CN100462399C - 一种透明聚丙烯的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高透明、高光泽聚丙烯的制备方法，特别涉及通过松香基树脂酸和高级脂肪酸盐原位反应，就地生成透明成核剂，从而获得高透明、高光泽聚丙烯的方法。将聚丙烯100质量份，松香基树脂酸0.1～0.8质量份，高级脂肪酸盐0.1～0.8质量份及抗氧剂0.1～0.3质量份在190～210℃下熔融挤出造粒而成。所需成核剂是通过在加工过程中松香基树脂酸与高级脂肪酸盐原位反应生成。该法成本低，易于实施，无污染，所生产的制品透明性和光泽度高，拉伸强度和刚度都得到提高，且不会引起制品异味和黄变。
Description
所属技术领域
本发明涉及一种高透明、高光泽聚丙烯的制备方法，特别涉及通过松香基树脂酸和高级脂肪酸盐原位反应，就地生成透明成核剂，从而获得高透明、高光泽聚丙烯的方法。
背景技术
聚丙烯是一类易于加工、性能优良、价格便宜、应用广泛的半结晶性树脂，在工业生产中加入透明成核剂可以提高透明性，获得聚丙烯透明制品。目前市场上销售的透明剂主要有山梨醇类和有机磷酸盐两大类。山梨醇类透明剂作为目前使用最为广泛的品种，在加工温度下会分解，使制品发黄，产生异味，同时还会腐蚀加工设备。新日本理化公司以脱氢枞酸为原料制备了脱氢枞酸与脱氢枞酸盐的共晶体作为聚丙烯透明成核剂(W09806784)，该类成核剂的熔点低，分散性能好，得到的制品透明度较高，但共晶体的制备工艺复杂，产率低，且在生产过程中需溶剂，产生废液污染大。李春成等为克服共晶体制备工艺复杂，产率低的缺点，采用简单的脱氢枞酸、脱氢枞酸盐复配的方法制备聚丙烯透明成核剂(CN1128173)，但该法生产过程中仍会产生大量的废液，污染大。Braskem等采用歧化松香酸和氢氧化钾为原料制备聚丙烯透明成核剂(W02004076544)，但该工艺涉及多次重结晶过程，需要大量溶剂，生产周期长，产生大量废弃溶剂，污染大，产率低，成本高。为了提高聚丙烯透明性和力学强度，李春成等(CN1415655)采用少量低密度聚乙烯或线性低密度聚乙烯和均聚丙烯的共混并加入脱氢枞酸盐的方法，但少量聚乙烯的加入对制品最终的性能改善不大，同时聚乙烯用量太高时会降低制品透明性。
发明内容
本发明的目的是为了克服松香酸型成核剂制备周期长，工艺复杂，产率低，成本高，以及生产过程中产生的废液污染的缺点而提出一种采用松香基树脂酸和高级脂肪酸盐在聚丙烯熔体中原位反应，就地生成透明成核剂，从而获得高透明、高光泽聚丙烯的方法。
本发明的技术方案为：一种制备透明聚丙烯的方法，其制备步骤为：
a)将聚丙烯树脂、松香基树脂酸、高级脂肪酸盐和抗氧剂在高速混合机内混合，得均匀混合料；其中上述各组份的加入量以100质量份聚丙烯为基准，松香基树脂酸的加入
量为0.1～0.8质量份，高级脂肪酸盐0.1～0.8质量份，抗氧剂0.1～0.3质量份；
b)将上述混合料在双螺杆挤出机上熔融挤出造粒，制得高光泽、高透明聚丙烯组合物。其中所述的聚丙烯树脂为均聚聚丙烯或无规共聚聚丙烯的粒料或粉料，优选熔体流动速率(MFR)为1-40g/10min的均聚聚丙烯或无规共聚聚丙烯的粒料或粉料。
其中所述的松香基树脂酸为脱氢枞酸或者是脱氢枞酸和松香酸、歧化松香酸其中之一的混合物；所述的高级脂肪酸盐为硬脂酸金属盐，优选硬脂酸金属盐为硬脂酸锂、硬脂酸钠、硬脂酸钾、硬脂酸镁、硬脂酸钙及硬脂酸锌中的一种或两种的混合物。抗氧剂为市场上一般常用的抗氧化剂。
通过改变松香基树脂酸与高级脂肪酸盐的比例，可以制备不同要求的高光泽、高透明聚丙烯组合物，优选各组份的加入量以100质量份聚丙烯为基准，松香基树脂酸的加入量为0.3～0.6质量份，高级脂肪酸盐0.3～0.6质量份，抗氧剂0.1～0.3质量份。
本发明中松香基树脂酸和高级脂肪酸盐在聚丙烯挤出加工过程中发生原位反应，就地生成透明成核剂，从而获得高透明、高光泽聚丙烯。反应式如下：
其中R1为松香基树脂酸基，M为锂、钠、钾、镁、钙或锌。
由图1和图2可以看出，脱氢枞酸和硬脂酸钠混合物在加热后，其X射线衍射图谱上出现新的衍射峰，红外光谱图上也出现新的吸收谱带(2500cm-1～2700cm-1之间由两个吸收谱带变为三个等间距弱吸收谱带)，说明在加热后脱氢枞酸与硬脂酸钠发生反应，有新的物相产生。脱氢枞酸和硬脂酸钠混合物在聚丙烯熔体中发生了原位反应，生成了透明成核剂，而不是因脱氢枞酸和硬脂酸钠的协同效应，使聚丙烯的透明性、光泽度、拉伸强度和弯曲模量得到提高。
有益效果：
1、通过改变松香基树脂酸与高级脂肪酸盐的比例，可以制备不同要求的高光泽、高透明聚丙烯组合物。
2、本发明中松香基树脂酸和高级脂肪酸盐在聚丙烯挤出加工过程中发生原位反应，原位生成的透明成核剂在基体中分散均匀，成核效率高，制品的透明度、光泽度高，拉伸强度和弯曲模量同时得到提高。
3、本发明的方法原料来源广泛，价格低廉，工艺极其简便，生产成本低，且生产过程中无废弃溶剂排放，污染小。
附图说明
图1是脱氢枞酸和硬脂酸钠混合物加热前后的X射线衍射图；其中横轴为衍射角(2θ)，纵轴为衍射强度；a为加热前的X射线衍射图，b加热后的X射线衍射图。
图2是脱氢枞酸和硬脂酸钠混合物加热前后的红外光谱图；其中横轴为波数，纵轴为透光率；a为加热前的红外光谱图，b加热后的红外光谱图。
具体实施方式
以下实施例和对比例进一步描述本发明，但本发明并不限于这些实施例。
将100质量份的聚丙烯，0.1～0.8质量份松香基树脂酸，0.1～0.8质量份高级脂肪酸盐及0.1～0.3质量份抗氧剂在高混机中混合均匀后，在双螺杆挤出机上挤出造粒，熔融挤出温度为190～210℃，得到透明聚丙烯组合物。将该组合物注射成型，按照标准制成试样进行力学和光学性能的测试。
(1)透明度评价：通过测定雾度(GB/T 2410-80)；
(2)光泽评价：通过测定光泽度(GB/T 3682-88)；
(3)拉伸强度评价：通过测定拉伸强度(GB/T 1040-92)；
(4)刚度评价：通过测定弯曲模量(GB/T 9341-88)，弯曲模量越高，刚性越好；
实施例1
500克均聚聚丙烯粉料(MFR＝11.6g/10min)，1.5克硬脂酸钠，1.5克脱氢枞酸及0.75克抗氧剂(B215)在高混机中混合5分钟后挤出造粒，熔融挤出温度为190℃～210℃。将得到的粒料注射成标准试样进行雾度、光泽度、拉伸强度和弯曲模量测试。结果在表1中列出。
实施例2
500克均聚聚丙烯粉料(MFR＝11.6g/10min)，1.0克硬脂酸钠，1.0克脱氢枞酸及0.75克抗氧剂(B215)在高混机中混合5分钟后挤出造粒，熔融挤出温度为190℃～210℃。将得到的粒料注射成标准试样进行雾度、光泽度、拉伸强度和弯曲模量测试。结果在表1中列出。
实施例3
500克均聚聚丙烯粉料(MFR＝11.6g/10min)，2.0克硬脂酸钠，2.0克脱氢枞酸及0.75克抗氧剂(B215)在高混机中混合5分钟后挤出造粒，熔融挤出温度为190℃～210℃。将得到的粒料注射成标准试样进行雾度、光泽度、拉伸强度和弯曲模量测试。结果在表1中列出。
实施例4
500克均聚聚丙烯粉料(MFR＝11.6g/10min)，1.0克硬脂酸钠，3.0克脱氢枞酸及0.75克抗氧剂(B215)在高混机中混合5分钟后挤出造粒，熔融挤出温度为190℃～210℃。将得到的粒料注射成标准试样进行雾度、光泽度、拉伸强度和弯曲模量测试。结果在表1中列出。
实施例5
500克均聚聚丙烯粉料(MFR＝11.6g/10min)，2.0克硬脂酸钠，3.0克脱氢枞酸及0.75克抗氧剂(B215)在高混机中混合5分钟后挤出造粒，熔融挤出温度为190℃～210℃。将得到的粒料注射成标准试样进行雾度、光泽度、拉伸强度和弯曲模量测试。结果在表1中列出。
实施例6
500克均聚聚丙烯粉料(MFR＝11.6g/10min)，3.0克硬脂酸钠，3.0克脱氢枞酸及0.75克抗氧剂(B215)在高混机中混合5分钟后挤出造粒，熔融挤出温度为190℃～210℃。将得到的粒料注射成标准试样进行雾度、光泽度、拉伸强度和弯曲模量测试。结果在表1中列出。
对比例1
500克均聚聚丙烯粉料(MFR＝11.6g/10min)，0.75克抗氧剂B215在高混机中混合5分钟后挤出造粒，熔融挤出温度为190℃～210℃。将得到的粒料注射成标准试样进行雾度、光泽度、拉伸强度和弯曲模量测试。结果在表1中列出。
对比例2
500克均聚聚丙烯粉料(MFR＝11.6g/10min)，1.5克硬脂酸钠及0.75克抗氧剂B215在高混机中混合5分钟后挤出造粒，熔融挤出温度为190℃～210℃。将得到的粒料注射成标准试样进行雾度、光泽度、拉伸强度和弯曲模量测试。结果在表1中列出。
对比例3
500克均聚聚丙烯粉料(MFR＝11.6g/10min)，1.5克脱氢枞酸及0.75克抗氧剂B215在高混机中混合5分钟后挤出造粒，熔融挤出温度为190℃～210℃。将得到的粒料注射成标准试样进行雾度、光泽度、拉伸强度和弯曲模量测试。结果在表1中列出。
表1 实施例1～6和对比例1～3的性能比较
| 雾度(％) | 光泽度(％) | 拉伸强度(MPa) | 弯曲模量(MPa) |
| 实施例1 | 10.5 | 133.2 | 40.85 | 1609.9 |
| 2 | 12.3 | 134.6 | 40.71 | 1791.3 |
| 3 | 9.9 | 138.9 | 39.14 | 1763.8 |
| 4 | 9.4 | 139.8 | 39.39 | 1721.1 |
| 5 | 7.5 | 143.7 | 39.34 | 1755.4 |
| 6 | 7.6 | 141.7 | 39.73 | 1758.5 |
| 对比例1 | 45.4 | 103.4 | 37.22 | 1204.6 |
| 2 | 49.6 | 103.3 | 46.19 | 1218.3 |
| 3 | 42.5 | 105.9 | 38.28 | 1268.6 |
实施例7
500克均聚聚丙烯粉料(MFR＝11.6g/10min)，1.5克硬脂酸钠，0.825克脱氢枞酸，0.675克松香酸及0.75克抗氧剂(B215)在高混机中混合5分钟后挤出造粒，熔融挤出温度为190℃～210℃。将得到的粒料注射成标准试样进行雾度、光泽度、拉伸强度和弯曲模量测试。结果在表2中列出。
实施例8
500克均聚聚丙烯粉料(MFR＝11.6g/10min)，1.5克硬脂酸钠，1.275克脱氢枞酸，0.225克松香酸及0.75克抗氧剂(B215)在高混机中混合5分钟后挤出造粒，熔融挤出温度为190℃～210℃。将得到的粒料注射成标准试样进行雾度、光泽度、拉伸强度和弯曲模量测试。结果在表2中列出。
实施例9
500克均聚聚丙烯粉料(MFR＝11.6g/10min)，2.5克硬脂酸钠，2.215克脱氢枞酸，0.285克松香酸及0.75克抗氧剂(B215)在高混机中混合5分钟后挤出造粒，熔融挤出温度为190℃～210℃。将得到的粒料注射成标准试样进行雾度、光泽度、拉伸强度和弯曲模量测试。结果在表2中列出。
实施例10
500克均聚聚丙烯粉料(MFR＝11.6g/10min)，2.5克硬脂酸钠，0.5克硬脂酸钙，2.215克脱氢枞酸，0.285克松香酸及0.75克抗氧剂(B215)在高混机中混合5分钟后挤出造粒，熔融挤出温度为190℃～210℃。将得到的粒料注射成标准试样进行雾度、光泽度、拉伸强度和弯曲模量测试。结果在表2中列出。
表2 实施例7～10的性能比较
| 雾度(％) | 光泽度(％) | 拉伸强度(MPa) | 弯曲模量(MPa) | |
| 实施例7 | 37.4 | 102.9 | 37.25 | 1904.0 |
| 8 | 16.7 | 117.9 | 44.35 | 1435.5 |
| 9 | 17.3 | 120.2 | 36.56 | 1501.0 |
| 10 | 16.1 | 122.2 | 36.50 | 1512.4 |
实施例11
500克均聚聚丙烯粉料(MFR＝11.6g/10min)，1.5克硬脂酸钙，1.5克脱氢枞酸及0.75克抗氧剂(B215)在高混机中混合5分钟后挤出造粒，熔融挤出温度为190℃～210℃。将得到的粒料注射成标准试样进行雾度、光泽度、拉伸强度和弯曲模量测试。结果在表3中列出。
实施例12
500克均聚聚丙烯粉料(MFR＝11.6g/10min)，1.5克硬脂酸锌，1.5克脱氢枞酸及0.75克抗氧剂(B215)在高混机中混合5分钟后挤出造粒，熔融挤出温度为190℃～210℃。将得到的粒料注射成标准试样进行雾度、光泽度、拉伸强度和弯曲模量测试。结果在表3中列出。
实施例13
500克均聚聚丙烯粉料(MFR＝11.6g/10min)，1.5克硬脂酸镁，1.5克脱氢枞酸及0.75克抗氧剂(B215)在高混机中混合5分钟后挤出造粒，熔融挤出温度为190℃～210℃。将得到的粒料注射成标准试样进行雾度、光泽度、拉伸强度和弯曲模量测试。结果在表3中列出。
实施例14
500克均聚聚丙烯粉料(MFR＝11.6g/10min)，1.5克硬脂酸钾，1.5克脱氢枞酸及0.75克抗氧剂(B215)在高混机中混合5分钟后挤出造粒，熔融挤出温度为190℃～210℃。将得到的粒料注射成标准试样进行雾度、光泽度、拉伸强度和弯曲模量测试。结果在表3中列出。
表3 实施例11～14的性能比较
| 雾度(％) | 光泽度(％) | 拉伸强度(MPa) | 弯曲模量(MPa) | |
| 实施例11 | 41.6 | 102.8 | 40.43 | 1361.1 |
| 12 | 41.4 | 103.1 | 36.31 | 1403.4 |
| 13 | 36.5 | 110.6 | 40.37 | 1254.9 |
| 14 | 32.9 | 114.3 | 37.58 | 1632.8 |
实施例15
500克均聚聚丙烯粉料(MFR＝1.9g/10min)，2.5克硬脂酸钠，2.5克脱氢枞酸及0.75克抗氧剂(B215)在高混机中混合5分钟后挤出造粒，熔融挤出温度为190℃～210℃。将得到的粒料注射成标准试样进行雾度、光泽度、拉伸强度和弯曲模量测试。结果在表4中列出。
实施例16
500克均聚聚丙烯粉料(MFR＝6.8g/10min)，2.5克硬脂酸钠，2.5克脱氢枞酸及0.75克抗氧剂(B215)在高混机中混合5分钟后挤出造粒，熔融挤出温度为190℃～210℃。将得到的粒料注射成标准试样进行雾度、光泽度、拉伸强度和弯曲模量测试。结果在表4中列出。
实施例17
500克均聚聚丙烯粉料(MFR＝29.2g/10min)，2.5克硬脂酸钠，2.5克脱氢枞酸及0.75克抗氧剂(B215)在高混机中混合5分钟后挤出造粒，熔融挤出温度为190℃～210℃。将得到的粒料注射成标准试样进行雾度、光泽度、拉伸强度和弯曲模量测试。结果在表4中列出。
实施例18
500克无规共聚聚丙烯粉料(MFR＝9.2g/10min)，2.5克硬脂酸钠，2.5克脱氢枞酸及0.75克抗氧剂(B215)在高混机中混合5分钟后挤出造粒，熔融挤出温度为190℃～210℃。将得到的粒料注射成标准试样进行雾度、光泽度、拉伸强度和弯曲模量测试。结果在表4中列出。
对比例4
500克均聚聚丙烯粉料(MFR＝1.9g/10min)，0.75克抗氧剂(B215)在高混机中混合5分钟后挤出造粒，熔融挤出温度为190℃～210℃。将得到的粒料注射成标准试样进行雾度、光泽度、拉伸强度和弯曲模量测试。结果在表4中列出。
对比例5
500克均聚聚丙烯粉料(MFR＝6.8g/10min)，0.75克抗氧剂B215在高混机中混合5分钟后挤出造粒，熔融挤出温度为190℃～210℃。将得到的粒料注射成标准试样进行雾度、光泽度、拉伸强度和弯曲模量测试。结果在表4中列出。
对比例6
500克均聚聚丙烯粉料(MFR＝29.2g/10min)，0.75克抗氧剂B215在高混机中混合5分钟后挤出造粒，熔融挤出温度为190℃～210℃。将得到的粒料注射成标准试样进行雾度、光泽度、拉伸强度和弯曲模量测试。结果在表4中列出。
对比例7
500克无规共聚聚丙烯粉料(MFR＝9.2g/10min)，0.75克抗氧剂B215在高混机中混合5分钟后挤出造粒，熔融挤出温度为190℃～210℃。将得到的粒料注射成标准试样进行雾度、光泽度、拉伸强度和弯曲模量测试。结果在表4中列出。
表4 实施例15～88和对比例4～7的性能比较
| 雾度(％) | 光泽度(％) | 拉伸强度(MPa) | 弯曲模量(MPa) | |
| 实施例15 | 10.8 | 129.2 | 41.29 | 1328.8 |
| 16 | 6.1 | 140.0 | 40.00 | 1359.3 |
| 17 | 7.9 | 137.5 | 38.95 | 1429.3 |
| 18 | 12.3 | 127.05 | 39.51 | 1113.9 |
| 对比例4 | 30.4 | 113.3 | 39.92 | 875.5 |
| 5 | 34.0 | 108.2 | 38.19 | 999.7 |
| 6 | 44.6 | 101.6 | 35.77 | 1043.8 |
| 7 | 28.0 | 111.5 | 38.76 | 928.0 |
Claims (6)
1.一种透明聚丙烯的制备方法，其具体步骤为：
A)将聚丙烯树脂、松香基树脂酸、硬脂酸金属盐和抗氧剂在高速混合机内混合，得均匀混合料；其中上述各组份的加入量以100质量份聚丙烯树脂为基准，松香基树脂酸的加入量为0.1～0.8质量份，硬脂酸金属盐0.1～0.8质量份，抗氧剂0.1～0.3质量份；其中所述的松香基树脂酸是脱氢枞酸，或者是脱氢枞酸和松香酸混合物，其中脱氢枞酸占松香基树脂酸质量百分比为85％或88.6％；
B)将上述混合料在双螺杆挤出机上熔融挤出造粒，在加工过程中原位反应生成成核剂，制得高光泽、高透明聚丙烯组合物。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述的聚丙烯树脂为均聚聚丙烯或无规共聚聚丙烯。
3.根据权利要求1所述的制备方法，，其特征在于所述的聚丙烯树脂为熔体流动速率为1-40g/10min的均聚聚丙烯或无规共聚聚丙烯的粒料或粉料。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述的硬脂酸金属盐为硬脂酸锂、硬脂酸钠、硬脂酸钾、硬脂酸镁、硬脂酸钙及硬脂酸锌中的一种或两种的混合物。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于步骤A中各组份的加入量以100质量份聚丙烯为基准，松香基树脂酸的加入量为0.3～0.6质量份，硬脂酸金属盐0.3～0.6质量份，抗氧剂0.1～0.3质量份。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于步骤B中熔融挤出温度为190～210℃。
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