[发明专利]一种提高聚丙烯熔体强度的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种提高聚丙烯熔体强度的方法。

背景技术

聚丙烯(PP)作为一种性能优良的热塑性高分子材料，具有密度小、无毒、易于加工成型、产品综合性能优良等特点，在汽车、家用电器、电子、包装以及建材等方面应用非常广泛，已成为通用树脂中发展最快的品种。尽管PP有很多优点，但由于丙烯配位聚合反应的固有的特点，以Ziegler-Natta催化剂和茂金属催化剂进行丙烯聚合大都得到线形结构的PP，而线形PP在熔融状态下熔体强度低，在拉伸流动时，熔体不能表现出应变硬化效应，直接造成PP在熔融加工时的一些缺陷，包括高速挤出涂布时的边缘卷曲和收缩，在热成型时出现熔垂和局部变薄，在多层结构的共挤时流体流动不稳定以及挤出发泡时泡孔塌陷等。目前提高聚丙烯熔体强度主要通过以下途径实现：(1)在树脂的聚合过程中或者聚合后期进行接枝反应，在聚合物主链上引入长的支链；(2)进行非反应性共混改性，在基体聚合物中引入高相对分子量的其他组分；(3)直接对聚合物进行可控的接枝、交联和降解等反应改性。在上述方法中，在聚合物主链上接枝长支链对聚合物的熔体强度的影响最为显著，且直接对聚合物进行可控的接枝、交联和降解等反应改性比较容易实施，采用的方法主要有：(1)没有共聚单体参与的直接辐射或反应挤出进行长链支化改性；(2)通过加入多官能团的单体、乙烯基硅烷或者苯乙烯进行可控的交联、接枝改性。

20世纪90年代初，Himont公司(CN86100791A、CN1105033A、EP190889)采用低温真空或氮气中辐射聚丙烯产生自由基，然后升温接枝，最后高温灭活的工艺，成功得到长链支化聚丙烯，并已获得商业应用。1996年，Borealis公司成功开发高温聚丙烯长链支化技术。Akzo Nobel公司(WO9749759，WO9927007)在氮气保护下，以过氧化二碳酸酯类化合物作为引发剂，通过反应挤出得到长链支化聚丙烯，但是在得到高支链含量的同时伴随较多的凝胶结构。这两种方法对技术条件要求较高。为了抑制聚合物在自由基反应改性中的断链降解，可以加入带有双键的共聚单体，使其与大分子自由基反应生成较为稳定自由基。该法由于工艺简单受到重视。中国申请发明专利CN200610163256.X和CN200610163256采用直接热引发来提高聚丙烯的熔体强度。Wang xiaochun(Journal of Applied Polymer Science，1996，Vol.61，1395-1404)和D.Graebling(Journal of AppliedPolymer Science，1996，Vol.66，809-918)通过加入共聚单体，由过氧化物引发聚丙烯的熔融接枝反应，来提高聚丙烯的熔体强度。中国专利CN143259A也公布了类似的方法。中国申请专利CN200710062451又进一步加入了有机改性层状硅酸盐制备了可发泡的聚丙烯改性物。D.Graebling在其专利US5569717中进一步引入秋兰姆类化合物来控制接枝反应。中国申请专利CN200510117710也公开了类似的方法。秋兰姆类的结构如下：

其中X为1或2，R₁、R₂、R₃和R₄为C原子数1-10的烷基或芳基。专利US5569717指出X＝2时，效果较好。但从以上结构可以看出，其分子中只有单一的自由基稳定官能团，所以需要加入一定量的自由基引发剂。

发明内容

本发明的目的是提供一种提高聚丙烯熔体强度的方法。

本发明采用在高温下对聚丙烯叔碳自由基具有稳定作用，并且可以可逆释放大分子自由基的自由基可逆稳定剂，来调控聚丙烯接枝反应，以提高聚丙烯的熔体强度。

本发明提供一种提高聚丙烯熔体强度的方法的步骤和条件如下：

将100重量份的聚丙烯与0.1-10重量份的共聚单体、0.001-5重量份的自由基可逆稳定剂和0.001-2重量份的自由基引发剂进行配比，将聚丙烯加入到170-210℃密炼机中，待聚丙烯熔融后，加入共聚单体和自由基可逆稳定剂，混匀后加入自由基引发剂，混合至扭矩不变时出料；或

按重量份数配比，将聚丙烯、共聚单体、自由基可逆稳定剂和引发剂预混合后加入到170-230℃的双螺杆挤出机中，控制反应时间为30秒-10分钟，熔融状态下混合反应挤出；

所述的聚丙烯选自均聚聚丙烯、共聚聚丙烯或两者的混合物；