CN110194818A - 一种丙酮溶剂法改性t30s制备hmspp的工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种丙酮溶剂法改性T30S制备HMSPP的工艺，所述工艺包括加入聚丙烯，加入引发剂，加入共单体、交联剂、助交联剂，加入抗氧化剂，熔融挤出。本发明制备的高熔体强度PP树脂，熔体强度为40cN；复数粘度为45000 Pa•s；过氧化物引发剂的加入量仅为聚丙烯的0.2%；断裂伸长率为260%；熔体流动速率为1.0g/10min；复数粘度为45000 Pa•s；屈服强度为40MPa，冲击强度为15kJ/m2。
Description
技术领域
本发明涉及一种丙酮溶剂法改性T30S制备HMSPP的工艺，属于高分子材料技术领域。
背景技术
聚丙烯（PP）具有良好的耐热、耐化学腐蚀和电绝缘性，广泛用于机械、化工、电力、运输等领域，但是聚丙烯的软化点和熔点接近，熔程较短，熔体强度低，加工性能差，导致热成型时制品壁厚不均，挤出发泡泡孔塌陷等问题，限制了聚丙烯的应用。
高熔体强度聚丙烯（HMSPP）是针对上述通用PP加工性能的缺陷而开发的一种新型聚丙烯材料，是一种通过引入支链而得到的长支链聚丙烯，熔融时呈显著的应变硬化效应，熔体强度高、粘度大，故可用于发泡、热成型、挤出、吹塑等工艺，应用领域日益广泛。
高熔体强度PP树脂是高附加值产品。国外高熔体强度PP树脂的售价是普通树脂的两倍；在国内，高熔体强度PP的研究现仍处于起始阶段，制备工艺一般均采用后加工过程中的交联或部分交联。汽车工业、包装工业对高熔体强度PP树脂及由其所加工出的发泡材料有着广泛的需求，而目前国内尚无该工业化产品。
T30S是聚丙烯的一种，是均聚拉丝级的，主要用于编织袋、日用品以及包装薄膜等生产，但是其熔体强度较低，限制了其应用，将T30S改性制备高熔体强度PP的研究如下：
CN103159897A公开了交联改性T30s制备HMSPP的方法，以2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)己烷和过氧化(二)苯甲酰作为引发剂，以二月桂酸二丁基锡做催化剂，催化乙烯基长链不饱和硅烷接枝交联改性T30s制备20cN高熔体强度聚丙烯；但是聚丙烯容易发生热降解，制备的HMSPP熔体强度不够高。
杨金明等发表的-乙烯基不饱和硅烷交联改性T30s制备HMSPP，公开了采用加入苯乙烯（St），可以避免反应温度过高造成的PP链断裂，随着St用量的增加，熔体强度逐渐增大，当St用量为1.0%时，熔体强度增量变缓，前期St用量的增加有效的防止PP链断裂，当St用量大于1.0%时，St的自聚合和接枝反应增多，对pp链断裂的抑制作用不再明显，导致熔体强度不能再提高，最高不超过22.5cN。
杨金明等发表的文章-丙酮溶剂法挤出交联改性聚丙烯制备HMSPP，公开了将聚丙烯T30s、WB130与BPO、抗氧剂、乙烯基长链不饱和硅烷、DVB、St通过挤出机反应，熔体挤出后冷却切粒，其加入WB130（聚丙烯牌号）虽然可以提高熔体强度，但是因为WB130与T30s的性能差别较大，比如断裂伸长率，T30s是300%，而WB130是597%，导致T30s改性后的断裂伸长率达631%，虽然可以提高熔体强度，但是其断裂伸长率也变化巨大，而导致制备后的成品容易变形。
综上所述，现有技术中采用丙酮溶剂法对T30s改性制备HMSPP，存在以下不足：
（1）熔体强度不高；
（2）粘度低，影响PP的热成型型和发泡性能；
（3）化学类过氧化物引发剂的加入量对熔体强度影响较大，引发剂的加入量越大，熔体强度越高，但是过氧化物引发剂容易分散不均、残留造成PP链降解断链、交联和凝胶化等副反应。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供一种丙酮溶剂法改性T30S制备HMSPP工艺，以实现以下发明目的：
（1）提高熔体强度；
（2）提高熔体的粘度。
（3）减少过氧化物引发剂的使用量。
为了达到以上发明目的，本发明采用的技术方案如下：
一种丙酮溶剂法改性T30S制备HMSPP工艺
包括以下步骤：
（1）加入聚丙烯
将干燥好的100份聚丙烯T30S由料斗均匀喂入挤出机第二加热模块，螺杆转速为30r/min，加热温度为170℃；喂入速率为4份/min；
聚丙烯在加入挤出机前，将聚丙烯进行离子气体处理；
所述等离子气体处理，采用氦气和氧气为载气，电容耦合式电极配置，当气流通过极板间时，在常压状态下发生稳定的放电，功率为80w，处理高度为2mm，处理时间为40s，氦气流速为15L/min，氧气的流速为2 L/min。
等离子气体处理可以使得聚丙烯产生自由基。
（2）加入引发剂
将49.8份丙酮溶解0.2份引发剂，制备引发剂的丙酮溶液，从挤出机第二加热模块由计量泵泵入，加料速度为2份/min；加料完毕后，调整螺杆转速为50r/min；
所述引发剂为过氧化苯甲酸叔丁酯、过氧化二碳酸二异丙酯，质量比例为2:1。
（3）加入共单体、交联剂、助交联剂
采用30份丙酮溶解3份共单体、3份乙烯基不饱和硅烷、0.5份助交联剂、抗氧化剂1份，制备丙酮混合溶液，采用计量泵将丙酮混合溶液通过计量泵从挤出机第三加热模块泵入，加入速率为1.5份/min，加料完毕后，调整螺杆转速为100r/min；
所述共单体由丙烯酸丁酯和乙烯基咪唑组成，质量比例为3：1；
所述助交联剂为六氢邻苯二甲酸酐、甲基丙烯酸羟乙酯，质量比例为2:1。
（4）加入抗氧化剂
将10份丙酮溶解2份抗氧化剂，从第四加热模块泵入，加入速率为0.48份/min；所述抗氧化剂为常规的PP抗氧化剂，优选为B215抗氧化剂。
（5）熔融挤出
设定螺杆挤出机各加热模块的温度，一区温度为170℃、二区温度为180℃、三区温度为190℃、四区温度为195℃、五区温度为195℃、六区温度为190℃、七区温度为185℃、八区温度为185℃、九区温度为185℃，待熔体到达挤出口时，调整螺杆转速为150r/min，进行熔融挤出，冷却切粒，制备得到高熔体强度PP树脂，丙酮减压蒸发回收。
本发明采用一步挤出完成聚丙烯T30S接枝及交联复合改性，制备得到高熔体强度PP树脂。
所制备的高熔体强度PP树脂，熔体强度为40cN；断裂伸长率为260%；复数粘度为45000 Pa •s；屈服强度为40MPa，冲击强度为15kJ/m2。
改性前T30s的熔体强度为3.0cN；断裂伸长率为300%，复数粘度为9000Pa •s，屈服强度为32MPa，冲击强度为6.5kJ/m2。
由于采用了上述技术方案，本发明达到的有益效果为：
（1）本发明制备的高熔体强度PP树脂，熔体强度为40cN；
（2）本发明制备的高熔体强度PP树脂，复数粘度为45000 Pa •s；
（3）本发明所述制备方法，过氧化物引发剂的加入量仅为聚丙烯的0.2%；
（4）本发明制备的高熔体强度PP树脂，断裂伸长率为260%；熔体流动速率为1.0g/10min；复数粘度为45000 Pa •s；屈服强度为40MPa，冲击强度为15kJ/m2。
具体实施方式
下面结合具体的实施例，进一步阐述本发明。
实施例1一种丙酮溶剂法改性T30S制备HMSPP工艺
包括以下步骤：
（1）加入聚丙烯
将干燥好的100份聚丙烯T30S由料斗均匀喂入挤出机第二加热模块，螺杆转速为30r/min，加热温度为170℃；喂入速率为4份/min；
聚丙烯在加入挤出机前，将聚丙烯进行离子气体处理；
所述等离子气体处理，采用氦气和氧气为载气，电容耦合式电极配置，当气流通过极板间时，在常压状态下发生稳定的放电，功率为80w，处理高度为2mm，处理时间为40s，氦气流速为15L/min，氧气的流速为2 L/min。
等离子气体处理可以使得聚丙烯产生自由基。
（2）加入引发剂
将49.8份丙酮溶解0.2份引发剂，制备引发剂的丙酮溶液，从挤出机第二加热模块由计量泵泵入，加料速度为2份/min；加料完毕后，调整螺杆转速为50r/min；
所述引发剂为过氧化苯甲酸叔丁酯、过氧化二碳酸二异丙酯，质量比例为2:1。
（3）加入共单体、交联剂、助交联剂
采用30份丙酮溶解3份共单体、3份乙烯基不饱和硅烷、0.5份助交联剂、抗氧化剂1份，制备丙酮混合溶液，采用计量泵将丙酮混合溶液通过计量泵从挤出机第三加热模块泵入，加入速率为1.5份/min，加料完毕后，调整螺杆转速为100r/min；
所述共单体由丙烯酸丁酯和乙烯基咪唑组成，质量比例为3：1；
所述助交联剂为六氢邻苯二甲酸酐、甲基丙烯酸羟乙酯，质量比例为2:1。
（4）加入抗氧化剂
将10份丙酮溶解2份抗氧化剂，从第四加热模块泵入，加入速率为0.48份/min；所述抗氧化剂为常规的PP抗氧化剂，优选为B215抗氧化剂。
（5）熔融挤出
设定螺杆挤出机各加热模块的温度，一区温度为170℃、二区温度为180℃、三区温度为190℃、四区温度为195℃、五区温度为195℃、六区温度为190℃、七区温度为185℃、八区温度为185℃、九区温度为185℃，待熔体到达挤出口时，调整螺杆转速为150r/min，进行熔融挤出，冷却切粒，制备得到高熔体强度PP树脂，丙酮减压蒸发回收。
本发明采用一步挤出完成聚丙烯T30S接枝及交联复合改性，制备得到高熔体强度PP树脂。
所制备的高熔体强度PP树脂，熔体强度为40cN；断裂伸长率为260%；复数粘度为45000 Pa •s；屈服强度为40MPa，冲击强度为15kJ/m2。
改性前T30s的熔体强度为3.0cN；断裂伸长率为300%，复数粘度为9000Pa •s，屈服强度为32MPa，冲击强度为6.5kJ/m2。
实施例2 共单体的对比试验
采用不同种类的共单体，其余方法同实施例1，制备高熔体强度PP树脂，检测高熔体强度PP树脂的效果指标，具体见表1：
表1不同种类的共单体的对比试验
可见， 丙烯酸丁酯、乙烯基咪唑相对于其他单体，取得更好的效果。
实施例3 助交联剂的对比试验
采用不同种类的助交联剂，其余方法同实施例1，制备高熔体强度PP树脂，检测高熔体强度PP树脂的效果指标，具体见表2：
表2不同种类的助交联剂的对比试验
可见，六氢邻苯二甲酸酐、甲基丙烯酸羟乙酯相对于其他助交联剂，取得更好的效果。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种丙酮溶剂法改性T30S制备HMSPP的工艺，其特征在于：所述工艺包括加入聚丙烯，加入引发剂，加入共单体、交联剂、助交联剂，加入抗氧化剂，
熔融挤出。
2.根据权利要求1所述的一种丙酮溶剂法改性T30S制备HMSPP的工艺，其特征在于：所述加入聚丙烯，将100份聚丙烯均匀喂入挤出机第二加热模块，螺杆转速为28-32r/min，加热温度为168-173℃；喂入速率为4份/min。
3.根据权利要求1所述的一种丙酮溶剂法改性T30S制备HMSPP的工艺，其特征在于：所述聚丙烯在加入挤出机前，先进行等离子气体处理；
所述等离子气体处理，采用氦气和氧气为载气，功率为78-83w，处理高度为2mm，处理时间为35-45s，氦气流速为14-16L/min，氧气的流速为1.7-2.1L/min。
4.根据权利要求1所述的一种丙酮溶剂法改性T30S制备HMSPP的工艺，其特征在于：所述加入引发剂，将49.8份丙酮溶解0.2份引发剂，制备引发剂的丙酮溶液，从挤出机第二加热模块由计量泵泵入，加料速度为2份/min；加料完毕后，调整螺杆转速为45-55r/min；
所述引发剂为过氧化苯甲酸叔丁酯、过氧化二碳酸二异丙酯，质量比例为2:1。
5.根据权利要求1所述的一种丙酮溶剂法改性T30S制备HMSPP的工艺，其特征在于：
所述加入共单体、交联剂、助交联剂，采用30份丙酮溶解3份共单体、3份乙烯基不饱和硅烷交联剂、0.5份助交联剂、抗氧化剂1份，制备丙酮混合溶液，采用计量泵将丙酮混合溶液从挤出机第三加热模块泵入，加入速率为1.5份/min，加料完毕后，调整螺杆转速为90-110r/min。
6.根据权利要求5所述的一种丙酮溶剂法改性T30S制备HMSPP的工艺，其特征在于：
所述共单体由丙烯酸丁酯和乙烯基咪唑组成，质量比例为3：1；
所述助交联剂为六氢邻苯二甲酸酐、甲基丙烯酸羟乙酯，质量比例为2:1。
7.根据权利要求1所述的一种丙酮溶剂法改性T30S制备HMSPP的工艺，其特征在于：所述加入抗氧化剂，将10份丙酮溶解2份抗氧化剂，从第四加热模块泵入，加入速率为0.48份/min。
8.根据权利要求1所述的一种丙酮溶剂法改性T30S制备HMSPP的工艺，其特征在于：所述熔融挤出，设定螺杆挤出机各加热模块的温度，一区温度为170℃、二区温度为180℃、三区温度为190℃、四区温度为195℃、五区温度为195℃、六区温度为190℃、七区温度为185℃、八区温度为185℃、九区温度为185℃，待熔体到达挤出口时，调整螺杆转速为145-155r/min，进行熔融挤出，冷却切粒，制备得到高熔体强度PP树脂。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112126014A (zh) * | 2020-09-30 | 2020-12-25 | 合肥工业大学 | 一种聚丙烯接枝物及其制备方法 |
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2019
- 2019-05-13 CN CN201910393472.0A patent/CN110194818A/zh not_active Withdrawn
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