPP具有較高的熔體強度和拉伸粘度，其拉伸粘度隨剪切應力和時間的增加而增加，應變硬化行為促使泡孔穩定增長，抑制了微孔壁的破壞，開辟了聚丙烯擠出發泡的可能性。

研究表明，這些高分子量聚丙烯在熱成型溫度下，下垂時間要比普通聚丙烯長20~30s；其熔體強度分別比具有相同MFR的均聚聚丙烯的熔體強度大102%-95%；其抗熔垂的能力幾乎是通用聚丙烯的2倍。它們可以在更寬的溫度范圍內成型。新產品具有較大的平均厚度及均勻的壁厚。

純高熔體強度聚丙烯具有普通聚丙烯無法匹敵的優異性能，同時價格相對于普通聚丙烯要高出2~3倍，對于那種對熔體強度的要求高于普通聚丙烯，又低于純Rt-HMSPP時，可以采用本發明的方法進行材料改性，以達到性能及成本的平衡，本發明的意義即在于此。

發明內容

本發明的目的是提供一種增強熔體強度聚丙烯材料及其制備方法，已解決現有技術的上述問題。

本發明可以通過以下技術方案來實現：

一種增強熔體強度聚丙烯材料，按重量百分比計，其組成和配比為：

聚丙烯??????????????84-97.9%，

高熔體強度聚丙烯????2-15%，

熱穩定劑????????????0.1-1.0%。

本發明所適用的聚丙烯復合材料體系中，

所述的聚丙烯在230℃×2.16kg測試條件下，其熔融指數為0.5~2g/10min。

所述的高熔體強度聚丙烯為一種結構中帶有典型長支鏈Rt（非線型長支鏈）的聚丙烯，其長支鏈是由在后聚合中引發接枝而成；所述的高熔體強度聚丙烯（Rt-HMSPP）在230℃×2.16kg的測試條件下，其熔融指數是0.2~0.5g/10min。

所述的抗氧劑包括主抗氧劑和輔抗氧劑，主抗氧劑選用受阻酚和硫酯類抗氧劑中的一種或幾種的混合物；輔抗氧劑選用亞磷酸鹽和酯類抗氧劑中的一種或幾種的混合物。

所述的主抗氧劑選自3114、1010和DSTP中的一種或幾種；輔抗氧劑選自618和168中的一種或兩種。

上述增強聚丙烯熔體的制備方法，其步驟如下：

1）按照重量配比稱取原料。

2）將聚丙烯、高熔體強度聚丙烯Rt-HMSPP和抗氧劑在高速混料機中干混3-5分鐘。

3）將混合的原料置于雙螺桿擠出機中經熔融擠出，造粒，其具體工藝為：擠出機溫控一區160-180℃，二區200-210℃，三區210-220℃，四區210-220℃，五區210-220℃，六區205-215，七區200-210，壓力12-18MPa。

本發明通過添加一種高熔體強度聚丙烯，由于其分子結構中具有長支鏈，并且具有拉伸應變硬化的特點，它的長支鏈具有細化晶核的作用，從而有效改善普通熔融聚丙烯熔體強度，減少在擠出、發泡及吹塑過程中的熔垂滴落現象。