CN104250400A - 一种聚丙烯发泡珠粒的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种聚丙烯发泡珠粒的制备方法,所述发泡珠粒采用均聚聚丙烯为基体树脂,以聚磷酸铵为阻燃剂,在发泡剂存在下发泡制得;其中所述均聚聚丙烯采用如下方法制备得到:在两个或以上串联操作的反应器中,进行两阶段或以上丙烯均聚合反应,两阶段反应中使用的外给电子体分别为硅烷类化合物和二醚类化合物。本发明以宽分子量分布的高熔体强度聚丙烯为原料,实现聚丙烯原料的稳定化,使得发泡窗口有效扩大,工艺易于调整,成本低,可以制备出泡孔直径均匀、泡孔致密、孔径分布均匀、闭孔结构的聚丙烯发泡珠粒,可应用于汽车部件、电子包装以及建筑装饰等对泡沫塑料制品有较高阻燃要求的场合。
Description
技术领域
本发明涉及高分子领域,进一步地说,是涉及一种无卤阻燃聚丙烯发泡珠粒的制备方法。
背景技术
自上世纪80年代国外开始研发聚丙烯发泡珠粒(EPP)以来,其在缓冲包装、食品包装、汽车部件、热绝缘和建筑材料等领域得到了广泛的应用,成为能够替代发泡聚苯乙烯、发泡聚氨酯的新型环保泡沫材料。EPP珠粒具有均匀的尺寸和稳定的发泡倍率,适宜制作模塑成型的发泡制品。
但EPP珠粒属易燃物质,燃烧时发热量大,并伴有熔滴,极易传播火焰,在要求阻燃场合的应用受到限制。目前,聚丙烯阻燃改性大多数使用的是介入性阻燃体系。阻燃剂主要包括如下几类:卤系阻燃剂、无机物阻燃剂、磷系阻燃剂、膨胀型阻燃剂。含卤素阻燃剂的塑料制品应用开发成熟,阻燃效率较高,但是在燃烧时会生成大量的烟及有毒、有腐蚀性的气体,对环境造成了极大的危害。近年来卤素阻燃材料在很多环保评价报告中被指其加工、燃烧和回收过程会释放苯、呋喃和二噁英等高毒致癌物质,严重危害环境和人体健康。无机物阻燃剂以氢氧化镁、氢氧化铝为代表,其添加量往往在60wt%以上才能使聚丙烯达到绝缘片所要求的UL94V0阻燃等级,而这又导致EPP珠粒制备成型加工困难。使用磷系阻燃剂,需要与含氧基团协同作用才能发挥作用,所以需要在体系内添加氢氧化铝或氢氧化镁等含氧无机物才能达到阻燃作用。膨胀型阻燃剂是一类新型阻燃剂,多为P-N协效阻燃。无卤膨胀阻燃聚丙烯受强热或燃烧时能在材料表面形成一层均匀的隔热、隔氧的多孔炭质泡沫保护层,可明显提高阻燃效率。但是聚丙烯是非极性的,燃烧时几乎不成炭的聚合物材料,所以需要添加较多阻燃剂后才可达到UL94V0阻燃等级,此外通过此方法得到的聚丙烯阻燃复合材料,在经过釜式浸渍间歇发泡后往往阻燃等级下降,其中氧指数从阻燃聚丙烯微颗粒的35~45下降到28以下,不能满足对阻燃等级要求较高的应用领域。为了改善阻燃效果,往往会增加阻燃剂的添加份数,而这会增加制品成本,且影响EPP珠粒的制备及后续成型。
本发明以宽分子量分布的高熔体强度聚丙烯为基体树脂,添加阻燃剂和发泡剂制备一种微孔无卤阻燃聚丙烯发泡珠粒,具有工艺简便,泡孔合并少,高孔密度,闭孔率高,密度可控的特点。
发明内容
本发明提供一种聚丙烯发泡珠粒的制备方法,其特征在于,所述发泡珠粒采用均聚聚丙烯为基体树脂,以聚磷酸铵为阻燃剂,在发泡剂存在下发泡制得;其中,所述均聚聚丙烯采用如下方法制备得到:在两个或以上串联操作的反应器中,进行两阶段或以上丙烯均聚合反应,其中,在包括第一外给电子体组分的齐格勒-纳塔催化剂存在下进行第一阶段丙烯均聚合反应,所得聚合物的MFR控制为0.01~0.4g/10min;在第一阶段反应生成物的基础上、在氢气和第二外给电子体组分存在下继续进行第二阶段丙烯均聚合反应;合并两段所得聚合物得到所述均聚聚丙烯,其MFR控制为0.2~15g/10min;且其中所述第一外给电子体为硅烷类化合物,第二外给电子体为二醚类化合物。
在上述制备方法中,优选地,所述硅烷类化合物为四个连接在硅原子上的有机基团任选自烃基和烷氧基的化合物。更加优选地,所述硅烷类化合物为选自四甲氧基硅烷、正丙基三乙氧基硅烷、异丁基三乙氧基硅烷、异丁基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、正丙基三甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷、三甲基甲氧基硅烷、三甲基乙氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、二异丁基二甲氧基硅烷、甲基环己基二甲氧基硅烷、甲基异丁基二甲氧基硅烷、二环己基二甲氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷和二环戊基二甲氧基硅烷中的一种或多种。
本发明中,优选地,所述二醚类化合物为1,3-二醚类化合物,其结构通式为:
其中,R1和R2相同或者不同,优选R1和R2均为C1~C20的直链烷基;R3~R8彼此相同或者不同,选自氢、卤原子、直链或支链的C1~C20烷基、C3~C20环烷基、C6~C20芳基、C7~C20烷芳基、C7~C20芳烷基中的一种,R3~R8的基团间可键连成环。
更优选,所述二醚类化合物为选自2,2-二异丁基-1,3-二甲氧基丙烷、2,2-苯基-1,3-二甲氧基丙烷、2,2-苯甲基-1,3-二甲氧基丙烷、2-异丙基-2-异戊基-1,3-二甲氧基丙烷、2,2-双(环己甲基)-1,3-二甲氧基丙烷、2-异丙基-2-3,7-二甲辛基-二甲氧基丙烷、2,2-异丙基-1,3-二甲氧基丙烷、2-异丙基-2-环己甲基-1,3-二甲氧基丙烷、2,2-二异丁基-1,3-二乙氧基丙烷、2,2-二异丁基-1,3-二丙氧基丙烷、2-异丙基-2-异戊基-1,3-二乙氧基丙烷、2-异丙基-2-异戊基-1,3-二丙氧基丙烷和2,2-双(环己甲基)-1,3-二乙氧基丙烷中的一种或多种。
在本发明中,优选的是所述齐格勒-纳塔催化剂包括以下组分,一种以镁、钛、卤素和内给电子体为主要组分的固体催化剂组分A、一种有机铝组分B和第一外给电子体组分C,其中组分A与组分B之间的重量比例以钛铝比计为1:10~500,组分B与组分C之间的重量比例为10~150:1。在上述方法的一个具体实例中,所述齐格勒-纳塔催化剂中的有机铝化合物与1,3-二醚类化合物外给电子体的摩尔比为1:1~30:1,优选为2:1~15:1。
在本发明基体树脂均聚聚丙烯的制备过程中,第一阶段与第二阶段的氢气加入量以最终MFR的要求来控制。优选的,在第一阶段中,氢气含量小于或等于400ppmV;而第二阶段中氢气含量要高于第一阶段中氢气含量。
在上述方法中,所述的第一阶段均聚合可以在液相-液相中,或在气相-气相中进行,或采用液-气组合技术进行。在一个具体的实施例中,其聚合方式为液相本体聚合。在进行液相聚合时,聚合温度为50~100℃,以60~85℃为好;聚合压力应高于丙烯在相应聚合温度下的饱和蒸汽压力。在气相聚合时聚合温度为50~100℃,以60~85℃为好;聚合压力可以是常压或更高,优选压力为1.0~3.0MPa(表压,下同)。所述第二阶段均聚合反应通常在气相中进行,聚合温度为50~100℃,以60~85℃为好;聚合压力可以是常压或更高,优选压力为1.0~3.0MPa(表压,下同)。上述均聚合反应可以连续进行,也可以间歇进行。连续聚合可以是两个或多个串联的液相反应器和/或气相反应器,液相反应器可以是环管反应器或搅拌釜反应器,气相反应器可以是卧式搅拌床反应器或是立式搅拌床反应器或是流化床反应器等,以上液相反应器和气相反应器也可以任意地搭配组合。
在上述方法中,所述的包含硅烷类外给电子体的催化剂可以直接加入到第一反应器中,也可以经过业界共知的预接触(预混合)和/或预聚合之后,再加入到第一反应器中。所述预聚合是指催化剂在较低温度下进行一定倍率的预聚合,以得到理想的粒子形态和动力学行为控制。它可以是液相本体连续预聚合,还可以是在惰性溶剂存在下的间歇预聚合。预聚合温度通常为-10~50℃,优选为5~30℃。在预聚合工艺之前可任选地设置预接触步骤;所述预接触步骤是指催化剂体系中助催化剂、外给电子体和主催化剂(固体活性中心组分)进行催化剂体系的络合反应,以获得具有聚合活性的催化剂体系。预接触步骤的温度通常控制为-10~50℃,优选为5~30℃。本发明中,优选在第一阶段丙烯均聚合前所述第一外给电子体参与丙烯预聚合;优选在第二阶段丙烯均聚合前所述第二外给电子体参与预混合。
在本发明中,优选的是,还包括在聚丙烯发泡珠粒的制备方法中添加硅橡胶为协同阻燃剂。在膨胀阻燃聚丙烯体系的膨胀阻燃剂中添加协同阻燃剂,可明显提高阻燃效率,并且降低阻燃剂体系中膨胀阻燃剂的加入量,从而有利于改善EPP的制备工艺,改善成品的力学和成型性能。
本发明中,所述发泡剂可以是一种有机类物理发泡剂或一种无机类物理发泡剂。该有机物理发泡剂包括脂肪族烃类例如丙烷、丁烷、戊烷、己烷和庚烷,脂环族烃类例如环丁烷和环己烷,以及卤代烃类例如氯氟甲烷、三氟甲烷、1,2-二氟乙烷,1,2,2,2-四氟乙烷、甲基氯、乙基氯和二氯甲烷。无机物理发泡剂的实例包括空气、氮气、二氧化碳、氧气和水。其中,作为发泡剂的水可以是用于使该聚丙烯树脂微粒分散于该分散介质中的水。这些有机和无机发泡剂可以单独使用,也可以两种或更多种混合使用。由于PP发泡珠粒表观密度的稳定性(均一性)、低成本和环境友好问题,本发明优选二氧化碳和/或氮气作为发泡剂。
在本发明聚丙烯发泡珠粒的制备方法中,优选将包括基体树脂、泡孔成核剂、主阻燃剂聚磷酸铵、和任选的协同阻燃剂、添加剂熔融共混后、造粒形成聚丙烯树脂微粒,所述聚丙烯树脂微粒与助剂混合后在所述发泡剂存在下发泡制得所述聚丙烯发泡珠粒。
该泡孔成核剂可以是一种无机粉末如硼酸锌、二氧化硅、滑石、碳酸钙、硼砂或氢氧化铝,其中优选硼酸锌或二氧化硅;根据阻燃复配效果,更优选硼酸锌;在基体树脂高熔体强度聚丙烯为100重量份时,所述泡孔成核剂为0.001~1重量份、优选为0.01~0.05重量份。在燃烧过程中,如硼酸锌的泡孔成核剂还能形成玻璃体将块状炭之间的缝隙封闭起来,可望提高阻隔层的阻隔效果。
聚磷酸铵作为膨胀型阻燃剂中的主阻燃剂,其可为市售的高聚合度聚磷酸铵,其聚合度大于1000,P2O5含量大于70%,密度为1.9g/cm3,分解温度大于270℃,溶解度小于0.1g/100ml H2O(25℃),相对于每100重量份的基体树脂而言,该阻燃剂的使用量是1~80重量份,优选10~35重量份。
硅橡胶作为一种协同阻燃剂加入体系,硅橡胶通过市售获得,或者按照中国专利ZL01801656.1制备得到全硫化粉末硅橡胶(VP-601),其平均粒径≤2μm,优选0.1~0.5μm之间,所述全硫化粉末硅橡胶颗粒优选为均相结构。相对于每100重量份该基体树脂而言,该添加剂的使用量是0~0.1重量份,优选0.001~0.005重量份。硅橡胶的加入可以提高材料高温热稳定性,并提高材料残炭率。少量硅胶的加入使得材料燃烧炭层结构更加致密,能有效抑制聚合物的进一步燃烧。
在本发明中,所述添加剂为抗氧剂、紫外吸收剂、防静电剂、阻燃剂、金属失活剂、颜料、核化剂、泡沫控制剂、填料、稳定剂、增强剂和润滑剂中的一种或多种。
所述助剂包括分散介质、表面活性剂、分散剂和分散增强剂。
任何使聚丙烯树脂微粒分散于其中而不溶解该微粒的组分都可以用作分散介质。该分散介质可以是水、乙二醇、甘油、甲醇、乙醇或其混合物。优选一种水基分散介质,更优选水、最优选去离子水。相对于5L容积的反应釜,分散介质使用量为1~4L,优选2.5~3.5L。
为了促进微粒在分散介质中的分散,优选使用一种表面活性剂,可以是硬脂酸,十二烷基苯磺酸钠,季铵化物,卵磷脂,氨基酸,甜菜碱,脂肪酸甘油酯,脂肪酸山梨坦(失水山梨醇脂肪酸酯),聚山梨酯,优选阴离子型表面活性剂十二烷基苯磺酸钠,相对于每100重量份该聚丙烯树脂微粒而言,该表面活性剂的使用量一般为0.001~1重量份,较好是0.01~0.5重量份,优选0.1~0.3重量份。
为了防止发泡步骤期间聚丙烯微粒彼此的熔融粘合,理想的是向该分散介质中添加一种属于微细有机或无机固体的分散剂。为了便于操作,较好的是使用一种无机粉末。该分散剂可以是天然的或合成的粘土矿物(例如高岭土、云母、镁铝榴石和粘土)、矾土、二氧化钛、碱式碳酸镁、碱式碳酸锌、碳酸钙、二氧化硅、硼酸锌及氧化铁,其中优选高岭土。相对于每100重量份该聚丙烯树脂微粒而言,该分散剂的使用量一般为0.01~5重量份,较好是0.1~3重量份,优选0.5~2重量份。
为了提高该分散剂的分散效率,即在减少该分散剂数量的同时保留其防止微粒熔融粘合的功能,可以向该分散介质中添加一种分散增强剂。该分散增强剂是一种能提供二价或三价阴离子或阳离子的无机化合物。该分散增强剂的实例包括氯化镁、硝酸镁、硫酸镁、氯化铝、硝酸铝、硫酸铝、氯化铁、硫酸铁和硝酸铁,其中优选硫酸铝。该分散增强剂的使用有利于得到表观密度为50g/L或更小的PP发泡珠粒。相对于每100重量份该聚丙烯树脂微粒而言,该分散增强剂的使用量一般为0.0001~1重量份,优选0.01~0.1重量份。
本发明中,上述发泡剂的用量可以按照该发泡剂的种类、发泡温度、和要生产的PP发泡珠粒的表观密度来进行确定。例如当用氮气作为发泡剂且用水作为分散介质时,发泡装置泄压时该密闭容器内的压力、即该密闭容器内上部空间的表压在1~12MPa范围内;若使用二氧化碳为发泡剂,则表压范围在1~7MPa。理想地,随要得到的PP发泡珠粒的表观密度降低,该密闭容器内的压力增大。
本发明还相应提供如上任意一项所述方法制备得到的聚丙烯发泡珠粒。
利用本发明方法制备的聚丙烯发泡珠粒,具有成本低、泡孔致密及孔径分布均匀,燃烧氧指数高等优点,可应用于汽车部件、电子包装以及建筑装饰等对泡沫塑料制品有较高阻燃要求的场合。
具体实施方式
熔体流动速率(MFR):按ISO1133,采用CEAST公司7026型熔体流动速率仪,在230℃,2.16kg载荷下测定。
水下切粒***:Labline100,德国BKG公司。
熔体拉伸测试机:RheotensTM97,德国Goettfert公司。
密度测试仪:CPA225D,密度附件YDK01,德国Satorius公司。测试方法:使用Satorius天平的密度附件,利用排水法得到聚丙烯基体树脂以及聚丙烯发泡珠粒的密度。得到的聚丙烯发泡珠粒的发泡倍率用公式b=ρ1/ρ2计算,其中,b为发泡倍率,ρ1为聚丙烯基体树脂的密度,ρ2为聚丙烯发泡珠粒的密度;本发明中的密度均指材料的表观密度。
开闭孔率测试仪:ULTRAFOAM1200e,美国Quantachrome仪器公司。
下列实施例进一步描述本发明,但是应该说明,本发明决不局限于这些实施例。
基体树脂HMSPP501的制备
聚合反应在一套聚丙烯中试装置上进行。其主要设备包括预聚反应器、第一环管反应器和第二环管反应器。
预聚合反应:流量为约0.5g/hr的主催化剂(DQ-III催化剂,中石化催化剂公司北京奥达分公司提供)、流量为6.33g/hr的助催化剂(三乙基铝)、流量为0.63g/hr的第一外给电子体(二环戊基二甲氧基硅烷,DCPMS)经6℃、20min预接触后,连续地加入连续搅拌釜式预聚反应器进行预聚合反应,预聚合在丙烯液相本体环境下进行,温度为15℃,停留时间为约4min,此条件下催化剂的预聚倍数为约120~150倍。进预聚反应器的TEA/DCPMS摩尔比为20。
环管反应器中的丙烯均聚合:预聚后催化剂连续地进入第一环管反应器中完成第一阶段丙烯均聚合反应,环管聚合反应温度70℃,反应压力4.0MPa,环管反应器的进料中不加氢气,在线色谱检测的氢气浓度﹤10ppmV,得到丙烯聚合物。在第一反应器的聚合物浆液出口处加入0.59g/hr的第二外给电子体2,2-二异丁基-1,3-二甲氧基丙烷(DIBMP),使其与第一阶段得到的丙烯聚合物预混合;其中TEA/DIBMP摩尔比为20。将预混合后的物料进入第二反应器,在第二反应器内加入一定量氢气,在线色谱检测氢气浓度为4000ppmV,在第二反应器中继续引发丙烯均聚合反应。反应完成后,经湿氮气去除反应器内催化剂的活性,合并两阶段产生的聚合物并经加热干燥,得到所述均聚聚丙烯。
基体树脂HMSPP502的制备
同基体树脂HMSPP501的制备,但在第一环管反应器内加入少量氢气,在线色谱检测氢气浓度为300ppmV,且将第二环管反应器内的氢气浓度改为5000ppmV;另外,调节使得第一环管反应器内TEA与DCPMS摩尔比为10,第二环管反应器内TEA与DIBMP摩尔比调整为60。
表1列出了两种基体树脂HMSPP501和HMSPP502以及现有技术中的普通均聚聚丙烯T30S的分析结果。
表1
在本发明中的基体树脂均聚聚丙烯的制备过程中,是根据对不同分子量级分的要求,在不同反应器内加入具有不同特性的外给电子体。具体地,在第一阶段即第一反应器中,本发明需要制备高分子量级分的丙烯聚合物,为了使该级分具有更高的分子量,选择了一种具有较低氢调敏感性的外给电子体,即硅烷类化合物;而在第二阶段中,本发明需要制备较低分子量级分的丙烯聚合物,为了可以使用更少量的氢气,选择了一种较高氢调敏感性的外给电子体,即二醚类化合物。
另外,本发明中加入的二醚类外给电子体与现有技术(WO2011/088754)中的硅烷类外给电子体相比,具有更强的与催化剂活性中心络合的能力,它可以与第一阶段所得聚合物颗粒中的催化活性中心发生反应,生成新的催化活性中心,继续引发丙烯的均聚合。
本发明的聚合方法不仅可得到较宽分子量的丙烯聚合物,而且其最大的特点是极高分子量级分(分子量大于500万)的含量较高,同时较低分子量级分(分子量小于5万)的含量也可保证大于一定量,这样使所得丙烯聚合物的熔体强度有了明显地提高,而且还保证了聚合物的加工性能。
实施例1~10
首先,将包括100重量份的基体树脂和如表2所示重量份数的泡孔成核剂(硼酸锌)、主阻燃剂(聚磷酸铵)和协同阻燃剂(硅橡胶)的微颗粒,和添加剂放入高速搅拌机中高速混合30秒后,加入LabLine100微颗粒制备***,扭矩控制在65%左右,转速300rpm,水下切粒得到聚丙烯树脂微粒。其中,实施例1~8使用的基体树脂为HMSPP501,实施例9~10使用的基体树脂为HMSPP502。实施例1~10所用的添加剂均包括0.2重量份的抗氧剂1010(BASF公司)、0.1重量份的抗氧剂168(BASF公司)和0.05重量份的硬脂酸钙。具体地,通过把基体树脂、泡孔成核剂、阻燃剂、协同阻燃剂,再加上添加剂利用高速搅拌机共混后,通过双螺杆挤出机挤出,导入75℃或以下、较好70℃或以下,更好55~65℃的水中进行微颗粒切割,使每粒的长度/直径比为0.5~2.0、较好0.8~1.3,更好0.9~1.1,且平均重量为0.1~20mg,较好0.2~10mg,更好1~3mg。该平均重量是200个任意选择微粒的平均值。
而在发泡制得所述聚丙烯发泡珠粒的步骤中,具体为:首先,在高压釜中,将所述聚丙烯树脂微粒(HMSPP501或HMSPP502)与分散介质(去离子水)、表面活性剂(十二烷基苯磺酸钠)、分散剂(高岭土)、分散增强剂(硫酸铝)这几种助剂一次性加入混合;相应于100重量份的聚丙烯,几种助剂的重量分数见表2。其次,盖紧釜盖后使用惰性发泡剂将反应釜内残余空气排出,去除反应釜内空气;将惰性发泡剂喂入到该高压釜中,初步调整压力直到其稳定;随后搅拌在该高压釜中的分散体,以匀速加热将其加热到比膨胀温度低0.5~1℃。随后,调整釜内压力达到发泡所需压力;以0.1℃/分钟的平均加热速度将温度升高到发泡温度,发泡温度比微粒熔融温度低0.5~1℃;在发泡温度和压力条件下,持续搅拌0.25~0.5小时。最后,将该高压釜的出料口打开,使反应釜内的物料***到收集罐中,以获得聚丙烯发泡珠粒;在进行出料的同时喂入惰性发泡剂气体,使得在全部粒子完全发泡且进入收集罐前,该高压釜中的压力保持在发泡压力附近。其中,实施例1~10和对比例1~6中使用的惰性发泡剂均为CO2。
对比例1~6
采用中国石油化工股份有限公司齐鲁分公司生产的普通均聚聚丙烯T30S代替实施例中的HMSPP501及HMSPP502进行试验。
利用模塑成型机将上述实施例和对比例中制备得到的发泡珠粒制备为发泡板材,按照10mm*10mm*150mm的规格加工成样条,并按照国标GB T2406.2-2009描述的方法进行氧指数测试,其结果见表2。
表2
从实验结果可见,实施例1~10中以牌号为HMSPP501或HMSPP502的高熔体强度聚丙烯为基体树脂,得到泡孔致密均匀,表面光滑的发泡珠粒;更加优选地,通过加入微量的协同阻燃剂硅橡胶,其与泡孔成核剂相互作用后,可有效降低主阻燃剂聚磷酸铵的添加量,主阻燃剂聚磷酸铵添加量为15~25份时即可生产氧指数高于28的阻燃产品。而对比例1~6中使用普通均聚聚丙烯T30S,制备过程所需温度更高,得到的发泡珠粒密度较大,泡孔密度低且稀疏不均匀,珠粒表面不平整;且即使加入大量主阻燃剂及协同阻燃剂仍然无法满足氧指数要求,主要是由于T30S的熔体强度较低、造成泡孔结构破裂而无法形成完整的成碳层。
Claims (10)
1.一种聚丙烯发泡珠粒的制备方法,其特征在于,所述发泡珠粒采用均聚聚丙烯为基体树脂,以聚磷酸铵为阻燃剂,在发泡剂存在下发泡制得;其中,所述均聚聚丙烯采用如下方法制备得到:在两个或以上串联操作的反应器中,进行两阶段或以上丙烯均聚合反应,其中,在包括第一外给电子体组分的齐格勒-纳塔催化剂存在下进行第一阶段丙烯均聚合反应,所得聚合物的MFR控制为0.01~0.4g/10min;在第一阶段反应生成物的基础上、在氢气和第二外给电子体组分存在下继续进行第二阶段丙烯均聚合反应;合并两段所得聚合物得到所述均聚聚丙烯,其MFR控制为0.2~15g/10min;且其中所述第一外给电子体为硅烷类化合物,第二外给电子体为二醚类化合物。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述硅烷类化合物为四个连接在硅原子上的有机基团任选自烃基和烷氧基的化合物;优选所述硅烷类化合物为选自四甲氧基硅烷、正丙基三乙氧基硅烷、异丁基三乙氧基硅烷、异丁基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、正丙基三甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷、三甲基甲氧基硅烷、三甲基乙氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、二异丁基二甲氧基硅烷、甲基环己基二甲氧基硅烷、甲基异丁基二甲氧基硅烷、二环己基二甲氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷和二环戊基二甲氧基硅烷中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述二醚类化合物为1,3-二醚类化合物,其结构通式为:
其中,R1和R2相同或者不同,优选R1和R2均为C1~C20的直链烷基;R3~R8彼此相同或者不同,选自氢、卤原子、直链或支链的C1~C20烷基、C3~C20环烷基、C6~C20芳基、C7~C20烷芳基、C7~C20芳烷基中的一种,R3~R8的基团间可键连成环。
4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,所述二醚类化合物为选自2,2-二异丁基-1,3-二甲氧基丙烷、2,2-苯基-1,3-二甲氧基丙烷、2,2-苯甲基-1,3-二甲氧基丙烷、2-异丙基-2-异戊基-1,3-二甲氧基丙烷、2,2-双(环己甲基)-1,3-二甲氧基丙烷、2-异丙基-2-3,7-二甲辛基-二甲氧基丙烷、2,2-异丙基-1,3-二甲氧基丙烷、2-异丙基-2-环己甲基-1,3-二甲氧基丙烷、2,2-二异丁基-1,3-二乙氧基丙烷、2,2-二异丁基-1,3-二丙氧基丙烷、2-异丙基-2-异戊基-1,3-二乙氧基丙烷、2-异丙基-2-异戊基-1,3-二丙氧基丙烷和2,2-双(环己甲基)-1,3-二乙氧基丙烷中的一种或多种。
5.根据权利要求1~4中任意一项所述的方法,其特征在于,在第一阶段丙烯均聚合前所述第一外给电子体参与丙烯预聚合,和/或在第二阶段丙烯均聚合前所述第二外给电子体参与预混合。
6.根据权利要求1~4中任意一项所述的方法,其特征在于,还包括在聚丙烯发泡珠粒的制备方法中添加硅橡胶为协同阻燃剂。
7.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述发泡剂为二氧化碳和/或氮气。
8.根据权利要求1~7中任意一项所述的方法,其特征在于,将包括基体树脂、泡孔成核剂、主阻燃剂聚磷酸铵、和任选的协同阻燃剂、添加剂熔融共混后、造粒形成聚丙烯树脂微粒,所述聚丙烯树脂微粒与助剂混合后在发泡剂存在下发泡制得所述聚丙烯发泡珠粒。
9.根据权利要求8所述的方法,其特征在于,所述泡孔成核剂为选自硼酸锌、二氧化硅、滑石、碳酸钙、硼砂和氢氧化铝中的一种或多种;所述助剂包括分散介质、表面活性剂、分散剂和分散增强剂;在基体树脂为100重量份时,所述泡孔成核剂为0.001~1重量份、优选为0.01~0.05重量份,所述主阻燃剂为1~80重量份、优选为10~35重量份,所述协同阻燃剂为0~0.1重量份、优选为0.001~0.005重量份,所述表面活性剂为0.001~1重量份、优选0.1~0.3重量份,所述分散剂为0.01~5重量份、优选0.5~2重量份,所述分散增强剂为0.0001~1重量份、优选0.01~0.1重量份。
10.一种如权利要求1~9中任意一项所述方法制备得到的聚丙烯发泡珠粒。
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Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106633375A (zh) * | 2016-10-09 | 2017-05-10 | 安顺集团建设有限公司 | 一种燃气管道的对接固定结构及其施工方法 |
CN106633360A (zh) * | 2016-11-21 | 2017-05-10 | 广东炜林纳新材料科技股份有限公司 | 一种耐低温冲击的聚丙烯发泡珠粒成型体及其制备方法 |
CN107141544A (zh) * | 2017-06-28 | 2017-09-08 | 顾秋军 | 一种阻燃泡沫材料及其制备方法 |
CN110317399A (zh) * | 2019-06-29 | 2019-10-11 | 浙江大学 | 膨胀阻燃聚丙烯轻量化材料及其连续挤出发泡制备方法 |
CN111234373A (zh) * | 2018-11-28 | 2020-06-05 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | 一种无卤阻燃聚丙烯泡沫材料的制备方法 |
US10882968B2 (en) | 2016-08-30 | 2021-01-05 | Lcy Chemical Corporation | Polypropylene foams and processes of making |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101942148A (zh) * | 2010-10-14 | 2011-01-12 | 北京东方绿达科技发展有限责任公司 | 新型阻燃材料及其制备方法 |
WO2011088754A1 (zh) * | 2010-01-22 | 2011-07-28 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种具有高熔体强度的丙烯均聚物及其制备方法 |
-
2013
- 2013-06-28 CN CN201310270422.6A patent/CN104250400B/zh active Active
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2011088754A1 (zh) * | 2010-01-22 | 2011-07-28 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种具有高熔体强度的丙烯均聚物及其制备方法 |
CN101942148A (zh) * | 2010-10-14 | 2011-01-12 | 北京东方绿达科技发展有限责任公司 | 新型阻燃材料及其制备方法 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
内罗·帕斯奎尼主编: "《聚丙烯手册》", 30 June 2008, article "齐格勒-纳塔催化剂的最新进展及其工业应用", pages: 71-72 * |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10882968B2 (en) | 2016-08-30 | 2021-01-05 | Lcy Chemical Corporation | Polypropylene foams and processes of making |
CN106633375A (zh) * | 2016-10-09 | 2017-05-10 | 安顺集团建设有限公司 | 一种燃气管道的对接固定结构及其施工方法 |
CN106633360A (zh) * | 2016-11-21 | 2017-05-10 | 广东炜林纳新材料科技股份有限公司 | 一种耐低温冲击的聚丙烯发泡珠粒成型体及其制备方法 |
CN107141544A (zh) * | 2017-06-28 | 2017-09-08 | 顾秋军 | 一种阻燃泡沫材料及其制备方法 |
CN111234373A (zh) * | 2018-11-28 | 2020-06-05 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | 一种无卤阻燃聚丙烯泡沫材料的制备方法 |
CN111234373B (zh) * | 2018-11-28 | 2022-11-15 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | 一种无卤阻燃聚丙烯泡沫材料的制备方法 |
CN110317399A (zh) * | 2019-06-29 | 2019-10-11 | 浙江大学 | 膨胀阻燃聚丙烯轻量化材料及其连续挤出发泡制备方法 |
CN110317399B (zh) * | 2019-06-29 | 2020-11-13 | 浙江大学 | 膨胀阻燃聚丙烯轻量化材料及其连续挤出发泡制备方法 |
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