CN113072744A - 耐高温高透明聚丙烯及其成核剂、制备方法 - Google Patents

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白成坡
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Abstract

本发明属于聚丙烯制造技术领域，具体涉及一种耐高温高透明聚丙烯及其成核剂、制备方法。其中，所述聚丙烯用成核剂为羟基改性后的羟基磷灰石；其中所述羟基改性的改性剂为羧酸，以在羟基磷灰石表面形成长链烷基。本发明的羟基改性的羟基磷灰石作为聚丙烯的成核剂，在羟基磷灰石表面形成长链烷基，减少了羟基磷灰石表面的羟基，提高了羟基磷灰石与聚丙烯的相容性；将其用于聚丙烯的制备，制得一种同时具有耐高温和良好透明性的聚丙烯材料；将该聚丙烯用于大型风电叶片的辅材制备，防止了风电叶片制备中树脂固化高温放热导致的辅材熔融漏气，避免了叶片制备过程中事故的发生。

Description

耐高温高透明聚丙烯及其成核剂、制备方法
技术领域
本发明属于聚丙烯制造技术领域，具体涉及一种耐高温高透明聚丙烯及其成核剂、制备方法。
背景技术
聚丙烯(PP)是世界五大通用塑料之一，无毒无味，密度小(0.92g/cm3)，机械强度高，吸水率低，并且具有优良的介电性能、挠曲性(一般可达106次)、成型加工性与化学稳定性，同时价格相对便宜，因此应用在众多领域，改性PP的研究也越来越受到专家学者的青睐。
目前，最常用的增光增透成核剂为苄叉山梨醇类成核剂。其中，无取代的二苄叉山梨醇(DBS)，其合成是以山梨醇和苯甲醛或取代苯甲醛为基本原料，在催化剂存在下经醇醛缩合完成。DBS改性PP的表面光泽度、透明性与力学性能等均良好，广泛应用于医药行业；但其耐热性较差，在较高温度条件下会散发臭味，这一缺点限制了其使用范围，且有压纹和发白现象产生。
发明内容
本发明提供了一种耐高温高透明聚丙烯及其成核剂、制备方法。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种聚丙烯用成核剂，所述成核剂为羟基改性后的羟基磷灰石；其中所述羟基改性的改性剂为羧酸，以在羟基磷灰石表面形成长链烷基。
第二方面，本发明还提供了一种聚丙烯用成核剂的制备方法，包括以下步骤：步骤S1，将纳米羟基磷灰石(HAP)加入到高速搅拌捏合机中，并在常温下向高速搅拌捏合机中加入羧酸和催化剂，制得反应浆料；步骤S2，将所述反应浆料在常温下搅拌捏合20分钟，再升温搅拌捏合后，进行真空反应，制得羟基改性的羟基磷灰石。
第三方面，本发明还提供了一种耐高温高透明聚丙烯的制备方法，将聚丙烯、成核剂分别采用料斗加料、侧向加料的加料方式加入挤出机中，挤出后制得耐高温高透明聚丙烯。
第四方面，本发明还提供了一种聚丙烯，包括：0.5～5wt％的成核剂；所述成核剂适于采用如前所述的成核剂。
本发明的有益效果是，本发明的羟基改性的羟基磷灰石作为聚丙烯的成核剂，在羟基磷灰石表面形成长链烷基，减少了羟基磷灰石表面的羟基，提高了羟基磷灰石与聚丙烯的相容性；将其用于聚丙烯的制备，制得一种同时具有耐高温和良好透明性的聚丙烯材料；将该聚丙烯用于大型风电叶片的辅材制备，防止了风电叶片制备中树脂固化高温放热导致的辅材熔融漏气，避免了叶片制备过程中事故的发生。
本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，作详细说明如下。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在风电叶片的制备过程中，往往需要将熔融的树脂注入到模具中，而树脂放热的极限温度可达到180℃，因此，其使用的辅助材料需要具有良好的耐高温性能。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种聚丙烯用成核剂，所述成核剂为羟基改性后的羟基磷灰石；其中所述羟基改性的改性剂为羧酸，以在羟基磷灰石表面形成长链烷基。
具体的，使用羧酸对羟基磷灰石表面大量羟基进行改性，以在羟基磷灰石表面形成长链烷基，减少了羟基磷灰石表面的羟基数量，提高了羟基磷灰石与聚丙烯的相容性。
可选的，所述羧酸可以但不限于为脂肪族单羧酸，以防止使用多元羧酸对羟基磷灰石进行羟基改性时，造成大量羧基残留，影响聚丙烯的成核效果。
可选的，所述羧酸可以但不限于为结构式为CH3-(CH2)n-COOH的脂肪族单羧酸，其中n的取值为1～18。
进一步的，本发明还提供了一种聚丙烯用成核剂的制备方法，包括以下步骤：步骤S1，将纳米羟基磷灰石(HAP)加入到高速搅拌捏合机中，并在常温下向高速搅拌捏合机中加入羧酸和催化剂，制得反应浆料；步骤S2，将所述反应浆料在常温下搅拌捏合，再升温搅拌捏合后，进行真空反应，制得羟基改性的羟基磷灰石。
具体的，制备所述羟基改性的羟基磷灰石的反应机理为：
Figure BDA0003030307680000031
其中，可选的，所述羧酸与羟基磷灰石的质量比可以但不限于为：0.1～1：1；所述搅拌捏合可以但不限于采用先在常温下搅拌捏合20min，再升温搅拌捏合的方式；所述反应浆料在真空下进行反应的反应温度可以但不限于为100～130℃，反应时间可以但不限于为20～50min。
进一步的，本发明还提供了一种耐高温高透明聚丙烯的制备方法，将聚丙烯、成核剂分别采用料斗加料、侧向加料的加料方式加入挤出机中，挤出后制得耐高温高透明聚丙烯。
其中，可选的，所述成核剂与聚丙烯的质量份数比可以但不限于为0.005～0.05：1。
进一步的，本发明还提供了一种耐高温高透明聚丙烯，包括：0.5～5wt％的成核剂；其中所述成核剂适于采用如前所述的成核剂。
实施例1-1
取1质量份的粒径D95为500nm的羟基磷灰石(HAP)加入到高速搅拌捏合机中，常温下加入0.25质量份的正丙酸和0.02质量份的硫酸铜，常温下搅拌捏合20分钟，再升温搅拌捏合，在120℃下抽真空反应30分钟，得到正丙酸改性羟基磷灰石(HAP)正丙酸25-HAP500。
将1.25质量份的聚丙烯(PP)粒子、1.25质量份的正丙酸25-HAP500成核剂分别采用料斗加料、侧向加料的加料方式加入双螺杆挤出机中，按照表1中的温度设置控制双螺杆挤出机中各区的温度，挤出切粒后干燥得到改性聚丙烯粒子。
表1双螺杆挤出机中各区的温度
I区 II区 III区 IV区 V区 VI区 VII区 VIII区 IX区 模头
90℃ 150℃ 160℃ 170℃ 180℃ 180℃ 175℃ 170℃ 165℃ 160℃
其余各实施例及对比例均按照实施例1中的加工方式，将其余各实施例及对比例中原料种类及配比汇总于表2。
表2各实施例及对比例中原料种类及配比
Figure BDA0003030307680000041
Figure BDA0003030307680000051
取60g各实施例及对比例中制得的改性聚丙烯粒子在180℃下压制成0.5mm薄片，测试相关性能，并将性能数据汇总于表3中。
表3各实施例及对比例中制得的聚丙烯薄片的性能数据
Figure BDA0003030307680000061
由表3中数据可知，对羟基石灰石进行羟基改性后，用作聚丙烯的成核剂，提高了聚丙烯的耐高温性能和透光性能。
综上所述，本发明的羟基改性的羟基磷灰石作为聚丙烯的成核剂，在羟基磷灰石表面形成长链烷基，减少了羟基磷灰石表面的羟基，提高了羟基磷灰石与聚丙烯的相容性；将其用于聚丙烯的制备，制得一种同时具有耐高温和良好透明性的聚丙烯材料；将该聚丙烯用于大型风电叶片的辅材制备，防止了风电叶片制备中树脂固化高温放热导致的辅材熔融漏气，避免了叶片制备过程中事故的发生。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (10)

1.一种聚丙烯用成核剂，其特征在于，
所述成核剂为羟基改性后的羟基磷灰石；其中
所述羟基改性的改性剂为羧酸，以在羟基磷灰石表面形成长链烷基。
2.如权利要求1所述的成核剂，其特征在于，
所述羧酸为脂肪族单羧酸。
3.如权利要求1所述的成核剂，其特征在于，
所述脂肪族单羧酸的结构式为CH3-(CH2)n-COOH，其中n的取值为1～18。
4.一种聚丙烯用成核剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1，将纳米羟基磷灰石(HAP)加入到高速搅拌捏合机中，并在常温下向高速搅拌捏合机中加入羧酸和催化剂，制得反应浆料；
步骤S2，先将所述反应浆料在常温下搅拌捏合，再升温搅拌捏合后，进行真空反应，制得羟基改性的羟基磷灰石。
5.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，
所述羧酸为脂肪族单羧酸。
6.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，
所述催化剂为硫酸铜。
7.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，
所述羧酸与纳米羟基磷灰石的质量比为：0.1～1：1。
8.一种耐高温高透明聚丙烯的制备方法，其特征在于，
将聚丙烯、成核剂分别采用料斗加料、侧向加料的加料方式加入挤出机中，挤出后制得耐高温高透明聚丙烯。
9.如权利要求8所述的制备方法，其特征在于，
所述成核剂与聚丙烯的质量比为0.005～0.05：1；其中
所述成核剂适于采用如权利要求1所述的成核剂。
10.一种耐高温高透明聚丙烯，其特征在于，包括：
0.5～5wt％的成核剂；
所述成核剂适于采用如权利要求1所述的成核剂。
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