CN116023571A - 一种人造草用聚乙烯和人造草专用料及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种人造草用聚乙烯和人造草专用料及其制备方法和应用。一种人造草用聚乙烯,其在齐格勒‑纳塔催化剂的存在下,通过将乙烯和a‑烯烃进行淤浆聚合反应而得。采用该聚乙烯制备的人造草专用料具有良好的加工性能、优异力学性能,可以满足聚乙烯人造草生产厂家生产要求,且生产成本低。
Description
技术领域
本发明涉及一种人造草用聚乙烯和人造草专用料及其制备方法和应用。
背景技术
尽管国内从事人造草坪生产的企业达数百家,但人造草坪的纤维生产不甚规 范,高性能单丝草坪纱的研究开发几乎呈空白状态大都为粗放经营的低档次产品 或采取“来料加工”方式生产的产品。现阶段国内无自产聚乙烯人造草专用料, 人造草生产厂家通常采用共混料拉丝(DFDA7042+HDPE+mLLDPE2047,以 DFDA7042为主),熔融过程易出现严重的分相,混合不均匀,导致草丝易老化。
CN103221588B公开了一种人造草,具体地,其公开了由使用聚乙烯制备的 切膜或单丝成簇而成的人造草,所述聚乙烯是用双四氢茚基或双茚基茂金属催化 剂络合物制备的,具有(a)在0.910-0.937g/cm3范围内的密度,所述密度通过 ISO1183在23℃的温度下测定,和(b)在0.5-5g/10min范围内的熔体指数MI2,所述 熔体指数MI2通过ISO1133/D在190℃的温度下和在2.16kg的负载下测定,其中所 述聚乙烯具有小于0.9的grheo或大于0.08的LCBI,且其中所述聚乙烯具有符合以 下方程的根据ISO306条件A120测量的维卡软化温度Tv: Tv>41234d2+77500d-36295,其中Tv是所述维卡软化温度,以℃表示,和d是所述 聚乙烯的密度,以g/cm3表示。该人造草通过采用双四氢茚基或双茚基茂金属催化 剂络合物制备,其存在催化剂价格昂贵,成本较高等问题。
发明内容
针对现有技术存在的上述问题,本发明提供一种新的人造草用聚乙烯,采用 该聚乙烯制备的人造草专用料具有良好的加工性能、优异力学性能,可以满足聚 乙烯人造草生产厂家生产要求,且催化剂价格低廉,生产成本低。
本发明第一方面提供了一种人造草用聚乙烯,其在齐格勒-纳塔催化剂的存在下,通过将乙烯和a-烯烃进行淤浆聚合反应而得。
根据本发明所述的聚乙烯的一些实施方式,所述催化剂为TiCl4/MgCl2。在本 发明的一些具体实施方式中,所述反应采用的催化剂(TiCl4/MgCl2)的牌号可以 为商购的SLC-S,例如但不限于购自上海立得公司。
根据本发明所述的聚乙烯的一些实施方式,所述催化剂的活性为 17000-38000kg/kg。
根据本发明所述的聚乙烯的一些实施方式,所述催化剂还包括烷基铝助催化 剂。本发明中,烷基铝助催化剂可以为三乙基铝、三乙丁基铝和三叔丁基铝中的 至少一种。
根据本发明所述的聚乙烯的一些实施方式,所述反应还包括采用H2作为分 子量调节剂。
根据本发明所述的聚乙烯的一些实施方式,所述a-烯烃选自1-丁烯、1-己烯 和1-辛烯中的至少一种。
根据本发明所述的聚乙烯的一些实施方式,所述人造草用聚乙烯在2.16kg和 190℃下的熔融指数为1-5g/10min,优选为1-4g/10min。
根据本发明所述的聚乙烯的一些实施方式,所述人造草用聚乙烯的分子量分 布为3-6,优选为3.8-4.5。
根据本发明所述的聚乙烯的一些实施方式,所述人造草用聚乙烯的密度为0.918-0.940g/cm3,优选为0.918-0.930g/cm3。
本发明第二方面提供了一种人造草用聚乙烯的制备方法,包括在齐格勒-纳塔 催化剂的存在下,将乙烯和a-烯烃进行淤浆聚合反应。
根据本发明所述的制备方法的一些实施方式,a-烯烃与乙烯的摩尔比为 0.24-0.28:1。
根据本发明所述的制备方法的一些实施方式,该方法还包括使用H2,优选地, H2与乙烯的摩尔比为0.17-0.23:1。H2作为分子量调节剂。
根据本发明所述的制备方法的一些实施方式,反应条件包括:温度为85-90℃, 压力为1800-2800kPa。
本发明第三方面提供了一种人造草专用料,包括人造草用聚乙烯和复配添加 剂,所述人造草用聚乙烯为上述的人造草用聚乙烯或由上述的方法制备的人造草 用聚乙烯。
根据本发明所述的人造草专用料的一些实施方式,所述复配添加剂包括受阻 酚类抗氧剂和亚磷酸酯抗氧剂,更优优选地包括抗氧剂1010和抗氧剂168。所述 复配添加剂可以为购自柯达公司的牌号为CD-9的复配添加剂。
根据本发明所述的人造草专用料的一些实施方式,以人造草用专用料的总重 量为基准,人造草用聚乙烯的含量为99.96-99.98重量%,复配添加剂的含量为 0.02-0.04重量%。
本发明第四方面提供了一种人造草专用料的制备方法,包括将人造草用聚乙 烯和复配添加剂混合并挤出,其中,所述人造草用聚乙烯为上述的人造草用聚乙 烯或由上述的方法制备的人造草用聚乙烯。
根据本发明所述的制备方法的一些实施方式,所述混合的条件包括:温度为 200-210℃,时间为2-4分钟。
根据本发明所述的制备方法的一些实施方式,所述复配添加剂包括受阻酚类 抗氧剂和亚磷酸酯抗氧剂,更优优选地包括抗氧剂1010和抗氧剂168。所述复配 添加剂可以为购自柯达公司的牌号为CD-9的复配添加剂。
根据本发明所述的制备方法的一些实施方式,以人造草用专用料的总重量为 基准,人造草用聚乙烯的含量为99.96-99.98重量%,复配添加剂的含量为0.02-0.04 重量%。
本发明第五方面提供了上述的人造草用聚乙烯、上述的人造草用聚乙烯的制 备方法、上述的人造草用专用料或上述的人造草用专用料的制备方法在人造草坪 中的应用。
本发明的有益效果:
(1)采用本发明的人造草用聚乙烯进而制备的人造草专用料具有良好的加 工性能、优异力学性能,生产的草丝柔韧性好、耐磨性好。2.16kg和190℃下的 熔融指数可以达到2.45g/10min以上,屈服应力可以达到12.5MPa以上,屈服应 变率可以达到17%以上。
(2)本发明的人造草用聚乙烯显著提高人造草专用料的加工性能和力学性 能,进而可以满足聚乙烯人造草生产厂家生产要求。
(3)本发明的人造草专用料可以减少下游在加工企业的生产成本,减少过 程能耗,提高制品品质。
(4)根据目前下游使用共混料的价格估算,本发明的人造草专用料可以创 收500元/吨。具有良好的经济效益和社会效益。
具体实施方式
为使本发明更加容易理解,下面将结合实施例来详细说明本发明,这些实施 例仅起说明性作用,并不局限于本发明的应用范围。
本发明的测试方法以及测试中所用设备如下:
(1)190℃下熔融指数的测定方法参考GB/T 3682-2000。
(2)密度的测定方法参考GB/T 1033.2-2010。
(3)分子量和分子量分布的测定仪器为高温凝胶渗透色谱仪(购自安捷伦 司,型号为PL-GPC220)。
(4)屈服应力和屈服应变的测定方法参考GB/T 1040.3-2006。
在以下实施例和对比例中所采用的原料如下:
(1)SLC-S催化剂购自上海立得公司。
(2)CD-9复配添加剂购自柯达公司。
(3)乙烯的参数如下:
(4)1-丁烯的参数如下:
项目 | 纯度% | <![CDATA[H<sub>2</sub>O含量]]> | CO含量 | <![CDATA[CO<sub>2</sub>含量]]> | <![CDATA[O<sub>2</sub>含量]]> | <![CDATA[CH<sub>3</sub>OH含量]]> |
指标 | ≥99.0 | <![CDATA[≤100×10<sup>-6</sup>]]> | <![CDATA[≤5×10<sup>-6</sup>]]> | <![CDATA[≤10×10<sup>-6</sup>]]> | <![CDATA[≤1×10<sup>-6</sup>]]> | <![CDATA[≤10×10<sup>-6</sup>]]> |
(5)氢气的参数如下:
项目 | 纯度% | <![CDATA[H<sub>2</sub>O含量]]> | <![CDATA[CO+CO<sub>2</sub>含量]]> | <![CDATA[O<sub>2</sub>含量]]> |
指标 | ≥93.0% | <![CDATA[≤5×10<sup>-6</sup>]]> | <![CDATA[≤5×10<sup>-6</sup>]]> | <![CDATA[≤10×10<sup>-6</sup>]]> |
(6)三乙基铝购自Sigma-Aldrich公司,CAS号为97-93-8。
【实施例1】
在进料量为1.6kg/h的SLC-S催化剂和300ppm的三乙基铝(助催化剂)的 存在下,将乙烯和1-丁烯进行淤浆聚合反应,同时加入分子量调整剂氢气,其中, 氢气/乙烯摩尔比为0.2,1-丁烯/乙烯摩尔比为0.23,反应器压力为2300kPa,控 制反应温度为86.5℃,乙烯分压为500kPa,得到人造草用聚乙烯,对该人造草用 聚乙烯进行性能测定,结果见表1。
【实施例2】
按照实施例1的方法,不同的是,1-丁烯/乙烯摩尔比为0.28,最终得到人造 草用聚乙烯。
【实施例3】
按照实施例1的方法,不同的是,氢气/乙烯摩尔比为0.17,最终得到人造草 用聚乙烯。
【实施例4】
按照实施例1的方法,不同的是,氢气/乙烯摩尔比为0.23,最终得到人造草 用聚乙烯。
表1
【实施例5】
将99.97重量%的实施例1制备的人造草用聚乙烯、0.03重量%的CD-9(复 配添加剂)在高速混合器,在常温常压下进行混合,混合时间3分钟,然后温度 控制在210℃,采用双螺杆挤出机进行造粒得到人造草专用料。对该人造草专用 料进行物理性能测试分析,结果见表2。
【实施例6】
将99.98重量%的实施例1制备的人造草用聚乙烯、0.02重量%的CD-9(复 配添加剂)在高速混合器,在常温常压下进行混合,混合时间3分钟,然后温度 控制在210℃,采用双螺杆挤出机进行造粒得到人造草专用料。对该人造草专用 料进行物理性能测试分析,结果见表2。
【实施例7】
将99.96重量%的实施例1制备的人造草用聚乙烯、0.04重量%的CD-9(复 配添加剂)在高速混合器,在常温常压下进行混合,混合时间3分钟,然后温度 控制在210℃,采用双螺杆挤出机进行造粒得到人造草专用料。对该人造草专用 料进行物理性能测试分析,结果见表2。
【实施例8】
将99.965重量%的实施例1制备的人造草用聚乙烯、0.035重量%的CD-9(复 配添加剂)在高速混合器,在常温常压下进行混合,混合时间3分钟,然后温度 控制在210℃,采用双螺杆挤出机进行造粒得到人造草专用料。对该人造草专用 料进行物理性能测试分析,结果见表2。
【实施例9-11】
按照实施例5的方法,不同的是,分别采用实施例2-4的人造草用聚乙烯。
【对比例1】
按照实施例1和实施例5的方法,不同的是,不使用SLC-S催化剂,即:
在300ppm的三乙基铝(助催化剂)的存在下,将乙烯和1-丁烯进行淤浆聚 合反应,同时加入分子量调整剂氢气,其中,氢气/乙烯摩尔比为0.2,1-丁烯/乙 烯摩尔比为0.23,反应器压力为2300kPa,控制反应温度为86.5℃,乙烯分压为 500kPa,得到人造草用聚乙烯。
将99.97重量%的制备的人造草用聚乙烯、0.03重量%的CD-9(复配添加剂) 在高速混合器,在常温常压下进行混合,混合时间3分钟,然后温度控制在210℃, 采用双螺杆挤出机进行造粒得到人造草专用料。对该人造草专用料进行物理性能 测试分析,结果见表2。
表2
指标 | 熔融指数(g/10min) | 屈服应力(MPa) | 屈服应变(%) |
实施例5 | 2.51 | 12.8 | 17.0 |
实施例6 | 2.49 | 13.0 | 17.5 |
实施例7 | 2.50 | 13.1 | 18.4 |
实施例8 | 2.48 | 12.9 | 18.1 |
实施例9 | 2.52 | 12.6 | 19.1 |
实施例10 | 2.50 | 13.2 | 17.6 |
实施例11 | 2.46 | 12.9 | 17.7 |
对比例1 | 2.51 | 11.2 | 16.6 |
以上所述的仅是本发明的优选实例。应当指出对于本领域的普通技术人员来 说,在本发明所提供的技术启示下,作为本领域的公知常识,还可以做出其它等 同变型和改进,也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种人造草用聚乙烯,其在齐格勒-纳塔催化剂的存在下,通过将乙烯和a-烯烃进行淤浆聚合反应而得。
2.根据权利要求1所述的聚乙烯,其特征在于,所述催化剂为TiCl4/MgCl2;优选地,所述催化剂的活性为17000-23000kg/kg,更优选地,所述催化剂为SLC-S。
3.根据权利要求1或2所述的聚乙烯,其特征在于,所述反应还包括采用H2作为分子量调节剂。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的聚乙烯,其特征在于,所述人造草用聚乙烯在2.16kg和190℃下的熔融指数为1-5g/10min,优选为1-4g/10min;和/或,
所述人造草用聚乙烯的分子量分布为3-6,优选为3.8-4.5;和/或,
所述人造草用聚乙烯的密度为0.918-0.940g/cm3,优选为0.918-0.930g/cm3。
5.一种人造草用聚乙烯的制备方法,包括在齐格勒-纳塔催化剂的存在下,将乙烯和a-烯烃进行淤浆聚合反应。
6.根据权利要求5所述的制备方法,其特征在于,a-烯烃与乙烯的摩尔比为0.24-0.28:1;和/或,
该方法还包括使用H2,优选地,H2与乙烯的摩尔比为0.17-0.23:1。
7.根据权利要求5或6所述的制备方法,其特征在于,反应条件包括:温度为85-90℃,压力为1800-2800kPa。
8.一种人造草专用料,包括人造草用聚乙烯和复配添加剂,所述人造草用聚乙烯为权利要求1-4中任意一项所述的人造草用聚乙烯或由权利要求5-7中任意一项所述的方法制备的人造草用聚乙烯;
优选地,所述复配添加剂包括受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯抗氧剂,更优优选地包括抗氧剂1010和抗氧剂168;
优选地,以人造草用专用料的总重量为基准,人造草用聚乙烯的含量为99.96-99.98重量%,复配添加剂的含量为0.02-0.04重量%。
9.一种人造草专用料的制备方法,包括将人造草用聚乙烯和复配添加剂混合并挤出,其中,所述人造草用聚乙烯为权利要求1-4中任意一项所述的人造草用聚乙烯或由权利要求5-7中任意一项所述的方法制备的人造草用聚乙烯;
优选地,所述混合的条件包括:温度为200-210℃,时间为2-4分钟。
10.权利要求1-4中任意一项所述的人造草用聚乙烯、权利要求5-7中任意一项所述的人造草用聚乙烯的制备方法、权利要求8所述的人造草用专用料或权利要求9所述的人造草用专用料的制备方法在人造草坪中的应用。
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