專利名稱：一種接枝改性高熔體彈性、高拉伸黏度發(fā)泡聚丙烯材料(PP-g-GMA/ST)的配制的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于改性高熔體發(fā)泡聚丙烯材料領域，特別涉及到采用過氧化二異丙苯 (DCP)為引發(fā)劑，苯乙烯為(ST)為助引發(fā)劑，以雙螺桿擠出機為反應器使甲基丙烯酸縮水 甘油酯(GMA)接枝到聚丙烯(PP)鍵上以實現(xiàn)聚丙烯支鏈化，以提高PP的拉伸黏度和熔體 強度，達到改善PP材料發(fā)泡成型性。
背景技術：
PP是高結(jié)晶型聚合物，通用PP熔體在拉伸過程中拉伸黏度表現(xiàn)不出應變硬化現(xiàn) 象，并且熔體的彈性(熔體強度)很低，在熔融溫度下其熔體強度急劇下降，使得適宜發(fā)泡 的溫度范圍變窄，發(fā)泡時氣體易于逃逸，容易造成泡孔破裂、塌陷，嚴重影響發(fā)泡制品的性 能。為了改善PP發(fā)泡塑料的成型加工性能，提高PP在熔融溫度下具有顯著的應變硬化現(xiàn) 象和較高的的熔體強度是一種較好的方法。目前采用的技術有(1)增加相對分子質(zhì)量；(2) 拓寬相對分子質(zhì)量分布；(3)與其它聚合物共混；(4)在通用聚丙烯上接枝長支鏈得到長鏈 支化的聚丙烯；(5)通用線形聚丙烯與長鏈支化聚丙烯共混。這些方法對聚合物的拉伸黏 度和熔體彈性的影響是不同的其中，增加相對分子質(zhì)量；(2)拓寬相對分子質(zhì)量分布提高 聚合物熔體強度，但對于熔體黏度的提高卻并不顯著；而在通用聚丙烯線形主聯(lián)上引入長 的支鏈，得到長鏈支化聚丙烯則可以同時提高拉伸黏度和熔體彈性，長鏈支化聚丙烯具有 顯著的應變硬化現(xiàn)象和較高的熔體強度。影響高聚合物熔體強度的主要因素是其分子結(jié) 構。 一般相對分子質(zhì)量增大、大分子適度交聯(lián)或引入長支鏈均可使其熔體強度提高。目前 使用高熔體強度PP樹脂進行，發(fā)泡成型效果較好，但其樹脂價格較高。本發(fā)明采用聚丙烯 熔融接枝法實現(xiàn)聚丙烯支鏈化，以提高PP的熔體強度，改善PP的發(fā)泡成型性能，以較低的 成本實現(xiàn)PP發(fā)泡材料的國產(chǎn)化。 發(fā)泡聚丙烯(PP)不僅繼承了 PP自身的優(yōu)越性能，而且和其它聚烯烴發(fā)泡材料相 比，具有明顯的優(yōu)勢(l)比PS、PE等發(fā)泡材料具有更好的剛性和更高的硬度；(2)具有比 發(fā)泡PE更高的力學性能，比發(fā)泡PS更高的沖擊強度；(3)具有更出色的耐溫性，作為容器 能在13(TC條件下使用而不軟化。 聚丙烯泡沫塑料是繼聚氨酯、聚苯乙烯、聚乙烯、聚氯乙烯發(fā)泡塑料之后的一種新 型發(fā)泡塑料。由于PP發(fā)泡塑料具有良好的耐高溫性、熱穩(wěn)定性、較高的彈性模量、彎曲強 度、拉伸強度、沖擊強度與韌性以及保溫隔熱等性能，在建材、汽車、包裝、日用和結(jié)構材料 等領域有著廣泛的應用。

發(fā)明內(nèi)容
聚丙烯的高結(jié)晶性是其發(fā)泡的致命弱點。這是因為在熔融溫度時其拉伸黏度和熔 體強度迅速降低，使得發(fā)泡溫度范圍變窄，容易造成破孔、穿孔、塌陷等。 聚合物的熔垂性與聚合物本身的分子結(jié)構有關。當分子結(jié)構支鏈化程度增加，會
3造成更多的分子纏結(jié)，宏觀上表現(xiàn)出聚合物熔體在自身重力下發(fā)生的形變速度小，熔體下 垂一定長度所需的時間變長。在DCP的適量引發(fā)下，聚丙烯接枝物的抗垂體性會相應地增 加。隨著ST、GMA的加入，聚丙烯接枝物的抗垂體性也隨之增加。無機納米級成核劑的加 入，細化了聚丙烯結(jié)構的晶粒，破壞了聚丙烯結(jié)晶性使得聚丙烯在加熱熔融時熔體的黏度 增強，擴大了適宜發(fā)泡成型的溫度范圍。 本發(fā)明的目的是提高PP的接枝率，實現(xiàn)較高PP體系的熔體強度、拉伸黏度應變 硬化的行為，達到可發(fā)性PP材料。 本發(fā)明的機理是在過氧化二異丙苯作用下發(fā)生氫消除反應，形成PP大分子自由 基鍵，該自由基可能發(fā)生接枝或斷鏈反應；由于St的反應活性比GMA高，St優(yōu)先接枝到PP 上，形成更加穩(wěn)定的苯乙烯基大分子自由基后，再與甲基丙烯酸縮水甘油酯反應，以實現(xiàn)聚 丙烯支鏈化，可提高PP的接枝率。接枝率高的PP，可提高PP體系的熔體強度和拉伸黏度及 其應變硬化。高熔體強度和拉伸黏度的行為可促進氣泡穩(wěn)定增長，阻礙氣體的快速擴散，減 少氣泡合并，限制了泡孔的破裂，達到改善PP材料發(fā)泡成型性。 本發(fā)明是通過如下方法加以實現(xiàn)按照配方設計進行各種物料的稱量，并將引發(fā) 劑和單體先于丙酮中混合，濃度為20%左右。再將混合好的溶液均勻地灑入PP材料中，攪 伴均勻，靜置一段時間待丙酮基本揮發(fā)后，與成核劑在高速攪拌機中伴勻后，在用平行雙螺 桿擠出機上擠出水下造粒，得到所需地接枝2 6%不等的產(chǎn)物。本配方中(重量比)，DCP 量為0. 03 0. 06份；GMA量為4 12份；ST量為2 6份；成核劑1 3份。螺桿轉(zhuǎn)速 為150 200r/min ;擠出機各段溫度為170°C、 180°C、 190°C、 195°C、200°C、210°C，機頭溫 度為230。C。冷卻水溫為30。C左右。
本發(fā)明所述的DCP為過氧化二異丙苯，市售； 本發(fā)明所述的ST為苯乙烯；市售； 本發(fā)明所述的GMA為甲基丙烯酸縮水甘油酯；市售。
本發(fā)明所述的成核劑為納米碳酸鈣、滑石粉等無機材料。
下面就結(jié)合具體實例對本發(fā)明加以說明
實例1 稱取PP材料100份、DCPO. 06份、ST3. 5份、GMA8份、納米碳酸鈣2份；分別將DCP、 ST、GMA與丙酮混合，濃度為20%左右；將PP材料100份、納米碳酸鈣2份用高速充分攪拌 混合均勻后，將混合好地引發(fā)劑和單體溶液均勻地灑入PP材料中，攪伴均勻，靜置一段時 間待丙酮基本揮發(fā)后，在用平行雙螺桿擠出機上擠出水下造粒。螺桿轉(zhuǎn)速為150 200r/ min ;擠出機各段溫度為170。C、180。C、19(TC、195。C、20(rC、21(rC，機頭溫度為230。C。冷 卻水溫為3(TC左右。該接枝聚合物接枝率大約在5X左右，抗熔垂性60/min左右。
實例2 稱取PP材料100份、DCPO. 05份、ST2. 5份、GMA6份、納米碳酸鈣1份；分別將DCP、 ST、GMA與丙酮混合，濃度為20%左右；將PP材料100份、納米碳酸鈣1份用高速充分攪拌 混合均勻后，將混合好地引發(fā)劑和單體溶液均勻地灑入PP材料中，攪伴均勻，靜置一段時 間待丙酮基本揮發(fā)后，在用平行雙螺桿擠出機上擠出水下造粒。螺桿轉(zhuǎn)速為150 200r/ min ;擠出機各段溫度為170。C、180。C、19(TC、195。C、20(rC、21(rC，機頭溫度為230。C。冷 卻水溫為3(TC左右。該接枝聚合物接枝率大約在3%左右，抗熔垂性50/min左右。
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實例3 稱取PP材料100份、DCPO. 08份、ST2. 0份、GMA12份、滑石粉3份；分別將DCP、 ST、GMA與丙酮混合，濃度為20%左右；將PP材料100份、納米碳酸鈣3份用高速充分攪拌 混合均勻后，將混合好地引發(fā)劑和單體溶液均勻地灑入PP材料中，攪伴均勻，靜置一段時 間待丙酮基本揮發(fā)后，在用平行雙螺桿擠出機上擠出水下造粒。螺桿轉(zhuǎn)速為150 200r/ min ;擠出機各段溫度為170。C、180。C、19(TC、195。C、20(rC、21(rC，機頭溫度為230。C。冷 卻水溫為3(TC左右。該接枝聚合物接枝率大約在2%左右，抗熔垂性30/min左右。
權利要求
一種接枝改性高熔體、高拉伸黏度發(fā)泡聚丙烯材料(PP-g-GMA/ST)的配置。
2. 根據(jù)權利要求書1所述其特征在于接枝改性聚丙烯材料的引發(fā)劑為DCP過氧化二 異丙苯。
3. 根據(jù)權利要求書1所述其特征在于接枝改性聚丙烯材料的接枝物羰基為ST苯乙烯。
4. 根據(jù)權利要求書1所述其特征在于接枝改性聚丙烯材料的接枝物羰羥基為GMA甲 基丙烯酸縮水甘油。
5. 根據(jù)權利要求書1所述其特征在于接枝改性聚丙烯材料的成核劑為納米級碳酸鈣、滑石粉等無機材料其中 一種。
6. 根據(jù)權利要求書1所述其特征在于接枝改性聚丙烯材料配方中各組份重量比為PP100份、DCPO. 03 0. 06份；GMA4 12份；ST2 6份；成核劑1 3份。
全文摘要
采用過氧化二異丙苯為引發(fā)劑作用下發(fā)生氫消除反應，形成PP大分子自由基鍵，該自由基可能發(fā)生接枝或斷鏈反應；ST為助引發(fā)劑的反應活性比GMA高，St優(yōu)先接枝到PP上，形成更加穩(wěn)定的苯乙烯基大分子自由基后，再與甲基丙烯酸縮水甘油酯反應，以雙螺桿擠出機為反應器實現(xiàn)聚丙烯支鏈化，可提高PP的接枝率。用該方法可配制出“一種接枝改性高熔體彈性、高拉伸黏度發(fā)泡聚丙烯材料(PP-g-GMA/ST)。”接枝率高的PP，可提高PP體系的熔體強度和拉伸黏度及其應變硬化。高熔體強度和拉伸黏度的行為可促進氣泡穩(wěn)定增長，阻礙氣體的快速擴散，減少氣泡合并，限制了泡孔的破裂，達到改善PP材料發(fā)泡成型性。無機納米級成核劑的加入，細化了聚丙烯結(jié)構的晶粒，破壞了聚丙烯結(jié)晶性使得聚丙烯在加熱熔融時熔體的黏度增強，擴大了適宜發(fā)泡成型的溫度范圍。
文檔編號C08L51/06GK101735397SQ20081020260
公開日2010年6月16日 申請日期2008年11月12日 優(yōu)先權日2008年11月12日
發(fā)明者林世平 申請人:林世平