CN108948522A - 一种高流动性抗冲聚丙烯材料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高流动性抗冲聚丙烯材料的制备方法，包括以下步骤：(1)丙烯在主催化剂、助催化剂和外给电子体的共同作用下，经预聚合反应器将丙烯聚合生成聚丙烯；(2)由步骤(1)得到的聚丙烯与新鲜丙烯和氢气进入第一环管反应器继续进行聚合反应；(3)由步骤(2)得到的聚合反应产物与新鲜丙烯和氢气进入第二环管反应器继续进行聚合；(4)由步骤(3)得到的聚合反应产物经过闪蒸脱液相丙烯后进入气相反应釜进行反应，获得聚丙烯粉料；(5)取步骤(4)所得的聚丙烯粉料与抗氧剂、辅助抗氧剂、卤素吸收剂、润滑剂和成核剂混合均匀后，经挤出机经过氧化物降解挤出得到聚丙烯材料。本发明所得的聚丙烯材料具有良好的流动性能及抗冲性能，适用大型薄壁制品的注塑成型。
Description
技术领域
本发明涉及聚丙烯材料的制备方法，具体涉及一种高流动性抗冲聚丙烯材料的制备方法。
技术背景
随着工艺的改进和新型催化剂(尤其是茂金属催化剂)的开发应用，市场上出现了全新的PP品种。与传统PP相比，它们在抗冲击、刚性、透明性、光泽、阻隔性能等方面的优势，不仅在传统PP应用领域发挥作用，而且也向其他应用领域渗透。目前，PP新产品的开发主要包括高熔体强度、高透明、高结晶度、高流动PP等，这些产品广泛应用于包装、汽车、家电和建筑等行业。其中高流动共聚PP由于兼有优良的刚、韧性的平衡和很好的加工流动性，而被广泛地应用于家电、汽车、薄壁容器等领域。
制备高流动共聚PP通常采用两种方法：一是通过先进的催化剂体系，严格控制聚合工艺，采用氢气作为分子量调节剂来控制PP的分子量及其分布，从而达到高流动的目的。此种方法简称为氢调法。这种方法受先进的催化剂体系和严格的合成工艺的限制，控制难度大，多是由一些技术先进的企业采用氢调法技术，如Solvay公司。氢调法PP牌号间转换较困难，需要更换不同的催化剂。二是在PP基础树脂中加入过氧化物，过氧化物攻击PP树脂中高分子量链段，致使其链断裂，从而达到提高PP流动性的目的。此种方法称为可控流变法，其产品称为可控流变PP，简称为CR-PP。可控流变法简便易行，在生产PP的后续工段－挤出段加入过氧化物即可。因此在其他性能相同，只是流动性不同的牌号间转换，不需要过多调整合成工艺和催化剂体系，大大简化了生产工艺和过程，可以生产出多牌号产品。可控流变是国内外生产高流动共聚PP普遍采用的方法之一。
发明内容
本发明的目的是提供一种高流动性聚丙烯材料的制备方法，该方法结合优化Spheripol聚合工艺及可控流变法，所得的聚丙烯材料具有良好的流动性能及抗冲性能，适用大型薄壁制品的注塑成型，该材料可以无需改性直接用于汽车、家用制品、包装等大型薄壁制品，从而减少中间环节，降低生产成本。
本发明采用以下技术方案，一种高流动性抗冲聚丙烯材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)丙烯在主催化剂、助催化剂和外给电子体的共同作用下，经预聚合反应器将丙烯聚合生成聚丙烯；
(2)由步骤(1)得到的聚丙烯与新鲜丙烯和氢气进入第一环管反应器继续进行聚合反应，；
(3)由步骤(2)得到的聚合反应产物与新鲜丙烯和氢气进入第二环管反应器继续进行聚合；
(4)由步骤(3)得到的聚合反应产物经过闪蒸脱液相丙烯后进入气相反应釜进行反应，获得乙烯含量8～14％，橡胶含量14～17％，制得熔体流动速率为3～6g/10min聚丙烯粉料；
(5)取步骤(4)所得的聚丙烯粉料与抗氧剂、辅助抗氧剂、卤素吸收剂、润滑剂和成核剂混合均匀后，经挤出机经过氧化物降解挤出制备得到熔体流动速率为30～40g/10min的聚丙烯材料。
所述步骤(1)所述的抗静电剂和助催化剂的比0.4～0.6。
所述步骤(2)所述的第一环管的氢气浓度为1500±200ppm。
所述步骤(2)所述的第一环管的环管密度为540～560kg/m3。
所述步骤(2)和(3)的反应温度和压力均相同，具体为反应温度为70±1℃，反应压力为3.4±0.1MPa。
所述步骤(3)所述的第二环管的氢气浓度为1500±200ppm。
所述步骤(3)所述的第二环管的环管密度580～600kg/m3。
所述步骤(4)控制气相反应釜的温度80±5℃，料位70～80％，气相比0.43～0.45。
作为本发明的一个实施例，所述步骤(5)中各原料的质量份如下：
聚丙烯粉料90.5～99.8份 润滑剂0.05～0.15份
主抗氧剂0.05～0.15份 辅助抗氧剂0.05～0.15份
卤素吸收剂0.05～0.15份 成核剂0.05～0.25份
过氧化物0.05～0.15份。
上述的聚丙烯材料，所述的润滑剂为单硬脂酸甘油脂。
上述的聚丙烯材料，所述的的卤素吸收剂为硬脂酸钙。
上述的聚丙烯材料，所述的主抗氧剂为3-(3,5双特丁基-4-羟基环己基)丙酸酯(1010)。
上述的聚丙烯材料，所述的辅助抗氧剂为三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯(168)。
上述的聚丙烯材料，所述的成核剂为羧酸盐类成核剂。
上述的聚丙烯材料，所述的过氧化物为双叔丁基过氧化二异丙苯。
所述步骤(5)挤出机的负荷为8～12吨/小时，螺杆转速为160～250转/分钟，挤出筒体温度为180～230℃，冷却水温度为55～65℃。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果：
本发明是针对现有工艺合成聚丙烯产品存在的缺陷进行改进，发明人经研究发现通过优化Spheripol聚合工艺同时配合可控流变法，制得的产品与现有产品相比具有高的流动性、很好的刚性、优良的抗冲击性能的聚丙烯材料。该材料可以无需改性直接用于汽车、家用制品、包装等大型薄壁制品，从而减少中间环节，降低生产成本。
具体实施方式
下面结合实施例详细说明本发明的技术方案。实施例所使用的挤压造粒系统为日本JSW制造的型号为CMP215双螺杆挤压造粒机，设计能力达6～14吨/小时。
以下实施例中，润滑剂为单硬脂酸甘油脂。
抗氧剂为3-(3,5双特丁基-4-羟基环己基)丙酸酯(1010)。
辅助抗氧剂为三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯(168)
卤素吸收剂为硬脂酸钙。
成核剂为羧酸盐类成核剂。
过氧化物为双叔丁基过氧化二异丙苯。
所述主催化剂为大球型催化剂，助催化剂为三乙基铝，外给电子体为DONOR-C。
实施例一：
(1).丙烯在主催化剂、助催化剂和外给电子体的共同作用下，经预聚合反应器将丙烯聚合生成聚丙烯，控制抗静电剂和助催化剂的比0.43。
(2).由步骤(1)得到的预聚合反应产物与新鲜丙烯和氢气进入第一环管反应器继续进行聚合反应，控制一环管的氢气浓度为1380ppm，反应温度为70℃，反应压力为3.4MPa，环管密度545kg/m3。
(3)由步骤(2)得到的聚合反应产物与新鲜丙烯和氢气进入第二环管反应器继续进行聚合，控制二环管的氢气浓度为1450ppm，反应温度为70℃，反应压力为3.4MPa，环管密度590kg/m3。
(4)由步骤(3)得到的聚合反应产物经过闪蒸脱液相丙烯后进入气相反应釜，控制气相釜的温度80℃，料位75％，气相比0.43，最终乙烯含量10％，制得熔体流动速率为4.5g/10min聚丙烯粉料。
(5)由步骤(4)得到的聚丙烯粉料与抗氧剂、辅助抗氧剂、卤素吸收剂、润滑剂，成核剂混合均匀后，经挤出机过氧化物降解挤出制备得到一种熔体流动速率为37.2g/10min的聚丙烯材料。控制过氧化物的量1200ppm，挤压机筒体温度180℃、190℃、200℃、200℃、200℃，模头温度260℃，切粒水温度65℃。
实施例二：
(1).丙烯在主催化剂、助催化剂和外给电子体的共同作用下，经预聚合反应器将丙烯聚合生成聚丙烯，控制抗静电剂和助催化剂的比0.45。
(2).由步骤(1)得到的预聚合反应产物与新鲜丙烯和氢气进入第一环管反应器继续进行聚合反应，控制一环管的氢气浓度为1500ppm，反应温度为70℃，反应压力为3.4MPa，环管密度550kg/m3。
(3)由步骤(2)得到的聚合反应产物与新鲜丙烯和氢气进入第二环管反应器继续进行聚合，控制二环管的氢气浓度为1500ppm，反应温度为70℃，反应压力为3.4MPa，环管密度585kg/m3。
(4)由步骤(3)得到的聚合反应产物经过闪蒸脱液相丙烯后进入气相反应釜，控制气相釜的温度80℃，料位75％，气相比0.44，最终乙烯含量11％，制得熔体流动速率为5.2g/10min聚丙烯粉料。
(5)由步骤(4)得到的聚丙烯粉料与抗氧剂、辅助抗氧剂、卤素吸收剂、润滑剂，成核剂混合均匀后，经挤出机过氧化物降解挤出制备得到一种熔体流动速率为37.8g/10min的聚丙烯材料。控制过氧化物的量1300ppm，挤压机筒体温度180℃、190℃、200℃、200℃、200℃，模头温度260℃，切粒水温度65℃。
实施例三：
(1).丙烯在主催化剂、助催化剂和外给电子体的共同作用下，经预聚合反应器将丙烯聚合生成聚丙烯，控制抗静电剂和助催化剂的比0.44。
(2).由步骤(1)得到的预聚合反应产物与新鲜丙烯和氢气进入第一环管反应器继续进行聚合反应，控制一环管的氢气浓度为1650ppm，反应温度为70℃，反应压力为3.4MPa，环管密度550kg/m3。
(3)由步骤(2)得到的聚合反应产物与新鲜丙烯和氢气进入第二环管反应器继续进行聚合，控制二环管的氢气浓度为1550ppm，反应温度为70℃，反应压力为3.4MPa，环管密度595kg/m3。
(4)由步骤(3)得到的聚合反应产物经过闪蒸脱液相丙烯后进入气相反应釜，控制气相釜的温度80℃，料位75％，气相比0.45，最终乙烯含量11％，制得熔体流动速率为5.6g/10min聚丙烯粉料。
(5)由步骤(4)得到的聚丙烯粉料与抗氧剂、辅助抗氧剂、卤素吸收剂、润滑剂，成核剂混合均匀后，经挤出机过氧化物降解挤出制备得到一种熔体流动速率为36.9g/10min的聚丙烯材料。控制过氧化物的量1000ppm，挤压机筒体温度180℃、190℃、200℃、200℃、200℃，模头温度260℃，切粒水温度65℃。
表1：
上表结果显示，实施例一、二和三直接通过使用高效成核剂，配合润滑剂、抗氧化剂、卤素吸收剂与聚丙烯粉料混合，在过氧化物的作用下，经挤压机挤出得到高流动性、高抗冲聚丙烯。该材料可以无需改性直接用于汽车、家用制品、包装等大型薄壁制品，从而减少中间环节，降低生产成本。
本发明的上述实施例都只能认为是对本发明的说明而不是限制，凡是依据本发明的实质技术对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。
Claims (10)
1.一种高流动性抗冲聚丙烯材料的制备方法，其特征是，包括以下步骤：
(1)丙烯在主催化剂、助催化剂和外给电子体的共同作用下，经预聚合反应器将丙烯聚合生成聚丙烯；
(2)由步骤(1)得到的聚丙烯与新鲜丙烯和氢气进入第一环管反应器继续进行聚合反应，；
(3)由步骤(2)得到的聚合反应产物与新鲜丙烯和氢气进入第二环管反应器继续进行聚合；
(4)由步骤(3)得到的聚合反应产物经过闪蒸脱液相丙烯后进入气相反应釜进行反应，获得乙烯含量8～14％，橡胶含量14～17％，制得熔体流动速率为3～6g/10min聚丙烯粉料；
(5)取步骤(4)所得的聚丙烯粉料与抗氧剂、辅助抗氧剂、卤素吸收剂、润滑剂和成核剂混合均匀后，经挤出机经过氧化物降解挤出制备得到熔体流动速率为30～40g/10min的聚丙烯材料。
2.根据权利要求1所述高流动性抗冲聚丙烯材料的制备方法，其特征是，所述步骤(1)所述的抗静电剂和助催化剂的比0.4～0.6。
3.根据权利要求1所述高流动性抗冲聚丙烯材料的制备方法，其特征是，所述步骤(2)所述的第一环管的氢气浓度为1500±200ppm，环管密度为540～560kg/m3。
4.根据权利要求1所述高流动性抗冲聚丙烯材料的制备方法，其特征是，所述步骤(3)所述的第二环管的氢气浓度为1500±200ppm，环管密度580～600kg/m3。
5.根据权利要求3或4所述高流动性抗冲聚丙烯材料的制备方法，其特征是，所述步骤(2)和(3)的反应温度和压力均相同，具体为反应温度为70±1℃，反应压力为3.4±0.1MPa。
6.根据权利要求3或4所述高流动性抗冲聚丙烯材料的制备方法，其特征是，所述步骤(4)控制气相反应釜的温度80±5℃，料位70～80％，气相比0.43～0.45。
7.根据权利要求1所述高流动性抗冲聚丙烯材料的制备方法，其特征是，所述步骤(5)中各原料的质量份如下：
聚丙烯粉料90.5～99.8份 润滑剂0.05～0.15份
主抗氧剂0.05～0.15份 辅助抗氧剂0.05～0.15份
卤素吸收剂0.05～0.15份 成核剂0.05～0.25份
过氧化物0.05～0.15份。
8.根据权利要求1或7所述高流动性抗冲聚丙烯材料的制备方法，其特征是，所述的成核剂为羧酸盐类成核剂。
9.根据权利要求8所述高流动性抗冲聚丙烯材料的制备方法，其特征是，所述的润滑剂为单硬脂酸甘油脂，所述的的卤素吸收剂为硬脂酸钙，所述的主抗氧剂为3-(3,5双特丁基-4-羟基环己基)丙酸酯，所述的辅助抗氧剂为三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯，所述的过氧化物为双叔丁基过氧化二异丙苯。
10.根据权利要求1所述高流动性抗冲聚丙烯材料的制备方法，其特征是，所述步骤(5)挤出机的负荷为8～12吨/小时，螺杆转速为160～250转/分钟，挤出筒体温度为180～230℃，冷却水温度为55～65℃。
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