CN103450556B - 一种聚丙烯透相性纳米级均聚专用材料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种聚丙烯透相性纳米级均聚专用材料的制备方法，属于于高分子材料的制取方法领域，特别是涉及通过加入特定的成核剂和各种助剂来改变聚丙烯的通透性，来制取的聚丙烯透相性纳米级均聚专用材料。其方法将聚丙烯PP、纳米碳酸钙、成核剂、抗氧剂、偶联剂及润滑剂按一定比例、顺序加入高混机（温度为80℃～110℃）中并搅拌混合均匀，经双螺杆挤出机挤出造粒。所制得的专用材料按一定比例添加到PP中进行加工实验。经检测所制得的产品，不但透明度好，而且其他的力学性能都较优，且纳米碳酸钙的加入很大程度上降低了生产成本，具有良好的市场应用范围。

Description

一种聚丙烯透相性纳米级均聚专用材料的制备方法
技术领域
本发明属于高分子材料的制取方法领域，特别是涉及通过加入特定的成核剂和各种助剂来改变聚丙烯的通透性，来制取的聚丙烯透相性纳米级均聚专用材料。
背景技术
聚丙烯（PP）树脂具有良好的物理、化学、力学等性能，且其加工使用方便、价格低廉、用途广泛是五大通用合成树脂中增长速度最快的品种。目前聚丙烯（PP）树脂已超过PVC是仅次于PE的第二大通用塑料。PP是由丙烯为单体均聚或以丙烯为主与其他单体的共聚物。按其取代基(—CH3)在空间的排列方式可分为：等规、间规和无规聚丙烯，属部分结晶性树脂，在一般的加工条件下，PP的结晶度较低、结晶速度慢、形成的球晶尺寸大，使制品光泽和透明性差，外观缺乏美感，使其应用在一定程度上受到了限制。因此通过多种途径（如共混、填充、增强、成核作用等）使PP高性能化、高功能化、高透明化成为加工业较为活跃的领域之一，也成为科技人员从事基础性和开发性研究的热门课题。而PP经过透明改性后，不仅可承袭其质轻、价廉、卫生、耐高温、易加工等优点，且透明PP具有良好的透明性和光泽度，可与典型的透明材料如PET、PVC、PS等相媲美。并且PP具有较高的热变形温度(一般高于110℃，有的可达150℃以上)，而PTE、PVC和PS等树脂的热变形温度低于90℃，因此透明PP在热包装材料中可以取代PTE、PVC和PS等树脂，故已被广泛应用于透明包装、医疗器械、家庭用品等领域。
通常有效成核剂和纳米粉体的加入使PP热变形温度、拉伸强度和弯曲强度及模量、冲击性能、透明性和结晶度均不同程度的有所提高，而且具有成型周期缩短、制品后收缩变形小、成本效益高等特点，使其注塑、吹塑、薄膜和纤维等制品具有优越的韧性、刚性、透明性、耐热性等。
与早期成核剂相比，目前常用的成核剂可分为标准型（如滑石粉、苯甲酸钠等）、透明型（如山梨醇类）、增强型（如有机磷酸盐）和特殊型（如β晶成核剂）。它们用量少，成核效果明显。然而，不同成核剂的化学结构不同，其成核效果也不同。有的可提高PP的综合性能，有的偏向于提高PP的透明性。
综上所述现有技术中亟需要一种可以增强PP透明性的新型专用材料。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种可以改善PP原有的不透明性，增强PP透明性的新型专用材料，其方法将PP、纳米碳酸钙、成核剂、抗氧剂、偶联剂及润滑剂按一定比例、顺序加入高混机（温度80℃～110℃）中并搅拌混合均匀，经双螺杆挤出机挤出造粒。
一种聚丙烯透相性纳米级均聚专用材料的制备方法，其特征是制备该专用材料的具体物料组分按重量配比为：聚丙烯PP5%～25%、纳米碳酸钙50%～90%、成核剂为甘露醇、壳聚糖、聚乙烯醇中的任意一种，且成核剂所占的重量百分比为0.1%～1.0%，抗氧剂（四[β-（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇脂）0.5%～1.5%、偶联剂为铝钛复合偶联剂或稀土偶联剂，且偶联剂所占的重量百分比为0.2%～1.5%、润滑剂为高级脂肪酸、聚乙烯蜡、高级脂肪酸盐中的任意一种，且润滑剂所占的重量百分比为0.1%～1.0%；
包括以下步骤：
步骤一、将纳米碳酸钙加入到高速混合机中进行高混3min～5min，高混温度在80℃～110℃；
步骤二、将偶联剂、抗氧剂和润滑剂加入到步骤一中，高混3min～10min，高混温度控制在80℃～110℃；
步骤三、最后将聚丙烯PP和成核剂加入步骤二中同样高混3min～5min，高混温度控制在80℃～110℃；
步骤四、然后将混合后的原料置于双螺杆挤出机中进行熔融挤出风干造粒，所用的双螺杆挤出机螺筒各分区温度应保持在190℃～210℃，螺杆转速为20r/min～30r/min，即可得到聚丙烯透相性纳米级均聚专用材料。
所述的聚丙烯PP为均聚物。
所述的纳米碳酸钙的粒径在20nm～200nm之间。
所述的聚丙烯透相性纳米级均聚专用材料在聚丙烯PP生产时按照比例10%～20%添加到聚丙烯PP中即可。
有益效果：本发明中的聚丙烯PP经过透明改性后，不仅可承袭其质轻、价廉、卫生、耐高温、易加工等优点，且透明的聚丙烯PP具有良好的透明性和光泽度，可与典型的透明材料如PET、PVC、PS等塑料材质相媲美。并且聚丙烯PP具有较高的热变形温度(一般高于110℃，有的可达150℃以上)，而PTE、PVC和PS等树脂的热变形温度通常会低于90℃，因此透明的聚丙烯PP在热包装材料中可以取代PTE、PVC和PS等树脂，故已被广泛应用于透明包装、医疗器械、家庭用品等相关的领域。
本发明所制得的专用材料按一定比例添加到PP中进行加工实验。经检测所制得的产品，不但透明度好，而且其他的力学性能都较优，且纳米碳酸钙的加入很大程度上降低了生产成本，具有良好的市场应用范围。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述。
实施例1
按照重量比称取聚丙烯PP8%、纳米碳酸钙90%、成核剂甘露醇0.5%、抗氧剂0.5%、偶联剂为铝钛复合偶联剂0.5%、润滑剂为高级脂肪酸、聚乙烯蜡、高级脂肪酸盐中的任意一种0.5%。首先将纳米碳酸钙加入到高速混合机中进行高混3min～5min，高混温度在80℃～110℃；将偶联剂、抗氧化剂和润滑剂加入，高混3min～10min，高混温度控制在80℃～110℃；最后将PP和成核剂加入同样高混3min～5min，高混温度控制在80℃～110℃；然后将混合后的原料置于双螺杆挤出机中进行熔融挤出风干造粒，所用的双螺杆挤出机螺筒各分区温度应保持在190℃～210℃，螺杆转速为20r/min～30r/min。即可得到聚丙烯透相性纳米级均聚专用材料。其工艺控制条件为：所用的双螺杆挤出机螺筒各分区温度应保持在190℃～210℃，螺杆转速为20r/min～30r/min。
实施例2
按照重量比取聚丙烯PP10%；纳米碳酸钙87%；成核剂壳聚糖0.8%；抗氧剂0.5%；偶联剂为铝钛复合偶联剂1.0%，润滑剂为高级脂肪酸、聚乙烯蜡、高级脂肪酸盐中的任意一种0.7%。首先将纳米碳酸钙加入到高速混合机中进行高混3min～5min，高混温度在80℃～110℃；将偶联剂、抗氧化剂和润滑剂加入，高混3min～10min，高混温度控制在80℃～110℃；最后将PP和成核剂加入同样高混3min～5min，高混温度控制在80℃～110℃；然后将混合后的原料置于双螺杆挤出机中进行熔融挤出风干造粒，所用的双螺杆挤出机螺筒各分区温度应保持在190℃～210℃，螺杆转速为20r/min～30r/min。即可得到聚丙烯透相性纳米级均聚专用材料。其工艺控制条件为：所用的双螺杆挤出机螺筒各分区温度应保持在190℃～210℃，螺杆转速为20r/min～30r/min。
实施例3
按照重量称比取聚丙烯PP12%；纳米碳酸钙85%；成核剂甘露醇0.5%；抗氧剂0.7%；偶联剂为稀土偶联剂0.8%，润滑剂为高级脂肪酸、聚乙烯蜡、高级脂肪酸盐中的任意一种1.0%。首先将纳米碳酸钙加入到高速混合机中进行高混3min～5min，高混温度在80℃～110℃；将偶联剂、抗氧化剂和润滑剂加入，高混3min～10min，高混温度控制在80℃～110℃；最后将PP和成核剂加入同样高混3min～5min，高混温度控制在80℃～110℃；然后将混合后的原料置于双螺杆挤出机中进行熔融挤出风干造粒，加工所用的双螺杆挤出机螺筒各分区温度应保持在190℃～210℃，螺杆转速为20r/min～30r/min。即可得到聚丙烯透相性纳米级均聚专用材料。其工艺控制条件为：所用的双螺杆挤出机螺筒各分区温度应保持在190℃～210℃，螺杆转速为20r/min～30r/min。
实施例4
按照重量比称取聚丙烯PP13%；纳米碳酸钙84%；成核剂壳聚糖1.5%；抗氧剂0.5%；偶联剂为铝钛复合剂0.5%，润滑剂为高级脂肪酸、聚乙烯蜡、高级脂肪酸盐中的任意一种0.5%。首先将纳米碳酸钙加入到高速混合机中进行高混3min～5min，高混温度在80℃～110℃；将偶联剂、抗氧化剂和润滑剂加入，高混3min～10min，高混温度控制在80℃～110℃；最后将聚丙烯PP和成核剂加入同样高混3min～5min，高混温度控制在80℃～110℃；然后将混合后的原料置于双螺杆挤出机中进行熔融挤出风干造粒，所用的双螺杆挤出机螺筒各分区温度应保持在190℃～210℃，螺杆转速为20r/min～30r/min。即可得到聚丙烯透相性纳米级均聚专用材料。其工艺控制条件为：所用的双螺杆挤出机螺筒各分区温度应保持在190℃～210℃，螺杆转速为20r/min～30r/min。
实施例5
按照重量比取聚丙烯PP15%；纳米碳酸钙82%；成核剂聚乙烯醇0.8%；抗氧剂0.7%；偶联剂为稀土偶联剂1.0%，润滑剂为高级脂肪酸、聚乙烯蜡、高级脂肪酸盐中的任意一种0.5%。首先将纳米碳酸钙加入到高速混合机中进行高混3min～5min，高混温度在80℃～110℃；将偶联剂、抗氧化剂和润滑剂加入，高混3min～10min，高混温度控制在80℃～110℃；最后将聚丙烯PP和成核剂加入同样高混3min～5min，高混温度控制在80℃～110℃；然后将混合后的原料置于双螺杆挤出机中进行熔融挤出风干造粒，所用的双螺杆挤出机螺筒各分区温度应保持在190℃～210℃，螺杆转速为20r/min～30r/min。即可得到聚丙烯透相性纳米级均聚专用材料。其工艺控制条件为：所用的双螺杆挤出机螺筒各分区温度应保持在190℃～210℃，螺杆转速为20r/min～30r/min。

Claims (4)

1.一种聚丙烯透相性纳米级均聚专用材料的制备方法，其特征是制备该专用材料的具体物料组分按重量配比为：聚丙烯PP5%~25%、纳米碳酸钙82%~90%、成核剂为甘露醇、壳聚糖、聚乙烯醇中的任意一种，且成核剂所占的重量百分比为0.1%~1.0%，抗氧剂四[β-（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯0.5%~1.5%、偶联剂为铝钛复合偶联剂或稀土偶联剂，且偶联剂所占的重量百分比为0.2%~1.5%、润滑剂为高级脂肪酸、聚乙烯蜡、高级脂肪酸盐中的任意一种，且润滑剂所占的重量百分比为0.1%~1.0%；
上述各组分重量百分数之和为100%；
包括以下步骤：
步骤一、将纳米碳酸钙加入到高速混合机中进行高混3min~5min，高混温度在80℃~110℃；
步骤二、将偶联剂、抗氧剂和润滑剂加入到步骤一中，高混3min~10min，高混温度控制在80℃~110℃；
步骤三、最后将聚丙烯PP和成核剂加入步骤二中同样高混3min~5min，高混温度控制在80℃~110℃；
步骤四、然后将混合后的原料置于双螺杆挤出机中进行熔融挤出风干造粒，所用的双螺杆挤出机螺筒各分区温度应保持在190℃~210℃，螺杆转速为20r/min~30r/min，即可得到聚丙烯透相性纳米级均聚专用材料。
2.根据权利要求1所述的一种聚丙烯透相性纳米级均聚专用材料的制备方法，其特征是：所述的聚丙烯PP为均聚物。
3.根据权利要求1所述的一种聚丙烯透相性纳米级均聚专用材料的制备方法，其特征是：所述的纳米碳酸钙的粒径在20nm~200nm之间。
4.根据权利要求1所述的一种聚丙烯透相性纳米级均聚专用材料的制备方法，其特征是：所述的聚丙烯透相性纳米级均聚专用材料在聚丙烯PP生产时按照比例10%~20%添加到聚丙烯PP中即可。
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