CN113354869A - 改性增韧剂和聚丙烯材料以及它们的制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及土木工程材料领域，公开了一种制备改性增韧剂的方法，该方法包括：将增韧剂和偶联剂混合进行第一分散改性，得到预改性增韧剂，然后将所述预改性增韧剂和表面活性剂混合进行第二分散改性。本发明还公开了制备的改性增韧剂和制备聚丙烯的方法以及制备的聚丙烯采用，还公开了改性增韧剂和聚丙烯材料在制备土工格栅中的应用。采用本发明方法制备的改性增韧剂用于聚丙烯材料的制备中得到的聚丙烯材料在较低应变时，仍具有较高的拉伸屈服强度、断裂强度、断裂伸长率、弯曲模量、常温悬臂梁缺口冲击强度和热变形温度，较低的拉伸屈服伸长率，适用于制备在较低单位面积质量下仍具有较高机械性能的土工格栅。

Description

改性增韧剂和聚丙烯材料以及它们的制备方法和应用
技术领域
本发明涉及土木工程材料技术领域，具体涉及一种改性增韧剂和聚丙烯材料以及它们的制备方法和应用。
背景技术
塑料双向拉伸土工格栅是使用高品质的聚合物，通过特别的挤压和双向拉伸技术制作而成的土木工程产品。这种经过拉伸的土工格栅制品具有拉伸强度高、刚性好、韧性好的特点，是理想的土木工程加固、加筋增强体合成材料。
目前制备塑料土工格栅的原材料一般使用聚丙烯(PP)，虽然聚丙烯(PP)本身具有拉伸刚化效果，且弹性变形小等特点，但是使用其制作的土工格栅仍存在较多不足之处，比如在较低应变时，拉伸屈服强度、断裂强度、断裂伸长率、弯曲模量、常温悬臂梁缺口冲击强度和热变形温度仍较低，拉伸屈服伸长率降低不明显，且为了提高拉伸屈服强度往往需要增加格栅的厚度，从而间接提高了生产成本。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术存在的聚丙烯材料在较低应变时，拉伸屈服强度、断裂强度、断裂伸长率、弯曲模量和常温悬臂梁缺口冲击强度仍较低，拉伸屈服伸长率降低不明显，且制备的土工格栅机械性能较差的问题，提供一种改性增韧剂和改性聚丙烯材料以及它们的制备方法和应用，该方法制备的改性增韧剂能够显著改善聚丙烯材料的机械性能，所得聚丙烯材料具有在较低应变时，其拉伸屈服强度、断裂强度、断裂伸长率、弯曲模量、常温悬臂梁缺口冲击强度和热变形温度高，拉伸屈服伸长率低等优势，能够很好的适用于制备土工格栅。
为了实现上述目的，本发明一方面提供一种制备改性增韧剂的方法，该方法包括：将增韧剂和偶联剂混合进行第一分散改性，得到预改性增韧剂，然后将所述预改性增韧剂和表面活性剂混合进行第二分散改性。
本发明第二方面提供第一方面所述方法制备的改性增韧剂。
本发明第三方面提供一种制备聚丙烯材料的方法，该方法包括将聚丙烯、辅助填料和第二方面所述的改性增韧剂混合后进行挤出。
本发明第四方面提供第三方面所述方法制备的聚丙烯材料。
本发明第五方面提供第二方面所述的改性增韧剂或第四方面所述的聚丙烯材料在制备土工格栅中的应用。
采用本发明的技术方案制备的改性增韧剂用于聚丙烯材料的制备，得到的聚丙烯材料具有较好的机械性能，在较低应变时，制备的聚丙烯材料的拉伸屈服强度高于≥36MPa、断裂强度高于≥25MPa、断裂伸长率高于≥500％、弯曲模量高于≥1700MPa、常温悬臂梁缺口冲击强度高于≥5KJ/m2和热变形温度高于≥100℃、拉伸屈服伸长率低于≤6％，适用于制备在较低单位面积质量(厚度较薄)时仍具有较好机械性能的土工格栅。
具体实施方式
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
本发明的发明人通过研究发现，先将增韧剂和偶联剂混合进行第一分散改性，然后再与表面活性剂混合进行第二分散改性，能够使得偶联剂和表面活性剂对增韧剂的改性效果产生协同增效作用，能够有效提高得到的改性增韧剂在聚丙烯材料中的增韧效果，使得得到的聚丙烯材料具有更优异的机械性能。本发明的发明人通过研究推测，依次采用偶联剂和表面活性剂对增韧剂进行分散改性，可充分发挥偶联剂和表面活性剂的协同增效作用，更有利于偶联剂促进增韧剂在聚丙烯材料中的界面粘合强度和分散性，表面活性剂促进增韧剂与聚丙烯材料的相容性以及在在聚丙烯材料中的流动性，进而提高了改性增韧剂在聚丙烯材料中的增韧效果。
第一方面，本发明提供了一种制备改性增韧剂的方法，该方法包括：将增韧剂和偶联剂混合进行第一分散改性，得到预改性增韧剂，然后将所述预改性增韧剂和表面活性剂混合进行第二分散改性。可以理解的是，所述分散改性指的是，混合物料在分散设备(比如分散机)中，借助分散设备的分散机械力使得增韧剂完成预改性和改性。
本发明中，为了进一步提高改性增韧剂在聚丙烯材料中的增韧效果，优选地，相对于100重量份的增韧剂，所述偶联剂的用量为0.2-20重量份，更优选为0.8-10重量份(例如，可以为0.8重量份，1重量份，2重量份，3重量份，4重量份，5重量份，6重量份，7重量份，8重量份，9重量份和10重量份，或者任意两数值之间的任意值)。
本发明中，为了进一步提高改性增韧剂在聚丙烯材料中的增韧效果，优选地，所述表面活性剂的用量为0.5-80重量份，更优选为2-50重量份(例如，可以为2重量份，5重量份，10重量份，15重量份，20重量份，25重量份，30重量份，35重量份，40重量份，45重量份和50重量份，或者任意两数值之间的任意值)；
本发明中，为了进一步提高对增韧剂的改性效果，优选地，所述第一分散改性的分散时间为10-30min，更优选为15-25min(例如，可以为15min，16min，17min，18min，19min，20min，21min，22min，23min，24min和25min，或者任意两数值之间的任意值)。
本发明中，为了进一步提高对增韧剂的改性效果，优选地，所述第一分散改性的分散的搅拌速度为2000-4000r/min，更优选为2500-3500r/min(例如，可以为2500r/min，2600r/min，2700r/min，2800r/min，2900r/min，3000r/min，3100r/min，3200r/min，3300r/min，3400r/min和3500r/min，或者任意两数值之间的任意值)。
本发明中，为了进一步提高对增韧剂的改性效果，优选地，所述第一分散改性的分散温度为30-80℃，更优选为40-60℃(例如，可以为40℃，42℃，44℃，46℃，48℃，50℃，52℃，54℃，56℃，58℃和60℃，或者任意两数值之间的任意值)。
本发明中，为了进一步提高对增韧剂的改性效果，优选地，所述第一分散改性的条件包括：分散的时间为10-30min，更优选为15-25min；分散的搅拌速度为2000-4000r/min，更优选为2500-3500r/min；分散的温度为30-80℃，更优选为40-60℃。
本发明中，为了进一步提高对增韧剂的协同改性效果，优选地，所述第二分散改性的分散时间为20-60min，更优选为30-50min(例如，可以为30min，32min，34min，36min，38min，40min，42min，44min，46min，48min和50min，或者任意两数值之间的任意值)。
本发明中，为了进一步提高对增韧剂的改性效果，优选地，所述第二分散改性的分散的搅拌速度为2000-4000r/min，更优选为2500-3500r/min(例如，可以为2500r/min，2600r/min，2700r/min，2800r/min，2900r/min，3000r/min，3100r/min，3200r/min，3300r/min，3400r/min和3500r/min，或者任意两数值之间的任意值)。
本发明中，为了进一步提高对增韧剂的改性效果，优选地，所述第二分散改性的分散温度为30-80℃，更优选为40-60℃(例如，可以为40℃，42℃，44℃，46℃，48℃，50℃，52℃，54℃，56℃，58℃和60℃，或者任意两数值之间的任意值)。
本发明中，为了进一步提高对增韧剂的改性效果，优选地，所述第二分散改性的条件包括：分散的时间为20-60min，优选为30-50min；分散的搅拌速度为2000-4000r/min，优选为2500-3500r/min；分散的温度为30-80℃，优选为40-60℃。
本发明中，为了进一步提高改性增韧剂在聚丙烯材料中的增韧效果，优选地，所述增韧剂为无机物，更优选选自碳酸钙、碳酸锌和滑石粉中的至少一种，进一步优选为碳酸钙。
本发明中，优选地，所述偶联剂选自铝酸酯类、钛酸酯类、锆酸酯类和硼酸酯类中的至少一种，更优选为铝酸酯类，进一步优选地，所述铝酸酯类为稀土铝酸酯。采用本发明优选的稀土铝酸酯更有利于促进改性增韧剂在聚丙烯材料中的界面粘合强度和分散性，进一步提高改性增韧剂在聚丙烯材料中的增韧效果。
本发明中，为了进一步提高改性增韧剂在聚丙烯材料中的增韧效果，更优选地，所述稀土铝酸酯中的稀土元素为镧系元素，进一步优选选自镧、铈、镨、钕、钷、钐和铕中的至少一种，进一步优选选自镧、铈、镨和钕中的至少一种。
本发明中，优选地，所述表面活性剂为阴离子表面活性剂，更优选选自硬脂酸、硬脂酸钙、硬脂酸锌和硬脂酸镁中的至少一种，进一步优选为硬脂酸。采用本发明优选的硬脂酸更有利于促进增韧剂与聚丙烯材料的相容性以及改性增韧剂在聚丙烯材料中的流动性，进一步提高改性增韧剂在聚丙烯材料中的增韧效果。
第二方面，本发明提供了第一方面所述的方法制备的改性增韧剂。
第三方面，本发明提供了一种制备聚丙烯材料的方法，该方法包括将聚丙烯、辅助填料和第二方面所述的改性增韧剂混合后进行挤出。采用本发明的改性增韧剂用于制备聚丙烯材料能够有效提高聚丙烯材料的机械性能，例如，在较低应变时，其拉伸屈服强度、断裂强度、断裂伸长率、弯曲模量和常温悬臂梁缺口冲击强度显著提高，且拉伸屈服伸长率低。
本发明中，对所述聚丙烯的用量没有特别的限制，为了进一步提高制备的聚丙烯材料的机械性能，优选地，相对于总重量为100重量份的聚丙烯、辅助填料和改性增韧剂，聚丙烯的用量为38-85重量份，更优选为40-77重量份(例如，可以为40重量份，45重量份，50重量份，55重量份，60重量份，65重量份，70重量份，75重量份和77重量份，或者任意两数值之间的任意值)。
本发明中，对所述辅助填料的用量没有特别的限制，为了进一步提高制备的聚丙烯材料的机械性能，优选地，相对于总重量为100重量份的聚丙烯、辅助填料和改性增韧剂，辅助填料的用量为0.05-5重量份，更优选为0.06-3重量份(例如，可以为0.06重量份，0.5重量份，1重量份，1.5重量份，2重量份，2.5重量份和3重量份，或者任意两数值之间的任意值)。
本发明中，对所述改性增韧剂的用量没有特别的限制，为了进一步提高制备的聚丙烯材料的机械性能，优选地，相对于总重量为100重量份的聚丙烯、辅助填料和改性增韧剂，改性增韧剂的用量为10-60重量份，更优选为20-57重量份(例如，可以为20重量份，25重量份，30重量份，35重量份，40重量份，45重量份，50重量份，55重量份和57重量份，或者任意两数值之间的任意值)。
本发明中，为了进一步提高制备的聚丙烯材料的机械性能，优选地，所述辅助填料包括主抗氧剂、辅助抗氧剂、热稳定剂和成核剂。
本发明中，对所述主抗氧剂的用量没有特别的限制，为了进一步提高制备的聚丙烯材料的机械性能，优选地，相对于总重量为100重量份的聚丙烯、辅助填料和改性增韧剂，所述主抗氧剂的用量为0.01-0.5重量份，更优选为0.02-0.2重量份(例如，可以为0.02重量份，0.04重量份，0.06重量份，0.08重量份，0.1重量份，0.12重量份，0.14重量份，0.16重量份，0.18重量份和0.2重量份，或者任意两数值之间的任意值)。
本发明中，对所述辅助抗氧剂的用量没有特别的限制，为了进一步提高制备的聚丙烯材料的机械性能，优选地，相对于总重量为100重量份的聚丙烯、辅助填料和改性增韧剂，所述辅助抗氧剂的用量为0.02-1重量份，更优选为0.06-0.6重量份(例如，可以为0.06重量份，0.1重量份，0.15重量份，0.2重量份，0.25重量份，0.3重量份，0.35重量份，0.4重量份，0.45重量份，0.5重量份，0.55重量份和0.6重量份，或者任意两数值之间的任意值)。
本发明中，对所述热稳定剂的用量没有特别的限制，为了进一步提高制备的聚丙烯材料的机械性能，优选地，相对于总重量为100重量份的聚丙烯、辅助填料和改性增韧剂，所述热稳定剂的用量为0.01-0.5重量份，更优选为0.02-0.2重量份(例如，可以为0.02重量份，0.04重量份，0.06重量份，0.08重量份，0.1重量份，0.12重量份，0.14重量份，0.16重量份，0.18重量份和0.2重量份，或者任意两数值之间的任意值)。
本发明中，对所述成核剂的用量没有特别的限制，为了进一步提高制备的聚丙烯材料的机械性能，优选地，相对于总重量为100重量份的聚丙烯、辅助填料和改性增韧剂，所述成核剂的用量为0.02-1重量份，更优选为0.04-0.4重量份(例如，可以为0.04重量份，0.1重量份，0.15重量份，0.2重量份，0.25重量份，0.3重量份，0.35重量份和0.4重量份，或者任意两数值之间的任意值)。
本发明中，对所述聚丙烯的熔融流动速率没有特别的限制，优选地，所述聚丙烯在负荷2.16Kg、温度230℃条件下的熔融流动速率为2.4-4.4g/10min，更优选为2.8-4g/10min。采用具有该优选熔融流动速率条件的聚丙烯更有利于满足挤出、双向拉伸成型的生产工艺要求，进一步提高了制备的聚丙烯材料的机械性能。
本发明中，对所述聚丙烯的分子量没有特别的限制，优选地，所述聚丙烯的数均分子量为8×104-11×104，更优选为8.4×104-9.7×104。
本发明中，为了进一步提高制备的聚丙烯材料的机械性能，优选为均聚聚丙烯。
本发明中，对所述主抗氧剂的种类没有特别的限制，为了进一步提高制备的聚丙烯材料的机械性能，优选地，所述主抗氧剂为受阻酚类化合物，进一步优选选自四[3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)]丙酸季戊四醇酯、β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯和1,3,5-三甲基-2,4,6-三(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)苯中的至少一种，进一步优选为四[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)]丙酸季戊四醇酯。
本发明中，对所述辅助抗氧剂的种类没有特别的限制，为了进一步提高制备的聚丙烯材料的机械性能，优选地，所述辅助抗氧剂为亚磷酸酯类化合物，进一步优选选自三[2,4-叔丁基苯基]亚磷酸酯、双(2,4-二叔丁基苯酚)季戊四醇二亚磷酸酯和二(十八烷基)季戊四醇二亚磷酸酯中的至少一种，进一步优选为三[2,4-叔丁基苯基]亚磷酸酯。
本发明中，对所述热稳定剂的种类没有特别的限制，为了进一步提高制备的聚丙烯材料的机械性能，优选地，所述热稳定剂为硬脂酸盐和/或金属氧化物，更优选选自硬脂酸钙、硬脂酸锌、氧化钙、氧化锌和水滑石中的至少一种，进一步优选选自硬脂酸钙、硬脂酸锌和氧化锌中的至少一种。
本发明中，对所述成核剂的种类没有特别的限制，为了进一步提高制备的聚丙烯材料的机械性能，优选地，所述成核剂为磷酸芳基酯盐，进一步优选选自双(4-叔丁基苯氧基)磷酸钠、2,2-亚甲基-双(4,6-二叔丁基苯氧基)磷酸钠和2,2-亚甲基-双(4,6-二叔丁基苯氧基)磷酸铝中的至少一种。
本发明中，将聚丙烯、辅助填料和改性增韧剂一起熔融挤出，能够使得辅助填料和改性增韧剂分散更均匀，优选地，所述挤出的条件包括：螺杆温度为180-220℃，螺杆转速为100-200r/min。采用该优选的挤出条件更有利于辅助填料和改性增韧剂的均匀分散，进一步提高了制备的聚丙烯材料的机械性能。
更优选地，所述螺杆温度中TS1为190-200℃，TS2为200-210℃，TS3至TS9为205-215℃，TS10为195-205℃。可以理解的是，TS1至TS10代表螺杆挤出机的10段温度，为本领域常用的表示方法。
进一步优选地，所述TS1的温度低于TS10的温度，TS10的温度低于TS2的温度，TS2的温度低于TS3至TS9的温度。
进一步优选地，所述TS1的温度比TS10的温度低3-8℃；和/或，所述TS10的温度比TS2的温度低3-8℃；和/或，所述TS2的温度比TS3至TS9的温度低2-10℃。
第四方面，本发明提供了第三方面所述方法制备的聚丙烯材料。
本发明中，采用上述方法制备得到的聚丙烯材料在负荷2.16Kg、温度230℃条件下的熔融流动速率为2-5g/10min，优选为2.5-4.5g/10min。
第五方面，本发明提供了第二方面所述的改性增韧剂或第四方面所述的聚丙烯材料在制备土工格栅中的应用。
本发明中，采用上述优选的实施方案制备得到的土工格栅具有更优异的机械性能，在较低应变时，仍具较高的拉伸屈服强度、断裂强度、断裂伸长率、弯曲模量和常温悬臂梁缺口冲击强度，且具有较低的拉伸屈服伸长率，显著地降低了土工格栅的单位面积质量(比如单位面积的土工格栅的厚度更薄)。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。以下实施例中，
均聚聚丙烯1为国能集团宁夏煤业公司牌号为1102K的市售品，在负荷2.16Kg、温度230℃条件下的熔融流动速率为3.4g/10min，数均分子量为8.7×104；
均聚聚丙烯2为大连石化公司牌号为T36F的市售品，在负荷2.16Kg、温度230℃条件下的熔融流动速率为2.8g/10min，数均分子量为8.8×104；
均聚聚丙烯3为镇海炼化公司牌号为T30S的市售品，在负荷2.16Kg、温度230℃条件下的熔融流动速率为4.0g/10min，数均分子量为9.2×104；
四[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)]丙酸季戊四醇酯为山东临沂三丰化工有限公司牌号为抗氧剂1010的市售品；
β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯为山东临沂三丰化工有限公司牌号为抗氧剂1076的市售品；
三[2,4-叔丁基苯基]亚磷酸酯为山东临沂三丰化工有限公司牌号为抗氧剂168的市售品；
双(2,4-二叔丁基苯酚)季戊四醇二亚磷酸酯为山东临沂三丰化工有限公司牌号为抗氧剂626的市售品；
2,2-亚甲基-双(4,6-二叔丁基苯氧基)磷酸钠为日本旭电化公司牌号为NA-11的市售品；
双(4-叔丁基苯氧基)磷酸钠为日本旭电化公司牌号为NA-10的市售品；
稀土铝酸酯为青岛集思高分子材料有限公司牌号为JS-1的市售品；
双螺杆挤出机为上海科倍隆有限公司牌号为ZSK26K10.6的市售品；
注塑机为博创机械股份有限公司牌号为BT80V-Ⅱ的市售品。
分散机为张家港云帆机械有限公司牌号为SHR-10A的市售品。
实施例1
(1)将稀土铝酸酯和碳酸钙混合加入分散机中进行第一分散改性，得到预改性增韧剂，然后加入硬脂酸进行第二分散改性，得到改性碳酸钙；
(2)将均聚聚丙烯1、四[3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)]丙酸季戊四醇酯(抗氧剂1010)、三[2,4-叔丁基苯基]亚磷酸酯(抗氧剂168)、硬脂酸钙、磷酸芳基酯盐和步骤(1)得到的改性碳酸钙混合后通过双螺杆挤出机挤出造粒，得到聚丙烯材料。
其中，各原料用量(均为重量份，下同)见表1，分散条件和双螺杆挤出机的操作条件见表3。
实施例2-10和对比例1-3
按照实施例1的方法制备聚丙烯材料，不同的是，实施例2-8中各原料及用量，分散条件和双螺杆挤出机的操作条件分别见表1和表3；实施例9-10和对比例1-3中各原料及用量，分散条件和双螺杆挤出机的操作条件分别见表2和表3；其中实施例9中聚丙烯为均聚聚丙烯3，实施例10中聚丙烯为均聚聚丙烯2。
实施例11
按照实施例1的方法制备聚丙烯材料，不同的是，采用一锅法将均聚聚丙烯1、四[3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)]丙酸季戊四醇酯(抗氧剂1010)、三[2,4-叔丁基苯基]亚磷酸酯(抗氧剂168)、硬脂酸钙、磷酸芳基酯盐、稀土铝酸酯、碳酸钙和硬脂酸同时混合后通过双螺杆挤出机挤出造粒，得到聚丙烯材料。
其中，各原料用量见表2，分散条件和双螺杆挤出机的操作条件见表3。
实施例12
按照实施例1的方法制备聚丙烯材料，不同的是，步骤(1)中，将铝酸酯和二氧化硅混合加入分散机中进行第一分散改性，得到预改性增韧剂，然后加入磷酸酯进行第二分散改性，得到改性增韧剂。
其中，各原料用量见表2，分散条件和双螺杆挤出机的操作条件见表3。
对比例4
按照实施例1的方法制备聚丙烯材料，不同的是，步骤(1)中，将硬脂酸和碳酸钙混合加入分散机中进行第一分散改性，然后加入稀土铝酸酯进行第二分散改性。
其中，各原料用量见表2，分散条件和双螺杆挤出机的操作条件见表3。
表1
Figure BDA0003099498150000121
表2
Figure BDA0003099498150000122
Figure BDA0003099498150000131
表3
Figure BDA0003099498150000132
Figure BDA0003099498150000141
测试例1
根据GB/T 3682-2000的方法，在负荷2.16Kg、温度230℃下分别测定实施例1-12和对比例1-4制备得到的聚丙烯材料的熔体流动速率(g/10min)，检测结果见表4。
测试例2
将实施例1-12和对比例1-4制备得到的聚丙烯材料分别进行注塑成测试样品(样品的长度×宽度×厚度为80mm×10mm×4mm)，在23℃±2的环境下存放48小时后，根据GB/T9341-2008的方法，检测样品的弯曲模量(MPa)，检测结果见表4。
测试例3
根据GB/T 1040.2-2006方法，将实施例1-12和对比例1-4制备得到的聚丙烯材料分别进行注塑成哑铃型的测试样品，在23℃±2的环境下存放48小时后，检测在50mm/min试验速度下测定拉伸性能(拉伸屈服强度(MPa)、拉伸屈服伸长率(％)、拉伸断裂强度(MPa)和断裂伸长率(％))，检测结果见表4。
测试例4
根据GB/T 1043.1-2008的方法，将实施例1-12和对比例1-4制备得到的聚丙烯材料分别进行注塑成测试样品(样品的长度×宽度×厚度为80mm×10mm×4mm)，缺口保留宽度为(8±0.2)mm，在23℃±2的环境下存放48小时后，在23℃温度下测定悬臂梁缺口冲击强度(kJ/m2)，检测结果见表4。
测试例5
根据GB/T1634.2-2004的方法，将实施例1-12和对比例1-4制备得到的聚丙烯材料分别进行注塑成测试样品(样品的长度×宽度×厚度为80mm×10mm×4mm)，在23℃±2的环境下存放48小时后，在0.45MPa弯曲应力，120℃/h的加热速率下测定热变形温度(℃)，检测结果见表4。
表4
Figure BDA0003099498150000151
Figure BDA0003099498150000161
通过以上结果可以看出，采用本发明方法的实施例1-12制备的聚丙烯材料具有较好的机械性能，即在较低应变时，仍具有较高的拉伸屈服强度、断裂强度、断裂伸长率、弯曲模量和常温悬臂梁缺口冲击强度高，以及较低的拉伸屈服伸长率和较高的热变形温度；采用本发明优选实施方案的实施例1-10具有明显更好的效果。
相比于采用未改性碳酸钙制备聚丙烯材料的实施例11(即采用一锅法制备聚丙烯材料)和采用非优选的增韧剂、偶联剂和表面活性剂得到的改性增韧剂制备聚丙烯材料的实施例12，采用本发明方法的实施例1制备的聚丙烯材料具有更优异的机械性能。
相比于未采用增韧剂制备聚丙烯材料的对比例1-2和采用非改性增韧剂制备聚丙烯材料的对比例3以及未采用本发明方法改性增韧剂制备聚丙烯材料的对比例4，采用本发明方法的实施例1制备的聚丙烯材料具有更优异的机械性能。
采用本发明的方法制备得到的聚丙烯材料具有优异的机械性能，能够满足制备土工格栅的需要，制备的土工格栅具有较低单位面积质量的情况下，仍具有较好的机械性能，且采用本发明实施例1-10的实施方案制备的聚丙烯材料用于制备土工格栅在更低的单位面积质量的情况下，仍具有优异的机械性能。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种制备改性增韧剂的方法，其特征在于，该方法包括：将增韧剂和偶联剂混合进行第一分散改性，得到预改性增韧剂，然后将所述预改性增韧剂和表面活性剂混合进行第二分散改性。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，相对于100重量份的增韧剂，所述偶联剂的用量为0.2-20重量份，优选为0.8-10重量份；所述表面活性剂的用量为0.5-80重量份，优选为2-50重量份；
和/或，所述第一分散改性的条件包括：分散的时间为10-30min，优选为15-25min；分散的搅拌速度为2000-4000r/min，优选为2500-3500r/min；分散的温度为30-80℃，优选为40-60℃；
和/或，所述第二分散改性的条件包括：分散的时间为20-60min，优选为30-50min；分散的搅拌速度为2000-4000r/min，优选为2500-3500r/min；分散是温度为30-80℃，优选为40-60℃。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述增韧剂为无机物，优选选自碳酸钙、碳酸锌和滑石粉中的至少一种，更优选为碳酸钙；
和/或，所述偶联剂选自铝酸酯类、钛酸酯类、锆酸酯类和硼酸酯类中的至少一种，优选为铝酸酯类，更优选地，所述铝酸酯类为稀土铝酸酯；
优选地，所述稀土铝酸酯中的稀土元素为镧系元素，更优选选自镧、铈、镨、钕、钷、钐和铕中的至少一种，进一步优选选自镧、铈、镨和钕中的至少一种；
和/或，所述表面活性剂为阴离子表面活性剂，优选选自硬脂酸、硬脂酸钙、硬脂酸锌和硬脂酸镁中的至少一种，更优选为硬脂酸。
4.权利要求1-3中任意一项所述的方法制备的改性增韧剂。
5.一种制备聚丙烯材料的方法，其特征在于，该方法包括将聚丙烯、辅助填料和权利要求4所述的改性增韧剂混合后进行挤出。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，相对于总重量为100重量份的聚丙烯、辅助填料和改性增韧剂，聚丙烯的用量为38-85重量份，优选为40-77重量份；辅助填料的用量为0.05-5重量份，优选为0.06-3重量份；改性增韧剂的用量为10-60重量份，优选为20-57重量份；
和/或，所述辅助填料包括主抗氧剂、辅助抗氧剂、热稳定剂和成核剂；
和/或，相对于总重量为100重量份的聚丙烯、辅助填料和改性增韧剂，所述主抗氧剂的用量为0.01-0.5重量份，优选为0.02-0.2重量份；辅助抗氧剂的用量为0.02-1重量份，优选为0.06-0.6重量份；热稳定剂的用量为0.01-0.5重量份，优选为0.02-0.2重量份；成核剂的用量为0.02-1重量份，优选为0.04-0.4重量份。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述聚丙烯在负荷2.16Kg、温度230℃条件下的熔融流动速率为2.4-4.4g/10min，优选为2.8-4g/10min；
和/或，所述聚丙烯的数均分子量为8×104-11×104，优选为8.4×104-9.7×104；
和/或，所述聚丙烯为均聚聚丙烯；
和/或，所述主抗氧剂为受阻酚类化合物，优选选自四[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)]丙酸季戊四醇酯、β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯和1,3,5-三甲基-2,4,6-三(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)苯中的至少一种，进一步优选为四[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)]丙酸季戊四醇酯；
和/或，所述辅助抗氧剂为亚磷酸酯类化合物，优选选自三[2,4-叔丁基苯基]亚磷酸酯、双(2,4-二叔丁基苯酚)季戊四醇二亚磷酸酯和二(十八烷基)季戊四醇二亚磷酸酯中的至少一种，进一步优选为三[2,4-叔丁基苯基]亚磷酸酯；
和/或，所述热稳定剂为硬脂酸盐和/或金属氧化物，优选选自硬脂酸钙、硬脂酸锌、氧化钙、氧化锌和水滑石中的至少一种，更优选选自硬脂酸钙、硬脂酸锌和氧化锌中的至少一种；
和或，所述成核剂为磷酸芳基酯盐，进一步优选选自双(4-叔丁基苯氧基)磷酸钠、2,2-亚甲基-双(4,6-二叔丁基苯氧基)磷酸钠和2,2-亚甲基-双(4,6-二叔丁基苯氧基)磷酸铝中的至少一种。
8.根据权利要求5-7中任意一项所述的方法，其中，所述挤出的条件包括：螺杆温度为180-220℃，螺杆转速为100-200r/min；
优选地，所述螺杆温度中TS1为190-200℃，TS2为200-210℃，TS3至TS9为205-215℃，TS10为195-205℃；
优选地，所述TS1的温度低于TS10的温度，TS10的温度低于TS2的温度，TS2的温度低于TS3至TS9的温度；
优选地，所述TS1的温度比TS10的温度低3-8℃；
和/或，所述TS10的温度比TS2的温度低3-8℃；
和/或，所述TS2的温度比TS3至TS9的温度低2-10℃。
9.权利要求5-8中任意一项所述方法制备的聚丙烯材料；
优选地，所述聚丙烯材料在负荷2.16Kg、温度230℃条件下的熔融流动速率为2-5g/10min，优选为2.5-4.5g/10min。
10.权利要求4所述的改性增韧剂或权利要求9所述的聚丙烯材料在制备土工格栅中的应用。
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