[发明专利]β成核剂及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种β成核剂的制备方法，包括以下步骤：将PP‑g‑MAH加入至浓度为0.05g/mL‑0.15g/mL的碱性溶液中，加热搅拌，得澄清溶液，所述PP‑g‑MAH与所述碱性溶液的质量体积比为(0.2‑2)：1，单位为g/mL；向所述澄清溶液中加入含有镧离子的化合物，搅拌，过滤干燥，即得，所述PP‑g‑MAH与所述含有镧离子的化合物的质量比为1：(0.2‑1.2)。本发明制得的β成核剂能够有效诱导聚丙烯产生高含量的β晶型，提高聚丙烯材料的刚性和韧性。

技术领域

本发明涉及聚合物材料领域，特别是涉及一种β成核剂及其制备方法和应用。

背景技术

聚烯烃属于不完全结晶的通用塑料，其结晶度、结晶速度、结晶形态和球晶尺寸等结晶行为直影响制品的加工和应用性能。聚烯烃成核剂是一种新功能塑料助剂，具有促进树脂结晶、改变树脂的结晶行为和结晶形态，并使球晶尺寸微细化的作用，通过改变聚烯烃树脂的结晶行为，提高结晶速度和结晶度，达到改善制品透明性、刚性、表面光泽、抗冲强度、热变形温度和缩短成型周期等目的，改善和提高最终制品的加工性能和应用性能。

随着通用塑料工程化进程的加快，对聚烯烃制品加工和应用性能的要求越来越高，利用成核剂进行结晶改性已成为当今世界聚烯烃物理改性的重要途径。对结晶性高分子聚丙烯(PP)而言，结晶特性是决定其力学、光学等性能的重要因素。等规聚丙烯的分子链均为3螺旋构型，晶体结构可形成α、β、γ、δ和拟六方态等五种。单斜晶系的α晶型最为稳定，目前商品化的聚丙烯中主要为此类晶型，但其韧性较差，这也是通常PP抗冲击性能差的原因。β晶型属六方晶系，这种晶型的PP具有良好的冲击韧性，近年来因其在增韧及制造电容器粗化膜方面有独特性能而受到重视。提高PP中β晶型的含量，对改善PP的性能有重大意义。

由于PP的β晶型在热力学上是准稳定、动力学上不利于生成的一种晶型，在通常的加工或结晶条件下难以得到，只有在特殊条件下(如在一定的温度梯度，或剪切作用)才能形成少量β晶型，添加某些能诱导生成β晶型的所谓“β晶型成核剂”(或称“β成核剂”)是可获得高含量β晶型、也是目前唯一可工业化实施的途径。

β成核剂主要有以下四类：第一类是少数具有准平面结构的稠环化合物，如γ喹吖啶酮γ-Quinacridone染料E3B、三苯二噻嗪Triphenodithiazine等；第二类是史观一等公开的某些第IIA族元素的盐类或其与特定二元羧酸的复合物或化合物，典型的例子为硬脂酸钙/庚二酸复合物或庚二酸钙。EP0887475、CN1210103中用亚氨酸与周期表中第IIA族金属元素形成的盐类，也属于此类；第三类是1994年日本新理化公司报道的一类芳酰胺类物质，主要包括苯二甲酸环己酰胺和萘二甲酸环己酰胺；第四类是冯嘉春等在中国专利ZL00117339.1中公开的稀土配合物类β成核剂。

尽管第三、四类成核剂具有很高的成核效率且已实现工业化生产，但与常用的α成核剂相比，β成核剂种类少且价格昂贵，寻找高效、低成本的β成核剂，仍然是该领域十分重要的研究课题。

已有文献进行报道稀土类β聚丙烯成核剂，郭小静等考察了HPALaβ成核剂对等规聚丙烯的成核效应的影响。WAXD结果显示，HPALaβ晶型成核剂能诱导ipp从α晶型转换成β晶型。以稀土多元络合物或稀土与第IIA族金属形成的双核络合物作为PP的β成核剂，其商业名称是WBG。柴振中等考察了稀土β成核剂WBG对高抗冲PP力学性能和结晶行为的影响。结果表明，WBG可诱导β晶型的生成(β晶型相对含量大于90％)，使得PP的冲击强度、热变形温度大幅度提高。中国发明专利CN1282750A阐述了一种稀土元素的β成核剂的制备方法，该成核剂由稀土元素的C₄～C₂₈羧酸盐和C₄～C₂₈羧酸和/或其衍生物组成，理论上可以获得较高含量的β晶型，但由于有机酸为小分子结构，在PP加工过程中容易析出、分解等，所以实际获得的β晶型并不高，对PP的力学性能提升较小。

发明内容