[發明專利]一種通過剪切溫度調控β成核劑誘導等規聚丙烯β晶型的方法

有效

• 申請號: 201611143785.3
• 申請日: 2016-12-13
• 公開（公告）號: CN108219263B
• 公開（公告）日: 2021-04-27
• 發明（設計）人: 羅寶晶;李景慶;蔣世春
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: C08L23/12
• 分類號: C08L23/12;C08K5/20
• 代理公司: 天津創智天誠知識產權代理事務所(普通合伙) 12214
• 代理人: 王秀奎

本發明提供一種通過剪切溫度調控β成核劑誘導等規聚丙烯β晶型的方法，采用TMB?5作為等規聚丙烯的單一成核劑，將其與等規聚丙烯初混均勻后再熔融共混后，升溫至160?240℃保溫，再降溫至135?170℃后向其施加剪切力，待剪切結束后于130?140℃下等溫結晶10?14h，所述TMB?5的添加量為等規聚丙烯和TMB?5質量之和的0.05?0.2％。利用WAXS對結晶結構進行表征，結果顯示相同剪切條件下，iPP/TMB?5(0.05wt％)比iPP/TMB?5(0.1wt％)更利于制備較高含量的β型等規聚丙烯。本發明所述方法在降低成核劑用量的條件下實現了高含量β型等規聚丙烯的制備，對改善制品韌性、抗沖擊等性能具有重要意義。

技術領域

本發明屬于高分子材料物理技術領域，涉及一種通過剪切溫度調控β成核劑誘導等規聚丙烯β晶型的方法及其應用。

背景技術

等規聚丙烯(iPP)是一種同質多晶型結晶高分子，在不同結晶條件下可形成α型、β型、γ型以及近晶型。其中以α晶型和β晶型最為常見，雖然前者熱力學穩定性好、有較高的彎曲強度、彎曲模量、硬度等性能，但是與后者相比，韌性、延展性以及低溫抗沖擊性等性能明顯不足。通過提高聚丙烯制品中β晶的含量可以有效地彌補傳統聚丙烯制品脆性大、缺口沖擊強度差等缺點。

等規聚丙烯熔體中添加β成核劑可以有效地誘導形成β晶，然而β成核劑種類有限。芳香酰胺類成核劑是第一類實現商品化的β聚丙烯成核劑。目前市場上主要是日本新理化公司的產品，如NJS NU-100。雖然這種成核劑結構穩定，β晶型轉化率高，但存在價格不菲、制品色相不穩、與聚丙烯相容性差等問題。圖1所示的化學結構是近年來我國山西化工研究院開發的商品牌號為TMB-5的β聚丙烯成核劑。它是一類取代芳香酰胺類化合物，能夠有效地將聚丙烯α晶型轉變為β晶型。高分子材料通常是在熔體狀態下進行成型加工的，聚合物熔體在冷卻固化之前不可避免地會受到剪切流場的作用。大量的研究表明剪切對β成核劑誘導β等規聚丙烯具有抑制作用。

發明內容

本發明克服了現有技術中的不足，提供了一種一種簡單有效的方法實現剪切條件下β成核劑誘導形成較高含量的β聚丙烯，削弱剪切對β成核劑誘的抑制作用，彌補制品因α晶型過高導致的韌性及抗沖擊強度等力學性能上的不足。

本發明的目的通過下述技術方案予以實現。

一種通過剪切溫度調控β成核劑誘導等規聚丙烯β晶型的方法，采用TMB-5作為等規聚丙烯的單一成核劑，將其與等規聚丙烯初混均勻后再熔融共混后，升溫至160-240℃保溫，再降溫至135-170℃后向其施加剪切力，待剪切結束后于130-140℃下等溫結晶10-14h，所述TMB-5的添加量為等規聚丙烯和TMB-5質量之和的0.05-0.2％。

所述TMB-5的添加量為等規聚丙烯和TMB-5質量之和的0.05％或者0.1％。

所述剪切速率為大于零小于等于10/s，優選5/s，剪切時間為4-6s，優選5s。

TMB-5與等規聚丙烯熔融共混溫度為170-200℃。

升溫速率為20-40℃/min，優選30℃/min，升溫至190-210℃，降溫速率為20-40℃/min，優選30℃/min，降溫至135-170℃。

剪切結束后于135℃下等溫結晶11-13h，優選12h。

一種通過剪切溫度調控β成核劑誘導等規聚丙烯β晶型方法的應用，TMB-5的添加量為等規聚丙烯和TMB-5質量之和的0.05％、剪切溫度為167.5℃-170℃，結晶溫度為135℃時，制備得到的β型等規聚丙烯的含量最高。