CN112321939B - 一种提高聚丙烯熔体强度的助剂配方 - Google Patents

一种提高聚丙烯熔体强度的助剂配方 Download PDF

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Abstract

本发明设计了一种用于提高聚丙烯熔体强度的助剂配方。主要特征是助剂配方中含聚脲凝胶因子。助剂体系主要将聚脲凝胶因子、丙烯酸丁酯、苯乙烯按、过氧化二异丙苯，以一定比例混合。该助剂与聚丙烯共混可以有效改善了聚丙烯熔体强度低、熔垂性差等缺陷。凝胶因子可以在聚丙烯熔体中进行自组装，提高聚丙烯熔体的弹性模量。可用于聚丙烯热成型工艺，吹塑吹膜工艺，挤出流延工艺，熔喷纺丝等领域，有利于充分发挥出聚丙烯等聚合物材料的优良特性。

Description

一种提高聚丙烯熔体强度的助剂配方
技术领域
本发明设计合成了一种聚脲凝胶因子的结构，并制备了可以提高聚丙烯(PP)熔体强度的助剂配方。该助剂和聚丙烯共混可以提高其熔体强度。该发明可用于聚丙烯发泡、热成型、吹塑吹膜、挤出流延工艺和熔喷纺丝等领域。
背景技术
聚丙烯(PP)是热塑性树脂中产量增长最快、应用最广的通用塑料之一，但当聚丙烯加工温度升至熔点之上时，熔体强度急剧下降。由于PP熔体强度低，耐熔垂性差等缺陷，当PP用于正压或负压热成型时，制品容易出现壁厚不均；用于物理或化学发泡时，发泡材料的泡孔易于破裂导致强度及回弹性不能满足要求；挤出流延生产板材时出现流痕，卷曲及尺寸稳定性差；用于熔喷纺丝时容易出现丝束断裂不匀等问题。近年来，由于凝胶因子在化妆品、化学分离、药物传递，以及智能材料等方面具有潜在的应用价值，被研究被广泛关注。聚脲可以将烯烃油在高温凝胶化，形成一种半固体的粘弹体，使烯烃油凝胶化。本发明利用聚脲凝胶因子在聚丙烯熔体材料中自组装的特征，提高聚丙烯熔熔体强度。
本发明要解决的问题
目前提高PP熔体强度主要采用以下几种方法：高熔体强度PP(HMSPP)、PP部分交联、PP共混改性、PP/无机物复合。本发明提出通过在PP里添加含有一定量的聚脲凝胶因子助剂，利用凝胶因子在熔体材料中自组装形成熔体凝胶的特征，主要是通过分子间的氢键相互作用，π-π堆积，范德华力等自组装成棒状、纤维状，片状等各种结构，同时结合助剂中丙烯酸丁酯、苯乙烯、过氧化二异丙苯的实现部分交联的方法应用到提高聚丙烯熔体强度。该方法适应于调整聚丙烯材料的加工工艺。
发明内容
1)本发明设计了一种提高聚丙烯熔体强度的助剂配方，其配方的特征在于：
2)以聚脲凝胶因子、丙烯酸丁酯、苯乙烯、过氧化二异丙苯(DCP)形成混合助剂。将该助剂在60～80℃的真空干燥箱中混合放置20～60分钟，室温冷却使得混合助剂形成凝胶。助剂配方中聚脲凝胶因子、丙烯酸丁酯、苯乙烯、过氧化二异丙苯(DCP)质量比按照5～25％∶8～10％∶0.5～2％∶0.05～0.2％比例混合。
3)聚脲凝胶因子的化学结构式为：
Figure BSA0000187165420000021
其中聚脲凝胶因子的化学结构特征是分子中间必须含有二苯基甲烷基团和两个脲基基团、分子末端含有脂肪烷基链，其中C的个数为4到18任意数值。
4)聚氨酯类凝胶因子助剂的合成配方使用原料分别为含有异氰酸酯基团的化合物和脂肪烷基一元醇；其中，含有异氰酸根基团的化合物是二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)，脂肪烷基一元醇原料包括：CnH2n+1-OH，其中C的个数为4到18任意数值。
5)将真空干燥后的聚丙烯与上述助剂按质量比95/5到80/20的范围进行混合。
本发明的有益效果是：
本发明创新性地将含有聚脲凝胶因子的助剂应用于聚丙烯熔体强度，通过将该助剂加入到聚丙烯中，熔融指数降低、熔垂时间长、熔垂距离增大，有效提高了聚丙烯熔体强度。有利调节聚丙烯加工工艺，应用于聚丙烯发泡、热成型、吹塑吹膜、挤出流延工艺和熔喷纺丝等领域。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明进行进一步的说明。
实施例1：
将聚丙烯、聚脲凝胶因子、过氧化二异丙苯(DCP)、丙烯酸丁酯、苯乙烯按质量比例100∶10∶0.1∶10∶1混合，另设一组对照试验，未加入聚脲凝胶因子的助剂，其他组分比例相同，按聚丙烯∶过氧化二异丙苯(DCP)∶丙烯酸丁酯∶苯乙烯＝100∶0.1∶10∶1混合；首先按比例称取50g聚丙烯，0.05g DCP，0.5g苯乙烯，5g丙烯酸丁酯，将其混匀并平均分成两组，一组加入2.5g聚脲凝胶因子，另一组不加；保证相同的热历史，将两组材料分别在180℃下通过微型双螺杆挤出机挤出混匀。将挤出料分别进行熔融指数、熔体强度等的测定。
性能测试结果
熔融指数测试结果表明未加入聚脲凝胶因子的聚丙烯材料的熔融指数MFR为26g/10min，而加10％聚脲凝胶因子的聚丙烯材料的熔融指数MFR4为16g/10min，得到与以上的相同结果，加入聚脲凝胶因子的聚丙烯材料MFR值较小，其熔体强度较高。
熔垂性测试：将两组材料分别切成1cm×7cm的测试样条，厚为0.5mm；将两样条放入180℃的烘箱内保温20min后，开始计时进行熔垂测试。样条断裂时的下垂时间、熔垂距离是由PP熔体强度所决定。加入含聚脲凝胶因子混合助剂的PP样条经过165s后样条断掉。未加入含聚脲凝胶因子混合助剂的PP样条经过34s后样条断掉。加入含聚脲凝胶因子混合助剂的PP样条断裂时熔垂距离大，断裂时下垂程度大，样条断裂所需时间长。因此加入含聚脲凝胶因子的混合助剂的聚丙烯材料的熔体强度较高。

Claims (3)

1.一种提高聚丙烯熔体强度的混合助剂，其特征在于：
以聚脲凝胶因子、丙烯酸丁酯、苯乙烯、过氧化二异丙苯形成混合助剂，将该助剂在60～80℃的真空干燥箱中混合放置20～60分钟，室温冷却使得混合助剂形成凝胶；
所述的聚脲凝胶因子的化学结构式为：
Figure FSB0000200615770000011
其中所述聚脲凝胶因子的化学结构特征是分子中间必须含有二苯基甲烷基团和两个脲基基团、分子末端含有脂肪烷基链，其中C的个数即n为4到18任意一个数值；
所述的助剂配方中聚脲凝胶因子、丙烯酸丁酯、苯乙烯和过氧化二异丙苯按照5～25％∶8～10％∶0.5～2％∶0.05～0.2％的质量比混合。
2.根据权利要求1所述的混合助剂，其特征在于，所述聚脲凝胶因子的合成配方使用原料分别为含有异氰酸酯基团的化合物和脂肪烷基一元醇；其中，含有异氰酸根基团的化合物是二苯基甲烷二异氰酸酯，脂肪烷基一元醇为CnH2n+1-OH，其中C的个数即n为4到18任意一个数值。
3.根据权利要求1所述的混合助剂，其特征在于，将真空干燥后的聚丙烯与上述混合助剂按质量比95/5到80/20的范围进行混合。
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