CN102558637B - 一种有机过氧化物母粒及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种有机过氧化物母粒及其制备方法。该母粒以聚烯烃弹性体(POE)、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)、乙烯-丙烯-丁二烯三元乙丙橡胶(EPDM)等聚合物为基体树脂，选用的过氧化物必须能交联该基体树脂。将基体树脂颗粒放入一种液体乳状液介质中，包含0-98％的过氧化物。在一定的温度下，经过足够长得时间，聚合物颗粒就会吸收过氧化物，制得20-50％的高浓度过氧化物母粒。在吸收完过氧化物后，上述液体介质必须以一定数量存在聚合物颗粒周围。本发明公开的过氧化物母粒主要用于聚合物的交联过程，可改善过氧化物在基体材料中的分散，使有机过氧化物更好的分散在基体材料里，使材料交联的更均匀。

Description

一种有机过氧化物母粒及其制备方法

技术领域

本发明涉及到过氧化物母粒制备领域，特别涉及到用于聚合物交联的有机过氧化物母粒制备，主要应用于聚合物的交联反应，使得过氧化物能更均匀的分散在基体聚合物树脂中。

背景技术

有机过氧化物在生活中运用相当广泛，由于其强的氧化性，可以用作杀菌剂、消毒剂和漂白剂。在聚合物中也起着很重要的作用，例如聚合物的交联反应、引发聚合物接枝反应等，所以有机过氧化物的应用受到越来越多的关注。但是由于有机过氧化物的熔点比较低，在聚合物的混合加工过程中，由于加工温度较高或者摩擦产生的热量，有机过氧化物会提前融化变成液体进而容易流失。为了使有机过氧化物尽可能的分散均匀，所以有机过氧化物的添加量一般为0.5-5％(质量分数)，并且混合需要的时间比较长。较高的温度有可能导致聚合物提前交联，或者有机过氧化物燃烧甚至爆炸。

为了避免上述的问题，人们把有机过氧化物吸收到一些固体填料里面，例如二氧化硅、碳酸钙或者滑石粉。虽然这样过氧化物可以很快的被聚合物吸收，但是后来发现填料不能在聚合物基体中快速和均一的分散，并且有一些聚合物本身不需要添加填料。

上述问题推动了过氧化物母粒的出现。过氧化物母粒有高浓度的有机过氧化物，将有机过氧化物母粒添加到相似的聚合物中，可以使有机过氧化物快速均一的分散在聚合物中，这样可以使聚合物的性能比较均一。但是常用作制备母料的仪器是开炼机或螺杆挤出机，这些仪器存在自身的缺点和不足，因为这些仪器都需要对物料进行加热，并且这些仪器的剪切都比较强，这样容易导致有机过氧化物的分解。

目前，在国内还没有有机过氧化物母粒制备方法的专利，主要是因为制备高浓度的过氧化物母粒的难度很大，如果只局限于对现有方法改进很难制得高浓度的过氧化物母粒，并且危险性比较大。陈红在《聚丙烯过氧化物浓缩母粒生产控制》中采用双螺杆挤出机生产聚丙烯过氧化物母粒，对过氧化物注入口、加入方式进行了研究，得到过氧化物最佳入口应选择在口模处，加入方式可选择侧位重量加料器或高压计量泵系统，然后通过压力表、过氧化物的递减量对生产过程进行控制，这种方法具有很大的局限性，首先，这种方法不适用于大多数的聚合物；其次，制得的过氧化物浓度比较低。

发明内容

本发明的目的在于克服了传统方法制备有机过氧化物母粒的不足，采用新方法制备了高浓度的有机过氧化物母粒，这种有机过氧化物母粒可改善过氧化物在基体材料中的分散性能，使有机过氧化物能更好地分散在基体树脂中。

为了实现上述目的，本发明中涉及到的有机过氧化物母粒制备的具体技术方案如下：

一种有机过氧化物母粒，其原料按重量百分含量计算包含以下组分：20-50％的过氧化物，这种过氧化物可以交联基体聚合物树脂；50-80％的聚烯烃弹性体、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、乙烯-丙烯-丁二烯三元乙丙橡胶等高聚物作为基体树脂。在制备过程中，需要用一种液体乳状介质，这种液体介质是中间介质和过氧化物的混合物，按重量百分含量计算包含以下组分：0-97％的过氧化物，2-99％的中间介质，1-5％的抗黏着剂。

所述的有机过氧化物母粒的基体聚合物树脂为下列之一：聚乙烯，氯磺化聚乙烯，氯化聚乙烯，聚丁烯，聚烯烃弹性体，聚异丁烯，EVA，乙烯丙烯共聚物，聚丁二烯，聚异戊二烯，丁苯共聚物，天然橡胶，聚丙烯酸橡胶，丁腈橡胶，ABS，硅橡胶，聚氨酯，聚硫化物。这些高聚物最好完全是粒子或者几乎是粒子，包括乙烯共聚物，例如EVA，EPM，EPDM。高聚物以粒子的形式与液体中介发生联系。粒子形状最好为直径在200微米-20毫米之间的颗粒或者小球形状。基体树脂在过氧化物母粒中的质量分数为50-80％。

所述的有机过氧化物母料中的有机过氧化物为下列之一或几种的混合物：过氧化二异丙苯(DCP)，1，3-1，4二叔丁基过氧化异丙苯，1，1-二叔丁基过氧化3，3，5-环己烷，4，4-二叔丁基过氧化正丁基戊酸盐，二叔丁基过氧化物，叔丁基异丙苯过氧化物，叔丁基苯酸，2，5-二甲基-2，5二叔丁基过氧化己烷等。有机过氧化物在过氧化物母粒中的质量分数为20-50％，有机过氧化物在乳状液体介质中的质量分数为0-97％。

所述的中间介质为下列之一：水，二醇类例如乙二醇，三醇类如丙三醇等。中间介质在乳状液体介质中的质量分数为2-99％。

所述的液体乳状介质包含1-5％的抗黏着剂。该抗黏着剂为：聚二甲基硅氧烷。

所述的液体乳状介质必须处于一定的温度(15-90℃)，聚合物颗粒必须浸泡足够长的时间(1-4小时)才能制得高浓度的过氧化物母粒。

另外，本发明还提出了上述有机过氧化物母粒的制备工艺方法，包括以下工艺步骤：

1)在反应容器中加入上述基体树脂，并按比例加入液体介质水中，加热并搅拌；

2)反应一段时间后，向上述反应容器中加入一定量的有机过氧化物，低转速下使之分散，再提高转速，搅拌至过程结束；

3)将聚合物粒子放入冷水中冷却；当搅拌器冷却后，将聚合物碎片从残余的水和过氧化物中分离，在空气中晾干。

所述聚合物粒子的大小在0.5-3mm范围内，制得的过氧化物母粒浓度为20％-50％。

借由上述技术方案，本发明的有机过氧化物母粒及其制备方法具有如下有益效果：

本发明所需设备简单，加工安全，能制得高浓度的有机过氧化物母粒，这种过氧化物母粒可改善过氧化物在基体材料中的分散性能，使过氧化物能更好地分散在基体材料中，使材料交联的更均匀。

具体实施方式

本发明提出了一种有机过氧化物母粒及其制备方法。该母粒以聚烯烃弹性体(POE)、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)、乙烯-丙烯-丁二烯三元乙丙橡胶(EPDM)等聚合物为基体树脂，选用的过氧化物必须能交联该基体树脂。将基体树脂颗粒放入一种液体介质中，这种液体介质是一种乳状液，包括0-98％(质量分数)的过氧化物。在一定的温度下(15-90℃)，经过足够长得时间(1-4小时)浸泡，聚合物颗粒就会吸收改过氧化物，制得20-50％(质量分数)的高浓度的过氧化物母粒，这个质量分数是基于聚合物颗粒的总质量，包括过氧化物。在吸收完过氧化物后，上述液体介质必须以一定数量存在聚合物颗粒周围。

下面通过具体实施例对本发明作进一步的详细说明，但本发明并不局限于以下的实施例。

实施例1

在一个3升的烧杯中加入1.5升的水，将水加热到90℃。将130gEPDM(三元乙丙橡胶是乙烯、丙烯以及非共轭二烯烃的三元共聚物)粉碎成粒子分散在烧杯中(粒子大小是5mm)。5分钟后，向烧杯中加入90克的过氧化二异丙苯，在低转速(2000转/min)下使之分散。搅拌5分钟后，将转速提高到10000转/min。在搅拌过程结束的时候，温度是75℃。搅拌结束后，将聚合物粒子放入冷水中冷却。当搅拌器冷却后，将聚合物碎片从残余的水和过氧化物中分离，在空气中晾干。经过这个处理过程后，聚合物粒子的大小在0.5-3mm范围内，制得的过氧化物母粒浓度为34.8％。

实施例2

在一个3升的烧杯中加入260g乙烯-醋酸乙烯共聚物小球(小球直径2mm，厚0.5-3mm)，EVA在80℃下分散在1.5升水中。向混合物中加入235g1，3-1，4二叔丁基过氧化异丙苯，刚开始在低转速下(2000转/min)下使之分散，搅拌5分钟。之后将转速提升到10000转/min。最后，将混合物用冰冷却至50℃。将过氧化物母粒筛选出来，冷却，干燥。母粒中含有36.3％的过氧化物。

实施例3

在一个搅拌器中加入260g过氧化二异丙苯和600ml的水，加热到60℃。然后开动搅拌器，向搅拌器中加入340g聚烯烃弹性体小球(小球直径2mm，厚0.5-3mm)。搅拌器在65℃下搅拌60分钟，接下来将搅拌中冷却15分钟。最后将得到的过氧化物母粒筛选，干燥。能自由滚动的母粒含有42.1％的过氧化物。

实施例4

在搅拌器中加入0.6升的水，加热至80℃。然后向其中加入125gEPM颗粒(直径2mm，厚度0.5-3mm)和145g的过氧化二异丙苯。在80℃下搅拌200分钟。最后通过筛子将母粒从水相中成功的分离出来，冷却，清洗，干燥。母粒中过氧化物的含量为49.2％。

实施例5

在3升的烧杯中加入110g没有交联的硅橡胶，硅橡胶中混合二氧化硅，然后以粒子(大小2cm3)的形式加到烧杯里面在搅拌过程中，向烧杯中加入1.5升水(搅拌速度为10000转/min)。当温度达到95℃的时候，向其中加入105g的过氧化二异丙苯。在加DCP的过程中，搅拌速度控制在3000转/min，加完以后将转速提高到10000转/min。最后将聚合物粒子分离和冷却。母粒的过氧化物含量为33.6％。

实施例6

在搅拌器中加入1500g的乙二醇和150g的1，3-1，4二叔丁基过氧化异丙苯，加热至68℃。再向这个搅拌器中加入200g的EPDM小粒子(直径4mm，厚度1.5mm)。启动搅拌器，60分钟后，乙二醇和没有被吸收的过氧化物通过筛子被排出。紧接着，搅拌器按照上述冷却步骤冷却，接下来，用水冲洗掉母粒上残余的乙二醇。最后，将粒子在空气中干燥。过氧化物含量为35.3％。

从上述实施例可知，本发明涉及到的过氧化物母粒及其制备方法工艺简单，安全性高，能制得高浓度的过氧化物母粒。综上所述，本发明涉及到的过氧化物母粒综合性能良好，涉及到的制备方法新颖独特，安全适用。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，故凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (4)

1.一种有机过氧化物母粒，其特征在于：其原料配方按重量百分含量计算包含以下组分：

50-80%的基体树脂，该基体树脂为聚烯烃弹性体、乙烯-醋酸乙烯酯的共聚物中的一种或两者的混合物；

20-50%的有机过氧化物，该有机过氧化物可以交联该基体树脂；

制备过程中需要一种液体乳状介质，该液体介质是中间介质和有机过氧化物的混合物，按重量百分含量计算包含以下组分：0-97%的有机过氧化物，2-99%的中间介质，1-5%的抗黏着剂；

所述有机过氧化物为下列之一或几种的混合物：过氧化二异丙苯、二叔丁基过氧化物；所述中间介质为下列之一：水，乙二醇或丙三醇；所述抗黏着剂为聚二甲基硅氧烷；

在15-90℃的温度下，经过1-4小时浸泡，基体树脂就会吸收该有机过氧化物，制得质量百分含量为20-50%的有机过氧化物母粒。

2.根据权利要求1所述的有机过氧化物母粒，其特征在于：所述聚烯烃弹性体为下列之一或二者以上的混合物：聚异丁烯，乙烯丙烯共聚物，聚丁二烯，聚异戊二烯，天然橡胶，乙烯-丙烯-丁二烯三元乙丙橡胶聚合物。

3.根据权利要求1所述的有机过氧化物母粒，其特征在于：所述基体树脂是粒子，包括EVA，EPM，EPDM乙烯共聚物，粒子形状为直径在200微米和20毫米之间的颗粒状或者小球状。

4.根据权利要求1所述的有机过氧化物母粒，其特征在于：所述二叔丁基过氧化物包括：1,1-二叔丁基过氧化3,3,5-环己烷，4,4-二叔丁基过氧化正丁基戊酸盐，叔丁基异丙苯过氧化物，2,5-二甲基-2,5二叔丁基过氧化己烷。