[發(fā)明專利]利用廢棄IPP材料誘導(dǎo)聚丙烯無(wú)規(guī)共聚物中Shish-kebab前驅(qū)體形成的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110729311.1
• 申請(qǐng)日: 2021-06-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113427732B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-08-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 聶敏;武祺;王琪
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 四川大學(xué);成都普美怡科技有限公司
• 主分類號(hào): B29C45/78
• 分類號(hào): B29C45/78;B29C45/77;B29B13/10;B29C48/04;B29C48/92;C08L23/14;C08L23/12;C08K5/098;C08K5/18
• 代理公司: 成都華復(fù)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 51298
• 代理人: 麥邁

本發(fā)明提供一種利用廢棄IPP材料誘導(dǎo)聚丙烯無(wú)規(guī)共聚物中Shish?kebab前驅(qū)體形成的方法，該方法先將IPP材料通過(guò)固相力化學(xué)反應(yīng)器碾磨為IPP超細(xì)粉體，再與PPR、β成核劑熔融共混擠出造粒，利用所得PPR復(fù)合粒料微型注塑制備為增韌改性PPR復(fù)合材料制品。本發(fā)明通過(guò)限定微型注塑的強(qiáng)流場(chǎng)作用、β成核劑的引入以及具有取向性的IPP材料進(jìn)行增韌，在共同作用下成功誘導(dǎo)了PPR中形成大量shish?kebab取向晶體結(jié)構(gòu)，同時(shí)兼容高β晶含量從而大幅改善PPR材料的韌性及力學(xué)強(qiáng)度，相較現(xiàn)有技術(shù)中同等β晶含量PPR材料具有更佳的力學(xué)性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于聚丙烯無(wú)規(guī)共聚物制備工藝技術(shù)領(lǐng)域，涉及利用廢棄IPP材料誘導(dǎo)聚丙烯無(wú)規(guī)共聚物中Shish-kebab前驅(qū)體形成的方法，具體而言，是可通過(guò)選擇廢棄回收的具有取向性的IPP材料在特定工藝條件下誘導(dǎo)聚丙烯無(wú)規(guī)共聚物中Shish-kebab前驅(qū)體形成的工藝方法。

背景技術(shù)

聚丙烯無(wú)規(guī)共聚物(PPR)是一種重要的聚丙烯類型，在過(guò)去的20年里廣泛用作管道、汽車部件、家具和其他工業(yè)用途的基質(zhì)組分。丙烯和乙烯共聚，是一種高效的方法來(lái)得到高性能的聚丙烯樹(shù)脂。在這種共聚物中，均聚物序列是可結(jié)晶的，成為結(jié)晶相，而具有高乙烯含量的丙烯-乙烯無(wú)規(guī)鏈段聚結(jié)在一起形成橡膠相。因共聚單體在聚丙烯主鏈上無(wú)規(guī)分布，改變了其分子結(jié)構(gòu)和結(jié)晶特征，使得材料具有優(yōu)異的物理機(jī)械性能、成型加工性能和良好的化學(xué)穩(wěn)定性。這種生產(chǎn)成本低、無(wú)毒抗腐蝕材料在上水管、淡水輸送管、建筑采暖管、化學(xué)物質(zhì)輸送管、農(nóng)林灌溉管等管材的發(fā)展過(guò)程中起到了至關(guān)重要的作用。

然而PPR樹(shù)脂的缺口沖擊強(qiáng)度較低，尤其是在低溫時(shí)更為突出，這在一定程度上限制了材料的使用范圍。

現(xiàn)有技術(shù)中，提高PPR沖擊強(qiáng)度的方法有三種，即共混彈性體、共混納米粒子、添加β成核劑。其中，一般情況下共混彈性體方法中較為常用的彈性體有聚烯烴彈性體(POE)，彈性體的引入盡管會(huì)顯著提高PPR的低溫沖擊韌性，但卻以犧牲材料的剛度和拉伸強(qiáng)度為代價(jià)；而通過(guò)共混納米粒子既能增韌PPR又能增強(qiáng)PPR，但達(dá)到所需的粒子分散狀況和界面結(jié)合強(qiáng)度的設(shè)備要求過(guò)高，操作過(guò)程較為復(fù)雜，工業(yè)實(shí)施轉(zhuǎn)化成本太高；而添加β成核劑能促進(jìn)PPR中β晶的形成，使PPR中的α晶體轉(zhuǎn)化為β晶體。根據(jù)α晶體和β晶體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和邊界性質(zhì)，可知α晶體排列較為致密，α晶密度較大，沖擊韌性因此較小；而β相的多孔結(jié)晶區(qū)域中存在大量的連續(xù)分子鏈連接β晶，使得在材料破壞時(shí)可吸收較多能量，顯示較好的延展性和韌性，但β晶體結(jié)構(gòu)疏松，密度較低，導(dǎo)致PPR材料的力學(xué)強(qiáng)度會(huì)降低。

目前現(xiàn)有技術(shù)中，較多地是采用添加β成核劑的工藝方式，但是所得材料的韌性和沖擊性能提升具有一定的上限，在β晶轉(zhuǎn)化率達(dá)到一定比例之后，無(wú)法進(jìn)一步提高材料的機(jī)械性能上限。

近年的文獻(xiàn)報(bào)道中，有研究者提出在聚乙烯加工過(guò)程中誘導(dǎo)形成Shish-Kebab結(jié)構(gòu)有利于更大程度改善聚乙烯的韌性。本發(fā)明申請(qǐng)人在先授權(quán)專利“一種以無(wú)規(guī)聚丙烯作為彈性體增韌等規(guī)聚丙烯iPP制品的方法”(申請(qǐng)?zhí)枺?01310193831.0)公開(kāi)了一種以無(wú)規(guī)聚丙烯作為彈性體增韌等規(guī)聚丙烯iPP制品的方法，經(jīng)如下的工藝步驟：aPP/iPP共混物制備：將無(wú)規(guī)聚丙烯aPP與等規(guī)聚丙烯iPP粒料于雙螺桿擠出機(jī)中熔融共混擠出，共混物中無(wú)規(guī)聚丙烯的含量低于30wt％。再經(jīng)干燥和注塑成型處理將aPP/iPP共混物粒料在普通注塑機(jī)上加工為制品。本發(fā)明通過(guò)改變加工中的工藝參數(shù)改善制品的內(nèi)部結(jié)構(gòu)以提高其力學(xué)性能，在利用aPP對(duì)iPP進(jìn)行增韌的同時(shí)，運(yùn)用注塑過(guò)程中的流動(dòng)場(chǎng)形成的shish-kebab結(jié)構(gòu)，使制品綜合性能更完善，既提高了規(guī)聚丙烯制品的韌性，又使無(wú)規(guī)聚丙烯aPP副產(chǎn)品得以充分的利用，且降低了生產(chǎn)成本。

但是，該專利僅針對(duì)以iPP(等規(guī)聚丙烯)作為基體材料，利用iPP本身的特性，通過(guò)注塑過(guò)程中的流動(dòng)場(chǎng)誘導(dǎo)形成shish-kebab結(jié)構(gòu)。在隨后的進(jìn)一步研究過(guò)程中，本發(fā)明發(fā)明人經(jīng)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在將基體材料替換為聚丙烯無(wú)規(guī)共聚物(PPR)時(shí)，注塑過(guò)程中的流動(dòng)場(chǎng)無(wú)法在PPR內(nèi)誘導(dǎo)形成shish-kebab結(jié)構(gòu)，從而使得PPR材料的機(jī)械性能無(wú)法得到提升。