[发明专利]高熔体强度聚丙烯材料及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高熔体强度聚丙烯材料及制备方法。

背景技术

聚丙烯是非常重要的一种通用塑料，其用途相当广泛。但由于普通聚丙 烯熔体强度低，熔体在被拉伸时也没有应变硬化效应，其热成型性能、发泡 工艺性能较差，这大大限制了其在挤出发泡、热成型、涂覆、吹塑、吹膜等 领域的应用。由于聚丙烯的综合性能好，研究高熔体强度聚丙烯或研究提高 聚丙烯熔体强度的方法是近年来聚丙烯研究领域中的热点。

目前，提高PP熔体强度的方法主要有三种：引入长支链法、共混法和交 联法。日本专利JP55031807公开了采用聚丙烯嵌段共聚物与聚乙烯树脂共混而 制备发泡材料的方法。中国专利200410025211.7将PP与粘土共混制备了具有熔 体强度较高、模量和尺寸稳定性也较高的复合材料。美国专利US4365044将聚 丙烯与低密度聚乙烯、α-甲基苯乙烯共混进行挤出涂覆，与纯PP相比，共混物 挤出涂覆速度提高，涂敷厚度均匀。美国专利US5506307将PP与C10-C30的甲 基丙烯酸均聚物或共聚物共混，得到的共混物具有较好的抗融垂性，且熔体粘 度不增加，可用于由热成型或挤出成型生产器皿、杯子等制品。美国专利 US5397842人将丙烯-苯乙烯嵌段共聚物与聚丙烯共混，提高了聚丙烯在热成 型过程中的抗熔垂能力。Zhang等(Journal of Applied Polymer Science，2002， 86(1)：58-63)对高密度聚乙烯对改善PP的发泡性能进行了研究。

上述的制备高熔体强度聚丙烯材料的几种技术都是采用共混法进行，这种 方法工艺简单、成本较低，可以提高聚丙烯的熔体强度，但是共混物的机械性 能、冲击强度、热变形温度等其它性能却有所下降。

发明内容

本发明的目的在于针对目前现有的技术状况，提供一种高熔体强度聚丙烯 材料，这种聚丙烯材料可适用于挤出发泡和其它热成型工艺。

本发明的另一目的是提供上述高熔体强度聚丙烯材料的制备方法。

本发明基于反应性共混方法、采用高熔点极性聚合物不仅可以改善聚丙烯 的熔体强度，共混物的其它物理机械性能也基本保持不变。

本发明的目的通过如下技术方案实现：

本发明所涉及的高熔体强度聚丙烯材料配方组成为100重量份的聚丙 烯、5-60重量份的高熔点结晶性聚合物、2-50重量份的相容剂。上述的高 熔点结晶性聚合物是熔点高于200℃的结晶性聚合物。上述的相容剂是极性 单体接枝改性聚烯烃或极性单体与乙烯的共聚物，或者是在制备高熔体强度 聚丙烯材料过程中由极性单体和聚烯烃在过氧化物引发剂引发作用下同步熔 融接枝制备得到。

本发明所涉及的高熔体强度聚丙烯材料的制备方法是：将按配方计量的 聚丙烯、高熔点结晶性聚合物和相容剂先均匀预混，然后喂入温度为160- 300℃、长径比为32-52的双螺杆挤出机中，在控制转速100rpm～400rpm 条件下，经熔融共混挤出并造粒制备而成。

本发明所涉及的高熔体强度聚丙烯材料及制备方法的机理在于：聚丙烯、 高熔点结晶性聚合物、相容剂、聚乙烯、助剂在共混过程中熔融并相混合， 高熔点结晶性聚合物大分子的反应性端基与极性单体接枝改性聚丙烯或相容 剂发生化学增容反应、而被分散和分布于聚丙烯基体中，由于高熔点结晶性 聚合物与聚丙烯在分子结构、结晶结构、结晶特性、熔点及极性等方面存在 较大的差异，在熔融共混过程中或挤出之后，高熔点结晶性聚合物和聚丙烯 会呈现微相分离的状态，高熔点结晶性聚合物为聚丙烯基体中的分散相；这 种高熔体强度聚丙烯材料在二次成型加工过程中，在聚丙烯的常规加工温度 (如200℃)时，其中的高熔点结晶性聚合物分散相不会熔融或不流动而未 解体、仍然保持其形态和特征，在外力作用下可以提高聚丙烯大分子之间相 对滑移阻力、并可以分担外力作用，因而提高了聚丙烯的熔体强度。

所述聚丙烯为均聚聚丙烯、共聚聚丙烯、或二者的共混物。为了保证最 终的产品具有较高的熔体强度和综合性能，选用的均聚聚丙烯或共聚聚丙烯 的熔融指数在230℃和2.16Kg测试条件下一般应小于75g/10min，最好是小 于30g/10min。