CN105733093A - 一种高流动性聚丙烯纤维专用树脂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高流动性聚丙烯纤维专用树脂，以均聚聚丙烯树脂、有机过氧化物、抗氧剂和加工助剂为主要原料制备而成，以均聚聚丙烯树脂的质量为基准，所述原料间的质量比为：均聚聚丙烯树脂﹕有机过氧化物=100﹕0.04～0.12，均聚聚丙烯树脂﹕抗氧剂=100﹕0.10～0.25，均聚聚丙烯树脂﹕加工助剂=100﹕0.05～0.15。本发明提供的高流动性聚丙烯纤维专用树脂具有高熔融指数、窄分子量分布，同时保持优良的力学性能，具有较高的断裂伸长率、灰分低及色度好等良好的成纤性能。

Description

一种高流动性聚丙烯纤维专用树脂及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种聚丙烯树脂，具体涉及一种高流动性聚丙烯纤维专用树脂，同时，本发明还涉及该聚丙烯纤维专用树脂的制备方法。

背景技术

纤维是聚丙烯树脂的第四大消费领域，聚丙烯纤维是以聚丙烯为原料通过熔融纺丝制成的一种纤维制品，由于聚丙烯纤维具有质轻、无毒性、耐磨、憎水、耐脏、易洗易干、隔热等优点，被广泛应用于工业、农业、包装、家用、医用等众多领域，是近年来合成纤维中发展最快的品种，已成为仅次于涤纶的第二大合成纤维产品。聚丙烯纤维以纤维形态分类可分为扁丝、长丝、短纤维、双组分纤维等；按加工方法分可分为棘丝、普通长丝、复合纤维膨体纱、短纤维、无纺布等。其中无纺布由于具有独特性能，迅速发展，使聚丙烯纤维的应用领域和需求量不断扩大，除了用作工业用布、过滤材料、土工布、农业用布、覆盖材料之外，也可用于医用材料、卫生材料、一次性材料、服装、装饰等方面。

随着聚丙烯纤维差别化、功能化的发展，对纤维级聚丙烯专用树脂的性能也提出了更高的要求，其必须具有高熔体流动速率，窄分子量分布，高等规度，高断裂伸长率，低灰分和凝胶粒子等，以提高纤维纺丝速度，降低加工温度，这样才能提高使用效率和降低能耗；而高拉伸性能则可以降低纤维纤度，制品薄，满足无纺布对手感、强度等性能要求。

目前，工业上生产高流动性聚丙烯的方法主要有氢调法和可控流变法两种。前者是采用新型催化剂结合调节高阻聚剂如氢气浓度的方法，来降低聚丙烯分子量，从而提高聚丙烯熔融指数。该方法受到催化剂体系、反应条件等限制，产品分子量分布比较宽，不利于提高纤维的强度；此外，工业化生产时，过渡料多，聚合反应控制难度大。后者是在挤出造粒过程中，往聚丙烯基础树脂中添加过氧化物进行降解，以提高其熔融指数。此法生产转换过程短，过渡料少，聚合反应容易控制，其产品具有熔融指数可控范围宽、分子量分布窄等优点。

国内虽然有高流动性聚丙烯纤维专用树脂的报道，但产品质量存在熔指波动大，分子量分布宽，稳定性较差，杂质含量偏高，生产薄型产品时断丝和并丝现象严重等问题，只能应用在产业布和低端的一次性尿布中，而用于生产高档聚丙烯纤维制品的细旦、超细旦、薄型纤维制品等所需原料则主要依靠进口解决。因此，急需要一种方法制备高流动性聚丙烯树脂，具有高熔融指数、窄分子量分布的同时，还能大体保持产品的力学性能，确保树脂的具有均一、稳定的成纤性能，能适用于薄型纺织制品。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种高流动性聚丙烯纤维专用树脂，其具有高熔融指数、窄分子量分布，同时保持优良的力学性能，具有较高的断裂伸长率、灰分低及色度好等良好的成纤性能。

本发明的目的之二是提供上述高流动性聚丙烯纤维专用树脂的制备方法，该制备方法简单，聚合反应容易控制，适合工业化生产。

本发明的第一个目的是通过以下技术方案来实现的：一种高流动性聚丙烯纤维专用树脂，以均聚聚丙烯树脂、有机过氧化物、抗氧剂和加工助剂为主要原料制备而成，以均聚聚丙烯树脂的质量为基准，所述原料间的质量比为：

均聚聚丙烯树脂﹕有机过氧化物=100﹕0.04～0.12；

均聚聚丙烯树脂﹕抗氧剂=100﹕0.10～0.25；

均聚聚丙烯树脂﹕加工助剂=100﹕0.05～0.15。

本发明所述聚丙烯纤维专用树脂的分子量分布≤3.0，熔融指数(MFR)30～80g/10min，拉伸断裂伸长率>500%。

本发明所述的均聚聚丙烯，通常使用齐格勒-纳塔催化剂对丙烯进行聚合反应，制备方法可以是本体法聚合反应，也可以是本体-气相法聚合反应，还可以是气相法聚合反应。本发明中所述均聚聚丙烯的熔融指数(MFR₂)为1～10g/10min。

为保证有机过氧化物能有效引发降解反应，本发明所述的有机过氧化物采用具有半衰期为1h时所对应的温度为130℃~150℃的有机过氧化物，本发明中包括但不限于2,5-二甲基-2,5-二叔丁基过氧化已烷、过氧化二叔丁基、过氧化二异丙苯、二异丙苯过氧化氢、2,5-二甲基-2,5-二叔丁基过氧化已炔和二特戊基过氧化物中的一种或两种以上的组合。此外，物料在螺杆挤出机中的停留时间控制在30~150秒，需要有机过氧化物具有平稳、迅速的引发速率，以保证其在挤出机中完全分解而非在制备的最终聚丙烯树脂中仍有残留，否则将对聚丙烯树脂的耐老化性能造成极大影响。进一步地，本发明所述的有机过氧化物优选2,5-二甲基-2,5-二叔丁基过氧化已烷和过氧化二叔丁基的复配物，二者的质量比为6-8﹕2-5。

抗氧剂可以提高聚丙烯树脂在加工和使用过程中的耐热老化性能，作为本发明的一个实施例，所述的抗氧剂可以选用受阻酚类抗氧剂与亚磷酸酯类抗氧剂的复配物。复配物中，受阻酚类抗氧剂与亚磷酸酯类抗氧剂质量比可以为1﹕2。

本发明所述的加工助剂包括低分子酯类硬脂酸、硬脂酸钙、硬脂酸锌和硬脂酸复合酯类中的一种或两种以上的组合。作为本发明的一个实施例，所述加工助剂为硬脂酸钙和硬脂酸甘油酯的组合。

本发明所述高流动性聚丙烯纤维专用树脂的制备方法，包括以下步骤：

(1)将均聚聚丙烯树脂、有机过氧化物、抗氧剂和加工助剂按配比在30～70℃下混合，得到混合物料；

(2)将步骤(1)得到的混合物料加入挤出机中进行造粒，即得到聚丙烯纤维专用树脂。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

(1)本发明制备的聚丙烯树脂，兼具有高流动性、窄分子量分布、高断裂伸长率、低灰分、低色度的优点。

(2)本发明制备的聚丙烯树脂，按照GB3682（230℃，2.16kg）进行测试，其具有熔融指数MFR为30～80g/10min。

(3)本发明制备的聚丙烯树脂，按照行业通用方法进行测试，分子量分布≤3.0。

(4)本发明制备的聚丙烯树脂，按照GB/T1040-92进行测试，拉伸速率为50mm/min，拉伸断裂伸长率>500%。

(5)本发明制备方法采用可控流变降解技术，使用少量的有机过氧化物对均聚聚丙烯进行降解，牌号间切换周期短，生产速率高，满足高流动性的加工性能，获得更窄分子量分布，同时具有良好的力学性能。

(6)本发明提供的聚丙烯树脂，具有良好的加工流动性和成纤性能，可用于纺粘无纺布、SMS无纺布等，特别适用高速纺的薄型纺织制品，能赋予制品柔韧性能。

具体实施方式

分别按下表1和2中的均聚聚丙烯、有机过氧化物、成核剂、抗氧剂和加工助剂的重量份配比来取各原料：

实施例1～4及对比例1-3所用的均聚聚丙烯由中国石化茂名分公司生产，牌号是PPH-T03，熔融指数2.0～5.0g/10min。实施例5所用的均聚聚丙烯由中国石化茂名分公司生产，牌号是S1003，熔融指数(MFR₂)为2.0～5.0g/10min。

实施例1～5及对比例1-3有机过氧化物为2,5-二甲基-2,5-二叔丁基过氧化已烷和过氧化二叔丁基的复配物，2,5-二甲基-2,5-二叔丁基过氧化已烷和过氧化二叔丁基质量比为7:3，有机过氧化物具有半衰期为1小时所对应的温度为130～150℃。加工助剂为硬脂酸钙、或单硬脂酸甘油酯。

实施例1～5采用的抗氧剂为受阻酚类抗氧剂1010与亚磷酸酯类抗氧剂168的复配抗氧剂，二者的质量比为1﹕2。对比例1-3的抗氧剂同样为受阻酚类抗氧剂1010与亚磷酸酯类抗氧剂168的复配抗氧剂，二者的质量比为1﹕1。

上述高流动性高韧性聚丙烯树脂的制备方法如下：

（1）将均聚聚丙烯基础树脂、有机过氧化物、抗氧剂和加工助剂分别按表1中的配比充分混合，混合温度控制在30～70℃。

（2）将混合物加入双螺杆挤出机熔融共混并挤出造粒，得到聚丙烯树脂；双螺杆挤出机熔融段温度为230℃，模头温度为180℃，螺杆转速180转/分，混合物在双螺杆挤出机中的停留时间控制在60秒。

造粒后的聚丙烯树脂具体测试结果见表3。由结果可见，实施例1-5的聚丙烯纤维专用树脂具有稿熔融指数、窄分子量分布，黄色指数和灰分含量低，同时保持了优良的力学性能，其中拉伸断裂强度和拉伸断裂伸长率较高，具有均一稳定的成纤性能，适用于薄型纺织制品。

本发明可用其他的不违背本发明的精神或主要特征的具体形式来概述，本发明的上述实施例都只能认为是对本发明的说明而不是限制，凡是依据本发明的实质技术对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种高流动性聚丙烯纤维专用树脂，其特征在于，以均聚聚丙烯树脂、有机过氧化物、抗氧剂和加工助剂为主要原料制备而成，以均聚聚丙烯树脂的质量为基准，所述原料间的质量比为：

均聚聚丙烯树脂﹕有机过氧化物=100﹕0.04～0.12；

均聚聚丙烯树脂﹕抗氧剂=100﹕0.10～0.25；

均聚聚丙烯树脂﹕加工助剂=100﹕0.05～0.15。

2.根据权利要求1所述的高流动性聚丙烯纤维专用树脂，其特征在于，所述聚丙烯纤维专用树脂的分子量分布≤3.0，熔融指数30～80g/10min，拉伸断裂伸长率>500%。

3.根据权利要求1或2所述的高流动性聚丙烯纤维专用树脂，其特征在于，所述均聚聚丙烯的熔融指数为1～10g/10min。

4.根据权利要求1或2所述的高流动性聚丙烯纤维专用树脂，其特征在于，所述的有机过氧化物采用具有半衰期为1h时所对应的温度为130℃~150℃的有机过氧化物。

5.根据权利要求4所述的高流动性聚丙烯纤维专用树脂，其特征在于，所述有机过氧化物包括但不限于2,5-二甲基-2,5-二叔丁基过氧化已烷、过氧化二叔丁基、过氧化二异丙苯、二异丙苯过氧化氢、2,5-二甲基-2,5-二叔丁基过氧化已炔和二特戊基过氧化物中的一种或两种以上的组合。

6.根据权利要求5所述的高流动性聚丙烯纤维专用树脂，其特征在于，所述的有机过氧化物为2,5-二甲基-2,5-二叔丁基过氧化已烷和过氧化二叔丁基的复配物，二者的质量比为6-8﹕2-5。

7.根据权利要求4所述的高流动性聚丙烯纤维专用树脂，其特征在于，所述的抗氧剂为受阻酚类抗氧剂与亚磷酸酯类抗氧剂的复配物；所述的加工助剂包括低分子酯类硬脂酸、硬脂酸钙、硬脂酸锌和硬脂酸复合酯类中的一种或两种以上的组合。

8.根据权利要求7所述的高流动性聚丙烯纤维专用树脂，其特征在于，所述受阻酚类抗氧剂与亚磷酸酯类抗氧剂质量比为1﹕2。

9.根据权利要求7所述的高流动性聚丙烯纤维专用树脂，其特征在于，所述加工助剂为硬脂酸钙和硬脂酸甘油酯的组合。

10.权利要求1-9任一项所述高流动性聚丙烯纤维专用树脂的制备方法，包括以下步骤：

(1)将均聚聚丙烯树脂、有机过氧化物、抗氧剂和加工助剂按配比在30～70℃下混合，得到混合物料；

(2)将步骤(1)得到的混合物料加入挤出机中进行造粒，即得到聚丙烯纤维专用树脂。