[發明專利]高熔體強度聚丙烯的制備方法與應用

在審

• 申請號: 201910643650.0
• 申請日: 2019-07-17
• 公開（公告）號: CN110628127A
• 公開（公告）日: 2019-12-31
• 發明（設計）人: 雷劍蘭;黃斯璜;黃啟谷
• 申請（專利權）人: 北京國達恒泰科貿有限責任公司
• 主分類號: C08L23/12
• 分類號: C08L23/12;C08L23/14;C08K5/13;C08K5/098;C08K5/20;C08K5/523
• 代理公司: 11203 北京思海天達知識產權代理有限公司
• 代理人: 劉萍

高熔體強度聚丙烯的制備方法與應用屬于聚丙烯塑料或聚丙烯彈性體領域。在聚丙烯造粒加工過程中加入重均分子量是500?500000g/mol的茂金屬聚丙烯、引發劑、抗氧劑、潤滑劑和成核劑，引發劑生成的初級自由基引發產生碳鏈自由基；由于聚丙烯在加工時分子鏈斷裂或C?H鍵斷裂產生碳自由基，這兩種自由基結合，結果是在聚丙烯分子鏈上連接一個或多個重均分子量是500?500000g/mol的茂金屬聚丙烯，聚丙烯的熔體強度顯著提高，聚丙烯的熔融指數是0.01?5g/10min、熔體強度是4?80/cN。在聚丙烯iPP的加工過程中不加入茂金屬聚丙烯，其它組份相同，聚丙烯的熔融指數是3?80g/10min、聚丙烯的溶體強度小于4/cN。

技術領域

本發明屬于聚丙烯樹脂或聚丙烯塑料或聚丙烯彈性體領域，具體涉及高熔體強度聚丙烯以及高熔體強度聚丙烯的制備方法與應用。

背景技術

我國乙烯產業化規模發展迅速，2010年已形成6個百萬噸級乙烯生產企業，為聚烯烴工業提供了可靠的原料保障。“十一五”期間聚乙烯消耗量年均增長10.2％，2010年消耗量達1706萬噸；聚丙烯消耗量年均增長9.5％，2010年消耗量達1295萬噸。“十二五”時期是我國材料由大變強的關鍵時期，也是聚烯烴工業、特別是高性能聚烯烴材料發展的黃金時期。“十二五”期間聚烯烴工業得到了進一步發展，2015年我國乙烯產能達到2600萬噸/年，當量乙烯自給率達到70％左右，丙烯產能2200萬噸/年，自給率75％左右；聚乙烯消耗量年均增長4.2％，2015年消耗量達2100萬噸；聚丙烯消耗量年均增長5.0％，2015年消耗量達1650萬噸。2016年底，中國聚乙烯產能達到約1700萬噸/年，產量約1400萬噸，表觀消費量約2400萬噸，凈進口量高達近1000萬噸；聚丙烯產能達到約2200萬噸/年，產量約1800萬噸，表觀消費量約2100萬噸，凈進口量近300萬噸。但是，2014-2015年度國內高端聚烯烴自給率約38％，進口外匯143.3億美元。《石油和化學工業“十三五”發展指南》對聚烯烴高端化提出了要求，到2020年中國對于高端聚烯烴的需求量將達到1115萬噸，產量774萬噸，要求自給率接近70％。但是，據統計2017年我國聚乙烯進口量超過1100萬噸。

目前，國內聚乙烯、聚丙烯的產量雖大，但其中絕大多數為通用品。經過多年的努力，中石化、中石油等公司已引進多套技術先進的生產裝置，雖能生產極少品牌的高端聚烯烴產品，但是催化劑及催化劑制備技術仍受控于國外跨國公司。

工業生產的iPP在加工過程中由于熔體強度小，在擠出、注塑等加工時原料有較嚴重的損失；在加工成型時產品質量較差；聚丙烯發泡時發泡難控制、產品質量差。聚丙烯是線性鏈結構，其熔體強度低和耐熔垂性能差等缺點；熔融狀態下，聚丙烯沒有應變硬化效應，因此大大限制了聚丙烯的應用范圍。此外，聚丙烯還是一種部分結晶聚合物，軟化點和熔點很接近，超過熔點后熔體強度迅速下降，導致在熱成型時容器壁厚不均勻，擠出涂布壓延時出現邊緣卷曲、收縮，擠出發泡時泡孔塌陷等問題。盡管目前有專利[CN201410487848.1,CN201510359404.4,CN201510359704.2,CN201710238659.4]公開了在聚丙烯加工時加入適量的乙烯/1-辛烯共聚物、乙烯/丙烯共聚物、乙烯/1-丁烯共聚物、乙烯/1-己烯共聚物、或丙烯酸酯衍生物，雖然能夠在一定程度上提高聚丙烯的熔體強度，但是聚丙烯仍有約20％原料iPP流失。在iPP聚合時加入長鏈Alpha-烯烴單體，經過多步聚合生產iPP[CN201510487533.1]，由于長鏈Alpha-烯烴單體在聚合體系中的溶解情況，以及Ziegler-Natta催化劑不能有效催化丙烯與長鏈Alpha-烯烴單體共聚合。因此，多步聚合工藝生產高熔體強度聚丙烯仍存在困難。由于聚丙烯在加工時熔融指數高、熔體強度低，影響聚丙烯的發泡產品性能、以及聚丙烯的其它加工成型的產品性能。