CN101429308B - 一种聚丙烯降解母粒的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种采用粉体造粒技术制造聚丙烯降解母粒的方法，以聚丙烯降解母粒为100重量份计，将10～49份的有机过氧化物、30～50份的抗氧剂和小于60份的聚丙烯基料加入高混器混合，然后通过螺杆长径比为5∶1-20∶1的单螺杆粉体造粒机，在30-50℃下挤出造粒制得聚丙烯降解母粒。本发明由于采用特殊的有机过氧化物双-2-叔丁基过氧化异丙苯为降解剂，降低了加工温度，解决了现有螺杆挤出造粒方法加工温度高、有机过氧化物易分解的问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种聚丙烯降解母粒的制造方法，具体地说是一种采用粉体造粒技术制造聚丙烯降解母粒的方法。
背景技术
聚丙烯降解母粒加入聚丙烯中使聚丙烯的熔体流动速率提高，分子量降低，适合于生产高熔体流动速率的聚丙烯。目前，聚丙烯降解母粒的制造方法主要是采用螺杆挤出造粒方法。CN1451689公开了一种超高熔融指数聚丙烯及其制备方法。该超高熔融指数聚丙烯由常规聚丙烯树脂与降解母粒组成。降解母粒的制造过程为：将常规聚丙烯粉料与重量份数为0.5-1.5％的液态有机过氧化物充分混合后，在螺杆挤出机内于180-190℃下共混挤出，控制转速使物料停留时间1min，产物经冷却、造粒，得到降解母粒。有机过氧化物包括2，5一二甲基2，5双叔丁基过氧化己烷、双-2-叔丁基过氧化异丙苯、 2，5一二甲基2，5双叔丁基过氧化-3-己烷或过氧化叔丁基中的一种。将常规聚丙烯树脂与降解母粒在双螺杆挤出机内共混挤出，产物经冷却、造粒，得到400-1000g/10min超高熔融指数聚丙烯树脂。《聚丙烯高浓缩降解母料生产控制》(辽宁化工，2002(5))文献中用T30S粉料作基料，液态过氧化物作降解剂，在混料机共混，在ZSK-40双螺杆挤出机挤出造粒，双螺杆挤出机温度120-160℃之间，螺杆转速控制在200-300r/min，可得到高熔融指数聚丙烯浓缩降解母粒。这种采用螺杆挤出机制造聚丙烯降解母粒的方法存在以下几个问题：1)选用的有机过氧化物降解剂为液态，在工业生产中不便计量；2)有机过氧化物的1分钟的半衰期一般在150℃以上，采用螺杆挤出机制备聚丙烯降解母粒，由于加工温度高使有机过氧化物分解，降解剂的收率达不到100％。在生产高熔体流动速率聚丙烯时必须加入重量分数10％以上的聚丙烯降解母粒才能使聚丙烯的熔体流动速率提高。3)有机过氧化物降解剂的加入量必须小于1.5％，如果加入量大于1.5％，有机过氧化物在造粒时会使聚丙烯交联。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是研究一种新的聚丙烯降解母粒制造方法，消除制造过程给有机过氧化物降解剂造成的损失，提高降解母粒的使用效率。
本发明的技术方案是：以聚丙烯降解母粒为100重量份计，将10～49份的有机过氧化物、30～50份的抗氧剂和小于60份的聚丙烯基料加入高混器混合，然后通过螺杆长径比为5∶1-20∶1的单螺杆粉体造粒机，在30-50℃下挤出造粒制得聚丙烯降解母粒。本发明所用的有机过氧化物为双-2-叔丁基过氧化异丙苯。双-2-叔丁基过氧化异丙苯为蜡状粉体，在降解母粒的制造过程中，它不仅能起降解剂的作用还能将抗氧剂和聚丙烯粉料捏合在一起，起到增塑和润滑的作用。其它有机过氧化物没有这样的性能，它们在30-50℃下，必须加入润滑剂如芥酸酰胺类、油酸酰胺类、硬脂酸等物质才能进行粉体造粒，而这些润滑剂的加入会影响最终高熔体流动速率聚丙烯的产品质量。本发明所用的抗氧剂由主抗氧剂1010、助抗氧剂168或626和硬脂酸钙组成，其中1010∶168∶硬脂酸钙＝1∶2∶2，1010∶626∶硬脂酸钙＝1∶1∶2。抗氧剂主要作用是防止最终生产高熔体流动速率的聚丙烯树脂进一步发生热降解，抑制光量子、氧离子等对聚丙烯的无规降解，在化学降解反应过程中部分抑制化学基团对聚丙烯的降解。其中硬脂酸钙的作用除防止聚丙烯发生热氧化降解和长期储存发黄外，本发明中还起到在粉体造粒过程中增塑和润滑作用。本发明所用的聚丙烯基料为聚丙烯聚合装置上生产的未造粒的粉料，熔体流动速率为2-30g/10min，最好为20-30g/10min。其作用是使有机过氧化物和抗氧剂分散更加均匀，制成的降解母粒在添加到双螺杆挤出机制备高熔体聚丙烯时能够更迅速地融化，与聚丙烯发生化学降解反应。
本发明方法制造的聚丙烯降解母粒可以添加到聚丙烯基料中生产高熔体流动速率聚丙烯，添加量为常规聚丙烯重量的0.4％～10％，聚丙烯基料为MFR2～30g/10min、密度0.91～0.90g/cm3的均聚聚丙烯或无规共聚聚丙烯。
本发明由于采用粉体造粒技术制造聚丙烯降解母粒，优选出了适合的有机过氧化物降解剂，降低了加工温度，使有机过氧化物与聚丙烯在挤出造粒过程中不发生化学反应，从而使有机过氧化物的加入量可以控制在比较宽的范围，而且制造过程对原料有机过氧化物造成的损失减少到了最小。
具体实施方式
实施例所用原料及设备如下：
聚丙烯BH粉料：熔体流动指数(MI)28g/10min，兰州石化公司生产。
聚丙烯(F401)粉料：熔体流动指数(MI)2.5g/10min，兰州石化公司生产。
双-2-叔丁基过氧化异丙苯：蜡状粉体，天津阿克苏诺贝尔公司生产。
2，5二甲基-2，5二叔丁基过氧化己烷，兰州助剂厂生产。
抗氧剂168：金海雅宝产。
抗氧剂1010：金海雅宝产。
硬脂酸钙：工业级，上海助剂厂。
高混器：GRH-100，阜新红旗塑料机械厂。
粉体造粒机：
130单螺杆挤出机，长径比16∶1，水冷控制温度在30-50℃。
双螺杆挤出机：
76双螺杆挤出机，长径比34∶1。
双螺杆挤出设备：
175同向双螺杆挤出机，长径比25∶1，双螺杆水中切粒，生产能力7500Kg/h。
实施例1：
将15份有机过氧化物双-2-叔丁基过氧化异丙苯、39份抗氧剂和46份聚丙烯粉料BH在高混器混合2分钟后送入粉体造粒机制备聚丙烯降解母粒。其中加工温度为40℃，抗氧剂为1010∶168∶硬脂酸钙＝1∶2∶2。
将制得的聚丙烯降解母粒加入聚丙烯生产装置的助剂料斗，聚丙烯降解母粒加料量为42Kg/h。生产时聚丙烯降解母粒自动送入助剂计量加料器并自称重，然后送入连续混合器中。聚丙烯粉料和助剂在连续混合器中混合后送入挤压造粒机加料斗，再进入挤压造粒机挤出造粒。用MFR为2.5g/10min，密度为0.91g/cm3的均聚聚丙烯(兰州石化公司生产)在
175同向双螺杆中进行化学降解反应，螺杆的产量7.042吨/h，螺杆各段反应温度(℃)依200，200，230，230，220，220。反应时间40秒。所得树脂性能见表1。
实施例2：
45份有机过氧化物双-2-叔丁基过氧化异丙苯、37份抗氧剂和18份聚丙烯粉料BH在高混器混合2分钟后送入粉体造粒机进行粉体造粒，制备聚丙烯降解母粒。其中加工温度为50℃，抗氧剂为1010∶626∶硬脂酸钙＝1∶1∶2。
将制得的聚丙烯降解母粒与聚丙烯粉料F401以1∶100的比例在
76双螺杆挤出机进行化学降解反应挤出造粒，螺杆的产量120公斤/h，反应时间50秒，螺杆各段反应温度(℃)依次为150，170，190，200，200，200，200，190，180。所得树脂性能见表1。
实施例3：
将22份有机过氧化物双-2-叔丁基过氧化异丙苯、34份抗氧剂和44份聚丙烯粉料BH在高混器混合3份钟后送入粉体造粒机进行粉体造粒，制备聚丙烯降解母粒。其中加工温度为30℃，抗氧剂为1010∶168∶硬脂酸钙＝1∶2∶2。
将制得的聚丙烯降解母粒加入聚丙烯生产装置助剂料斗，聚丙烯降解母粒加料量为42Kg/h。生产时聚丙烯降解母粒自动送入助剂计量加料器并自称重，然后送入连续混合器中。聚丙烯粉料和助剂在连续混合器中混合后送入挤压造粒机加料斗，再进入挤压造粒机挤出造粒。用MFR为2.5g/10min，密度为0.91g/cm3的均聚聚丙烯(兰州石化公司生产)在
175同向双螺杆中进行化学降解反应，螺杆的产量7.042吨/h，螺杆各段反应温度(℃)依200，200，230，230，220，220。反应时间40秒。所得树脂性能见表1
对比例1：
将15份有机过氧化物双-2-叔丁基过氧化异丙苯、39份抗氧剂和46份聚丙烯粉料直接加入助剂料斗，比例与实施例1相同，各种助剂加料量为42Kg/h。其余步骤同实施例1。用MFR为2.5g/10min，密度为0.91g/cm3的均聚聚丙烯(兰州石化公司生产)在
175同向双螺杆中进行化学降解反应，螺杆的产量7.042吨/h，螺杆各段反应温度(℃)依200，200，230，230，220，220。反应时间40秒。所得树脂性能见表1。
对比例2：
将2，5二甲基-2，5二叔丁基过氧化己烷浓度100％的液体引发剂，通过滴加方式，有机过氧化物∶抗氧剂∶聚丙烯粉料以2∶1∶500的比例。其中抗氧剂组分是由1010∶626∶硬脂酸钙以1∶1∶2的配比组成。与实施例2相同，在
76双螺杆挤出机进行化学降解反应挤出造粒，螺杆的产量120公斤/h，反应时间50秒，螺杆各段反应温度(℃)依次为150，170，190，200，200，200，200，190，180。所得树脂性能见表1。
表1实施例与对比例所得高熔体流动速率聚丙烯的性能指标
| 项目 | 熔体流动速率(g/10min) | 熔体流动速率的波动 | 实验现象 |
| GB/T 3682-89 | GB/T 3682-89 | ||
| 实施例1 | 39-41 | 2 | 实验正常 |
| 实施例2 | 408-405 | 3 | 实验正常 |
| 实施例3 | 81-84 | 3 | 实验正常 |
| 对比例1 | 39-44 | 5 | 助剂粘壁，连续工业生产无法进行，需定期清理料仓和管线内壁。 |
| 对比例2 | 401-412 | 10 | 采用滴加方式，助剂与聚丙烯粉料混合不均，熔体流动速率的波动大。 |
Claims (4)
1.一种制造聚丙烯降解母粒的方法，其特征在于以聚丙烯降解母粒为100重量份计，将10～49份的双-2-叔丁基过氧化异丙苯、30～50份的抗氧剂和小于60份的聚丙烯基料混合，然后通过螺杆长径比为5∶1-20∶1的粉体造粒机，在30-50℃下挤出造粒制得聚丙烯降解母粒，其中所述的抗氧剂由主抗氧剂1010、助抗氧剂168或626和硬脂酸钙组成，其中1010∶168∶硬脂酸钙＝1∶2∶2，1010∶626∶硬脂酸钙＝1∶1∶2。
2.根据权利要求1所述聚丙烯降解母粒的制造方法，其特征在于所述的聚丙烯基料为聚丙烯粉料，其熔体流动速率为2-30g/10min。
3.根据权利要求2所述聚丙烯降解母粒的制造方法，其特征在于所述的聚丙烯粉料熔体流动速率为20-30g/10min。
4.由权利要求1方法制得的聚丙烯降解母粒添加到常规聚丙烯中生产高熔体流动速率聚丙烯，其特征在于所述的常规聚丙烯为MFR 2～30g/10min、密度0.91～0.90g/cm3的均聚聚丙烯或无规共聚聚丙烯，所述聚丙烯降解母粒的添加量为常规聚丙烯重量的0.4％～10％。
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