[发明专利]一种高乙丙橡胶含量的多相聚丙烯共聚物及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及聚丙烯高性能化改性领域，尤其涉及一种高乙丙橡胶含量的多相聚丙烯共聚物及其制备方法。

背景技术

聚丙烯是由丙烯聚合而制得的一种热塑性树脂，按甲基排列位置分为等规聚丙烯、无规聚丙烯和间规聚丙烯三种。甲基排列在分子主链的同一侧称等规聚丙烯，若甲基无秩序的排列在分子主链的两侧称无规聚丙烯，当甲基交替排列在分子主链的两侧称间规聚丙烯。

聚丙烯作为发展最快的通用合成树脂，得益于其高的性能价格比。但是聚丙烯也存在致命的缺点即耐寒性差，低温韧性不足。对聚丙烯进行高性能化改性可显著提升其性能，拓展其应用范围。

聚丙烯中的一个重要品种是抗冲聚丙烯共聚物。目前，世界各大石化公司均具有抗冲聚丙烯共聚物的生产工艺，产品已经在汽车、家电等重要工业领域获得广泛应用。例如，著名的Basell（现LyondellBasell）公司、BP公司、BASF公司、Borealis公司都掌握了相关工艺和产品的专利。

但是，由于抗冲聚丙烯共聚物对刚性-韧性平衡性的要求以及生产工艺的限制，通常商业化的产品中乙丙橡胶的质量分数控制在5%~25%，严格上仍然属于塑料，对于尤其在低温环境下韧性要求较高的领域仍无能为力。然而，含有高乙丙橡胶（至少30%）的多相聚丙烯共聚物，在室温下甚至低温下表现出截然不同的柔软性甚至橡胶弹性，从材料的物理特性以及用途区分，应归属于软质聚丙烯或弹性体类。鉴于其具有优良的耐热性、低温耐冲击强度以及柔软性，可以预测，高乙丙橡胶含量的多相聚丙烯共聚物在汽车，装饰包装材料等对触感、柔软度要求较高的领域的需求将会越来越迫切。

发明内容

为解决现有技术中存在的不足，本发明采用丙烯聚合+气相乙烯-丙烯共聚合的组合方法，制得了一种高乙丙橡胶含量的多相聚丙烯共聚物，弥补现有聚丙烯反应器共混物产品中高乙丙橡胶含量产品缺乏的不足。本发明的乙丙橡胶含量至少在30wt%，具有优异的抗冲击性能，尤其低温下的抗冲击强度大幅提升，而且制品具有高透明度。

一种高乙丙橡胶含量的多相聚丙烯共聚物，所述的多相聚丙烯共聚物由丙烯聚合物基体、乙烯-丙烯无规共聚物和乙烯-丙烯嵌段共聚物组成，所述丙烯聚合物基体的重量百分含量为10%~70%，乙烯-丙烯无规共聚物重量百分含量为25%~70%，乙烯-丙烯嵌段共聚物重量百分含量为5%~20%。

本发明的多相聚丙烯共聚物具有优异的抗冲击性能，表现为高的悬臂梁缺口冲击强度，根据ISO 180测定其在+23℃下的悬臂梁缺口冲击强度至少为40~50kJ/m²，根据ISO 180测定其在-20℃下的悬臂梁缺口冲击强度至少为10~40kJ/m²。

本发明的多相聚丙烯共聚物的熔点为130℃~160℃，其结晶温度为105℃~120℃。

所述的丙烯聚合物基体为丙烯均聚物或含1～7%摩尔百分含量的共聚单体的丙烯聚合物，共聚单体为乙烯、丁烯、己烯、或辛烯。

所述丙烯均聚物的重均分子量为150~600kg/mol，其分子量分布指数为3~10。优选的，考虑丙烯均聚物基体的刚性，丙烯均聚物的重均分子量M_w为300~450kg/mol，其分子量分布指数为4~6。

所述的含1～7%摩尔百分含量共聚单体的丙烯聚合物中，丙烯单体单元的摩尔百分含量为93~99%，优选的，考虑丙烯聚合物基体的结晶性能与透明度，丙烯单体单元的摩尔百分含量为94%~96%。

所述乙烯-丙烯无规共聚物中，乙烯单体单元的含量为10~80mol%，优选为40%~70%，根据GPC测定重均分子量Mw为150~500kg/mol；乙烯-丙烯无规共聚物的分子量分布指数PDI为3~10；本发明的乙烯-丙烯无规共聚物的玻璃化转变温度为-55℃~-38℃，通过差示扫描量热方法（DSC）测定。

乙烯-丙烯嵌段共聚物的重量百分含量为5%~20%，更优选6%~15%，最优7%~12%。乙烯-丙烯嵌段共聚物在多相聚丙烯共聚物体系中起相容剂作用，使乙烯-丙烯无规共聚物（橡胶相）在丙烯聚合物（树脂相）中分散均匀且稳定。所述的乙烯-丙烯嵌段共聚物中，乙烯单体单元的含量为10~80mol%，优选为40%~70%，根据GPC测定重均分子量Mw为50~500kg/mol，优选为100~400kg/mol；乙烯-丙烯嵌段共聚物的分子量分布指数PDI为3~15。

一种高乙丙橡胶含量的多相聚丙烯共聚物的制备方法，包括以下两个步骤：