[发明专利]等规聚丙烯蜡水性分散物及其制备方法和用途

说明书

技术领域

本发明属于化工与高分子材料交叉领域，具体涉及一种等规聚丙烯蜡水性分散物，同时还涉及该水性分散物的制备方法和用途。

背景技术

聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯并称为三大通用热塑性树脂，价格较低廉，具有广泛的用途；与聚乙烯相比，聚丙烯的强度、硬度、热变形温度更高；与聚氯乙烯相比，由于不含有氯，因而高温热稳定性更好。

对于受力较大的应用领域，聚丙烯的强度、刚度等仍然不足，不能与工程热塑性树脂，诸如尼龙、聚碳酸酯等相比，但通过玻纤、颗粒等增强后，聚丙烯复合材料的力学性能可以与尼龙、聚碳酸酯等相媲美，而价格却较低，这些内容通常称为通用树脂工程化，该领域已经成为行业中的热点，文献[张晓明、刘雄亚. 纤维增强热塑性复合材料及其应用. 北京：化学工业出版社，2007年]详细说明各种纤维增强聚丙烯的内容，如SFT-PP、LFT-PP、CFT-PP、GMT-PP、NMT-PP等，它们分别是短玻纤、长玻纤、连续玻纤、玻纤毡、天然纤维毡增强聚丙烯，颗粒增强聚丙烯方面包括云母、滑石粉、碳酸钙增强等，此外还有纳米增强等。

聚丙烯属于非极性和疏水性材料，不含极性基团，表面电阻高，从而限制其在亲水性、抗静电性的应用。

等规聚丙烯蜡（isotactic polypropylene wax）记为iPPW，本发明的iPPW水性分散物适应于上述领域，以改善相关的性能，在前人的研究中，虽然对各方面都有涉及，但没有一种产品可以适应上述多种领域，下面分别说明。

在纤维、云母增强聚丙烯材料方面：采用iPPW水性分散物（必要时结合氨基硅烷偶联剂）预先处理纤维、云母，使得增强材料与iPPW形成良好的界面粘结，然后将经过处理的增强材料与聚丙烯复合，改善增强材料在聚丙烯基体分散，复合材料性能相应提高。

在聚丙烯材料亲水性、抗静电性方面：采用iPPW水性分散物（必要时添加碳黑和其他添加剂）涂覆在聚丙烯材料表面，采用加热、加压的方式，使得iPPW水性分散物和聚丙烯材料表面共熔融、共结晶，从而改善相关性能。

iPPW水性分散物部分应用的方式和效果见[赵科.功能性聚丙烯乳液及其应用，第十三届表面工程创新与实用技术交流会论文集P128-133，2010年河南开封；袁勇耀、赵科.功能化聚丙烯乳液制备方法研究进展，粘接，2011，4：81-83；http://www.cnfrp.net/ns/echo.php?id=40119]相关的报道。

上述内容都涉及几个问题：（一）聚丙烯和等规聚丙烯蜡分子结构、结晶性、分子量，（二）聚丙烯蜡水性分散物及其制备方法，（三）iPPW水性分散物平均粒径与其应用的关系。

（一）聚丙烯和等规聚丙烯蜡分子结构、结晶性、分子量：

    聚丙烯的分子结构如下

n代表聚合度，碳主链上含有侧支链甲基－CH₃，从分子结构方面看，根据甲基所处的位置，聚丙烯存在四种结构，等规→甲基处于一侧（等规聚丙烯）、间规→甲基交替处于两侧（间规聚丙烯）、无规→甲基无规律处于两侧（无规聚丙烯），此外，还存在分子链上同时具备上述两种结构的聚丙烯，如茂金属聚丙烯。

从分子结构看，等规聚丙烯由于分子中的甲基在一侧排列，规整性最好，最容易结晶，且结晶度较高，因而材料的强度和刚度最高。

等规聚丙烯是丙烯单体在一定温度、压力下，由齐格-纳塔催化剂催化聚合而成；此外，丙烯-乙烯之间可以形成共聚物，当采用齐格-纳塔催化剂，共聚合含少量乙烯单体，形成共聚聚丙烯时，该共聚物仍然具有一定的结晶能力；但相比等规聚丙烯而言，分子量接近时，材料的强度和刚度相对下降，但冲击韧性增加。

对于等规聚丙烯而言，由于主链上叔碳氢较活泼，容易发生化学反应，因而也容易被接枝或空气氧化；对于共聚聚丙烯而言，也容易发生相似的化学反应。

从分子量方面看，只有等规聚丙烯、共聚聚丙烯能够达到较高的分子量，它们可以作为材料使用，也可以被增强材料增强；等规聚丙烯热降解为等规聚丙烯蜡（iPPW），其本质是n下降，且被空气氧化而带酸性基团；共聚聚丙烯热降解，形成的共聚聚丙烯蜡，也被空气氧化而带酸性基团；而间规、无规聚丙烯分子量不高，常称为间规聚丙烯蜡、无规聚丙烯蜡，它们不含有酸性基团。

茂金属聚丙烯是一类新开发的聚丙烯，当分子量不高时，称为茂金属聚丙烯蜡，与iPPW相比，甲基在一侧排列的规整性下降，结晶能力相对下降，且不含有酸性基团。