CN104119630A - 一种高性能聚丙烯相容剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于高分子化学领域，具体涉及一种高性能聚丙烯相容剂及其制备方法。一种高性能聚丙烯相容剂及其制备方法，该相容剂由如下质量百分比的组分组成：70-97.3%%的聚丙烯；2-8%的功能性单体；0.2-9%的引发剂；0.1-7%的抗交联剂；0.1-2%的抗氧剂；0.1-2%的润滑剂；0.2-9%的阻燃剂。本发明制得一种高性能聚丙烯相容剂，可用于聚丙烯合金增容、填充增强、粘合、阻燃、低烟无卤阻燃电缆料、木塑复合材料等用途或领域，性能好，应用广。

Description

一种高性能聚丙烯相容剂及其制备方法

技术领域

本发明属于高分子化学领域，具体涉及一种高性能聚丙烯相容剂及其制备方法。

背景技术

聚丙烯应用广泛，但由于聚烯烃是非极性材料，从而导致聚丙烯与多数高聚物、无机填料和金属等复合时相容性不好，影响了复合材料的性能，如力学性能，耐热性能、表面光洁性、可涂覆性能等，因而使其广泛应用受到限制。马来酸酐接枝聚丙烯可以改善其表面的非极性状况，极性的马来酸酐接枝到聚丙烯主链上从而赋予了材料的特殊的性能，可以很好的改善共混和填充材料的界面性能，从而明显提高复合材料的性能，因此，其作为相容剂和粘结剂的应用越来越受到人们的重视。

目前，采用马来酸酐接枝聚丙烯作为相容剂已经广泛的应用到塑料改性行业，例如，用于无机填充聚烯烃复合材料、玻纤增强聚烯烃复合材料、共混材料、可涂覆膜材料和粘接材料等的相容剂，而广泛应用于汽车、工具和建筑工程等领域。

但是，目前马来酸酐接枝聚丙烯相容剂制备多采用熔融接枝、溶液接枝、固相接枝和辐照接枝等，其中，熔融接枝一般采用双螺杆挤出机直接进行反应接枝（周春怀，杨军忠，中国塑料，13 (1)，1999，31-38 ；王丽姝；王益龙；陈振宇，现代塑料加工应用，19 (2)， 2007，15-18 ；王雅珍，CN02118793. 2等），此种方法存在很大的缺陷如马来酸酐残留量过高、聚丙烯降解严重和接枝率难以控制；溶液接枝接枝率虽高（檀革江，李天金，马竞涛，房江华，宁波工程学院学报，19 (2)，2007，1-5 ；王强，CN200510101318. X)，但是需要大量溶剂， 成本高，溶剂难于回收造成环境污染，且不易于大规模生产；固相接枝（刘生鹏，张良均，童身毅，许莉莉，合成树脂及塑料，22 (4)，2005，10-13等）通常时间长，反应效率低，马来酸酐反应在基体表面，故接枝不均勻，另外马来酸酐味道大，对环境不利；辐照接枝（于志强， 顾辉，张志谦，田茂忠，材料科学与工艺，8 (1)，2000，16-20)需要特殊的仪器设备，而且接枝往往在表面，接枝不均匀。

即使如专利号为ZL2008100381559的一种环保型聚丙烯相容剂的制备方法对以上问题做了一定的改进，但是其制备仍需要先在搅拌下进行固相接枝反应0.2—2小时，制得母粒后再和纯聚丙烯利用高速搅拌机混合，之后再转入双螺杆挤出机进行熔融接枝反应，耗时长，步骤较繁琐，而且功能性单体的残留量、凝胶含量均偏高，材料性能不够稳定。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供了一种高性能聚丙烯相容剂的配方以及针对该配方采取的制备方法。本发明进一步提高了接枝效率，并消耗了残留的引发剂，降低了单体的残留量。

本发明所要解决的技术问题通过以下技术方案予以实现：

一种高性能聚丙烯相容剂，该相容剂由如下质量百分比的组分组成：

70-97.3%%的聚丙烯；

2-8%的功能性单体；

0.2-9%的引发剂；

0.1-7%的抗交联剂；

0.1-2%的抗氧剂；

0.1-2%的润滑剂；

0.2-9%的阻燃剂。

优选的，所述的聚丙烯选自均聚PP-聚丙烯、PP共聚物或无规聚丙烯中的一种或几种。

优选的，所述的功能性单体选自马来酸酐、甲基丙烯酸缩水甘油酯或丙烯酸中的一种或几种。

优选的，所述的引发剂为过氧化二异丙苯、过氧化二苯甲酰、2,5-二甲基-2,5-双（叔丁基过氧基）乙烷、2,5-二甲基-2,5-双（叔丁基过氧基）乙炔、偶氮二异丁氰或双叔丁过氧异丙基苯中两种的复配物，复配物的质量比为1：3-3:1。

优选的，所述的抗交联剂选自硬脂酸酰胺、对苯醌、油酸、亚磷酸三苯酯、四氯化碳或苯乙炔中的一种或几种。

优选的，所述的抗氧剂受阻酚类抗氧剂与亚磷酸酯类抗氧剂的复配体系。

进一步的，所述的抗氧剂为受阻酚类抗氧剂与亚磷酸酯类抗氧剂按质量比1:1的复配物。

优选的，所述的润滑剂可以是脂肪酸皂盐类润滑剂、硅酮粉或低分子聚乙烯蜡中的一种或几种，其中所述的脂肪酸皂盐类润滑剂包括硬脂酸钙、硬脂酸锌、乙撑双脂肪酸酰胺或改性乙撑双脂肪酸酰胺。

优选的，所述的阻燃剂为聚磷酸铵/季戊四醇胀型阻燃剂。 

一种如上所述的高性能聚丙烯相容剂的制备方法，该方法包括以下步骤：

（1）按照以下组分的质量份数来备料：

70-97.3%%的聚丙烯；

2-8%的功能性单体；

0.2-9%的引发剂；

0.1-7%的抗交联剂；

0.1-2%的抗氧剂；

0.1-2%的润滑剂；

0.2-9%的阻燃剂；

（2）将上述备料按比例放入高混机中混合3-5分钟，出料，原料采用侧喂料方式喂入双螺杆挤出机，用双螺杆挤出机挤出，然后施加超声处理，控制加工温度在80-210℃，螺杆转数在180-700转/分，超声功率在200W-900W，进行熔融接枝挤出造粒并超声处理，得到产品。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1.本发明制得一种高性能聚丙烯相容剂，可用于聚丙烯合金增容、填充增强、粘合、阻燃、低烟无卤阻燃电缆料、木塑复合材料等用途或领域，性能好，应用广。

2.本发明复配的引发体系提高了接枝效率，侧喂料方式缩短了引发剂在双螺杆挤出机中的时间，以及合适的抗交联剂的选择都为控制凝胶含量打下了基础，通过超声处理，进一步提高了接枝效率，并消耗了残留的引发剂，降低了单体的残留量。阻燃剂能够促进PP的成碳性，能够促使PP具备优良的阻燃性能。很好的解决了聚丙烯反应接枝高接枝率与低残留、低凝胶量相互竞争、阻燃剂团聚影响阻燃效果等确定。

3.本发明制备的相容剂的接枝率高，可降低添加量，减少使用成本；低残留，无刺激性气味，有利于环保和人员健康。超声处理工艺，又可使材料性能更加稳定，延长保质期。

具体实施方式

实施例1

聚丙烯采用台湾李长荣的6331，引发剂采用2,5-二甲基-2,5-双（叔丁基过氧基）乙烷和双叔丁过氧异丙基苯质量比为2:3组合成复配引发剂，抗氧剂为德国巴斯夫公司的168和1010质量比为1:1组合，润滑剂采用硬脂酸钙，功能性单体采用马来酸酐，抗交联剂采用亚磷酸三苯酯，阻燃剂为广州琪原新材料生产的聚磷酸铵/季戊四醇胀型阻燃剂，采用传统加工工艺，将上述组分按比例放入高混机中混合4分钟，出料，然后用螺杆挤出机挤出造粒，加工温度为100℃，螺旋转速为450转/分（具体配比见下表1）超声功率为400W。

对比例1

聚丙烯采用台湾李长荣的6331，引发剂采用2,5-二甲基-2,5-双（叔丁基过氧基）乙烷，抗氧剂为德国巴斯夫公司的168和1010质量比为1:1组合，润滑剂采用硬脂酸钙，功能性单体采用马来酸酐，阻燃剂为广州琪原新材料生产的聚磷酸铵/季戊四醇胀型阻燃剂，采用传统加工工艺，将上述组分按比例放入高混机中混合4分钟，出料，然后用螺杆挤出机挤出造粒，加工温度为100℃，螺旋转速为450转/分（具体配比见下表1）。

对比例2

聚丙烯采用台湾李长荣的6331，引发剂采用2,5-二甲基-2,5-双（叔丁基过氧基）乙烷和双叔丁过氧异丙基苯质量比为2:3组合成复配引发剂，抗氧剂为德国巴斯夫公司的168和1010质量比为1:1组合，润滑剂采用硬脂酸钙，功能性单体采用马来酸酐，抗交联剂采用亚磷酸三苯酯，阻燃剂为广州琪原新材料生产的聚磷酸铵/季戊四醇胀型阻燃剂，采用传统加工工艺，将上述组分按比例放入高混机中混合4分钟，出料，然后用螺杆挤出机挤出造粒，加工温度为100℃，螺旋转速为450转/分（具体配比见下表1）。

表1：

接枝率和凝胶含量对比

项目	凝胶含量（%）	接枝率（%）	接枝效率
				实施例1	3.5	1.4	70%
对比例1	14.6	0.6	30%
				对比例2	3.6	1.2	60%

稳定性随时间的变化对比

注：样品稳定性测试条件为120℃；熔融指数（MI）测试条件为190℃*5Kg。

样品例1至3：

采用750g国产PA6,200g美国进口均聚低密度聚丙烯，50g相容剂，相容剂采用对比例1、2和实施例1制备。4g抗氧剂德国巴斯夫公司的168和1010质量比为1:1组合，3g润滑剂采用改性乙撑双脂肪酸酰胺，阻燃剂为广州琪原新材料生产的聚磷酸铵/季戊四醇胀型阻燃剂，将上述组分放入高混机中混合4分钟，出料，用双螺杆挤出机挤出，加工温度为200℃-230℃，螺杆转数为450转/分，由对比例1、2和实施例1制备样品1、2、3。

样品例4：

采用750g国产PA6,200g美国进口均聚低密度聚丙烯，30g相容剂，相容剂采用实施例1制备。4g抗氧剂德国巴斯夫公司的168和1010质量比为1:1组合，3g润滑剂采用改性乙撑双脂肪酸酰胺，阻燃剂为广州琪原新材料生产的聚磷酸铵/季戊四醇胀型阻燃剂，将上述组分放入高混机中混合4分钟，出料，用双螺杆挤出机挤出，加工温度为200℃-230℃，螺杆转数为450转/分，制备样品4。

样品1至4的物性对比：

综上所述，本发明制备的相容剂的接枝率高，可降低添加量，减少使用成本；有利于环保和人员健康。而且超声处理，既降低了残留，无刺激性气味，又可使材料性能更加稳定，延长保质期。

Claims (10)

1.一种高性能聚丙烯相容剂，其特征在于，该相容剂由如下质量百分比的组分组成：

70-97.3%%的聚丙烯；

2-8%的功能性单体；

0.2-9%的引发剂；

0.1-7%的抗交联剂；

0.1-2%的抗氧剂；

0.1-2%的润滑剂；

0.2-9%的阻燃剂。

2.根据权利要求1所述的一种高性能聚丙烯相容剂，其特征在于：所述的聚丙烯选自均聚PP-聚丙烯、PP共聚物或无规聚丙烯中的一种或几种。

3.根据权利要求1所述的一种高性能聚丙烯相容剂，其特征在于：所述的功能性单体选自马来酸酐、甲基丙烯酸缩水甘油酯或丙烯酸中的一种或几种。

4.根据权利要求1所述的一种高性能聚丙烯相容剂，其特征在于：所述的引发剂为过氧化二异丙苯、过氧化二苯甲酰、2,5-二甲基-2,5-双（叔丁基过氧基）乙烷、2,5-二甲基-2,5-双（叔丁基过氧基）乙炔、偶氮二异丁氰或双叔丁过氧异丙基苯中两种的复配物，复配物的质量比为1：3-3:1。

5.根据权利要求1所述的一种高性能聚丙烯相容剂，其特征在于：所述的抗交联剂选自硬脂酸酰胺、对苯醌、油酸、亚磷酸三苯酯、四氯化碳或苯乙炔中的一种或几种。

6.根据权利要求1所述的一种高性能聚丙烯相容剂，其特征在于：所述的抗氧剂为受阻酚类抗氧剂与亚磷酸酯类抗氧剂的复配体系。

7.根据权利要求6所述的一种高性能聚丙烯相容剂，其特征在于：所述的抗氧剂为受阻酚类抗氧剂与亚磷酸酯类抗氧剂按质量比1:1的复配物。

8.根据权利要求1所述的一种高性能聚丙烯相容剂，其特征在于：所述的润滑剂可以是脂肪酸皂盐类润滑剂、硅酮粉或低分子聚乙烯蜡中的一种或几种，其中所述的脂肪酸皂盐类润滑剂包括硬脂酸钙、硬脂酸锌、乙撑双脂肪酸酰胺或改性乙撑双脂肪酸酰胺。

9.根据权利要求1所述的一种高性能聚丙烯相容剂，其特征在于： 所述的阻燃剂为聚磷酸铵/季戊四醇胀型阻燃剂。

10.一种如权利要求1所述的高性能聚丙烯相容剂的制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

（1）按照以下组分的质量份数来备料：

70-97.3%%的聚丙烯；

2-8%的功能性单体；

0.2-9%的引发剂；

0.1-7%的抗交联剂；

0.1-2%的抗氧剂；

0.1-2%的润滑剂；

0.2-9%的阻燃剂；

（2）将上述备料按比例放入高混机中混合3-5分钟，出料，原料采用侧喂料方式喂入双螺杆挤出机，用双螺杆挤出机挤出，然后施加超声处理，控制加工温度在80-210℃，螺杆转数在180-700转/分，超声功率在200W-900W，进行熔融接枝挤出造粒并超声处理，得到产品。