CN104448146A - 一种功能化聚烯烃蜡及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种功能化聚烯烃蜡及其制备方法。由按重量份计的如下成分制备而成:聚烯烃蜡100份,功能单体2-10份,引发剂0.1-2份。该功能化聚烯烃蜡的制备方法包括选择上述反应物、单体和助剂,按照顺序加入到反应容器中,在140-190℃下和一定搅拌速度下进行熔融接枝反应;反应产物经造粒或磨粉得到成品。本发明具有酸值高、无气味、无残留、应用面广的优点。产品的酸值可达20-80mgKOH/g,可应用于塑料改性,聚乙烯乳液,油墨涂料等方面。
Description
技术领域
本发明涉及一种聚烯烃蜡,具体涉及一种功能化聚烯烃蜡及其制备方法。该方法制备的聚烯烃蜡的酸值可达20-80mgKOH/g,可应用于塑料改性,聚乙烯乳液,油墨涂料等方面。
背景技术
聚烯烃蜡是低聚合度的聚烯烃,摩尔质量一般在1000-10000g/mol之间,间,主要用于蜡烛硬化剂、色母粒分散剂、塑料润滑剂、油墨和涂料等方面。
近年来,为了改善聚烯烃蜡的性能、拓宽其使用范围,对聚烯烃蜡的功能化进行了广泛的研究。聚烯烃蜡的功能化是指通过共聚、氧化、接枝等化学方法,在非极性的POW碳链上引入C=O,COOH,CO=NH,COOR等极性基团,从而改变POW的物理和化学性质。由于引入了极性基团,使聚烯烃蜡的溶解、乳化、分散、润滑和偶联等性能产生了明显的变化,可以大大改善聚烯烃蜡的印染性及与极性聚合物、颜料、填料、玻璃纤维和金属等的相容性。为适应目前市场材料高性能化、高功能化的需要,聚烯烃蜡的研制、生产及其功能化将取得引人瞩目的发展,应用领域也将大大拓宽。
中国专利公开号为102167783A的发明专利公开了一种功能化聚烯蜡的制备方法,以石油醚为溶剂,溶液法接枝功能单体。但由于生产过程中需要使用大量溶剂,带来环境污染问题,不利于工业化生产。
中国专利公开号为1302822的发明专利公开了一种聚乙烯蜡接枝工艺,包括在引发剂作用下通过螺杆挤出机将接枝单体马来酸酐接枝到聚乙烯蜡上,其特征在于所述的聚乙烯蜡为聚乙烯生产过程中的副产品,将聚乙烯蜡、引发剂与马来酸酐混合均匀后加入预先升温的螺杆挤出机中,接枝过程控制反应温度80-90℃,所得产物接枝酸值达7~15mg/g。此方法虽然简单,但制得的产品酸值低,单体残留率高,不利于产品的应用。
发明内容
为克服现有技术的缺陷,本发明的目的在于提供一种酸值高、无气味、无残留、应用面广的功能化聚烯烃蜡及其制备方法。
实现本发明的目的可以通过采取如下技术方案达到:
一种功能化聚烯烃蜡,其特征在于,由按重量份计的如下成分制备而成:
聚烯烃蜡 100份;
功能单体 2-10份;
引发剂 0.1-2份。
作为优选,所述聚烯烃蜡为聚乙烯蜡、聚丙烯蜡、乙烯-α烯烃共聚蜡中的一种。
作为优选,所述的乙烯-α烯烃共聚蜡中的α烯烃为碳原子数为3-8的不饱和烯烃。
作为优选,所述的聚烯烃蜡的分子量范围在1000-10000,熔点在60-160℃,170℃时粘度在20-1000mpa·S。
作为优选,所述的功能单体为马来酸酐、丙烯酸、丙烯酸衍生物中的一种或两种以上组合;
作为优选,所述的丙烯酸衍生物为甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯或甲基丙烯酸缩水甘油酯。
作为优选,所述的引发剂为过氧化二苯甲酰、1,4-双(叔丁基过氧基二异丙基)苯、1,3-双(叔丁基过氧基二异丙基)苯、2,5-二甲基-2,5-(二叔丁过氧基)已烷、2,5-二甲基-2,5-(二叔丁过氧基)-3-已炔、乙基-3,3-二(叔丁过氧基)丁酸酯和乙基-3,3-二(叔戊基过氧基)丁酸酯中的一种或两种以上组合。
一种功能化聚烯烃蜡的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
1)按照配方配比分别称取聚烯烃蜡、功能单体和引发剂,待用;
2)将称好的聚烯烃蜡加入反应容器中,加热恒温至140-190℃;
3)完成步骤2)后,将称好的功能单体和引发剂加入反应容器中,充入N2,搅拌,在140-190℃的温度下恒温反应2小时以上;然后抽真空实施-0.08MPa以下的低压,抽去挥发物;
4)停止实施低压,通入N2,恢复大气压,排出反应产物,经过造粒或磨粉,得到功能化聚烯烃蜡。
在本发明中为了更好的实现高酸值和低气味、低残留,我们增加了熔融接枝反应的时间,从而实现产品的高酸值。在反应完成后,通过实施低压,去除未反应单体的助剂,降低产品中的未反应物残留和减少气味。
为了更好的提升酸值、降低气味,发明人经过大量实验发现优选的熔融接枝的工艺条件为:温度140-190℃,反应2小时以上。温度高于190℃,聚烯烃蜡容易受热分解、导致结构产生变化,致使制得的产品带入较多的杂质,同时反应链活性过高将消耗更多的自由基,并且引发剂分解过快,不能保证反应各阶段的自由基含量,使得极性单体残留增加;温度低于140℃,使得各组分之间反应不完全,给最终产品带入了较多的杂质,从而会增加后续低气压的处理时间。
本发明中对反应实施N2保护,使得熔融接枝反应可以顺利进行,避免大气中氧气等对组分反应造成的干扰,有利于减少副反应的发生,产物分子量分布窄,使得产物纯度更高。
作为优选,所述的反应容器为反应釜、多口圆底烧瓶中的一种。
作为优选,在步骤4)中,经过钢带造粒机造粒或磨粉机磨粉。
本发明的有益效果在于:
(1)本发明所采用的制备方法,与传统技术溶液接枝和挤出接枝不同,本发明中,较长时间的反应时间和优化的反应条件使得功能化聚烯烃蜡具有很高的酸值,单体残留低,气味少。同时制备方法简单易得,容易实现。
(2)本发明的制备方法采用熔融接枝,合理选择反应温度,保证整个反应阶段都有较多的引发剂自由基含量,从而提高接枝效率,减少极性单体的残留,防止功能化聚烯烃蜡的变色和气味大等问题的发生。
(3)本发明的制备方法采用低压去除未反应物,从根本上保证了产品的低残留和低气味特点。
(4)本发明的聚烯烃蜡具有很高的酸值,而高酸值的功能化聚烯蜡使得蜡产品具有较高的反应活性,极大提高聚烯烃蜡的印染性及与极性聚合物、颜料、填料、玻璃纤维和金属等的相容性,从而提高其产品的应用性能。
具体实施方式
下面通过具体实施例和较佳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
本实施例所述的功能化聚烯烃蜡,由如下成分制备而成:分子量为3000的聚乙烯蜡、马来酸酐、过氧化二苯甲酰。具体配比见表1。
表1 实施例1的配比表
原料名称 | 质量(克) |
聚乙烯蜡 | 300 |
马来酸酐 | 15 |
过氧化二苯甲酰 | 5 |
所述的功能化聚烯烃蜡的制备方法,包括如下步骤:
在将原料聚乙烯蜡称量好后一次性加入四口瓶中,缓慢搅拌,升温至150℃,至完全熔融成透明反应液。N2保护,中速搅拌,将称好的功能单体马来酸酐和引发剂过化二苯甲酰加入到反应瓶中。恒温反应2小时,以使反应充分完成。全程氮气保护。反应完成,保持温度和搅拌速度不变。抽真空实施-0.08MPa以下的低压,保持30min。撤除抽真空等装置,通入N2恢复常压,趁热倒出反应液,自然冷却。将冷却后反应液放入磨粉机,磨粉。产物过60目筛网。得粉末功能化聚乙烯蜡产品。
实施例2
本实施例所述的功能化聚烯烃蜡,由如下成分制备而成:分子量为6000的乙烯-丙烯蜡、甲基丙烯酸缩水甘油酯、2,5-二甲基-2,5-(二叔丁过氧基)已烷。具体配比见表2。
表2 实施例2的配比表
原料名称 | 质量(克) |
乙烯-丙烯蜡(分子量6000) | 300 |
甲基丙烯酸缩水甘油酯 | 30 |
2,5-二甲基-2,5-(二叔丁过氧基)已烷 | 1.5 |
所述的功能化聚烯烃蜡的制备方法,包括如下步骤:
在将原料乙烯-丙烯蜡一次性加入四口反应瓶中,缓慢搅拌,升温至170℃,至完全熔融成透明反应液。N2保护,中速搅拌,将称好的功能单体甲基丙烯酸缩水甘油酯和引发剂2,5-二甲基-2,5-(二叔丁过氧基)已烷加入到反应瓶中。恒温反应3小时,以使反应充分完成。全程氮气保护。反应完成,保持温度和搅拌速度不变。抽真空实施-0.08MPa以下的低压,保持30min。撤除抽真空等装置,通入N2恢复常压,趁热倒出反应液,自然冷却。将冷却后反应液放入磨粉机,磨粉。产物过60目筛网。得粉末功能化乙烯-丙烯蜡产品。
实施例3
本实施例所述的功能化聚烯烃蜡,由如下成分制备而成:分子量为9000的聚丙烯蜡、马来酸酐、2,5-二甲基-2,5-(二叔丁过氧基)-3-已炔。具体配比见表3。
表3 实施例3的配比表
原料名称 | 质量(Kg) |
聚丙烯蜡 | 100 |
马来酸酐 | 8 |
2,5-二甲基-2,5-(二叔丁过氧基)-3-已炔 | 1.3 |
所述的功能化聚烯烃蜡的制备方法,包括如下步骤:
在将原料聚丙烯蜡一次性加入500L反应釜中,缓慢搅拌,升温至190℃,至完全熔融成透明反应液。N2保护,中速搅拌,将称好的功能单体甲基丙烯酸缩水甘油酯和引发剂2,5-二甲基-2,5-(二叔丁过氧基)已炔加入到反应瓶中。恒温反应2.5小时,以使反应充分完成。全程氮气保护。反应完成,保持温度和搅拌速度不变。抽真空实施-0.08MPa以下的低压,保持30min。停止实施低压,通入N2恢复常压。将反应液排出至钢带造粒机造粒,得粒状功能化聚丙烯蜡产品。
实施例4
本实施例所述的功能化聚烯烃蜡,由如下成分制备而成:分子量为7000的聚丙烯蜡、马来酸酐、2,5-二甲基-2,5-(二叔丁过氧基)-3-已炔。具体配比见表4。
表4 实施例4的配比表
原料名称 | 质量(Kg) |
聚丙烯蜡 | 100 |
马来酸酐 | 2 |
2,5-二甲基-2,5-(二叔丁过氧基)-3-已炔 | 0.1 |
所述的功能化聚烯烃蜡的制备方法,包括如下步骤:
在将原料聚丙烯蜡一次性加入500L反应釜中,缓慢搅拌,升温至140℃,至完全熔融成透明反应液。N2保护,中速搅拌,将称好的功能单体甲基丙烯酸缩水甘油酯和引发剂2,5-二甲基-2,5-(二叔丁过氧基)已炔加入到反应瓶中。恒温反应2.5小时,以使反应充分完成。全程氮气保护。反应完成,保持温度和搅拌速度不变。抽真空实施-0.08MPa以下的低压,保持30min。停止实施低压,通入N2恢复常压。将反应液排出至钢带造粒机造粒,得粒状功能化聚丙烯蜡产品。
实施例5
本实施例所述的功能化聚烯烃蜡,由如下成分制备而成:分子量为9000的聚丙烯蜡、马来酸酐、2,5-二甲基-2,5-(二叔丁过氧基)-3-已炔。具体配比见表5。
表5 实施例5的配比表
原料名称 | 质量(Kg) |
聚丙烯蜡 | 100 |
马来酸酐 | 10 |
2,5-二甲基-2,5-(二叔丁过氧基)-3-已炔 | 2 |
所述的功能化聚烯烃蜡的制备方法,包括如下步骤:
在将原料聚丙烯蜡一次性加入500L反应釜中,缓慢搅拌,升温至190℃,至完全熔融成透明反应液。N2保护,中速搅拌,将称好的功能单体甲基丙烯酸缩水甘油酯和引发剂2,5-二甲基-2,5-(二叔丁过氧基)已炔加入到反应瓶中。恒温反应2.5小时,以使反应充分完成。全程氮气保护。反应完成,保持温度和搅拌速度不变。抽真空实施-0.08MPa以下的低压,保持30min。停止实施低压,通入N2恢复常压。将反应液排出至钢带造粒机造粒,得粒状功能化聚丙烯蜡产品。
将实施例1-5所制备得到的产品进行检测,具体性能参数见表6。
表6 实施例1-5所得产品性能
对于本领域的技术人员来说,可根据以上描述的技术方案以及构思,做出其它各种相应的改变以及变形,而所有的这些改变以及变形都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种功能化聚烯烃蜡,其特征在于,由按重量份计的如下成分制备而成:
聚烯烃蜡 100份;
功能单体 2-10份;
引发剂 0.1-2份。
2.根据权利要求1所述的功能化聚烯烃蜡,其特征在于:所述聚烯烃蜡为聚乙烯蜡、聚丙烯蜡、乙烯-α烯烃共聚蜡中的一种。
3.根据权利要求2所述的功能化聚烯烃蜡,其特征在于:所述的乙烯-α烯烃共聚蜡中的α烯烃为碳原子数为3-8的不饱和烯烃。
4.根据权利要求1所述的功能化聚烯烃蜡,其特征在于:所述的聚烯烃蜡的分子量范围在1000-10000,熔点在60-160℃,170℃时粘度在20-1000mpa·S。
5.根据权利要求1所述的功能化聚烯烃蜡,其特征在于:所述的功能单体为马来酸酐、丙烯酸、丙烯酸衍生物中的一种或两种以上组合。
6.根据权利要求5所述的功能化聚烯烃蜡,其特征在于:所述的丙烯酸衍生物为甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯或甲基丙烯酸缩水甘油酯。
7.根据权利要求1所述的功能化聚烯烃蜡,其特征在于:所述的引发剂为过氧化二苯甲酰、1,4-双(叔丁基过氧基二异丙基)苯、1,3-双(叔丁基过氧基二异丙基)苯、2,5-二甲基-2,5-(二叔丁过氧基) 已烷、2,5-二甲基-2,5-(二叔丁过氧基)-3-已炔、乙基-3,3-二(叔丁过氧基)丁酸酯和乙基-3,3-二(叔戊基过氧基)丁酸酯中的一种或两种以上组合。
8.一种根据权利要求1所述的功能化聚烯烃蜡的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
1)按照配方配比分别称取聚烯烃蜡、功能单体和引发剂,待用;
2)将称好的聚烯烃蜡加入反应容器中,加热恒温至140-190℃;
3)完成步骤2)后,将称好的功能单体和引发剂加入反应容器中,充入N2,搅拌,在140-190℃的温度下恒温反应2小时以上;然后抽真空实施-0.08MPa以下的低压,抽去挥发物;
4)停止实施低压,通入N2,恢复大气压,排出反应产物,经过造粒或磨粉,得到功能化聚烯烃蜡。
9.根据权利要求8所述的功能化聚烯烃蜡的制备方法,其特征在于:所述的反应容器为反应釜、多口圆底烧瓶中的一种。
10.根据权利要求8所述的功能化聚烯烃蜡的制备方法,其特征在于:在步骤4)中,经过钢带造粒机造粒或磨粉机磨粉。
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