[發明專利]一種含碳聚烯烴母粒的制備方法及應用

在審

• 申請號: 202010645878.6
• 申請日: 2020-07-07
• 公開（公告）號: CN111761751A
• 公開（公告）日: 2020-10-13
• 發明（設計）人: 張新莊;裴婷;胡耀強;王姍姍;張鐸;劉婷婷;張媛;張偉
• 申請（專利權）人: 陜西延長石油（集團）有限責任公司
• 主分類號: B29B9/08
• 分類號: B29B9/08;C08J3/22;C08L23/06;C08L23/12;C08K3/04;C08L23/20;C08K7/06;C08L23/08;C08K7/24;C08J9/10;C08K13/02;C08K5/544;C09D123/06;C09D5/03
• 代理公司: 西安億諾專利代理有限公司 61220
• 代理人: 葉靜

本發明涉及一種含碳聚烯烴母粒的制備方法，具體制備步驟如下：（1）在常溫下，將碳材料粉末與聚烯烴顆粒送入機械混合裝置進行混合，形成預混物；（2）將預混物轉入空氣干燥設備進行除濕處理30?120min，得到熱態干燥混合物；（3）將熱態干燥混合物送入恒溫機械混合裝置，在2?10℃的溫度下進行微熱熔粘結混合10?60min，得到黑色且表面不沾碳的類聚烯烴顆粒狀母粒。本發明將粉狀大比表面碳材料的靜電吸附作用與聚烯烴顆粒的微熱熔粘結作用相結合，通過適宜溫度下的兩級機械混合，實現了大批量、均質化含碳聚烯烴母粒的快速制備。

技術領域

本發明屬于高分子材料技術領域，具體涉及一種含碳聚烯烴母粒的制備方法及應用。

背景技術

聚烯烴是石油化工和煤化工的重要產品之一，也是精細化工和下游日用、醫療衛生、電子電器、包裝等行業的關鍵原料之一，作為一類大宗化工產品，其生產和應用對國民經濟和人民生活都有重要影響。聚烯烴屬于熱塑性聚合物，一般具有優良的電絕緣性、化學穩定性和生物安全性，且易于加工成型，但其熱穩定性差、環境適應能力弱、容易產生靜電且力學性能不具優勢，限制了其在眾多精細領域的應用。目前，國內市場上聚烯烴產品同質化嚴重、競爭激烈，逐漸形成買方市場，迫使生產和加工企業進行高端化、功能化深加工，以拓寬應用市場，提高產品收益。

以物理添加或化學復合的方式，在聚烯烴基體中引入一定量的功能性物質或基團，可以實現改善其導電、力學、熱穩定、抗老化等綜合實用性能的目的。其中，碳（C）及其同素異形體，如石墨烯、碳納米管、碳纖維、石墨、炭黑、活性炭等，是一類重要的改質劑，其所具有的獨特性能正好彌補聚烯烴的固有缺陷，如較高的彈性模量可改善聚烯烴的部分力學性能；較大的比表面積可降低聚烯烴對有機蒸汽的透過率，增強材料的密封性；優異的電學性能可以消除聚烯烴在成型和應用過程中的靜電積聚，或制成特定用途的導電產品和電極材料；顯著的界面效應能延緩聚烯烴材料在使用環境中的氧化、降解和老化等進程。

然而，碳材料與聚烯烴的粘結性、相容性較差，且為了提高聚烯烴材料的綜合性能，往往需要加入多種添加劑，這使得碳材料在聚烯烴基體中的均勻分散變得困難，限制了碳材料改性功能的發揮。現有的聚烯烴改性材料制備方法中，主要是將原材料與添加劑在液相或熔融相中進行強制混合，如溶液共混法和熔融共混法，直接制成產品或高濃度母粒，作為主要改質劑的碳材料在其中多以團聚態出現，分散均勻性較差，致使所期望的性能改善不夠穩定，難以進行定向加工利用。

發明內容

為了強化碳材料在聚烯烴基體中的分散，經過試驗探索并結合表征分析和性能測試結果，本發明將粉狀大比表面碳材料的靜電吸附作用與聚烯烴顆粒的微熱熔粘結作用相結合，通過適宜溫度下的兩級機械混合，實現了大批量、均質化含碳聚烯烴母粒的快速制備。該制備方法的原料易得、流程短且設備簡單，碳材料品種和加入量可調節，產品呈類聚烯烴的顆粒狀，可直接與新鮮聚烯烴和其他改性添加劑進行復配，以獲得系列化的功能性聚烯烴基復合材料。

一種含碳聚烯烴母粒的制備方法，具體制備步驟如下：

（1）在常溫下，將碳材料粉末與聚烯烴顆粒送入機械混合裝置進行混合，形成預混物；

（2）將預混物轉入空氣干燥設備進行除濕處理，得到熱態干燥混合物；

（3）將熱態干燥混合物送入恒溫機械混合裝置，在2-10℃的溫度下進行微熱熔粘結混合，得到黑色且表面不沾碳的類聚烯烴顆粒狀母粒；

其中，所述步驟（2）中所述除濕處理的時間為30-120min；

其中，所述步驟（3）中所述微熱熔粘結混合的時間為10-60min。

優選地，步驟（1）中所述碳材料粉末與聚烯烴顆粒混合的質量比為1：（20-1000）。

優選地，步驟（1）中所述碳材料粉末與聚烯烴顆粒混合的質量比為1：（100-800）。