[发明专利]一种增强熔体强度聚丙烯材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种增强熔体强度聚丙烯材料，尤其涉及一种增强熔体强度聚丙烯材料及其制备方法。

背景技术

聚合物的熔体强度是其应用于如挤出涂层、吹塑、型材挤塑、热成型和发泡等加工过程中的重要参数。普通聚丙烯(PP)在粘弹态热成型时,随加工温度的上升其熔体强度也随之急剧下降,从而造成片材下垂、熔融热成型中局部变薄及结构共挤出时流动的不稳定。这是由于PP是一类结晶聚合物,加工温度区域窄,熔体强度低和应变硬化的不足造成其在熔融加工方面的缺点,因此PP一直被认为是一种难以热成型、挤出涂布和挤出发泡及吹塑成型的材料。

另一方面,用自由基聚合方法合成的低密度聚乙烯却具有较高的熔体强度和应变硬化的流变特性,而由齐格勒纳塔催化剂催化作用下的丙烯聚合,由于反应过程中没有分子间和分子内的链转移,只能生成没有支化的线型分子链,从而造成其在熔融加工过程中的不足。

Rt-HMSPP是一种树脂含有非线型长支链的聚丙烯，长支链是在后聚合中引发接枝的，这种均聚物的熔体强度是具有相似流动特性普通聚丙烯均聚物的9倍，在密度和熔体流动速率相近的情况下，HMSPP的屈服强度、弯曲模量以及热变形温度和熔点均高于普通聚丙烯

Rt-HMSPP在恒定应变速率下，熔体流动的应力开始呈现逐渐增加，然后成指数级增加，表现出明显的应变硬化行为。发生应变时，普通聚丙烯的拉伸粘度随即下降，而HMSPP则保持稳定。Rt-HMSPP的应变硬化能力可以保证其在成型拉伸时，保持均匀变形，而普通PP在受到拉伸时总是从结构中最薄弱的或最热的地方开始变形，导致制品种种缺陷，甚至不能成型。

Rt-HMSPP具有较高的熔体强度和拉伸粘度，其拉伸粘度随剪切应力和时间的增加而增加，应变硬化行为促使泡孔稳定增长，抑制了微孔壁的破坏，开辟了聚丙烯挤出发泡的可能性。

研究表明，这些高分子量聚丙烯在热成型温度下，下垂时间要比普通聚丙烯长20~30s；其熔体强度分别比具有相同MFR的均聚聚丙烯的熔体强度大102%-95%；其抗熔垂的能力几乎是通用聚丙烯的2倍。它们可以在更宽的温度范围内成型。新产品具有较大的平均厚度及均匀的壁厚。

纯高熔体强度聚丙烯具有普通聚丙烯无法匹敌的优异性能，同时价格相对于普通聚丙烯要高出2~3倍，对于那种对熔体强度的要求高于普通聚丙烯，又低于纯Rt-HMSPP时，可以采用本发明的方法进行材料改性，以达到性能及成本的平衡，本发明的意义即在于此。

发明内容

本发明的目的是提供一种增强熔体强度聚丙烯材料及其制备方法，已解决现有技术的上述问题。

本发明可以通过以下技术方案来实现：

一种增强熔体强度聚丙烯材料，按重量百分比计，其组成和配比为：

聚丙烯              84-97.9%，

高熔体强度聚丙烯    2-15%，

热稳定剂            0.1-1.0%。

本发明所适用的聚丙烯复合材料体系中，

所述的聚丙烯在230℃×2.16kg测试条件下，其熔融指数为0.5~2g/10min。

所述的高熔体强度聚丙烯为一种结构中带有典型长支链Rt（非线型长支链）的聚丙烯，其长支链是由在后聚合中引发接枝而成；所述的高熔体强度聚丙烯（Rt-HMSPP）在230℃×2.16kg的测试条件下，其熔融指数是0.2~0.5g/10min。

所述的抗氧剂包括主抗氧剂和辅抗氧剂，主抗氧剂选用受阻酚和硫酯类抗氧剂中的一种或几种的混合物；辅抗氧剂选用亚磷酸盐和酯类抗氧剂中的一种或几种的混合物。

所述的主抗氧剂选自3114、1010和DSTP中的一种或几种；辅抗氧剂选自618和168中的一种或两种。

上述增强聚丙烯熔体的制备方法，其步骤如下：

1）按照重量配比称取原料。

2）将聚丙烯、高熔体强度聚丙烯Rt-HMSPP和抗氧剂在高速混料机中干混3-5分钟。

3）将混合的原料置于双螺杆挤出机中经熔融挤出，造粒，其具体工艺为：挤出机温控一区160-180℃，二区200-210℃，三区210-220℃，四区210-220℃，五区210-220℃，六区205-215，七区200-210，压力12-18MPa。

本发明通过添加一种高熔体强度聚丙烯，由于其分子结构中具有长支链，并且具有拉伸应变硬化的特点，它的长支链具有细化晶核的作用，从而有效改善普通熔融聚丙烯熔体强度，减少在挤出、发泡及吹塑过程中的熔垂滴落现象。