[发明专利]一种用于聚烯烃的成核剂和聚烯烃组合物及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域，特别是涉及一种用于丙烯基聚烯烃的结晶成核剂、一种快速结晶的聚烯烃组合物及其制备方法。

背景技术

半结晶型聚丙烯及其共聚物是一种通用塑料材料，可用于制备包装、纺织、文具、塑料部件、各种可回收利用的容器、汽车等领域。目前全球年产量约7千万吨，其性能与形貌主要取决于分子结构、加工助剂以及加工条件。聚丙烯(PP)分为无规聚丙烯(aPP)、等规聚丙烯(iPP)和间规聚丙烯(sPP)，实际应用最多的是半结晶型的等规聚丙烯。丙烯共聚物是丙烯单体与少量其他烯烃单体(如乙烯、丁烯、辛烯等)共聚而成。丙烯基聚烯烃在应用中存在的主要问题是晶核密度和结晶速率低。

工业上主要通过添加成核剂的方法来改善上述问题。成核剂包括有机成核剂和无机成核剂两大类。用于iPP的无机成核剂有滑石、蒙脱土、二氧化硅、碳纳米管、氮化硼等，由于与iPP相容性差、分散不均匀，无机成核剂的诱导成核效果不理想。美国专利(US4016118)披露的山梨醇类化合物(如DMDBS)是目前iPP中应用最为广泛的成核剂。专利号为US2010317779的美国专利通过使用苯甲酸钠、有机磷酸盐、环己烷二羧酸钙盐、降莰烷二羧酸钠盐中的一种或几种提高了PP的结晶速率和耐划伤性。专利号为US201113101330的美国专利报道了一种芳香族酰胺化合物作为PP的成核剂。公开号为CN102898705A的中国专利和专利号为WO2013156565的欧洲专利报道了含有两个草酰胺基团的化合物能够促进聚丙烯及其共聚物的结晶速率，但是该类成核剂不能在聚丙烯及其共聚物基体中形成稳定的三维网络，故其结晶性能和机械性能提高受限。

现有成核剂在一定程度上能够提高iPP的结晶速率，但大部分成核剂熔点无法根据需要调整，一些商业化成核剂价格昂贵的缺陷，而且综合性能(如对iPP的成核效率、对iPP的结晶速率、最终产品的透明性和成本)尚未达到最优化。

因此，极有必要开发一种新型、高效有机成核剂，用于改善丙烯基聚烯烃的结晶行为和物理机械性能以拓宽其应用领域。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提出一种用于丙烯基聚烯烃的新型有机成核剂，该有机成核剂与丙烯基聚烯烃熔融共混不仅能够显著提高丙烯基聚烯烃的结晶温度，还能显著提高其结晶速率，缩短成型周期，减小球晶尺寸，因此，对于提高丙烯基聚烯烃的生产效率、机械强度、透明性、热变形温度、尺寸稳定性、改善其缺口敏感性等皆具有重要的积极意义，本发明还在于提出一种丙烯基聚烯烃组合物和一种丙烯基聚烯烃组合的制备方法。

基于上述目的，本发明公开了一种用于丙烯基的有机成核剂，该成核剂为一种含有三个草酰胺基团的化合物，其化学结构式为

其中：

可选地，R₁为三个氢原子被取代基取代的碳原子数为3～30的烷基、环状烷基、苯基或者取代苯基；

可选地，R₂、R₃和R₄为H原子、碳原子数为1～20的烷基、碳原子数为2～20的酯基、环状烷基、苯基、一个或者多个氢原子被其他基团取代的苯基、一个或者多个氢原子被芳香环取代的烃基、杂环基和一个或者多个氢原子被其他基团取代的杂环基中的至少一种；

R₂、R₃和R₄可以独立选择相同或者不同的基团。

较佳地，所述丙烯基聚烯烃为聚丙烯和丙烯共聚物中的至少一种。其中聚丙烯包含但不局限于iPP，所述丙烯共聚物包含但不局限于丙烯-乙烯共聚物、丙烯-丁烯共聚物和丙烯-辛烯共聚物。

较佳地，所述有机成核剂的用量为所述丙烯基聚烯烃的0.05～5wt％，优选0.1～1.0wt％。

本发明公开了一种丙烯基聚烯烃组合物，由丙烯基聚烯烃、抗氧剂和有机成核剂组成，该有机成核剂可显著提高丙烯基聚烯烃的结晶温度、结晶速率和结晶度，缩短结晶时间，减小球晶尺寸。

较佳地，所述丙烯基聚烯烃为聚丙烯和丙烯共聚物中的至少一种，所述丙烯共聚物包含但不局限于丙烯-乙烯共聚物、丙烯-丁烯共聚物和丙烯-辛烯共聚物。

较佳地，所述抗氧剂为抗氧剂1076，抗氧剂1024，抗氧剂1010和抗氧剂168中的至少一种。

较佳地，所述有机成核剂为具有以下化学结构式的化合物中的至少一种

其中：