一種高接枝率聚烯烴接枝物的製備方法及該高接枝率聚烯烴接枝物的應用與流程
2023-11-02 21:17:12 2
本發明涉及一種聚烯烴接枝物的製備方法，尤其涉及一種高接枝率聚烯烴接枝物的製備方法及該高接枝率聚烯烴接枝物的應用。
背景技術：
：多層複合膜是通過多層共擠出技術，將不同材料結合到一起，具有不同材料的優點，並且具有某些特殊功能的薄膜；多層複合膜一般是由基層、粘結層和功能層組成，其中粘結層的作用在於改善基層和功能層間的相容性，粘結層主要是聚烯烴接枝物。工程塑料應用中，由於不同高分子聚合物之間、聚合物與填充劑之間極性差異，在改性或合金化過程中需要添加一種相容劑以改善不相容聚合物界面問題，這種相容劑主要是聚烯烴接枝物；另外，聚烯烴接枝物還可以作為工程塑料的增韌劑，改善高分子材料的韌性。目前，聚烯烴接枝物的製備主要通過熔融擠出的方式，熔融擠出法製備聚烯烴接枝物過程中分子鏈易斷裂，大分子之間易交聯，其中交聯反應使得產物凝膠含量高，在多層複合膜應用中也易引起晶點，從而產生破膜。另外，熔融擠出法製備的聚烯烴接枝物顏色深、味道重、單體殘餘量高，使其不能應用在食品包裝膜中。而在相容劑和增韌劑應用中，熔融擠出反應法製備的聚烯烴接枝物，接枝率低，往往需要添加大量的接枝物才能達到增韌效果或者增容目的，另外，熔融接枝法的交聯反應易引起體系的粘度增加，流變性能變差，加工性能差，不利於增韌改性和相容改性應用。此外，熔融擠出法製備聚烯烴接枝物對設備要求高，要求擠出機耐腐蝕、長徑比大、高真空，設計複雜，價格昂貴。技術實現要素：本發明所要解決的技術問題是，克服以上
背景技術：
中提到的不足和缺陷，提供一種高接枝率聚烯烴接枝物的製備方法及該高接枝率聚烯烴接枝物的應用，該聚烯烴接枝物接枝率高、交聯度低、氣味淡、顏色淺、單體殘餘量低、粘結力強，可以應用於多層複合膜中，滿足食品包裝要求，也可以作為塑料改性中的相容劑和增韌劑，滿足塑料工程領域的應用。為解決上述技術問題，本發明提出的技術方案為：一種高接枝率聚烯烴接枝物的製備方法，包括以下步驟：(1)先將反應釜中的空氣置換成氮氣，再使反應釜的溫度升至80℃～180℃；(2)在氮氣的保護下將聚烯烴加入反應釜中，待聚烯烴熔融後，加入反應單體、引發劑和抑制交聯劑，並攪拌進行反應；(3)將反應釜抽真空後繼續進行反應，最後將反應所得物料經高壓擠出、拉條切粒，即得到所述高接枝率聚烯烴接枝物。上述的製備方法，優選的，所述步驟(2)中，反應的時間為1～360min。上述的製備方法，優選的，所述步驟(3)中，抽真空至反應釜內壓力不高於-0.08MPa，反應的時間為30-240min。上述的製備方法，優選的，所述步驟(3)中，抽真空至反應釜內壓力為-0.08MPa～-0.1MPa。上述的製備方法，優選的，所述聚烯烴選自聚乙烯、聚丙烯、乙烯-辛稀共聚物或乙烯-丁烯共聚物中的任一種；所述聚烯烴添加量佔聚烯烴和反應單體總重量的95％～99％。上述的製備方法，優選的，所述反應單體選自馬來酸酐、甲基丙烯酸縮水甘油酯、丙烯酸中的一種或幾種；所述反應單體添加量佔聚烯烴和反應單體總重量的1％～5％。上述的製備方法，優選的，所述引發劑選自過氧化二異丙苯、2,5-二甲基-2,5-雙(叔丁過氧基)己烷和過氧化二苯甲醯中的一種或兩種；所述引發劑添加量佔反應單體重量的5％～50％。上述的製備方法，優選的，所述抑制交聯劑是亞磷酸三苯酯、亞磷酸二苯基烷基酯、亞磷酸三烷基酯中的一種或兩種；所述抑制交聯劑添加量與引發劑重量比為1∶1～4∶1。。本發明在反應釜中熔融反應接枝，接枝反應過程中受熱更均勻，反應時間長，反應更加充分，接枝率更高；副反應少，交聯度低；同時，本發明採用一步抽真空反應以除去殘餘單體，抽真空時間長，真空度高，單體可以去除徹底，所得的聚烯烴接枝物氣味淡，顏色淺，單體殘餘量低；聚烯烴接枝物接枝率高，其在多層複合膜中粘結力強。作為同一個發明構思，本發明還提供一種上述的製備方法獲得的高接枝率聚烯烴接枝物在多層複合膜中的應用。作為同一個發明構思，本發明還提供一種上述的製備方法獲得的高接枝率聚烯烴接枝物在塑料改性中的應用，其特徵在於，在塑料改性中作為相容劑和/或增韌劑使用。與現有技術相比，本發明的優點在於：(1)由本發明的方法製備的聚烯烴接枝物，具有接枝率高、交聯度低、氣味淡、顏色淺、單體殘餘量低、粘結力強等優點，其中馬來酸酐接枝率最高可達4.89％，單體殘餘量在0.05％以下，粘結強度可達30N/15mm。(2)本發明的聚烯烴接枝物的製備方法中，反應溫度低且溫度可控；反應時間長且時間可控，反應效率高。(3)由本發明的製備方法獲得的聚烯烴接枝物可以適用於多層複合膜中，滿足食品包裝要求；也可以作為塑料改性中的相容劑和增韌劑，滿足塑料工程領域的應用。具體實施方式為了便於理解本發明，下文將結合較佳的實施例對本文發明做更全面、細緻地描述，但本發明的保護範圍並不限於以下具體實施例。除非另有定義，下文中所使用的所有專業術語與本領域技術人員通常理解含義相同。本文中所使用的專業術語只是為了描述具體實施例的目的，並不是旨在限制本發明的保護範圍。除非另有特別說明，本發明中用到的各種原材料、試劑、儀器和設備等均可通過市場購買得到或者可通過現有方法製備得到。實施例1：一種本發明的高接枝率聚烯烴接枝物的製備方法，包括以下步驟：(1)先將反應釜抽成真空，再充氮氣將反應釜內的空氣全部置換成氮氣，加熱反應釜到150℃；(2)在氮氣的保護下將1980g聚乙烯加入反應釜中，待聚乙烯熔融後，加入20g馬來酸酐、2g亞磷酸三苯酯和2g過氧化二異丙苯，攪拌並反應30min；(3)然後將反應釜抽真空至-0.09MPa繼續反應30min，最後將反應所得物料經高壓擠出、拉條切粒，即得到聚烯烴接枝物。對比例1：本對比例的聚烯烴接枝物的製備方法，具體步驟為：(1)將1980g聚乙烯、20g馬來酸酐、2g亞磷酸三苯酯和2g過氧化二異丙苯經高混機混合均勻；(2)將混合均勻的物料加入雙螺杆擠出機中擠出，擠出溫度150℃，擠出機真空度為-0.09MPa，擠出後得到聚烯烴接枝物。實施例2：一種本發明的高接枝率聚烯烴接枝物的製備方法，包括以下步驟：(1)先將反應釜抽成真空，再充氮氣將反應釜內的空氣全部置換成氮氣，加熱反應釜到80℃；(2)在氮氣的保護下將1900g乙烯-辛稀共聚物加入反應釜中，待乙烯-辛稀共聚物熔融後，加入100g馬來酸酐、60g亞磷酸三苯酯和15g過氧化二苯甲醯，攪拌並反應360min；(3)然後將反應釜抽真空至-0.09MPa繼續反應60min，最後將反應所得物料經高壓擠出、拉條切粒，即得到聚烯烴接枝物。對比例2：本對比例的聚烯烴接枝物的製備方法，具體步驟為：(1)將1900g乙烯-辛稀共聚物、100g馬來酸酐、20g亞磷酸三苯酯和15g過氧化二異丙苯經高混機混合均勻；(2)將混合均勻的物料加入雙螺杆擠出機中擠出，擠出溫度80℃，擠出機真空度為-0.09MPa，擠出後得到聚烯烴接枝物。實施例3：一種本發明的高接枝率聚烯烴接枝物的製備方法，包括以下步驟：(1)先將反應釜抽成真空，再充氮氣將反應釜內的空氣全部置換成氮氣，加熱反應釜到180℃；(2)在氮氣的保護下將1960g聚丙烯加入反應釜中，待聚丙烯熔融後，加入40g馬來酸酐、4g亞磷酸三苯酯和4g過氧化二苯甲醯，攪拌並反應5min；(3)然後將反應釜抽真空至-0.09MPa繼續反應30min，最後將反應所得物料經高壓擠出、拉條切粒，即得到聚烯烴接枝物。實施例4：一種本發明的高接枝率聚烯烴接枝物的製備方法，包括以下步驟：(1)先將反應釜抽成真空，再充氮氣將反應釜內的空氣全部置換成氮氣，加熱反應釜到130℃；(2)在氮氣的保護下將1970g聚乙烯加入反應釜中，待聚乙烯熔融後，加入30g馬來酸酐、4g亞磷酸三苯酯、2g過氧化二異丙苯和2g過氧化二苯甲醯，攪拌並反應30min後，升溫至170℃，繼續反應30min；(3)然後將反應釜抽真空至-0.09MPa繼續反應60min，最後將反應所得物料經高壓擠出、拉條切粒，即得到聚烯烴接枝物。實施例5：一種本發明的高接枝率聚烯烴接枝物的製備方法，包括以下步驟：(1)先將反應釜抽成真空，再充氮氣將反應釜內的空氣全部置換成氮氣，加熱反應釜到170℃；(2)在氮氣的保護下將1980g聚丙烯加入反應釜中，待聚丙烯熔融後，加入20g丙烯酸、4g亞磷酸三苯酯和4g過氧化二異丙苯，攪拌並反應20min；(3)然後將反應釜抽真空至-0.085MPa繼續反應50min，最後將反應所得物料經高壓擠出、拉條切粒，即得到聚烯烴接枝物。上述5個實施例和2個對比例得到的聚烯烴接枝物的性能測試結果如表1所示。表1實施例和對比例的性能測試結果由表1中的實驗數據可以看出，本發明的製備方法製備聚烯烴接枝物相對於傳統的擠出方法製備的聚烯烴接枝物，接枝率高、單體殘餘量低、顏色好、氣味淡、凝膠含量低、粘結強度高。該聚烯烴接枝物可以適用於多層複合膜中，滿足食品包裝要求；也可以作為塑料改性中的相容劑和增韌劑，滿足塑料工程領域的應用。將實施例1製備得到的聚烯烴接枝物與對比例1製備得到的聚烯烴接枝物作為增韌劑，應用在PA6改性中，結果見表2所示，加入本發明的聚烯烴接枝物後材料的衝擊強度提高了一倍多，可以看出本發明製備的聚烯烴接枝物對PA6增韌效果明顯，是一種良好的PA6增韌劑；從表中也可以看出，本發明製備的聚烯烴接枝物與PA6的相容性明顯好於對比例聚烯烴接枝物和未接枝改性的聚烯烴。表2聚烯烴接枝物對PA6性能影響衝擊強度/KJ/m2彎曲強度MPa純PA68.980.7PA6/PE6.765PA6/PE-g-MAH實施例118.575PA6/PE-g-MAH對比例110.170當前第1頁1 2 3