[發明專利]一種聚丙烯用復合型成核劑的制備方法

有效

• 申請號: 201510626469.0
• 申請日: 2015-09-28
• 公開（公告）號: CN105111498B
• 公開（公告）日: 2017-05-03
• 發明（設計）人: 張躍飛;劉抱;郭麗華;何彬;李丹;侯煥煥;楊鑫;陳慧
• 申請（專利權）人: 長沙理工大學
• 主分類號: C08K3/04
• 分類號: C08K3/04;C08K5/098;C08K9/04;C08L23/12
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于高分子材料改性領域，特別涉及一種聚丙烯用石墨烯/庚二酸鈣復合型成核劑的制備方法，該成核劑可用于制備具有均衡剛性和韌性的高性能聚丙烯材料。

背景技術

聚丙烯作為通用熱塑性樹脂具有相對密度低、無毒、耐熱性、耐腐蝕性、電絕緣性優良、熱變形溫度高、易加工和價廉等優點,已經廣泛應用于諸多領域,并且還在不斷拓展新的應用。但是它某些性能的缺點也限制了其應用，比如其透明性不好、強度不理想、導電性能差等。針對以上缺點對其進行改性，成為了近年來研究的熱點。近年來，隨著高效成核劑新產品的市場需求日漸增大，而高效成核劑的開發難度越來越大，研發速度愈發緩慢，所以對不同成核劑進行復合改性，通過不同成核劑之間的協同作用，制備出一種比單一成核劑更加高效的新復合型成核劑。聚丙烯用成核劑分為α成核劑和β成核劑，α成核劑使PP結晶度增加，剛性大大增強，但沖擊強度則呈減小趨勢；β晶型的聚丙烯彈性模量、屈服強度要低于α晶型聚丙烯，但在拉伸斷裂強度、斷裂伸長率和沖擊韌性等方面要明顯優于α晶型聚丙烯。故開發一種使聚丙烯擁有良好韌性的同時剛性也增強的成核劑是聚丙烯中的一個熱點問題，也是一個難題。碳納米材料比如石墨烯作為聚丙烯成核劑具有極大的潛力，添加極少量石墨烯就可以很大程度改善聚丙烯的力學性能（屈服強度、楊氏模量等），但是石墨烯與聚丙烯基材的相容性較差，在PP中的分散性較差，這些缺點限制了其大規模應用。為了克服以上缺點，本發明提供了一種復合成核劑的制備方法，以石墨烯和庚二酸鈣作為原材料，兩者通過化學反應相結合，顯著改善了石墨烯在聚丙烯中的分散性，并且通過兩種成核劑之間的協同作用制備出一種可以平衡聚丙烯剛性和韌性的復合型成核劑。

發明內容

本發明的目的是制備一種平衡聚丙烯剛性和韌性的成核劑，同時石墨烯通過與庚二酸鈣的化學鍵結合改善了石墨烯在聚丙烯中的分散性。

一種聚丙烯用復合型成核劑的制備方法，具體是按照以下步驟制備的：步驟一：庚二酸鈣的制備：將等摩爾質量的庚二酸與硬脂酸鈣混合，其中庚二酸鈣的乙醇溶液濃度為0.5%~1.5%，硬脂酸鈣的乙醇懸浮液濃度為1.5%~2.5%；步驟二：將步驟一得到的庚二酸鈣與石墨烯分散在溶劑中，所取質量比為1：0.5~10，將混合液置于超聲波清洗儀中，在頻率為70kHz~90kHz條件下超聲1次~2次，時間為每次15min~30min，每次間隔2h~4h，得到石墨烯/庚二酸鈣混合懸濁液；步驟三：將步驟二得到的石墨烯/庚二酸鈣混合懸濁液倒入三口燒瓶中，水浴加熱到70℃~80℃，不斷攪拌，攪拌速度1000 rad/min ~1500rad/min，反應1h~2h；步驟四：將步驟三得到的反應液抽濾，用去離子水洗滌至pH=6~7，將產物至于烘箱中干燥，干燥溫度40℃~50℃；步驟五：將成核劑加入聚丙烯中，加入量為0.05 wt %~0.2 wt %，密煉后成型加工，測試機械性能。

與單一的石墨烯和庚二酸鈣成核劑相比較，本發明制備的復合成核劑既可以誘導聚丙烯形成β晶型，具有良好的拉伸斷裂強度、斷裂伸長率和沖擊韌性；同時石墨烯的加入使聚丙烯的剛性大大增強，使得所制備的聚丙烯性能明顯優于單一石墨烯或庚二酸鈣成核劑所改性的聚丙烯。

具體實施方式

下面結合具體實施例進一步詳細描述本發明的實施方案。

實施例1：本實施例中的一種石墨烯/庚二酸鈣復合成核劑的制備方法，是按以下步驟進行的。

步驟一：庚二酸鈣制備。將等摩爾質量的庚二酸與硬脂酸鈣混合，其中庚二酸鈣的乙醇溶液濃度為1%，硬脂酸鈣的乙醇懸浮液濃度為2%。

步驟二：將步驟一得到的庚二酸鈣與石墨烯分散在乙醇中，所取庚二酸鈣和石墨烯的質量比為1：1，將混合液置于超聲波清洗儀中，在頻率為80kHz條件下超聲2次，每次30min時間，每次間隔2h，得到石墨烯/庚二酸鈣混合懸濁液。

步驟三：將步驟二得到的石墨烯/庚二酸鈣混合懸濁液倒入三口燒瓶中，水浴加熱到80℃，不斷攪拌，攪拌速度1500rad/min，反應1h。

步驟四：將步驟三得到的反應液抽濾，用去離子水洗滌至pH=7，將產物于烘箱中干燥，干燥溫度為50℃。

步驟五：將石墨烯/庚二酸鈣復合成核劑加入聚丙烯中，成核劑的加入量為0.2wt %，高速混合擠出后成型加工，測試其力學性能。

實施例2：與實施例1不同的是，步驟二將中得到的庚二酸鈣與石墨烯分散在溶劑乙醇中，所取質量比為1：2。