[發明專利]一種聚丙烯組合物及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201711026886.7
• 申請日: 2017-10-27
• 公開（公告）號: CN109721928B
• 公開（公告）日: 2021-07-02
• 發明（設計）人: 董穆;張師軍;張琦;初立秋;邵靜波;白弈青;徐毅輝;郭鵬;楊慶泉;鄒浩
• 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: C08L51/06
• 分類號: C08L51/06;C08L77/02;C08L25/14;C08K5/20;C08K5/526
• 代理公司: 北京聿宏知識產權代理有限公司 11372
• 代理人: 吳大建;常怡

本發明提供一種聚丙烯組合物，其原料包括：聚丙烯接枝物、回收尼龍、擴鏈劑和抗氧劑，所述回收尼龍的數均分子量為3000?10000；并提供該聚丙烯組合物的制備方法，包括：步驟1)將聚丙烯接枝物、回收尼龍、擴鏈劑和抗氧劑按照比例混合，得到混合料；2)將所述混合料進行熔融擠出、冷卻、造粒，得到所述聚丙烯組合物。該聚丙烯組合物具有低收縮率、高韌性和高強度的特點，特別適合作為3D打印的材料使用。

技術領域

本發明涉及石油化工領域，具體涉及一種聚丙烯組合物及其制備方法和應用。

背景技術

3D打印是以計算機三維設計模型為藍本，通過軟件分層離散和數控成型系統，利用激光束、熱熔噴嘴等方式將金屬粉末、陶瓷粉末、塑料、細胞組織等特殊材料進行逐層堆積黏結，最終疊加成型，制造出實體產品的技術。3D打印憑借其獨特的制造技術，可以生產前所未有的各類物品，并為企業減少成本、縮短工時以及去除復雜工藝，3D打印技術真正的優勢在于其打印材料，可以很好地模仿塑料與金屬材料的機械或者熱能屬性，然而這也是當前制約3D打印發展的一大技術原因。

目前，用于熔融沉積成型打印工藝(FDM)的打印材料主要為丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)和聚乳酸(PLA)等材料，但都存在不足之處，ABS為常見的工程塑料，采購容易，但加工易分解出有毒氣體；PLA成本高、在55℃以上容易變形、力學性能差。

但是，聚丙烯在3D打印領域由于受到打印工藝的限制，應用并不十分廣泛，原因之一在于打印過程中由于自身結構規整，結晶速度快，收縮率高，使得牽引出的絲條直徑不均勻，橫截面不是圓形。這樣卷材進入3D打印機進料口時會堵塞噴頭，造成出料困難，使打印斷斷續續，甚至不能完成。此外，還容易導致打印產品的翹曲或坍塌等缺陷。

均聚聚丙烯的收縮率在1.2％-2％之間，而尼龍收縮率在0.8％-1％左右，通過兩者的復合，可以降低聚丙烯的收縮率，從而改善3D打印的效果。但是，尼龍價格昂貴，使得成本大大增加。另外，因為聚丙烯和尼龍的相容性差，在文獻報道的方法中，均需要加入大量的相容劑來改善聚丙烯和尼龍的相容性，以獲得更好的產品性能，但是這種做法增加了打印材料的制備成本，并且改善的效果也不夠理想。

發明內容

鑒于上述現有技術中存在的問題，本發明的目的在于提供一種聚丙烯組合物及其制備方法，利用回收尼龍對聚丙烯接枝物進行改性，并配合擴鏈劑和抗氧劑，能夠制得低收縮率、低吸水率、高強度和高韌性的聚丙烯組合物，特別適合作為3D打印的耗材使用。

本發明的一個實施方式在于，提供一種聚丙烯組合物，其原料包括：聚丙烯接枝物、回收尼龍、擴鏈劑和抗氧劑，所述回收尼龍的數均分子量為3000-10000。優選地，所述回收尼龍的數均分子量為3000-6000。

本申請的發明人經研究發現，在聚丙烯接枝物中加入回收尼龍，形成的聚丙烯共聚物具有以聚丙烯為主鏈，尼龍為支鏈的結構。當回收尼龍與聚丙烯接枝物通過熔融共混時，在擴鏈劑和螺桿作用下反應擠出生成以聚丙烯為主鏈，尼龍為支鏈的結構；當對擠出的共混熔融物進行降溫處理時，由于回收尼龍的結晶溫度高于聚丙烯的結晶溫度，其尼龍支鏈先于聚丙烯主鏈結晶，從而抑制了聚丙烯主鏈的運動，破壞了聚丙烯結晶結構的規整性，使聚丙烯結晶能力下降。

在本發明的一個優選的實施方式中，以所述聚丙烯接枝物為100質量份數計，所述回收尼龍的含量為1-20質量份數，優選為5-15質量份數；所述擴鏈劑的含量為0.1-5質量份數，優選為0.1-1質量份數；所述抗氧劑的含量為0.1-3質量份數，優選為0.2-0.8質量份數。

在本發明的另一個優選的實施方式中，所述聚丙烯接枝物為直接聚合得到的聚丙烯接枝物產品，可選自馬來酸酐接枝聚丙烯、苯乙烯接枝聚丙烯以及馬來酸酐和醋酸乙烯酯嵌段共聚物接枝聚丙烯中的至少一種，優選為馬來酸酐接枝聚丙烯。

根據本發明，聚丙烯接枝物與聚丙烯相比，由于具有酸酐等極性基團，能夠與回收尼龍末端上具有的極性基團進行更充分的接枝反應，從而把聚丙烯分子鏈與尼龍大分子連接起來。