CN109438753A - 一种α成核剂组合物及其制备方法与应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种α成核剂组合物及其制备方法与应用。该成核剂组合物由长碳链脂肪酸锂盐和磷酸酯盐类成核剂组成。本发明还公开了该α成核剂组合物的制备方法，常温将长碳链脂肪酸锂盐和磷酸酯盐类成核剂加入到高速搅拌器中，混合3‑5分钟后，加入到捏合机中在220‑250℃下进行反应0.5‑1.0小时，出料冷却粉碎得到α成核剂组合物。该方法制得的α成核剂组合物与聚丙烯相容性好，在聚丙烯中分散性好，能大幅度提高聚丙烯的刚性，同时聚丙烯的韧性也得到了一定程度的提高，制品的尺寸稳定性也达到改善。

Description

一种α成核剂组合物及其制备方法与应用

技术领域

本发明涉及一种α成核剂，尤其涉及一种α成核剂组合物及其制备方法与应用。

背景技术

聚丙烯树脂(PP)价格低廉，性能优异，在五大通用合成树脂中增长速度快、开发潜力大、应用广。由于其本身结构特性，PP的缺点也很明显，如分子链节上的侧甲基降低了链柔曲性，球晶颗粒大，使得其脆化温度高，耐冲击性差，高温刚性和透明性不足；染色性、粘结性、抗电性、亲水性以及与极性聚合物和无机填料的相容性都较差；加工成型收缩率大，抗蠕变性差，制品尺寸稳定性差，容易产生翘曲变形。

PP属于半结晶性聚合物，通过添加成核剂改善其性能是目前产业界常用的方法。PP有α，β，γ，δ和拟六方态5种晶型，其中γ，δ和拟六方态3种晶型需要在特殊情况下才能形成，并且晶型不稳定、实用性不强。目前市售的聚丙烯成核剂种类是α成核剂和β成核剂。α成核剂主要提高聚丙烯的刚性，β成核剂主要提高聚丙烯的韧性。

韧性和刚性是塑料的两个很重要的性能指标，材料的韧性，通常由冲击强度和拉伸断裂伸长率来体现，一般来说，冲击强度和拉伸伸长率越高，则表明材料的韧性越好。刚性一般指材料的强度，通常由拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量等指标体现。数据越高，则表明刚性越好。

一般情况下，使用α成核剂对聚丙烯进行增强改性，刚性提高的同时韧性会有一定程度的下降。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够同时提高聚丙烯树脂的刚性和韧性的α成核剂组合物,并提供此种α成核剂组合物制备方法以及应用。

本发明技术方案如下：

一种α成核剂组合物，该成核剂含有长碳链脂肪酸锂盐和磷酸酯盐类成核剂，所述的长链脂肪酸锂盐为碳链长度≥12的锂盐，所述的磷酸酯盐类成核剂为2，2′-亚甲基-双-(4,6-二叔丁基苯基)磷酸酯钠盐。

所述的长链脂肪酸锂盐可以为月桂酸锂、肉豆蔻酸锂、棕榈酸锂、硬脂酸锂、褐煤蜡酸锂的任意一种或几种的混合物。

所述的长碳链脂肪酸锂盐和磷酸酯盐类成核剂的质量比为0.2-1：1。

本发明的另一目的还在于上述α成核剂组合物的制备及应用方法,技术方案如下：

常温(25-30℃)将一定质量比的长碳链脂肪酸锂盐和磷酸酯盐类成核剂加入到高速搅拌器中，混合3-5分钟后,加入到捏合机中在220-250℃下进行反应0.5-1.0小时，出料冷却粉碎得到α成核剂组合物。

优选的，捏合机中反应温度为230-240℃。

优选的，捏合机中反应时间为0.7小时。

将上述方法制得的α成核剂组合物应用于聚丙烯中，分散性得到改善，在提高聚丙烯制品的刚性的同时，聚丙烯制品的韧性也有提高。

具体的，上述方法制得的α成核剂组合物应用于聚丙烯中，分散性得到改善，聚丙烯制品的弯曲模量在1250MPa以上，拉伸强度在26.5MPa以上，同时聚丙烯制品的冲击强度大于空白聚丙烯制品的冲击强度。

将上述方法制得的α成核剂组合物应用于聚丙烯中，聚丙烯制品的尺寸稳定。

具体的，将上述方法制得的α成核剂组合物应用于聚丙烯中，垂直熔体流动方向(TD)和平行熔体流动方向(MD)尺寸比值小于1.03。

本发明制备的α成核剂组合物，在制备过程中钠离子和锂离子进行了充分交换，不必要依赖在树脂中进行交换，组合物成分稳定，可以更好的保障磷酸酯盐成核剂在聚丙烯树脂中的分散度和均一性，添加本发明制备的α成核剂组合物制品的尺寸稳定性好。

具体实施方式

实施例1

常温将10kg月桂酸锂盐和50kg 2，2′-亚甲基-双-(4,6-二叔丁基苯基)磷酸酯钠盐加入到高速搅拌器中，混合3分钟后，加入到捏合机中在220℃下进行反应0.5小时，出料冷却粉碎得到α成核剂组合物。

实施例2

常温将10kg肉蔻豆酸锂盐和40kg 2，2′-亚甲基-双-(4,6-二叔丁基苯基)磷酸酯钠盐加入到高速搅拌器中，混合3分钟后，加入到捏合机中在230℃下进行反应0.6小时，出料冷却粉碎得到α成核剂组合物。

实施例3

常温将10kg棕榈酸锂盐和30kg 2，2′-亚甲基-双-(4,6-二叔丁基苯基)磷酸酯钠盐加入到高速搅拌器中，混合4分钟后，加入到捏合机中在,240℃下进行反应0.7小时，出料冷却粉碎得到α成核剂组合物。

实施例4

常温将10kg硬脂酸锂盐和20kg 2，2′-亚甲基-双-(4,6-二叔丁基苯基)磷酸酯钠盐加入到高速搅拌器中，混合4分钟后，加入到捏合机中在,240℃下进行反应0.8小时，出料冷却粉碎得到α成核剂组合物。

实施例5

常温将10kg褐煤蜡酸锂盐和10kg 2，2′-亚甲基-双-(4,6-二叔丁基苯基)磷酸酯钠盐加入到高速搅拌器中，混合5分钟后，加入到捏合机中在,250℃下进行反应1.0小时，出料冷却粉碎得到α成核剂组合物。

性能比较

PP树脂，牌号K4912，熔融指数12g/10min，燕山石化；α成核剂组合物，实施例1、2、3样品；磷酸酯盐成核剂，TMP-1(2，2′-亚甲基-双-(4,6-二叔丁基苯基)磷酸酯钠)，山西省化工研究所(有限公司)。将PP树脂和成核剂混合均匀后，加入到SHJ-2型同向旋转的双螺杆挤出机中，主机频率确定，从加料口到机头各个区的温度分别为180/200/210/225/214/205/180℃,挤出,水冷拉条,造粒,然后在100℃下干燥4h。将共混制备的粒料用FT-150注塑机注塑标准样条进行测试，料筒温度220，230℃，注射压力50MPa，保压时间15s。

1.刚性

弯曲模量根据GB/T 9341-2008测量，拉伸强度根据GB/T1040.2-2006测量。

表1刚性对比

	空白	实例1	实例2	实例3	实例4	实例5	TMP-1
								弯曲模量(MPa)	1017.9	1258.6	1289.3	1273.4	1268.5	1270.3	1157.3
拉伸强度(MPa)	23.73	26.8	27.5	27.1	26.9	27.0	26.6

从表1中可以看出，与空白和添加TMP-1成核剂相比，添加实例1-5合成的α成核剂组合物制备的样条刚性大幅度的提高。

2.韧性

悬臂梁缺口冲击强度根据GB/T 1843-2008测量，断裂伸长率根据GB/T1040.2-2006测量。

表2韧性对比

	空白	实例1	实例2	实例3	实例4	实例5	TMP-1
								冲击强度(MPa)	6.55	6.60	6.75	6.85	6.58	6.73	5.79
断裂伸长率(％)	325	527	517	531	508	515	276

从表3中可以看出，与空白相比，添加实例1-5合成的α成核剂组合物制备的样条韧性都有所提高，而添加TMP-1成核剂的样品的韧性有所降低。

3.尺寸稳定性

样片尺寸稳定性由垂直熔体流动方向(TD)和平行熔体流动方向(MD)尺寸比值来表示，比值越接近1越好，结果见表3。

表3样片尺寸稳定性

	实例1	实例2	实例3	实例4	实例5	TMP-5
							尺寸稳定性	1.01	1.03	1.02	1.03	1.02	1.18

从表3中可以看出，与添加TMP-1成核剂相比，添加实例1-5合成的α成核剂组合物制备的样条尺寸稳定。

使用本发明方法制得的α成核剂组合物与聚丙烯相容性好，在聚丙烯中分散性好，能大幅度提高聚丙烯的刚性，同时聚丙烯的韧性也得到了一定程度的提高，制品的尺寸稳定性也达到改善。

以上所述实施例仅表达了本发明的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于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。

Claims (10)

1.一种α成核剂组合物，其特征在于：所述的成核剂组合物含有长碳链脂肪酸锂盐和磷酸酯盐类成核剂，所述的长链脂肪酸锂盐为碳链长度≥12的锂盐，所述的磷酸酯盐类成核剂为2，2′-亚甲基-双-(4,6-二叔丁基苯基)磷酸酯钠盐。

2.根据权利要求1所述的α成核剂组合物，其特征在于，以下步骤：所述的长链脂肪酸锂盐为月桂酸锂、肉豆蔻酸锂、棕榈酸锂、硬脂酸锂、褐煤蜡酸锂的任意一种或几种的混合物。

3.根据权利要求1所述的α成核剂组合物，其特征在于，所述的长碳链脂肪酸锂盐和磷酸酯盐类成核剂的质量比为0.2-1：1。

4.权利要求1-3所述的任意一种α成核剂组合物制备方法,其特征在于，常温将一定质量比的长碳链脂肪酸锂盐和磷酸酯盐类成核剂加入到高速搅拌器中，混合3-5分钟后,加入到捏合机中在220-250℃下进行反应0.5-1.0小时，出料冷却粉碎得到α成核剂组合物。

5.根据权利要求4所述的α成核剂组合物制备方法,捏合机中反应温度为230-240℃。

6.根据权利要求5所述的α成核剂组合物制备方法,捏合机中反应时间为0.7小时。

7.权利要求1-3所述的任意一种α成核剂组合物的应用方法,其特征在于，将α成核剂组合物应用于聚丙烯中，分散性得到改善，在提高聚丙烯制品的刚性的同时，聚丙烯制品的韧性也有提高。

8.权利要求7所述的α成核剂组合物的应用方法,其特征在于，将α成核剂组合物应用于聚丙烯中，分散性得到改善，聚丙烯制品的弯曲模量在1250MPa以上，拉伸强度在26.5MPa以上，同时聚丙烯制品的冲击强度大于空白聚丙烯制品的冲击强度。

9.权利要求7所述的α成核剂组合物的应用方法,其特征在于，将α成核剂组合物应用于聚丙烯中，聚丙烯制品的尺寸稳定。

10.权利要求9所述的α成核剂组合物的应用方法,其特征在于，将α成核剂组合物应用于聚丙烯中，聚丙烯制品垂直熔体流动方向(TD)和平行熔体流动方向(MD)尺寸比值小于1.03。