[发明专利]一种聚烯烃及其合金用有机复合加工助剂及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种加工助剂，更进一步讲，本发明涉及一种聚烯烃及其合金用有机复合加工助剂及其制备方法和应用。

背景技术

随着制造业的飞速发展，聚烯烃的需求量逐年上升，2007年全国的聚烯烃消费量达2000万吨。随着催化剂和聚合工艺的进步，一些高性能聚烯烃，如茂金属聚烯烃，超高分子量聚乙烯，聚丁烯已经可以实现大规模的工业化生产，但是由于这些聚烯烃的加工性能差，限制了它们大规模的应用。

在现有技术条件下，使用加工助剂是解决这些问题的最佳方案。加工助剂是用于改善高分子量聚合物加工和处理性能的几类材料的总称，主要在高聚物基体的熔融状态发挥作用。相对传统的润滑剂，加工助剂有效率高，加入量少的优点。从功能上讲，除了降低扭矩和粘度之外，加工助剂还有消除熔体破裂，降低物料沉积，减少凝胶生成等作用。

目前市场上最主要的加工助剂为氟橡胶类加工助剂。专利US3125547首次提到该类加工助剂在高挤出速率时，有推迟熔体破裂发生的作用。在此基础上，人们提出了多种改良方法。专利US4904735和US4855360采用了氟橡胶和其它高聚物共混的改良方法，而专利US5015693和US5688457采用了氟橡胶和其它添加剂复配的改良方法。该类助剂的作用机理为外润滑机理，在加工过程中助剂从熔体中析出，附着于加工机械的金属内表面，降低了熔体与金属间粘着力，切应力也有了明显下降。但是，这种加工助剂有起效时间长，氟分解污染，不易清洗，成本高等缺点。

硅橡胶也具有和氟橡胶类似的效果，专利WO9932561A1提供了一种高分子量的聚二甲基硅氧烷和有机磷的组合物，它可以改善热塑性塑料的表面光洁度，这种加工助剂存在成本高的问题。

专利US5015693提供了聚乙二醇和含氟橡胶复配的加工助剂，它可以提高挤出物的临界剪切速率。

专利CN03135482提供的聚乙二醇/无机粒子复合加工助剂可以降低聚烯烃加工黏度。但需要很大的添加量才能起作用，无机粒子也存在和聚烯烃基体的相容性问题。

发明内容

针对现有技术中的所存在的问题，本发明提供了一种有机微纳米粒子/极性低聚物复合的加工助剂，这类加工助剂利用了极性低聚物对聚烯烃的内外润滑效应，和纳米粉末橡胶对极性低聚物的辅助分散作用，致使其用于聚烯烃及其合金加工过程中时，在添加量很小的情况下可以起到很好的降粘效果，而且具有起效时间短、成本低的优点。

本发明的目的之一在于提供该种有机复合加工助剂，包含有共混的以下组分：低聚物和有机微纳米粒子；其中，有机微纳米粒子与低聚物以重量比计为1∶(0.1～50)，优选1∶(1～40)。

该种有机复合加工助剂中，所述的低聚物为分子量为2000～20000的线性或短支链低聚物，其分子链中至少有一端带有极性端基；更为优选的，该低聚物分子链中带有的极性端基选自羟基、羧基、氨基中的至少一种；其化合物实例选自聚乙二醇、水溶性聚酯、聚硅氧醚中的至少一种。

所述的有机微纳米粒子选自平均粒径为20～2000nm的粉末橡胶。优选为平均粒径为30～500nm，更优选50～200nm的粉末橡胶。所述粉末橡胶种类优选用与聚氯乙烯树脂相容性好的橡胶，如以下种类中的至少一种：丁苯橡胶、丁腈粉末橡胶、羧基丁腈粉末橡胶、丙烯酸酯粉末橡胶中的至少一种。

本发明中，所述的粉末橡胶可以选用现有技术中符合上述参数要求的各种粉末橡胶，优选中国专利申请CN 1402752A和CN 1383439A所公开的全硫化粉末橡胶。该种全硫化粉末橡胶是指凝胶含量达到60wt％或更高，干燥后无需加隔离剂即可自由流动的橡胶微粉。该全硫化粉末橡胶的粒径为20nm～2000nm。该全硫化粉末橡胶中的每一个微粒都是均相的，即单个微粒在组成上都是均质的。在现有显微技术的观察下微粒内没有发现分层、分相等不均相的现象。该粉末橡胶是通过将相应的橡胶胶乳辐照交联而将橡胶粒子粒径固定的。

本发明所述粉末橡胶还可以优选中国专利申请CN1353131A所公开的交联型粉末橡胶。该种交联型粉末橡胶是一种以交联型合成橡胶乳液为原料，经干燥得到的粉末橡胶。这种交联型粉末橡胶不需加入隔离剂既可以自由流动。其粒径为50nm～300nm。该交联型粉末橡胶中的每一个微粒都是均相的，即单个微粒在组成上都是均质的，在现有显微技术的观察下微粒内没有发现分层、分相等不均相的现象。