CN111533999A - 一种超高熔指聚丙烯材料及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明属于热塑性高分子材料领域，公开了一种超高熔指聚丙烯材料及其制备方法和应用。该超高熔指聚丙烯材料通过将混合料1和混合料2通过主喂料口和侧喂料口分段加入到双螺杆挤出机中进行熔融共混得到。混合料1包括聚丙烯粒子料、聚丙烯粉料、过氧化物1、无机粉体和抗氧剂，混合料2包括聚丙烯粉料和过氧化物2。本发明采用主喂料和侧喂料分段加入混合料1和混合料2，可维持整个反应体系反应活性，减少过氧化物残留，保证反应产物熔指稳定性；同时加入少量的无机功能粉体一方面能催化聚丙烯的降解过程，另外一方面能维持反应体系的酸碱平衡，保证反应产品熔指的稳定性。所得到的的聚丙烯材料的熔指指数可达到1800g/10min。

Description

一种超高熔指聚丙烯材料及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于热塑性高分子材料领域，特别涉及一种超高熔指聚丙烯材料及其制备方法和应用。
背景技术
超高熔指聚丙烯材料是指材料的熔体质量流动速率大于500g/10min的高流动性聚丙烯材料。该材料在纤维纺丝、流延薄膜、注塑成型等方面都有重要应用。常规的超高流动性聚丙烯的制备方法是在高分子量聚丙烯基材中加入定量的过氧化物，通过双螺杆挤出机的熔融降解实现。该方法操作简便，易于实现，但是存在最终产品分子量分布过宽、熔体质量流动速率不稳定，产品中过氧化物残留较多、挥发份过多的问题。基于以上原因，本发明提出了一种超高流动性聚丙烯材料及其制备方法。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种超高熔指聚丙烯材料。
本发明另一目的在于提供上述超高熔指聚丙烯材料的制备方法。
本发明再一目的在于提供上述超高熔指聚丙烯材料的应用。
本发明的目的通过下述方案实现：
一种超高熔指聚丙烯材料，其包括以重量百分比计的以下组分：
混合料1 85～95wt％；
混合料2 5～15wt％；
其中，混合料1由以下重量百分比计的组分组成：
Figure BDA0002512964620000021
混合料1中的五种组分之间的重量百分比之和为100％；
混合料1中，所述的聚丙烯基材1是指熔体质量流动速率为20～40g/10min的均聚聚丙烯粒子料，其中优选为30g/10min的树脂基材，如茂名石化的PPZ30S；所述的聚丙烯基材1在混合料1中的添加量为10～30wt％，优选为20wt％；
混合料1中，所述的聚丙烯基材2是指的熔体质量流动速率为20～40g/10min的均聚聚丙烯粉料，其中优选为25g/10min的树脂基材，如鸿基石化的PP225粉；所述的聚丙烯基材2在混合料1中的添加量为66.5～89.7wt％，优选为78wt％；
混合料1中，所述的过氧化物1是指熔点高于35℃的，可以加热产生自由基并引发聚丙烯树脂降解且与均聚聚丙烯有一定相容性的过氧化物，如二烷基过氧化物、二酰基过氧化物等，其中优选为过氧化二异丙苯(DCP)；所述的过氧化物1在混合料1中的添加量为0.1～2wt％，其中优选为0.3wt％；
混合料1中，所述的功能粉体是指粒径在1～5um左右的无机粉体，具体的包括：碳酸钙、硫酸钡、氧化铝、氧化镁、氧化锌等，其中优选为碳酸钙。所述的功能粉体在混合料1中的添加量为0.1～1wt％，其中优选为0.5wt％。
混合料1中，所述的其他添加剂为亚磷酸酯类抗氧剂，其中优选为抗氧剂168。所述的其他添加剂在混合料1中的添加量为0.1～0.5wt％，其中优选为0.2％。
其中，混合料2由以下重量百分比计的组分组成：
聚丙烯基材2 97～99.9wt％
过氧化物2 0.1～3wt％
混合料2中的两种组分的重量百分比之和为100％。
混合料2中的聚丙烯基材2是指熔体质量流动速率为20～40g/10min的均聚聚丙烯粉料，其中优选为25g/10min的树脂基材，如鸿基石化的PP225粉；混合料2中聚丙烯基材2的添加量为97～99.9wt％，其中优选为99.8wt％；
混合料2中过氧化物2是指可以加热产生自由基并引发聚丙烯树脂降解且与均聚聚丙烯有一定相容性的高活性过氧化物，如二烷基过氧化物，优选为二叔丁基过氧化物(DTBP)；混合料2中的过氧化物2的添加量为0.1～3wt％，其中优选为0.2wt％。
优选的，所述的超高熔指聚丙烯材料，其包括以重量百分比计的以下组分：
混合料1 90wt％；
混合料2 10wt％；
其中，混合料1由以下重量百分比计的组分组成：
Figure BDA0002512964620000031
其中，混合料2由以下重量百分比计的组分组成：
聚丙烯基材2 99.8wt％
过氧化物2 0.2wt％。
更优选的，所述的超高熔指聚丙烯材料，其包括以重量百分比计的以下组分：
混合料1 90wt％；
混合料2 10wt％；
其中，混合料1由以下重量百分比计的组分组成：
Figure BDA0002512964620000032
Figure BDA0002512964620000041
其中，混合料2由以下重量百分比计的组分组成：
聚丙烯基材2 99.8wt％
过氧化物2 0.2wt％。
一种上述的超高熔指聚丙烯材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按配比把聚丙烯基材1、聚丙烯基材2和过氧化物1、功能粉体和其他添加剂通过常温搅拌混合均匀，得到混合料1；
(2)按配比将聚丙烯基材2和过氧化物2通过常温搅拌混合均匀，得到混合料2；
(3)将混合料1从主喂料口加入到双螺杆挤出机，将混合料2从侧喂料口加入双螺杆挤出机中，进行熔融共混，然后挤出、拉条、水冷、风干、切粒、烘干、打包后得到超高熔指聚丙烯材料。
本发明通过调节双螺杆挤出机主喂料和侧喂料的喂料速率控制混合料1和混合料2的添加量；
所述双螺杆挤出造粒机各段温度为210～260℃。主机螺杆转速为200～500r/min。
上述的超高熔指聚丙烯材料在制备熔喷无纺布中的应用。
本发明相对于现有技术，具有如下的优点及有益效果：
(1)采用双螺杆挤出机熔融反应挤出工艺对聚丙烯材料进行自由基可控降解，制备超高熔指聚丙烯材料，该工艺过程简单，易于实现；
(2)选择聚丙烯粉料和聚丙烯粒料两种聚丙烯基材，目的在于提高工混体系中液体过氧化物的分散性，减少过氧化物在前处理过程中的损失；
(3)采用主喂料和侧喂料分段加入不同反应活性的引发剂，维持整个反应体系反应活性，以实现减少过氧化物残留，保证反应产物熔指稳定性的作用；
(4)加入少量的无机功能粉体的目的在于一方面催化聚丙烯的降解过程，另外一方面维持反应体系的酸碱平衡，保证反应产品熔指的稳定性。
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，但本发明的实施方式不限于此。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
实施例1
将聚丙烯粒子PPZ30S(20wt％，茂名石化)、聚丙烯粉体PP225粉(79wt％，鸿基石化)、过氧化二异丙苯DCP(0.3wt％，阿克苏诺贝尔)、功能粉体碳酸钙OM10(0.5wt％，欧米亚)，抗氧剂168(0.2wt％，巴斯夫)经常温低速搅拌均匀作为混合料1，按比率90wt％的比率从双螺杆挤出机主喂料口加入。
将聚丙烯粉体PP225粉(99.8wt％，鸿基石化)与二叔丁基过氧化物DTBP(0.2wt％，阿克苏诺贝尔)经常温低速搅拌均匀作为混合料2，按照比率10wt％的比率从双螺杆挤出机的侧喂料口加入。
以上材料在双螺杆挤出机中熔融反应挤出、拉条、水冷、风干、切粒、烘干、打包后得到超高熔指聚丙烯材料。双螺杆挤出造粒机各段温度为210～260℃。主机螺杆转速为300r/min。
实施例2
将聚丙烯粒子PPZ30S(20wt％，茂名石化)与聚丙烯粉体PP225粉(78.8wt％，鸿基石化)与过氧化二异丙苯DCP(0.5wt％，阿克苏诺贝尔)，功能粉体碳酸钙OM10(0.5wt％，欧米亚)，抗氧剂168(0.2wt％，巴斯夫)经常温低速搅拌均匀作为混合料1，按比率90wt％的比率从双螺杆挤出机主喂料口加入。
将聚丙烯粉体PP225粉(99.8wt％，鸿基石化)与二叔丁基过氧化物DTBP(0.2wt％，阿克苏诺贝尔)经常温低速搅拌均匀作为混合料2，按照比率10wt％的比率从双螺杆挤出机的侧喂料口加入。
以上材料在双螺杆挤出机中熔融反应挤出、拉条、水冷、风干、切粒、烘干、打包后得到超高熔指聚丙烯材料。双螺杆挤出造粒机各段温度为210～260℃。主机螺杆转速为300r/min。
对比例1
将聚丙烯粒子PPZ30S(20wt％，茂名石化)与聚丙烯粉体PP225粉(79.3wt％，鸿基石化)与过氧化二异丙苯DCP(0.5wt％，阿克苏诺贝尔)，抗氧剂168(0.2wt％，巴斯夫)经常温低速搅拌均匀从双螺杆挤出机主喂料口加入。
以上材料在双螺杆挤出机中熔融反应挤出、拉条、水冷、风干、切粒、烘干、打包后得到超高熔指聚丙烯材料。双螺杆挤出造粒机各段温度为210～260℃。主机螺杆转速为300r/min。
对比例2
将聚丙烯粒子PPZ30S(20wt％，茂名石化)与聚丙烯粉体PP225粉(79.1wt％，鸿基石化)与过氧化二异丙苯DCP(0.7wt％，阿克苏诺贝尔)，抗氧剂168(0.2wt％，巴斯夫)经常温低速搅拌均匀从双螺杆挤出机主喂料口加入。
以上材料在双螺杆挤出机中熔融反应挤出、拉条、水冷、风干、切粒、烘干、打包后得到超高熔指聚丙烯材料。双螺杆挤出造粒机各段温度为210～260℃。主机螺杆转速为300r/min。
对比例3
将聚丙烯粒子PPZ30S(20wt％，茂名石化)与聚丙烯粉体PP225粉(79.3wt％，鸿基石化)与过氧化二异丙苯DCP(0.5wt％，阿克苏诺贝尔)，抗氧剂168(0.2wt％，巴斯夫)经常温低速搅拌均匀作为混合料1，按比率90wt％的比率从双螺杆挤出机主喂料口加入。
将聚丙烯粉体PP225粉(99.8wt％，鸿基石化)与二叔丁基过氧化物DTBP(0.2wt％，阿克苏诺贝尔)经常温低速搅拌均匀作为混合料2，按照比率10wt％的比率从双螺杆挤出机的侧喂料口加入。
以上材料在双螺杆挤出机中熔融反应挤出、拉条、水冷、风干、切粒、烘干、打包后得到超高熔指聚丙烯材料。双螺杆挤出造粒机各段温度为210～260℃。主机螺杆转速为300r/min。
实施例1-2和对比例1-3制备的超高熔指聚丙烯材料的各项性能数据如下表1所示，将实施例2和对比例3进行对比，发现功能粉体碳酸钙OM10可以有效的催化聚丙烯的降解过程，从而显著提高聚丙烯材料的熔指。将对比例2和对比例3进行对比可知，当不从侧喂料口添加混合料2时，即使在混合料1中添加更多量的过氧化物，其熔指也远远低于从侧喂料口添加混合料2的对比例3。
表1实施例1-2和对比例1-3制备的聚丙烯材料的性能表征数据
Figure BDA0002512964620000071
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种超高熔指聚丙烯材料，其特征在于包括以重量百分比计的以下组分：
混合料1 85～95wt％；
混合料2 5～15wt％；
其中，混合料1由以下重量百分比计的组分组成：
Figure FDA0002512964610000011
混合料1中的五种组分之间的重量百分比之和为100％；
其中，混合料2由以下重量百分比计的组分组成：
聚丙烯基材2 97～99.9wt％
过氧化物2 0.1～3wt％
混合料2中的两种组分的重量百分比之和为100％。
2.根据权利要求1所述的超高熔指聚丙烯材料，其特征在于包括以重量百分比计的以下组分：
混合料1 90wt％；
混合料2 10wt％；
其中，混合料1由以下重量百分比计的组分组成：
Figure FDA0002512964610000012
其中，混合料2由以下重量百分比计的组分组成：
聚丙烯基材2 99.8wt％
过氧化物2 0.2wt％。
3.根据权利要求1所述的超高熔指聚丙烯材料，其特征在于包括以重量百分比计的以下组分：
混合料1 90wt％；
混合料2 10wt％；
其中，混合料1由以下重量百分比计的组分组成：
Figure FDA0002512964610000021
其中，混合料2由以下重量百分比计的组分组成：
聚丙烯基材2 99.8wt％
过氧化物2 0.2wt％。
4.根据权利要求1-3任一项所述的超高熔指聚丙烯材料，其特征在于：
混合料1中，所述的聚丙烯基材1是指熔体质量流动速率为20～40g/10min的均聚聚丙烯粒子料；
混合料1中，所述的聚丙烯基材2是指的熔体质量流动速率为20～40g/10min的均聚聚丙烯粉料；
混合料1中，所述的过氧化物1为二烷基过氧化物、二酰基过氧化物中的至少一种；
混合料1中，所述的功能粉体是指碳酸钙、硫酸钡、氧化铝、氧化镁、氧化锌中的至少一种，功能粉体的粒径为1～5um；
混合料1中，所述的其他添加剂为亚磷酸酯类抗氧剂。
5.根据权利要求1-3任一项所述的超高熔指聚丙烯材料，其特征在于：
混合料1中，所述的聚丙烯基材1是指熔体质量流动速率为30g/10min的均聚聚丙烯粒子料；
混合料1中，所述的聚丙烯基材2是指的熔体质量流动速率为25g/10min的均聚聚丙烯粉料；
混合料1中，所述的过氧化物1为过氧化二异丙苯；
混合料1中，所述的功能粉体是指粒径为1～5um的碳酸钙；
混合料1中，所述的其他添加剂为抗氧剂168。
6.根据权利要求1-3任一项所述的超高熔指聚丙烯材料，其特征在于：
混合料2中的聚丙烯基材2是指熔体质量流动速率为20～40g/10min的均聚聚丙烯粉料；
混合料2中过氧化物2是指二烷基过氧化物。
7.根据权利要求1-3任一项所述的超高熔指聚丙烯材料，其特征在于：
混合料2中的聚丙烯基材2是指熔体质量流动速率为25g/10min的均聚聚丙烯粉料；
混合料2中过氧化物2是指二叔丁基过氧化物。
8.一种根据权利要求1-7任一项所述的超高熔指聚丙烯材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)按配比把聚丙烯基材1、聚丙烯基材2和过氧化物1、功能粉体和其他添加剂通过常温搅拌混合均匀，得到混合料1；
(2)按配比将聚丙烯基材2和过氧化物2通过常温搅拌混合均匀，得到混合料2；
(3)将混合料1从主喂料口加入到双螺杆挤出机，将混合料2从侧喂料口加入双螺杆挤出机中，进行熔融共混，然后挤出、拉条、水冷、风干、切粒、烘干、打包后得到超高熔指聚丙烯材料。
9.根据权利要求8所述的超高熔指聚丙烯材料的制备方法，其特征在于：
所述双螺杆挤出造粒机各段温度为210～260℃；主机螺杆转速为200～500r/min。
10.根据权利要求1-7任一项所述的超高熔指聚丙烯材料在制备熔喷无纺布中的应用。
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