CN105440217B - 马来酸酐接枝聚丙烯组合物及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种马来酸酐接枝聚丙烯组合物,其包括按质量百分数计如下组分:聚丙烯基化合物:94~98%;高温引发剂:0.01~1%;低温引发剂:0.01~1%;接枝活化剂:0.3~3%;马来酸酐:1~5%;抗氧剂:0.2~1%;润滑剂:0.2~1%。本发明的优点在于:采用将接枝活化剂、高温引发剂和低温引发剂的液体组合物通过不同的计量装置分别加入反应挤出机的工艺。反应挤出过程中接枝活化剂的提前加入,有效降低接枝反应过程中β‑键的断裂,延长大分子自由基寿命;高温引发剂和低温引发剂的分段加入能够起到良好的协同效果,在提高马来酸酐在聚丙烯上的接枝效率的同时并降低其残留。
Description
技术领域
本发明属于高分子领域,涉及一种低用量、高接枝率马来酸酐接枝聚丙烯组合物及其制备方法。
背景技术
马来酸酐接枝聚丙烯(PP-g-MAH)是一种聚丙烯复合材料中常用的相容剂,常用来改善聚丙烯与极性填料之间的相容性。PP-g-MAH的生产方法主要有反应挤出接枝法、固相接枝法和溶液接枝法。相比较而言,反应挤出接枝法具有操作简单、成本低等优点,已成为目前制备PP-g-MAH产品应用最广泛的方法。
市场上常见的PP-g-MAH产品,普遍存在接枝率相对较低、熔融指数(MFI)偏高,残留马来酸酐单体及其气味无法完全去除等问题。以30%玻纤增强填充聚丙烯(PPGF30)体系为例,通常需要加入3-5wt%的PP-g-MAH产品作为相容剂,才能达到较好效果。PPGF30体系中添加3-5wt%的PP-g-MAH会带来最终制品气味大,生产成本偏高以及制品其他性能下降等一系列问题。
然而,最常见的解决方法是通过引入第二单体,提升马来酸酐的接枝效率,降低马来酸酐残留;或者通过后处理,一定程度上降低马来酸酐残留。第二单体的引入一定程度上能够提升马来酸酐的接枝效率,降低马来酸酐残留,但通常会引入第二单体的气味;后处理工艺主要包括使用溶剂洗涤、固相萃取以及高温真空抽提等,实验表明,后处理工艺对减少马来酸酐在聚丙烯粒子表明的残留有一定效果,而对降低聚丙烯粒子内部的残留效果甚微。
如何通过工艺调整和配方的优化,提升PP-g-MAH产品的接枝率,降低马来酸酐残留及气味一直是该领域的难题。
发明内容
本发明目的是生产一种低用量、高接枝率马来酸酐接枝聚丙烯组合物及其制备方法,该产品具有很高的接枝率,在极低的用量情况下达到与传统添加量相同的效果,从而降低成本和最终产品的气味。
本发明是通过以下技术方案实现的:
第一方面,本发明提供一种马来酸酐接枝聚丙烯组合物,其包括按质量百分数计如下组分:
作为优选方案,所述接枝活化剂选自苯乙烯、二乙烯基苯、1-辛烯、1-癸烯、季戊四醇三丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯、二乙二醇二丙烯酸酯、偏苯三酸三丙烯酯、1,4-丁二醇二甲基丙烯酸酯、1,6-己二醇二甲基丙烯酸酯和三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯中的至少一种。
作为优选方案,所述聚丙烯基化合物选自聚丙烯均聚物、丙烯与乙烯的二元嵌段共聚物、丙烯与乙烯的二元无规共聚物、丙烯-乙烯-丁烯三元共聚物中的至少一种。
作为优选方案,所述高温引发剂引发剂选自过氧化二异丙苯、双叔丁基过氧异丙基苯、2,5-二甲基-2,5-双(叔丁过氧基)-3-己炔、2,5-二甲基-2,5-双(过氧化叔丁基)己烷中的至少一种;低温引发剂选自过氧化苯甲酰、过氧化叔丁基二碳酸酯、叔丁基过氧化氢和过氧-2-乙基己基碳酸叔丁酯中的至少一种。
作为优选方案,所述抗氧剂选自受阻酚类和亚磷酸酯类抗氧剂中的至少一种,优选抗氧剂1010和抗氧剂168中的一种或两种。
作为优选方案,所述润滑剂选自白油、硬脂酸、硬脂酸钙、硬脂酸锌、乙撑双硬脂酰胺中的至少一种。
第二方面,本发明还提供了一种如前述的马来酸酐接枝聚丙烯组合物的制备方法,其包括如下步骤:
将聚丙烯基化合物、马来酸酐、抗氧剂和润滑剂混匀后,通过主喂料口加入反应挤出机;将含有接枝活化剂与白油的组合物、含有高温引发剂与白油的液体组合物和含有低温引发剂与白油的液体组合物别从三个侧喂料口加入反应挤出机中,调整反应挤出机温度为160~250℃,转速为100~400rpm;最后经牵引、造粒及后处理工艺得到最终样品。
作为优选方案,所述反应挤出机的螺杆的长径比大于40。
作为优选方案,所述反应挤出机为单螺杆挤出机、同向双螺杆挤出机或异向双螺杆挤出机。
与现有技术相比,本发明具有如下的有益效果:
1、本发明中,采取将接枝活化剂、高温引发剂和低温引发剂的液体组合物通过计量装置分别加入反应挤出机的工艺,反应挤出过程中接枝活化剂较引发剂提前加入,有效降低聚丙烯反应过程中β-键的断裂,延长大分子自由基寿命;
2、高、低温引发剂的分段加入,一方面可以防止反应挤出过程中局部反应剧烈,分子链的过度降解;另一方面还可以起到良好的协同作用,最大限度的提高马来酸酐在聚丙烯上的接枝效率;
3、本发明既可以大幅度提升马来酸酐接枝聚丙烯的接枝效率,并且该PP-g-MAH产品在极低添加量的情况下达到与传统相容剂相同的效果,从而降低MAH残留和气味。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述,本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显:
图1为本发明中反应挤出机及其侧喂料附属设备示意图;
图2为实施例1中PP-g-MAH产品在PPGF30(PP牌号为K7926,上海赛科)体系中与常规产品性能对比图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明,但不以任何形式限制本发明。应当指出的是,对本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
本发明所用的反应挤出机及其侧喂料附属设备的结构如图1所示,挤出机1上沿挤出方向依次设有主喂料***、三个辅助喂料***、第一真空装置14、第二真空装置15、机头16和牵引造粒装置17,主喂料***包括料筒2、螺杆3、主喂料口4,第一个辅助喂料***包括第一注射装置5、第一储料装置11以及第一微计量装置8,第二个辅助喂料***包括第二注射装置6、第二储料装置12以及第二微计量装置9,第三个辅助喂料***包括第三注射装置7、第三储料装置13以及第三微计量装置10。
实施例1
首先将9.56kg聚丙烯粉料(PP045,镇海炼化)与溶有400g马来酸酐的丙酮溶液通过喷淋的方式均匀混合,然后再加入10g的抗氧剂1010,10g的抗氧剂168以及20g硬脂酸钙,通过高混机混合均匀通过主喂料加入;季戊四醇四丙烯酸酯含量为30%的液体,高温引发剂过氧化二异丙苯(DCP)含量为10%的白油溶液,低温引发剂过氧化二苯甲酰(BPO)含量为10%的白油溶液分别通过的计量装置从侧喂料口加入。调节主喂料口的的喂料量为30kg/h,分别调节含季戊四醇四丙烯酸酯、DCP和过氧化二苯甲酰液体助剂组合物的喂料量为800g/h,200g/h,200g/h。
该方案中采用同向双螺杆挤出机的温度为140℃、160℃、180℃、180℃、180℃、180℃、180℃、170℃、170℃、170℃、170℃、170℃。双螺杆的长径比为48,螺杆转速为250rpm,熔体在螺杆中的停留时间大约为60s。制得样品的相关测试结果如表1。
实施例2
除了配方中未使用季戊四醇四丙烯酸酯,其他组分和工艺实施例1相同。制得样品的相关测试结果如表1。
实施例3
除了配方中未使用低温引发剂过氧化二苯甲酰,含高温引发剂DCP的白油溶液喂料量为400g/h外,其他组分和工艺实施例1相同。制得样品的相关测试结果如表1。
实施例4
除了配方中未使用高温引发剂DCP,含低温引发剂过氧化二苯甲酰液体的喂料量为400g/h,并且从第二个侧喂料***加入,其他组分和工艺实施例1相同。制得样品的相关测试结果如表1。
实施例5
首先将9.56kg聚丙烯粉料(PP045,镇海炼化)与溶有400g马来酸酐的丙酮溶液通过喷淋的方式均匀混合,然后依次10g的抗氧剂1010,10g的抗氧剂168和20g的硬脂酸钙,通过高混机混合均匀通过主喂料加入;活化剂季戊四醇四丙烯酸酯含量为30%的白油溶液,高温引发剂过2,5-二甲基-2,5-双(过氧化叔丁基)己烷(双25)含量为10%的白油溶液,低温引发剂过氧化叔丁基二碳酸酯含量为10%的白油溶液分别通过的液体计量装置从侧喂料口加入。调节主喂料口的喂料量为30kg/h,分别调节含季戊四醇四丙烯酸酯、双25和过氧化叔丁基二碳酸酯液体助剂组合物的喂料量为800g/h,200g/h,200g/h。
该方案中采用同向双螺杆挤出机的温度为180℃~200℃~220℃~220℃~220℃~220℃~220℃~200℃~200℃~200℃~200℃,双螺杆的长径比为40,螺杆转速为200rpm,熔体在螺杆中的停留时间大约为45s。
表1本发明各实施案例所得样品的性能对比及测试标准
*马来酸酐残留指的是残留马来酸酐的质量与添加马来酸酐质量的比值。
本发明实施例1~5得到的产品与现有技术在拉伸强度和冲击强度方面的性能对比如图2所示。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是,本发明并不局限于上述特定实施方式,本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改,这并不影响本发明的实质内容。
Claims (7)
1.一种马来酸酐接枝聚丙烯组合物的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
将聚丙烯基化合物、马来酸酐、抗氧剂和润滑剂混匀后,通过主喂料口加入反应挤出机;
将含有接枝活化剂与白油的组合物、含有高温引发剂与白油的液体组合物和含有低温引发剂与白油的液体组合物依次从沿挤出机机头方向的三个不同侧喂料口加入反应挤出机中,调整反应挤出机温度为160~250℃,转速为100~400rpm;
最后经牵引、造粒及后处理工艺得到最终样品;
所述马来酸酐接枝聚丙烯组合物,包括按质量百分数计如下组分:
所述接枝活化剂为季戊四醇四丙烯酸酯。
2.如权利要求1所述的马来酸酐接枝聚丙烯组合物的制备方法,其特征在于,所述聚丙烯基化合物选自聚丙烯均聚物、丙烯与乙烯的二元嵌段共聚物、丙烯与乙烯的二元无规共聚物、丙烯-乙烯-丁烯三元共聚物中的至少一种。
3.如权利要求1所述的马来酸酐接枝聚丙烯组合物的制备方法,其特征在于,所述高温引发剂选自过氧化二异丙苯、双叔丁基过氧异丙基苯、2,5-二甲基-2,5-双(叔丁过氧基)-3-己炔、2,5-二甲基-2,5-双(过氧化叔丁基)己烷中的至少一种;所述低温引发剂选自过氧化苯甲酰、过氧化叔丁基二碳酸酯、叔丁基过氧化氢和过氧化 -2-乙基己基碳酸叔丁酯中的至少一种。
4.如权利要求1所述的马来酸酐接枝聚丙烯组合物的制备方法,其特征在于,所述抗氧剂选自受阻酚类和亚磷酸酯类抗氧剂中的至少一种。
5.如权利要求1所述的马来酸酐接枝聚丙烯组合物的制备方法,其特征在于,所述润滑剂选自白油、硬脂酸、硬脂酸钙、硬脂酸锌、乙撑双硬脂酰胺中的至少一种。
6.如权利要求1所述的马来酸酐接枝聚丙烯组合物的制备方法,其特征在于,所述反应挤出机的螺杆的长径比大于40。
7.如权利要求6所述的马来酸酐接枝聚丙烯组合物的制备方法,其特征在于,所述反应挤出机为单螺杆挤出机、同向双螺杆挤出机或异向双螺杆挤出机。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
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