[發明專利]一種聚丙烯組合物和聚丙烯扁絲及其制備方法

有效

• 申請號: 201310269009.8
• 申請日: 2013-06-28
• 公開（公告）號: CN104250395B
• 公開（公告）日: 2017-04-26
• 發明（設計）人: 高達利;張師軍;鄒浩;徐萌;郭梅芳;王良詩;于魯強;張麗英;邵靜波;徐凱
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司北京化工研究院
• 主分類號: C08L23/12
• 分類號: C08L23/12;C08F110/06;D01F6/46;D01F1/10;D01D5/42;D01D5/12
• 代理公司: 北京潤平知識產權代理有限公司11283
• 代理人: 王崇,王鳳桐

技術領域

本發明涉及一種聚丙烯組合物、由所述聚丙烯組合物制成的聚丙烯扁絲、一種聚丙烯扁絲的制備方法以及由該方法制備得到的聚丙烯扁絲。

背景技術

聚丙烯樹脂以其優異的機械性能、光學性能和質輕價優的特點得到了廣泛的應用。特別是聚丙烯薄膜，由于其具有質軟、透明度高、無毒、防水性好和機械強度高等優點，可以被用于包裝、復合、印刷等許多領域。

扁絲是截面呈扁平形的化學纖維單絲，是生產塑料編織物的基本材料。扁絲通常由聚丙烯和/或聚乙烯樹脂制成。其中，聚丙烯扁絲的生產過程如下：將擠出吹脹的管狀薄膜或T型機頭擠出的平膜切割成坯絲，坯絲再經加熱牽伸進行單向拉伸，最后得到具有一定強度的聚丙烯扁絲。扁絲的牽伸是在其熔融溫度以下進行的單向拉伸，拉伸過程即是聚丙烯大分子鏈和結晶結構的取向過程，從而使扁絲獲得一定的強度和其它物理機械性能。目前，現有技術生產的聚丙烯扁絲，牽伸比通常控制在4-7倍，拉伸倍率小，且拉伸溫度較高，取向度不足，因而所生產的扁絲強度低，力學性能差，僅能用于比較低端的用途，如編織袋、苫布、土工布等。要提高所制備聚丙烯扁絲的力學強度，必須提高扁絲中聚丙烯大分子鏈的取向度，同時還要將取向的微結構進行及時固定，避免取向結構發生松弛，才能使扁絲獲得高的力學強度。而要實現高強度、高模量聚丙烯扁絲的加工，一方面需要合理的加工工藝，保證聚丙烯扁絲能夠進行很高倍率的拉伸，同時還要使得扁絲的拉伸生產具有盡量高的拉伸速率，保證其經濟性；另一方面，需要改善聚丙烯樹脂原料的分子結構，以保證其具有良好拉伸加工性的同時，能夠進一步提高扁絲的力學強度。然而，現有的聚丙烯樹脂在聚合過程中對聚丙烯分子結構的等規度和分子量分布寬度方面不能兼顧，不能用于高強度聚丙烯扁絲的生產。

發明內容

本發明的目的是為了克服現有的聚丙烯扁絲力學強度較低的缺點，而提供一種具有較高力學強度的聚丙烯組合物、由所述聚丙烯組合物制成的聚丙烯扁絲、一種聚丙烯扁絲的制備方法以及由該方法制備得到的聚丙烯扁絲。

本發明提供了一種聚丙烯組合物，其中，該聚丙烯組合物含有聚丙烯和成核劑；所述聚丙烯的分子量分布指數為2.5-5.5，分子量分布寬度中的高分子拖尾指數PI_HT大于1.9。

本發明還提供了一種由所述聚丙烯組合物制成的聚丙烯扁絲。

本發明還提供了一種聚丙烯扁絲的制備方法，該方法包括將所述聚丙烯組合物流延擠出得到平膜，并將所述平膜切割成坯絲，再將所述坯絲在115℃以下進行單向拉伸。

此外，本發明還提供了一種由上述方法制備得到的聚丙烯扁絲。

由本發明提供的聚丙烯組合物制備得到的聚丙烯扁絲具有較高的力學強度。從實施例的結果可以看出，本發明提供的聚丙烯扁絲的拉伸模量能夠達到8.5GPa以上，拉伸斷裂強度能夠達到856.7MPa以上。推測其原因，可能是由于：一方面，扁絲聚丙烯原料的分子量分布指數越窄，則聚丙烯熔體在流動過程中具有更寬的牛頓平臺區，擠出量更容易穩定控制，降低在坯絲成型過程中缺陷發生的可能性，并且有利于提高扁絲的結晶性，使得扁絲的拉伸更加均勻，扁絲取向度更高，從而提高聚丙烯扁絲的力學性能，得到強度更高的聚丙烯扁絲。此外，具有較窄分子量分布指數和較高高分子拖尾指數的聚丙烯能更好地發揮成核劑的作用，從而顯著增加聚丙烯扁絲的結晶密度并促使晶粒尺寸微細化，提高扁絲的拉伸成型性能和力學強度。另一方面，高分子拖尾指數PI_HT越高表明聚丙烯中存在更顯著的大分子鏈尾端。根據聚丙烯均相成核理論，大分子鏈尾端在結晶中能夠優先成核，使聚丙烯的結晶溫度升高、結晶速度加快，有利于提高剛性、縮短成型周期并提高成型效率。總之，本發明提供的聚丙烯與填料的相容性好，利于高含量填料的均勻分散，配合很少量的成核劑就能夠顯著提高聚丙烯薄膜的結晶性能，從而顯著提高薄膜的力學強度。

根據本發明的一種優選實施方式，當所述聚丙烯的全同立構五單元組[mmmm]的含量大于85%時，能夠使得聚丙烯熔體在流動過程中具有更寬的牛頓平臺區，從而能夠更為顯著地降低在成膜過程中表面缺陷發生的可能性，并且有利于提高聚丙烯扁絲的結晶性，使得薄膜的拉伸更加均勻，取向度更高，從而提高聚丙烯扁絲的力學性能。