一種高β晶體含量聚丙烯組合物的製備方法

2023-06-11 01:07:41

專利名稱：：一種高β晶體含量聚丙烯組合物的製備方法
技術領域：
：本發明涉及一種聚丙烯組合物的製備方法，尤其涉及一種高P晶體含量聚丙烯組合物的製備方法。
背景技術：
：等規聚丙烯(iPP)是一種半結晶形的聚合物，其晶體種類、晶體結構形態以及結晶度對聚丙烯材料的性能起到了關鍵性的作用。等規聚丙烯在不同的結晶條件下生成不同的晶體形態。目前發現的iPP的晶體結構為a、p、Y、S和擬六方態五種。其中，p晶型聚丙烯雖然彈性模量和屈服強度較低，但卻具有較高的衝擊強度和熱變形溫度，在高速拉伸條件下具有較好的韌性和延展性的優點。這正彌補了a-iPP的衝擊強度差、熱變形溫度低的缺點。由於P-iPP熱力學穩定性不如a-iPP，必須在特定的加工條件下才能獲得。例如施加一定的剪切力場、溫度梯度法、添加成核劑等。而添加極少量的P成核劑，不僅能有效地誘導聚丙烯生成卩晶體，而且能提高聚丙烯材料的衝擊強度和熱變形溫度，使這一對本來相互矛盾的因素得到統一。另外P晶型成核劑還能增加聚丙烯樹脂的氣孔率，改善聚丙烯材料的可印刷性和可塗飾性。目前，商業化的聚丙烯用醯胺型I3晶體成核劑僅有少數的幾種，例如日本新理化公司的N,N'-二環己基-2,6-萘二醯胺(商品名為NJStarNU100)，以及山西化工研究所研發的N，N,N，,N，-四烷基對苯二甲醯胺(商品名為TMB5)。因此，合成高效、價廉、對環境無害的醯胺型P成核劑成為當前聚丙烯研究領域的熱點之一。
發明內容本發明的目的是為了改進現有的聚丙烯組合物中P晶體含量低的不足而提供了一種高卩晶體含量聚丙烯組合物的製備方法。本發明的技術方案為一種高P晶體含量聚丙烯組合物的製備方法，具體製備步驟如下A)將聚丙烯樹脂、抗氧劑和醯胺成核劑在高速混合機內混合110分鐘，得到均勻混合料；其中上述各組分的加入量以100質量份的聚丙烯樹脂為基準，抗氧劑為0.10.5質量份，醯胺成核劑為0.10.5質量份；B)將上述混合料在雙螺杆擠出機中熔融擠出造粒，擠出溫度為18028(TC，得到高卩晶體含量的聚丙烯組合物。其中所述的聚丙烯為均聚聚丙烯、嵌段共聚聚丙烯或無規共聚聚丙烯，它們的熔體流動速率的範圍是0.120g/10min。上述的抗氧劑至少為抗氧劑1010、抗氧劑1076、抗氧劑2246、抗氧劑CA、抗氧劑168、抗氧劑626或抗氧劑636中的一種或兩種，抗氧劑用量以100質量份的聚丙烯樹脂為基準為0.10.2質量份。優選抗氧劑為抗氧劑為1010和抗氧劑168的混合物，混合物中抗氧劑1010和抗氧劑168質量比為1:11:2。所述的醯胺成核劑為分子結構式為C6H5-NHCO-R-COHN-H5C6，其中R是碳原子數為0~8烷基，優選醯胺成核劑用量以IOO質量份的聚丙烯樹脂為基準為0.10.2質量份。優選所述的醯胺成核劑為N，N'-二苯基丁二醯胺，N,N'-二苯基戊二醯胺或N，N'-二苯基己二醯胺。醯胺化合物的結構式為H00H—_'N——C——R——C——N-/、(I)式中R為C2C4飽和垸基。聚丙烯樹脂、抗氧劑、醯胺成核劑在高速混合機內混合時間為25分鐘；雙螺杆擠出機中熔融擠出溫度優選為20022(TC。本發明所製得的高P晶體含量聚丙烯組合物中P晶體相對含量大於70%。本發明所製得的高|3晶體含量聚丙烯組合物按照標準製成試樣進行力學性能的測試。(1)(3晶體相對含量的測定用以下方程計算組合物中P晶體相對含量(見Turner-Jones等人1964年在Macromol.Chem.75巻上發表的文章)formulaseeoriginaldocumentpage4即OO)+卯10)+(040)+i/(130)式中A:股TO為結晶樹脂中P晶體相對含量，《股切=0表明聚丙烯樹脂中不含卩晶體，尺脫幼=100%表明聚丙烯樹脂中全部為P晶體。//(110)、Z/(040)和//(130)為採用廣角X射線技術測得的去掉無定型峰後a晶面的對應峰高，Z/(300)為P晶面的對應峰高。Z/(110)為a晶體的(110)晶面的峰高；Z/(040)為a晶體的(040)晶面的峰高；Z/(130)為a晶體的(130)晶面的峰高；Z/(300)為卩晶體的(300)晶面的峰高。(2)熔體流動速率測定在230。C,2.16kg下按GB/T3682—2000進行;(3)拉伸強度和斷裂伸長率測定按GB/T1040-92進行；(4)懸臂梁缺口衝擊強度測定按GB/T1843-96進行。有益效果1、將醯胺化合物(I)與聚丙烯樹脂熔融共混，擠出造粒後製備的聚丙烯樣品中富含大量的P晶體(p晶體相對含量大於70%)。2、醯胺化合物在聚丙烯基體中混合均勻，分散性好，所製備得到的產品具有較高的衝擊強度和斷裂伸長率。具體實施例方式實施例l:將400克的均聚聚丙烯樹脂(012—2型，MFR=1.0g/10min)、0.4克的抗氧劑1010、0.4克的N,N'-二苯基丁二醯胺在高速混合機中混合兩分鐘，以得到均勻的混合料。將混合料經過雙螺杆擠出機熔融擠出(擠出溫度20(TC21(TC)，然後冷卻造粒。所得粒料經注塑成標準試樣，測定製品的力學性能。成核改性聚丙烯粒料在22(TC下熔融10分鐘，經壓片至約為0.5mm的厚度後，採用廣角X射線技術測試樣品中p晶體的相對含量。結果在表l中列出。實施例2:將400克的均聚聚丙烯樹脂(045—2型，MFR=4.7g/10min)、0.2克的抗氧劑1010、0.4克的抗氧劑168，0.6克的的N，N，-二苯基戊二醯胺在高速混合機中混合四分鐘，以得到均勻的混合料。將混合料經過雙螺杆擠出機熔融擠出(擠出溫度210°C220°C)，然後冷卻造粒。所得粒料經注塑成標準試樣，測定製品的力學性能。成核改性聚丙烯粒料在220。C下熔融10分鐘，經壓片至約為0.5mm的厚度後，採用廣角X射線技術測試樣品中(3晶體的相對含量。結果在表1中列出。實施例3:將400克的均聚聚丙烯樹脂(140型，MFR=16.8g/10min)、0.4克的抗氧劑1076、0.4克的抗氧劑626，0.8克的N，N'-二苯基己二醯胺在高速混合機中混合五分鐘，以得到均勻的混合料。將混合料經過雙螺杆擠出機熔融擠出(擠出溫度200°C220°C)，然後冷卻造粒。所得粒料經注塑成標準試樣，測定製品的力學性能。成核改性聚丙烯粒料在220'C下熔融10分鐘，經壓片至約為0.5mm的厚度後，採用廣角X射線技術測試樣品中P晶體的相對含量。結果在表1中列出。實施例4:將400克的嵌段共聚聚丙烯樹脂(EPS30R型，MFR=1.8g/10min)、0.2克的抗氧劑2246、0.1克的抗氧劑636，0.4克的N，N'-二苯基己二醯胺在高速混合機中混合兩分鐘，以得到均勻的混合料。將混合料經過雙螺杆擠出機熔融擠出(擠出溫度20(TC21(TC)，然後冷加造粒。所得粒料經注塑成標準試樣，測定製品的力學性能。成核改性聚丙烯粒料在22(TC下熔融10分鐘，經壓片至約為0.5mm的厚度後，採用廣角X射線技術測試樣品中P晶體的相對含量。結果在表1中列出。實施例5:將400克的嵌段共聚聚丙烯樹脂(EPS30R型，MFR=1.8g/10min)、0.2克的抗氧劑2246、0.1克的抗氧劑636，0.4克的N，N，-二苯基壬二醯胺在高速混合機中混合兩分鐘，以得到均勻的混合料。將混合料經過雙螺杆擠出機熔融擠出(擠出溫度20(TC21(rC)，然後冷卻造粒。所得粒料經注塑成標準試樣，測定製品的力學性能。成核改性聚丙烯粒料在220'C下熔融10分鐘，經壓片至約為0.5mm的厚度後，採用廣角X射線技術測試樣品中)3晶體的相對含量。結果在表1中列出。實施例6:將400克的無規共聚聚丙烯樹脂(R005型，MFRi.5g/10min)、0.2克的抗氧劑1010、0.2克的抗氧劑168，0.4克的N,N，-二苯基己二醯胺在高速混合機中混合三分鐘，以得到均勻的混合料。將混合料經過雙螺杆擠出機熔融擠出(擠出溫度21(TC22(TC)，然後冷卻造粒。所得粒料經注塑成標準試樣，測定製品的力學性能。成核改性聚丙烯粒料在220。C下熔融10分鐘，經壓片至約為0.5mm的厚度後，採用廣角X射線技術測試樣品中P晶體的相對含量。結果在表1中列出。對比例1:將400克的均聚聚丙烯樹脂(012—2型，MFR=1.0g/10min)、0.2克的抗氧劑1010在高速混合機中混合兩分鐘，以得到均勻的混合料。將混合料經過雙螺杆擠出機熔融擠出(擠出溫度200'C21(TC)，然後冷卻造粒。所得粒料經注塑成標準試樣，測定製品的力學性能。成核改性聚丙烯粒料在22(TC下熔融10分鐘，經壓片至約為0.5mm的厚度後，採用廣角X射線技術測試樣品中(3晶體的相對含量。結果在表l中列出。對比例2:將400克的均聚聚丙烯樹脂(045—2型，MFR=4.7g/10min)、0.2克的抗氧劑1010、0.4克的抗氧劑168在高速混合機中混合四分鐘，以得到均勻的混合料。將混合料經過雙螺杆擠出機熔融擠出(擠出溫度21(TC22(TC)，然後冷卻造粒。所得粒料經注塑成標準試樣，測定製品的力學性能。成核改性聚丙烯粒料在22(TC下熔融10分鐘，經壓片至約為0.5mm的厚度後，採用廣角X射線技術測試樣品中卩晶體的相對含量。結果在表1中列出。對比例3:將400克的均聚聚丙烯樹脂(140型，MFR=16.8g/10min)、0.4克的抗氧劑1076、0.4克的抗氧劑626在高速混合機中混合五分鐘，以得到均勻的混合料。將混合料經過雙螺杆擠出機熔融擠出(擠出溫度20(TC22(TC)，然後冷卻造粒。所得粒料經注塑成標準試樣，測定製品的力學性能。成核改性聚丙烯粒料在220。C下熔融10分鐘，經壓片至約為0.5,的厚度後，釆用廣角X射線技術測試樣品中P晶體的相對含量。結果在表1中列出。對比例4:將400克的嵌段共聚聚丙烯樹脂(EPS30R型，MFR-1.8g/10min)、0.2克的抗氧劑2246、0.1克的抗氧劑636在高速混合機中混合兩分鐘，以得到均勻的混合料。將混合料經過雙螺杆擠出機熔融擠出(擠出溫度20(TC21(TC)，然後冷卻造粒。所得粒料經注塑成標準試樣，測定製品的力學性能。成核改性聚丙烯粒料在22(TC下熔融10分鐘，經壓片至約為0.5mm的厚度後，採用廣角X射線技術測試樣品中P晶體的相對含量。結果在表1中列出。對比例5:將400克的無規共聚聚丙烯樹脂(R005型，MFR^0.5g/10min)、0.2克的抗氧劑1010、0.2克的抗氧劑168在高速混合機中混合三分鐘，以得到均勻的混合料。將混合料經過雙螺杆擠出機熔融擠出(擠出溫度210°C220°C)，然後冷卻造粒。所得粒料經注塑成標準試樣，測定製品的力學性能。成核改性聚丙烯粒料在22(TC下熔融10分鐘，經壓片至約為0.5mm的厚度後，採用廣角X射線技術測試樣品中卩晶體的相對含量。結果在表1中列出。表1實施例16和對比例15結果比較tableseeoriginaldocumentpage8權利要求1.一種高β晶體含量聚丙烯組合物的製備方法，具體製備步驟如下A)將聚丙烯樹脂、抗氧劑和醯胺成核劑在高速混合機內混合1～10分鐘，得到均勻混合料；其中上述各組分的加入量以100質量份的聚丙烯樹脂為基準，抗氧劑為0.1～0.5質量份，醯胺成核劑為0.1～0.5質量份；B)將上述混合料在雙螺杆擠出機中熔融擠出造粒，擠出溫度為180～280℃，得到高β晶體含量的聚丙烯組合物。2.根據權利要求1所述的製備方法，其特徵在於所述的聚丙烯為均聚聚丙烯、嵌段共聚聚丙烯或無規共聚聚丙烯，它們的熔體流動速率的範圍是0.120g/10min。3.根據權利要求1所述的製備方法，其特徵在於所述的抗氧劑至少為抗氧劑1010、抗氧劑1076、抗氧劑2246、抗氧劑CA、抗氧劑168、抗氧劑626或抗氧劑636中的一種或兩種，加入量以100質量份的聚丙烯樹脂為基準為0.10.2質量份。4.根據權利要求3所述的製備方法，其特徵在於所述的抗氧劑是抗氧劑1010和抗氧劑168混合物，混合物中抗氧劑1010和抗氧劑168的質量比為1:11:2。5.根據權利要求1所述的製備方法，其特徵在於所述的醯胺成核劑為分子結構式為C6H5-NHCO-R-COHN-H5C6，其中R是碳原子數為0~8垸基，醯胺成核劑用量以100質量份的聚丙烯樹脂為基準為0.10.2質量份。6.根據權利要求5所述的製備方法，其特徵在於所述的醯胺成核劑為N，N'-二苯基丁二醯胺，N,N，-二苯基戊二醯胺或N,N'-二苯基己二醯胺。7.根據權利要求1所述的製備方法，其特徵在於聚丙烯樹脂、抗氧劑、醯胺成核劑在高速混合機內混合時間為25分鐘。8.根據權利要求1所述的製備方法，其特徵在於雙螺杆擠出機中熔融擠出溫度為200220。C。全文摘要本發明涉及一種高β晶體含量聚丙烯組合物的製備方法。將聚丙烯樹脂、抗氧劑和醯胺成核劑在高速混合機內混合均勻，並在雙螺杆擠出機中熔融擠出造粒，得到高β晶體含量的聚丙烯組合物。所製備得到的聚丙烯組合物中β晶體相對含量在70％以上，所得製品與純聚丙烯相比具有較高的懸臂梁衝擊強度和斷裂伸長率。文檔編號B29C47/92GK101381491SQ20081015517公開日2009年3月11日申請日期2008年10月15日優先權日2008年10月15日發明者強竇,陸瞿亮申請人:南京工業大學