[發明專利]一種α-硅烷交聯聚丙烯及其作為3D打印材料的應用

有效

• 申請號: 201310354585.2
• 申請日: 2013-08-14
• 公開（公告）號: CN103497414A
• 公開（公告）日: 2014-01-08
• 發明（設計）人: 姜文
• 申請（專利權）人: 上海涌利材料科技有限公司
• 主分類號: C08L23/12
• 分類號: C08L23/12;C08K5/14;C08K5/5425;C08J3/24
• 代理公司: 上海光華專利事務所 31219
• 代理人: 許亦琳;余明偉

技術領域

本發明涉及一種交聯聚丙烯，尤其涉及一種替代尼龍用于3D打印材料、發泡材料和織帶材料的α-硅烷交聯聚丙烯。

背景技術

聚丙烯材料是通用塑料中的大品種，它的產量大，價格低廉，在日用、家電、農用、汽車等很多領域廣泛應用，但是聚丙烯材料因韌性低，剛性差，不耐蠕變等缺點，限制了它在工程范圍內作為結構材料的應用。

例如，目前最常用的FDM（Fused?Deposition?Modeling）3D打印材料，即熔融層積成型技術中的3D打印材料是尼龍和ABS。

尼龍是分子主鏈上含有重復酰胺基團—[NH-CO]—的熱塑性樹脂總稱，具有機械強度高、耐熱性好，同時耐疲勞性以及耐油性俱佳的特點。這一系列突出的性能是尼龍較早被選中作為3D打印材料的原因，但由于尼龍本身在熔融打印過程中有難聞、毒性氣體釋放，主要為氨類、氰基類的熱分解產物，這使尼龍的使用受到局限。另外，尼龍本身比重高、易吸潮，其成本比較高。

ABS樹脂（Alkyl?Benzo?sulfonate）是丙烯腈-丁二烯-苯乙烯的共聚物，在抗沖擊性、耐熱性、耐低溫性、耐化學藥品性及電氣性能等方面表現優良，還具有易加工、制品尺寸穩定、表面光澤性好等特點，成為除尼龍外廣泛使用的FDM3D打印材料，但ABS與尼龍一樣在加熱熔融打印過程中有難聞、毒性氣體釋放。

由于以上原因，市場上需要一種機械強度好、熱變型溫度高、耐疲勞、尤其是環保、低成本的適于FDM的3D打印材料。

但由于聚丙烯分子是線型鏈結構，這種結構導致其熔體強度低和耐熔垂性能差，在熔融狀態下，沒有應變硬化效應。當加工溫度高于熔點后，聚丙烯的熔體強度和熔體的粘度會迅速下降，限制了其加工范圍和在一些領域中的應用；例如，在熱成型中，由于聚丙烯熔體強度低，造成吸塑成型時容器壁厚不均勻或破裂；在擠出涂覆時，普通聚丙烯表現出明顯的頸縮和熔體共振，因而出現邊緣卷曲、收縮等現象；擠出發泡時，泡孔壁易發生破裂，發泡倍率低等。所以盡管聚丙烯環保、質輕、價廉并且高透明，但上述缺點還是極大地限制了聚丙烯作為FDM3D材料的應用。而開發高熱變形溫度、高熔體強度聚丙烯是全世界范圍內被廣泛研究的課題。

接枝、交聯技術是開發高熱變形溫度、高熔體強度聚丙烯的有效途徑，尤其是硅烷交聯技術。但由于聚丙烯極易在接枝過程中產生降解導致強度降低，而且即使接枝完成的很好，在接下來的烷氧基水解、縮合產生交聯的速度也過于緩慢。

發明內容

本發明的目的就是提供一種交聯聚丙烯，這種硅烷交聯聚丙烯固化后在機械強度（拉伸、彈性模量、抗蠕變、沖擊強度）、熱變形溫度、耐化學性、耐疲勞性、耐油性等諸方面已接近或超過市場上尼龍6的水平，而且其質輕、環保、降低了生產成本，在某些領域能夠代替傳統的尼龍材料得到廣泛的應用。

為實現上述目的，本發明所采取的具體技術方案如下：

一種交聯聚丙烯，所述的α-硅烷交聯聚丙烯的原料包括以下重量份的組份：

聚丙烯??????????????100份；

過氧化物????????????0.1-0.5份；

α-硅烷?????????????2.0-6.0份。

優選地，所述的α-硅烷交聯聚丙烯的原料包括以下重量份的組份：

聚丙烯?????????????100份；

過氧化物???????????0.25-0.4份；

α-硅烷????????????4.0-6.0份。

優選地，所述的α-硅烷選自α-甲基丙烯酰氧基甲基三甲氧基硅烷和α-甲基丙烯酰氧基甲基三乙氧基硅烷。

優選地，所述的過氧化物選自DCP（過氧化二異丙苯）、BPO（過氧化苯甲酰）、過氧化苯甲酸叔丁酯和過氧化十二酰中的一種或幾種。

本發明中，利用1分鐘半衰期分別是中高溫過氧化物和中低溫過氧化物的組合，以保證在反應過程中，所述的過氧化物能夠在中高溫和中低溫下均具有良好的反應活性–自由基供給能力。其中，過氧化苯甲酰（BPO）和過氧化十二酰（LPO）為中低溫活性過氧化物，過氧化二異丙苯（DCP）和過氧化苯甲酸叔丁脂（TBPB）為中高溫活性過氧化物。

優選地，所述中高溫活性過氧化物和中低溫活性過氧化物的質量比為1：1。

具體的，所述過氧化物為DCP和BPO的組合、DCP和過氧化十二酰的組合。

優選地，所述的聚丙烯為粉料和/或粒料中的一種或兩種。