CN113429496A - 一种改性无水β-环糊精作为聚丙烯发泡成核剂的应用 - Google Patents

一种改性无水β-环糊精作为聚丙烯发泡成核剂的应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种改性无水β‑环糊精作为聚丙烯发泡成核剂的应用。改性无水β‑环糊精的制备方法如下：1)取无水β‑环糊精，溶于二甲基亚砜中，得A品；2)向A品中加入碳酸二苯酯，然后置于磁力搅拌器中加热反应，反应结束后得B品；3)将B品先用乙醇洗涤，然后用热乙醇进行索氏提取，获得固体产物C品；4)将C品研磨成粉后干燥，得成品改性无水β‑环糊精。本发明改性无水β‑环糊精属于一种高分子材料，作为聚丙烯发泡材料使用时，具有不易团聚、成核效率高、与聚丙烯材料相容性好的特点。

Description

一种改性无水β-环糊精作为聚丙烯发泡成核剂的应用
技术领域
本发明属于高分子材料的应用领域，特别是涉及一种改性无水β-环糊精作为聚丙烯发泡成核剂的应用。
背景技术
成核剂是适用于聚乙烯、聚丙烯等不完全结晶塑料，通过改变树脂的结晶行为，加快结晶速率、增加结晶密度和促使晶粒尺寸微细化，达到缩短成型周期、提高制品透明性、表面光泽、抗拉强度、刚性、热变形温度、抗冲击性、抗蠕变性等物理机械性能的新功能助剂。且通过添加成核剂制备的聚合物材料制品还具有重量轻和隔热隔音等功能，现已成为众多行业实现节能减排要求的重要手段之一，受到国内外学者的广泛关注。
研究发现，现目前聚合物中加入的异相成核及多为纳米无机粒子，虽然其可以有效改善泡孔质量，从而提高微发泡材料的抗冲击韧性及隔热性能。然而，由于纳米无机粉体具有高的表面致密性，且易于团聚，从而降低了其成核效率。此外，无机成核剂与基体树脂的相容性较差，添加量过高往往会恶化发泡材料的性能。
因此，寻找一种新型的高效有机成核剂对改善聚合物发泡行为及提高发泡材料性能具有重要意义。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种改性无水β-环糊精作为聚丙烯发泡成核剂的应用。本发明改性无水β-环糊精属于一种高分子材料，作为聚丙烯发泡材料使用时，具有不易团聚、成核效率高、与聚丙烯材料相容性好的特点。
本发明的技术方案：一种改性无水β-环糊精作为聚丙烯发泡成核剂的应用。
前述的改性无水β-环糊精作为聚丙烯发泡成核剂的应用，所述的改性无水β-环糊精的化学结构式如下：
Figure BDA0003155783350000021
前述的改性无水β-环糊精作为聚丙烯发泡成核剂的应用，所述改性无水β-环糊精的制备方法如下：
1)取无水β-环糊精，溶于二甲基亚砜中，得A品；
2)向A品中加入碳酸二苯酯，然后置于磁力搅拌器中加热反应，反应结束后得B品；
3)将B品先用乙醇洗涤，然后用热乙醇进行索氏提取，获得固体产物C品；
4)将C品研磨成粉后干燥，得成品改性无水β-环糊精。
前述的改性无水β-环糊精作为聚丙烯发泡成核剂的应用，所述的无水β-环糊精和碳酸二苯酯的质量比为8：1-8：5。
前述的改性无水β-环糊精作为聚丙烯发泡成核剂的应用，所述的无水β-环糊精和碳酸二苯酯的质量比为8：3。
前述的改性无水β-环糊精作为聚丙烯发泡成核剂的应用，步骤2)所述加热的温度为80-100℃，反应时间为3-5h。
前述的改性无水β-环糊精作为聚丙烯发泡成核剂的应用，步骤3)所述索氏提取的时间为10-20h。
前述的改性无水β-环糊精作为聚丙烯发泡成核剂的应用，步骤4)所述干燥为真空干燥。
前述的改性无水β-环糊精作为聚丙烯发泡成核剂的应用，所述真空干燥的温度为50-70℃。
本发明的有益效果
通过异相成核机理分析得出，泡孔形成时的气体和熔体界面能(σlgAlg)是制约泡孔形核的关键因素，如有效降低泡孔形核时的σlgAlg值，将更有效地提高形核效率。本发明的有机成核剂的空腔结构(“构建”疏松孔结构)大大提高了有机成核剂的成核效率，且得到复合材料综合性能良好，可以适用于多种工程材料。
综上所述，本发明改性无水β-环糊精作为聚丙烯发泡材料使用时，能够显著的降低聚丙烯泡孔的直径，具有分散性和相容性好、不易团聚，以及添加量少、成核效率高的优点。
附图说明
附图1为本发明改性无水β-环糊精的化学结构式；
附图2为本发明改性无水β-环糊精的SEM图；
附图3为聚丙烯材料中加入不同质量百分比的改性无水β-环糊精后断面的SEM图；
附图4为聚丙烯材料中加入不同质量百分比的纯无水β-环糊精后断面的SEM图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。
本发明的实施例
实施例1
改性无水β-环糊精合成路径如下所示：
1)将200g无水β-环糊精(化合物I)在300mL二甲基亚砜(DMSO)中室温溶解；
2)加入75g的碳酸二苯酯(化合物II)，使溶液升温至90℃，然后将溶液置于磁力搅拌器中反应4小时，接着反应进行，反应体系黏度逐渐增大最后得到凝胶状产物(化合物III和化合物IV的混合物)；
3)用大量的乙醇洗涤，再用热乙醇索氏提取16h，以去除产物未反应的碳酸二苯酯(化合物II)和苯酚(化合物IV)，最后，将固体研磨成粉末状后在60℃真空下干燥，得最终成品(化合物V)，SEM图如图2所示。
Figure BDA0003155783350000041
4)将上述改性无水β-环糊精和聚丙烯材料混合后在80℃真空干燥8h，然后采用双螺杆挤出机熔融挤出，挤出温度控制在175-195℃。其中改性无水β-环糊精的添加量依次为0.25、1.0、3.0和5.0wt％，获得的发泡材料，SEM图如图3所示；
5)将纯的无水β-环糊精按照步骤4)所示的比例和加工工艺与相同的聚丙烯材料混合，制备发泡材料，SEM图如图4所示。
6)通过对比图3和图4可以看出，经过改性后的无水β-环糊精能够使聚丙烯材料形成均匀且孔径较小的泡孔。实验结果显示，当本发明改性无水β-环糊精的添加量为0.15wt％时，泡孔的直径就会急剧下降，然后略有上升后趋于平衡，而在添加量为5wt％时，泡孔的形貌达到最佳。
实施例2
改性无水β-环糊精的制备方法如下：
1)取无水β-环糊精200g，溶于300ml二甲基亚砜中，得A品；
2)向A品中加入75g碳酸二苯酯，然后置于磁力搅拌器中加热至90℃反应4h，反应结束后得B品；
3)将B品先用乙醇洗涤，然后用热乙醇按照常规的方式进行索氏提取16h，获得固体产物C品；
4)将C品研磨成粉后在60℃真空干燥，得成品改性无水β-环糊精。
实施例3
改性无水β-环糊精的制备方法如下：
1)取无水β-环糊精200g，溶于300ml二甲基亚砜中，得A品；
2)向A品中加入25g碳酸二苯酯，然后置于磁力搅拌器中加热至80℃反应5h，反应结束后得B品；
3)将B品先用乙醇洗涤，然后用热乙醇按照常规的方式进行索氏提取10h，获得固体产物C品；
4)将C品研磨成粉后在50℃真空干燥，得成品改性无水β-环糊精。
实施例4
改性无水β-环糊精的制备方法如下：
1)取无水β-环糊精200g，溶于300ml二甲基亚砜中，得A品；
2)向A品中加入50g碳酸二苯酯，然后置于磁力搅拌器中加热至85℃反应4.5h，反应结束后得B品；
3)将B品先用乙醇洗涤，然后用热乙醇按照常规的方式进行索氏提取12h，获得固体产物C品；
4)将C品研磨成粉后在55℃真空干燥，得成品改性无水β-环糊精。
实施例5
改性无水β-环糊精的制备方法如下：
1)取无水β-环糊精200g，溶于300ml二甲基亚砜中，得A品；
2)向A品中加入100g碳酸二苯酯，然后置于磁力搅拌器中加热至95℃反应3.5h，反应结束后得B品；
3)将B品先用乙醇洗涤，然后用热乙醇按照常规的方式进行索氏提取18h，获得固体产物C品；
4)将C品研磨成粉后在65℃真空干燥，得成品改性无水β-环糊精。
实施例6
改性无水β-环糊精的制备方法如下：
1)取无水β-环糊精200g，溶于300ml二甲基亚砜中，得A品；
2)向A品中加入125g碳酸二苯酯，然后置于磁力搅拌器中加热至100℃反应3h，反应结束后得B品；
3)将B品先用乙醇洗涤，然后用热乙醇按照常规的方式进行索氏提取20h，获得固体产物C品；
4)将C品研磨成粉后在70℃真空干燥，得成品改性无水β-环糊精。
以上所述，仅为本发明创造较佳的具体实施方式，但本发明创造的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明创造揭露的技术范围内，根据本发明创造的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明创造的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种改性无水β-环糊精作为聚丙烯发泡成核剂的应用。
2.如权利要求1所述的改性无水β-环糊精作为聚丙烯发泡成核剂的应用，其特征在于，所述的改性无水β-环糊精的化学结构式如下：
Figure FDA0003155783340000011
3.如权利要求1或2所述的改性无水β-环糊精作为聚丙烯发泡成核剂的应用，其特征在于，所述改性无水β-环糊精的制备方法如下：
1)取无水β-环糊精，溶于二甲基亚砜中，得A品；
2)向A品中加入碳酸二苯酯，然后置于磁力搅拌器中加热反应，反应结束后得B品；
3)将B品先用乙醇洗涤，然后用热乙醇进行索氏提取，获得固体产物C品；
4)将C品研磨成粉后干燥，得成品改性无水β-环糊精。
4.如权利要求3所述的改性无水β-环糊精作为聚丙烯发泡成核剂的应用，其特征在于：所述的无水β-环糊精和碳酸二苯酯的质量比为8：1-8：5。
5.如权利要求4所述的改性无水β-环糊精作为聚丙烯发泡成核剂的应用，其特征在于：所述的无水β-环糊精和碳酸二苯酯的质量比为8：3。
6.如权利要求3所述的改性无水β-环糊精作为聚丙烯发泡成核剂的应用，其特征在于：步骤2)所述加热的温度为80-100℃，反应时间为3-5h。
7.如权利要求3所述的改性无水β-环糊精作为聚丙烯发泡成核剂的应用，其特征在于：步骤3)所述索氏提取的时间为10-20h。
8.如权利要求3所述的改性无水β-环糊精作为聚丙烯发泡成核剂的应用，其特征在于：步骤4)所述干燥为真空干燥。
9.如权利要求8所述的改性无水β-环糊精作为聚丙烯发泡成核剂的应用，其特征在于：所述真空干燥的温度为50-70℃。
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