[发明专利]聚丙烯组合物的制备方法及聚丙烯组合物

说明书

技术领域

本发明属于聚烯烃材料领域，特别涉及聚丙烯组合物的制备方法及由该方法制备得到的聚丙烯组合物。

背景技术

聚丙烯作为通用塑料，其低温抗冲击性能差，大大影响了其使用范围；因此为了拓宽聚丙烯的应用范围，聚丙烯的改性研究得到了极为迅速的发展。其中以提高聚丙烯(PP)抗冲强度为目的改性研究进行得最多，聚丙烯(PP)增韧改性有共聚改性、共混改性、添加成核剂等。橡胶或热塑性弹性体以弹性微料状分散结构增韧塑料，已被证实是一种行之有效的方法，是目前研究较多、增韧效果最为明显的一类方法。用弹性体改性聚合物的方法主要有两种。一种是传统的机械共混法，另一种是原位合成的方法。机械共混法很难使聚合物与弹性体混合均匀，特别是对非极性烯烃材料。原位合成的方法是在一种聚合物的表面或内部直接合成另一种或几种聚合物，从而实现不同聚合物的原位共混；由于第二种聚合物处于第一种聚合物的内部，不仅能够得到十分均匀的聚合物组合物材料，而且可以使本来根本不相容的聚合物实现均匀混合，这是机械共混根本无法做到的。

90年代初美国的Himont公司(现更名为Montell)首先用Ziegler-Natta(Z-N)催化剂在反应釜中成功地合成出了PP/EPR(乙丙弹性体)聚丙烯合金，其商品名称为Catalloy，其聚合过程为丙烯在第一级反应釜中进行本体聚合，得到等规聚丙烯，然后转移至下一级反应釜，同时通入乙烯和丙烯进行气相共聚，在等规聚丙烯颗粒的孔隙内部生成EPR弹性体。EPR具有很低的玻璃化转变温度，作为橡胶相分散在聚丙烯的基体中，可以吸收或部分吸收断裂处的冲击能量，从而赋予聚丙烯良好的抗冲击性能。其缺点之一是需要多个反应釜，操作过程繁琐；缺点之二是第二步聚合需要气相技术，因此对设备水平和研究者的技能要求较高，增加了生产的成本，降低了市场的竞争力。

发明内容

本发明的目的之一是针对目前制备聚丙烯组合物的方法中大多采用多个聚合釜的串级反应或多个聚合釜的分级反应，聚合过程繁琐，对设备要求高，能源消耗大的缺点，提供一种采用单一的非均相Ziegler-Natta催化剂在一个反应釜里进行分阶段聚合制备聚丙烯组合物的方法。

本发明的目的之二是提供丙烯和高级α-烯烃共聚物的合成方法。

本发明的目的之三是提供一种聚丙烯组合物。

本发明的聚丙烯组合物的制备方法是利用第五代非均相Ziegler-Natta(含1，3二醚化合物)催化剂，在一个反应釜中进行分阶段聚合来实现原位制备聚丙烯组合物，第一阶段加入丙烯单体，在非均相Ziegler-Natta(含1，3二醚化合物)催化剂的催化下合成丙烯均聚物(PP)，第二阶段加入一种或多种高级α-烯烃单体，利用在第一阶段聚合中没有失活的非均相Ziegler-Natta(含1，3二醚化合物)催化剂继续引发丙烯和高级α-烯烃的共聚合生成丙烯-高级α-烯烃共聚物，从而原位合成了聚丙烯组合物，而且由于非均相Ziegler-Natta(含1，3二醚化合物)具有多活性中心和良好的氢敏感性，所制备的聚丙烯组合物有较宽的分子量分布，同时还可以通过向丙烯聚合中加入氢气来调节丙烯均聚物的分子量。

本发明通过非均相Ziegler-Natta催化剂合成了结构和性能可以在较大范围内调节的聚丙烯组合物。通过控制两个阶段反应时间或高级α-烯烃单体的初始投料量，在较大范围内来调节聚丙烯组合物中丙烯共聚物的含量以及丙烯共聚物中高级α-烯烃的含量，从而得到结构和性能可调的聚丙烯组合物材料。

本发明的聚丙烯组合物是由反应中生成的丙烯共聚物均匀分散在丙烯均聚物中形成的聚丙烯组合物，其中，丙烯共聚物占聚丙烯组合物总质量的3～95％；所述的丙烯共聚物是由丙烯与一种或多种高级α-烯烃共聚得到的，其中高级α-烯烃在丙烯共聚物中的质量含量为1％～85％。通过控制丙烯的均聚时间和丙烯与高级α-烯烃的共聚时间、丙烯与高级α-烯烃的投料比等来调节聚丙烯组合物中丙烯共聚物的含量，从而得到结构和性能可调的聚丙烯组合物。

本发明的聚丙烯组合物相容性好，同时高级α-烯烃在丙烯共聚物中的含量可调，从而可以使丙烯共聚物的熔点可从高度无定形(没有熔点)到144℃可调。

本发明的聚丙烯组合物的制备方法按以下步骤进行：

(1)向反应釜中加入丙烯、氢气和烷基铝或烷基卤化铝，在0.05～500g非均相Ziegler-Natta催化剂(含1，3二醚化合物)的催化作用下直接进行本体聚合得到丙烯均聚物；或