CN111499976A - 一种聚丙烯成核降温双功能母粒及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及熔喷技术领域,更具体地,本发明涉及一种聚丙烯成核降温双功能母粒及其制备方法和应用。本发明提供一种聚丙烯成核降温双功能母粒,通过制备得到的具有稳定泡孔和开孔率的双功能母粒,可高效吸附过氧化物,使其均匀分散在双功能母粒内部,当用于制备熔喷料时,可促进过氧化物和成核剂的分散,实现均匀降解,避免过度降解等现象的发生,得到高熔体流动速率的熔喷料,且可促进成核剂等对熔喷料晶粒的细化等,得到高透明度的熔喷料,可制备得到无纺布等,从而用于过滤、吸纳、保暖、吸油等领域,如用于制备口罩等。
Description
技术领域
本发明涉及熔喷技术领域,更具体地,本发明涉及一种聚丙烯成核降温双功能母粒及其制备方法和应用。
背景技术
熔喷(melt-blowing)工艺是将经螺杆挤出的熔体用高速高温气流喷吹,使熔体细流受到较高倍率拉伸而形成超细短纤维,然后堆积到凝网帘或成网滚筒上,形成连续的短纤维网,后经自黏合作用或其他加固工艺而制作非织造布。故需要熔喷母料具有稳定的高流动性(熔融指数非很高)、分子量分布窄、灰分低、无其他产物残留、优良的纺丝性能等性能。
其中为了得到高流动性的熔喷母料,可使用化学降解的方法,在聚合物熔喷时或熔喷前,可采用过氧化物来实现化学降解,来修正聚合物熔体粘度和分子量分布,帮助熔喷料在制造熔喷布时具备更好的成型条件和产品性能(提高驻极效果、防止断丝、提升过滤级别)。但是常见的过氧化物由于较活泼的性质,在运输和使用时存在风险,故一般采用降温母粒来降低过氧化物的危险等级。
降温母粒最初是用在聚丙烯纺丝加工中,为了降低聚丙烯的高粘度,防止在高加工温度下其它助剂颜料等分解而开发的。降温母粒能够降低聚丙烯的分子量,从而降低了聚丙烯的加工温度。它的主要成分是有机过氧化物。降温母粒一般可降低纺丝温度10~50℃,改善了纺丝过程中的温度环境。
传统的聚丙烯降温母粒通常都是采用以聚烯烃为载体,加入有机过氧化物和其他加工助剂,通过挤出造粒机熔融挤出造粒而获得降温母粒。但采用通过熔融挤出造粒的方法获得降温母粒,存在有机过氧化物受热分解***的风险;且由于受到分解***风险的限制,母粒中有机过氧化物也存在含量不高的问题。故需要采用更温和的方法来制备降温母粒。
另外,随着熔喷加工的成熟,对熔喷料的机械性能、耐热性能、耐老化性能和光泽度等提出了更高的要求,故在熔喷加工中会添加成核剂等助剂,但一般成核剂可能会存在耐热性和分散性等问题,故制备具有降温、成核双功能母粒是目前研究的重点。
发明内容
为了解决上述问题,本发明第一个方面提供了一种聚丙烯成核降温双功能母粒,所述双功能母粒的制备原料包括发泡载体、成核剂和过氧化物;
所述成核剂占双功能母粒的重量百分数为1~1.5wt%;
所述过氧化物占双功能母粒的重量百分数为7.5~10wt%。
作为本发明一种优选的技术方案,所述发泡载体的制备原料包括聚烯烃和发泡剂;聚烯烃包括均聚聚烯烃,所述均聚聚烯烃选自聚乙烯、聚丙烯、聚丁二烯、聚苯乙烯中的一种。
作为本发明一种优选的技术方案,所述聚丙烯的熔体流动速率为1~20g/10min。
作为本发明一种优选的技术方案,所述聚烯烃还包括共聚聚烯烃,所述共聚聚烯烃的单体包括C2~C8链状单烯烃、C4~C8链状二烯烃、环状单烯烃中的两种及以上。
作为本发明一种优选的技术方案,所述共聚聚烯烃的熔体流动速率为1~10g/10min。
作为本发明一种优选的技术方案,所述成核剂选自山梨醇类成核剂、羧酸盐类成核剂、磷酸盐类成核剂、高分子类成核剂中的一种或多种。
作为本发明一种优选的技术方案,所述发泡载体的制备方法包括以下步骤:
将聚烯烃和成核剂加热到150~160℃混合后,以15~20MPa的压力注入发泡剂,混合,并从口膜挤出,所述口膜的压力降为15~20MPa,得到发泡载体;所述发泡载体的开孔率为70~80%。
本发明第二方面提供一种如上所述的聚丙烯成核降温双功能母粒的制备方法,包括以下步骤:
将所述过氧化物用发泡载体吸附,得到所述双功能母粒。
本发明第三个方面提供一种熔喷料,所述熔喷料的制备原料包括热塑性树脂、如上所述的双功能母粒,所述双功能母粒占熔喷料的6~8wt%。
本发明第四个方面提供一种如上所述的聚丙烯成核降温双功能母粒的应用,用于生产高熔融指数的聚丙烯。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果:本发明提供一种聚丙烯成核降温双功能母粒,通过制备得到的具有稳定泡孔和开孔率的双功能母粒,可高效吸附过氧化物,使其均匀分散在双功能母粒内部,当用于制备熔喷料时,可促进过氧化物和成核剂的分散,实现均匀降解,避免过度降解等现象的发生,得到高熔体流动速率的熔喷料,且可促进成核剂等对熔喷料晶粒的细化等,得到高透明度的熔喷料,可制备得到无纺布等,从而用于过滤、吸纳、保暖、吸油等领域,如用于制备口罩等。
具体实施方式
参选以下本发明的优选实施方法的详述以及包括的实施例可更容易地理解本发明的内容。除非另有限定,本文使用的所有技术以及科学术语具有与本发明所属领域普通技术人员通常理解的相同的含义。当存在矛盾时,以本说明书中的定义为准。
如本文所用术语“由…制备”与“包含”同义。本文中所用的术语“包含”、“包括”、“具有”、“含有”或其任何其它变形,意在覆盖非排它性的包括。例如,包含所列要素的组合物、步骤、方法、制品或装置不必仅限于那些要素,而是可以包括未明确列出的其它要素或此种组合物、步骤、方法、制品或装置所固有的要素。
连接词“由…组成”排除任何未指出的要素、步骤或组分。如果用于权利要求中,此短语将使权利要求为封闭式,使其不包含除那些描述的材料以外的材料,但与其相关的常规杂质除外。当短语“由…组成”出现在权利要求主体的子句中而不是紧接在主题之后时,其仅限定在该子句中描述的要素;其它要素并不被排除在作为整体的所述权利要求之外。
当量、浓度、或者其它值或参数以范围、优选范围、或一系列上限优选值和下限优选值限定的范围表示时,这应当被理解为具体公开了由任何范围上限或优选值与任何范围下限或优选值的任一配对所形成的所有范围,而不论该范围是否单独公开了。例如,当公开了范围“1至5”时,所描述的范围应被解释为包括范围“1至4”、“1至3”、“1至2”、“1至2和4至5”、“1至3和5”等。当数值范围在本文中被描述时,除非另外说明,否则该范围意图包括其端值和在该范围内的所有整数和分数。
单数形式包括复数讨论对象,除非上下文中另外清楚地指明。“任选的”或者“任意一种”是指其后描述的事项或事件可以发生或不发生,而且该描述包括事件发生的情形和事件不发生的情形。
说明书和权利要求书中的近似用语用来修饰数量,表示本发明并不限定于该具体数量,还包括与该数量接近的可接受的而不会导致相关基本功能的改变的修正的部分。相应的,用“大约”、“约”等修饰一个数值,意为本发明不限于该精确数值。在某些例子中,近似用语可能对应于测量数值的仪器的精度。在本申请说明书和权利要求书中,范围限定可以组合和/或互换,如果没有另外说明这些范围包括其间所含有的所有子范围。
此外,本发明要素或组分前的不定冠词“一种”和“一个”对要素或组分的数量要求(即出现次数)无限制性。因此“一个”或“一种”应被解读为包括一个或至少一个,并且单数形式的要素或组分也包括复数形式,除非所述数量明显旨指单数形式。
以下通过具体实施方式说明本发明,但不局限于以下给出的具体实施例。
本发明第一个方面提供了一种聚丙烯成核降温双功能母粒,双功能母粒的制备原料包括发泡载体、成核剂和过氧化物;
所述成核剂占双功能母粒的重量百分数为1~1.5wt%;
所述过氧化物占双功能母粒的重量百分数为7.5~10wt%。
【发泡载体】
在一种实施方式中,本发明所述发泡载体的制备原料包括聚烯烃和发泡剂。
聚烯烃
在一种实施方式中,本发明所述聚烯烃包括均聚聚烯烃,所述均聚聚烯烃选自聚乙烯、聚丙烯、聚丁二烯、聚苯乙烯中的一种。
优选地,本发明所述均聚聚烯烃为聚丙烯。
聚丙烯是丙烯加聚反应而成的聚合物。系白色蜡状材料,外观透明而轻。在80℃以下能耐酸、碱、盐液及多种有机溶剂的腐蚀,能在高温和氧化作用下分解。聚丙烯化学性能很稳定,是非极性材料,所以电性能优异,并且它有一定的刚性,表面效应好,加工温度高,所以容易进行成型加工。但是聚丙烯属于结晶聚合物,与聚乙烯性能相似,在结晶熔点以下几乎不流动,结晶熔点以上其熔体黏度急剧变少。由于这一特性,在聚丙烯发泡过程中所产生的气泡很难被包住。另外,聚丙烯从熔体变成结晶态要放出大量的结晶热,使熔体转变成固体所需时间较长。聚丙烯一般透气率较高,发泡气体易逃逸,故适于聚丙烯发泡的时间较窄,加工较困难聚丙烯广泛应用于服装、毛毯等纤维制品、医疗器械、汽车、自行车、零件、输送管道、化工容器等生产,也用于食品、药品包装。作为聚丙烯的实例,包括但不限于,埃克森美孚的PP6282NE1、PP6302E1、PP1304E3、PP1304E5、PP1304E6、PP2822E2、PP3155E5、PP5032E3、PP5032E5、PP5722E1;镇海炼化的CMPP、PPH-MD-105、PP B02、PP T30S、PP S38F、PP F39S、PP T36F、PP C30S、PP T30G。
更优选地,本发明所述聚丙烯的熔体流动速率为1~20g/10min;进一步地,本发明所述聚丙烯的熔体流动速率为1~10g/10min。
熔体流动速率(简称MFR,熔体质量流动速率),也指熔融指数(MI),是在标准化熔融指数仪中于一定的温度和压力下,树脂熔料通过标准毛细管在一定时间内(一般10min)内流出的熔料克数,单位为g/10min。熔体流动速率是一个选择塑料加工材料和牌号的重要参考依据,能使选用的原材料更好地适应加工工艺的要求,使制品在成型的可靠性和质量方面有所提高。本发明所述熔体流动速率为230℃/2.16kg条件下的熔体流动速率。
进一步优选地,本发明所述聚烯烃还包括共聚聚烯烃,所述共聚聚烯烃的单体包括C2~C8链状单烯烃、C4~C8链状二烯烃、环状单烯烃中的两种及以上。
作为C2~C8链状单烯烃的实例,包括但不限于,乙烯、丙烯、1-丁烯、1-辛烯。
作为C4~C8链状二烯烃的实例,包括但不限于,丁二烯、异戊二烯。
作为环状单烯烃的实例,包括但不限于,苯乙烯,环己烯,苯乙烯的衍生物,如卤代苯乙烯。
更进一步优选地,本发明所述共聚聚烯烃选自乙烯-辛烯共聚物、乙烯-丙烯共聚物、乙烯-丙烯-己二烯共聚物、苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯共聚物、氢化苯乙烯异戊二烯共聚物中的一种或多种。
在一种优选的实施方式中,本发明所述共聚聚烯烃的单体包括环状单烯烃和链状二烯烃,重量比大于60/40;进一步地,本发明所述共聚聚烯烃的单体包括环状单烯烃和链状二烯烃,重量比为61/39~80/20。
在一种更优选的实施方式中,本发明所述共聚聚烯烃的单体包括丁二烯和苯乙烯;进一步地,本发明所述共聚聚烯烃为苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯共聚物。
苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯共聚物(简称SEBS)是以聚苯乙烯为末端段,以聚丁二烯加氢得到的苯乙烯-丁烯共聚物为中间弹性嵌段的线性三嵌共聚物。SEBS不含不饱和双键,因此具有良好的稳定性和耐老化性。作为苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯共聚物的实例,包括但不限于,日本旭成化工的H1221、H1052、H1031、H1041、H1051、H1043、H1141、H1053。
在一种进一步优选的实施方式中,本发明所述共聚聚烯烃的熔体流动速率为1~10g/10min。
在一种更进一步优选的实施方式中,本发明所述共聚聚烯烃和均聚聚烯烃的重量比为(0.2~0.3):1;进一步地,本发明所述共聚聚烯烃和均聚聚烯烃的重量比为0.25:1。
申请人发现,通过添加共聚聚烯烃,如苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯共聚物和聚丙烯共同作用,可提高聚丙烯的发泡稳定性,减少泡孔的塌陷等现象,这可能是因为通过添加共聚聚烯烃,尤其是含有环状单体和链状单体共聚得到的聚烯烃时,因为具有相似的链状结构,具有好的相容性,可形成聚丙烯连续相和共聚聚烯烃分散相的均匀结构,当发泡时,一方面共聚聚烯烃的分散相可作为成核点,从而使得聚丙烯的结晶温度提高,提高聚丙烯的熔体强度,减少聚丙烯发泡过程中泡孔的塌陷和气体逃逸,提高泡孔的稳定,另一方面,共聚聚烯烃分散相在熔融过程中可起到物理交联点的作用,阻碍聚丙烯长链的运动,使得聚丙烯熔体粘度相对于温度的敏感性下降,从而进一步增加聚丙烯发泡时的熔体强度。
另外,当采用链状单体和环状单体共聚时,尤其是增加环状单体的含量时,因为环状单体链段,如聚苯乙烯链段先进行结晶,使得聚丙烯和聚苯乙烯链段处发生脱黏,提高泡孔壁裂开,提高开孔的比例,进而促进对成核剂和过氧化物的吸附和提高用于聚丙烯熔喷料时的成核剂和过氧化物的分散,从而提高聚丙烯熔喷料的透明和熔体流动速率等性能。而当共聚聚烯烃的环状单体较少时,则会影响开孔的效率和泡孔稳定性。
发泡剂
在一种实施方式中,本发明所述发泡剂占聚烯烃的重量百分数为8~10wt%;进一步地,本发明所述发泡剂占聚烯烃的重量百分数为9wt%。
优选地,本发明所述发泡剂为物理发泡剂和/或化学发泡剂。
作为物理发泡剂的实例,包括但不限于,二氧化碳、氮气、丁烷、丙烷、戊烷、庚烷。
作为化学发泡剂的实例,包括但不限于,偶氮类发泡剂、亚硝酸类发泡剂、磺酰肼类发泡剂、碳酸盐类发泡剂。
更优选地,本发明所述发泡剂为二氧化碳。
本发明使用二氧化碳作为发泡剂,采用超临界二氧化碳发泡成型。超临界发泡成型是一种物理发泡成型技术,同时也是一种微孔发泡成型技术,它是在注塑、挤出以及吹塑成型工艺中,先将超临界状态的二氧化碳或氮气等其他气体注入到特殊的塑化装置中,使气体与熔融原料充分均匀混合/扩散后,形成单相混合溶胶,然后将该溶胶导人模具型腔或挤出口模,使溶胶产生大的压力降,从而使气体析出形成大量的气泡核;在随后的冷却成型过程中,溶胶内部的气泡核不断长大成型,最终获得发泡的塑料制品。
进一步优选地,本发明所述发泡载体的制备方法包括以下步骤:
将聚烯烃和成核剂加热到150~160℃混合后,以15~20MPa的压力注入发泡剂,混合,并从口膜挤出,所述口膜的压力降为15~20MPa,得到发泡载体;所述发泡载体的开孔率为70~80%
口膜的压力将为预混物流经口膜时下降的压力。
在发泡材料中的泡孔包括开孔和闭孔,开孔为泡孔壁没有完全封闭,并且和其他泡孔直接或间接相通,闭孔为封闭的泡孔,不合其他泡孔相同,其中开孔率为开孔的体积百分数,可根据本领域熟知的方法测试得到,如ASTM D2856-94。
申请人发现,为了提高对过氧化物的吸附效率和吸附均匀性,申请人采用二氧化碳作为发泡剂,并将成核剂和聚烯烃共同作用,在促进发泡载体的形成和稳定同时,成核剂也可以在制成的双功能母粒用于熔喷料时,发挥成核的作用,从而和过氧化物一起达到成核降温双功能。
且申请人通过使用超临界二氧化碳的挤出发泡控制泡孔的形态和开孔率,且申请人发现,当控制二氧化碳的含量以及发泡的温度和压力降时,可在聚丙烯较小的气泡中均匀分布着共聚聚烯烃中较大的气泡的结构,促进气泡间的毛细孔连接,来达到更大的开孔率,这可能是因为二氧化碳在不同温度和压力下对不同的聚烯烃的溶解性不同,在二氧化碳和聚烯烃熔融过程中,聚丙烯对二氧化碳的溶解度大于共聚聚烯烃,如苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯共聚物,故在发泡过程中,聚丙烯连续相和界面处的泡孔成核能力较强,且因为聚丙烯和共聚聚烯烃的二氧化碳浓度梯度较大,当预混物经过口膜降压时,预混物的体系不稳定,聚丙烯连续相中的二氧化碳趋向于向共聚聚烯烃扩散,在促进共聚聚烯烃中泡孔成核的同时促进共聚聚烯烃中泡孔的生长,从而使得分散相中泡孔尺寸明显大于连续相中泡孔尺寸,且泡孔的生长有利于压缩连续相中小泡孔的气泡壁,一方面促进了开孔率,形成大小泡孔均匀分布的结构,另一方面促进了对过氧化物的吸附。
且申请人发现,当二氧化碳浓度过高,或者压力降过高时,开孔率过大,反而不利于对过氧化物的吸附,这可能是因为过大的二氧化碳浓度或压力将破坏了大孔和小孔的结构,使得泡孔开裂明显,彼此间的毛细孔破坏,影响了毛细现象,过氧化物多数吸附在表面,造成吸附效率下降,从而当用于聚丙烯喷熔料的制备时,影响了过氧化物的用量和分布,影响最终的熔体流动速率和透明度等性能。此外,申请人发现,当二氧化碳浓度过低,导致在分散相和连续相的二氧化碳浓度差较小甚至没有时,则泡孔的尺寸相似,且壁厚较厚,开孔率下降,影响过氧化物的吸附,且当压力降过大时,泡孔密度增加,但尺寸缩小,也不利于对成核剂和过氧化物的吸附。
【成核剂】
成核剂是适用于聚乙烯、聚丙烯等不完全结晶塑料,通过改变树脂的结晶行为,加快结晶速率、增加结晶密度和促使晶粒尺寸微细化,达到缩短成型周期、提高制品透明性、表面光泽、抗拉强度、刚性、热变形温度、抗冲击性、抗蠕变性等物理机械性能的新功能助剂。在一种实施方式中,本发明所述成核剂选自山梨醇类成核剂、羧酸盐类成核剂、磷酸盐类成核剂、高分子类成核剂中的一种或多种。
作为山梨醇类成核剂的实例,包括但不限于,1-(2-丁烯基)山梨醇、1-丁基山梨醇、1-(2-甲基烯丙基)山梨醇、1-异丁基山梨醇、1-乙烯基山梨醇、1-乙基山梨醇。
作为羧酸盐类成核剂的实例,包括但不限于,苯甲酸钠、对叔丁基苯甲酸羟基铝。
作为磷酸盐类成核剂的实例,包括但不限于,双(4-叔丁基苯)磷酸钠,如日本旭电化工的ADK STAB NA-10,美国Witco Argus的Mark 2180;2,2′-亚甲基-双(4,6-二叔丁基苯基)磷酸钠,如日本旭电化工的ADK STAB NA-11、汽巴精化的Irgastab NA-11;双[2,2’-亚甲基-二(4,6-二叔丁基苯基)]磷酸铝。
作为高分子类成核剂的实例,包括但不限于,聚乙烯-丙烯酸钠、聚乙烯-丙烯酸锌、乙烯/甲基丙烯酸盐树脂。
优选地,本发明所述成核剂为磷酸盐类成核剂;进一步地,本发明所述磷酸盐类成核剂为双(4-叔丁基苯基)磷酸钠和/或2,2′-亚甲基-双(4,6-二叔丁基苯基)磷酸钠;进一步地,本发明所述磷酸盐类成核剂为2,2′-亚甲基-双(4,6-二叔丁基苯基)磷酸钠。
申请人发现,当使用本发明提供的双功能母粒用于聚丙烯熔喷料的制备时,可提高熔喷料的透明度,这可能是因为通过双功能母粒中吸附的有机膦酸盐类成核剂和载体中的共聚聚烯烃共同作用,一方面促进了有机膦酸盐类成核剂在熔喷料中的均匀分散,起到异相成核的作用,提高微晶数量,并细化晶粒,提高制备的透明度,且由于载体中的共聚聚烯烃和成核剂以及聚丙烯均具有高的相容性,可减少有机膦酸盐成核剂的非同质效应,进一步促进透明度;另外,通过使用共聚聚烯烃,可和聚丙烯长链相互缠绕,减少了链段的规整度和有序性,阻碍了晶体的生长,避免大尺寸警惕对光的折射和散射,从而提高熔喷料的透明度。
另外,通过使用有机膦酸盐成核剂,也有利于提高载体对过氧化物的吸附,这主要是因为有机膦酸盐成核剂中含有苯环的结构,可以促进过氧化物进入大的泡孔中,增加过氧化物吸附进入载体内部并沉积在泡孔中的概率,提高过氧化物的稳定性,减少过氧化物的分解,当用于熔喷料的制备时,可更好的发挥对聚丙烯的降解,形成熔体流动速率和分子量分布更好的聚丙烯。
【过氧化物】
本发明不对过氧化物做具体限定,在一种实施方式中,本发明所述过氧化物选自过氧化二叔丁基、2,5-二甲基-2,5-双(过氧化叔丁基)己烷、3,6,9-三乙基-3,6,9-三甲基-1,4,7-三过氧壬烷、双(叔丁基过氧化二异丙基)苯中的一种或多种。
申请人发现,通过使用双功能母粒,可促进过氧化物在熔喷料加工中的均匀性,实现均匀降解,这主要是因为随着喷熔料的熔融加工,过氧化物和成核剂被释放出来,而由于其中含有的共聚聚烯烃好的相容性,有利于成核剂和过氧化物随之均匀分散,且当过氧化物引发自由基生成时,由于自由基较强的活性,容易诱发聚丙烯分子链中产生较多的活性中心,产生过度降解,而通过使用本发明的大环的有机膦酸盐和共聚聚烯烃的稳定作用,可阻止更多活性中心使得聚丙烯链过度断裂,影响分子量分布和力学性能。
本发明第二个方面提供如上所述的聚丙烯成核降温双功能母粒的制备方法,包括以下步骤:
将所述过氧化物用发泡载体吸附,得到所述双功能母粒。
本发明第三个方面提供一种熔喷料,所述熔喷料的制备原料包括热塑性树脂和如上所述的双功能母粒,所述双功能母粒占熔喷料的6~8wt%;进一步地,本发明所述双功能母粒占熔喷料的8wt%。
热塑性树脂具有受热软化、冷却硬化的性能,而且不起化学反应,无论加热和冷却重复进行多少次,均能保持这种性能。热塑性树脂由于韧性好、损伤容限大、介电常数良好,同时储存期不受限制、不需低温贮存、成型不需要热压罐等大型专用设备,尤其是它具有良好的可循环性、可回收、可重复利用和不污染环境的特性适应了当今材料环保的发展方向。本发明不对热塑性树脂做具体限定,可列举的有,聚酯、聚酰胺、聚乙烯、聚四氟乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氨基甲酸酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、乙烯-醋酸乙烯共聚物,其中聚丙烯是熔喷加工中应用最多的树脂。
优选地,本发明所述热塑性树脂的熔体流动速率为2~50g/10min。
更优选地,本发明所述熔喷料的制备原料还包括助剂。
本发明不对喷熔料的助剂做具体限定,可根据喷熔料的应用进行选自,可列举的有,抗氧剂、润滑剂、硬度调节剂、光亮剂、抗静电剂、颜料、阻燃剂。
抗氧剂是一类化学物质,当其在聚合物体系中仅少量存在时,就可延缓或抑制聚合物氧化过程的进行,从而阻止聚合物的老化并延长其使用寿命。作为抗氧剂的实例,包括但不限于,芳香胺类抗氧剂,如二苯胺及其衍生物和聚合物、对苯二胺及其衍生物和聚合物、二氢喹啉及其衍生物和聚合物;受阻酚类抗氧剂,如2,6-三级丁基-4-甲基苯酚、双(3,5-三级丁基-4-羟基苯基)硫醚、四(β-(3,5-二叔丁基4-羟基苯基)丙酸)季戊四醇酯;硫代二丙酸双酯;亚磷酸酯;在一种优选的实施方式中,本发明所述抗氧剂占熔喷料的重量百分数为0~1wt%。
润滑剂用以降低摩擦副的摩擦阻力、减缓其磨损的润滑介质。作为润滑剂的实例,包括但不限于,硅油、白矿油、脂肪酸酰胺、硬脂酸钡、硬脂酸镁、石蜡、聚乙烯蜡、乙撑双硬脂酸酰胺、乙烯-醋酸乙烯共聚物、季戊四醇硬脂酸酯、乙烯-丙烯酸共聚物或芳族磷酸酯;在一种优选的实施方式中,本发明所述润滑剂占熔喷料的重量百分数为0~1wt%。
抗静电剂是添加在塑料之中或涂敷于模塑制品的表面,以达到减少静电积累目的的一类添加剂。作为抗静电剂的实例,包括但不限于,阳离子抗静电剂、阴离子抗静电剂、非离子型抗静电剂、聚醚和聚酰胺的共聚物、两性离子型抗静电剂、永久型抗静电剂、改性的碳纳米管、石墨烯、金属粉、导电石墨;在一种优选的实施方式中,本发明所述抗静电剂占熔喷料的重量百分数为0~1wt%。
颜料是指能使物体染上颜色的物质。作为颜料的实例,包括但不限于,金属氧化物、硫化物、硫-硒化物、硫酸盐、硅酸颜料、炭黑;在一种优选的实施方式中,本发明所述颜料占熔喷料的重量百分数为0~1wt%。
阻燃剂,赋予易燃聚合物难燃性的功能性助剂。作为阻燃剂的实例,包括但不限于,有机溴系阻燃剂,如十溴二苯乙烷、四溴双酚A双(2,3-二溴丙基)醚、三(三溴新戊基)磷酸酯、三(2,3-二溴丙基)异三聚氰酸酯、溴化亚胺、溴化环氧树脂、三(三溴苯氧基)三嗪、四溴双酚A、四溴双酚S双(2,3-二溴丙基)醚;次磷酸盐阻燃剂,如次磷酸铝、次磷酸钙、二甲基次磷酸铝、二乙基次磷酸铝、甲基乙基次磷酸铝;磷酸酯阻燃剂,如磷酸三苯酯、间苯二酚双(二苯基磷酸酯)、双酚A-双(二苯基磷酸酯)、低聚芳基磷酸酯的至少一种;聚磷酸盐阻燃剂,如聚磷酸铵、三聚氰胺磷酸盐、三聚氰胺焦磷酸盐、三聚氰胺聚磷酸盐;在一种优选的实施方式中,本发明所述阻燃剂占熔喷料的重量百分数为0~1wt%。
本发明所述熔喷料为根据本领域熟知的方法制备得到,在一种实施方式中,本发明所述熔喷料的制备方法包括以下步骤:将所述熔喷料的制备原料熔融共混、挤出、冷却、切粒、干燥,得到所述熔喷料。
本发明第四个方面提供一种如上所述的聚丙烯成核降温双功能母粒的应用,用于生产高熔融指数的聚丙烯。
实施例
下面通过实施例对本发明进行具体描述。有必要在此指出的是,以下实施例只用于对本发明作进一步说明,不能理解为对本发明保护范围的限制,该领域的专业技术人员根据上述本发明的内容做出的一些非本质的改进和调整,仍属于本发明的保护范围。
实施例1
本例提供一种双功能母粒,所述双功能母粒的制备原料包括发泡载体、成核剂和过氧化物;所述成核剂占双功能母粒的重量百分数为1.25wt%;所述过氧化物占双功能母粒的重量百分数为10wt%;所述发泡载体的制备原料包括聚烯烃和二氧化碳,所述聚烯烃包括苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯共聚物和聚丙烯,重量比为0.2:1,所述二氧化碳占聚烯烃的重量百分数为8wt%;所述发泡载体的制备方法包括以下步骤:熔融混合:将聚烯烃和成核剂加热到160℃混合后,以15MPa的压力注入二氧化碳,混合,并从口膜挤出,所述口膜的压力降为15MPa,得到发泡载体。
所述聚丙烯为埃克森美孚的PP6282NE1(熔体流动速率为1.8g/10min)。
所述苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯共聚物为日本旭成化工的H1043(熔体流动速率为2g/10min,乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯共聚物的苯乙烯单体和丁二烯单体的重量比为67/33)。
所述成核剂为2,2′-亚甲基-双(4,6-二叔丁基苯基)磷酸钠,购自日本旭电化工的ADK STAB NA-11。
所述过氧化物为过氧化二叔丁基。
本例还提供如上所述的双功能母粒的制备方法,包括以下步骤:
将所述过氧化物用发泡载体吸附,得到所述双功能母粒。
本例还提供一种熔喷料,所述熔喷料的制备原料按重量百分数计,包括热塑性树脂和8wt%如上所述的双功能母粒、0.5wt%抗氧剂;所述热塑性树脂为聚丙烯,购自埃克森美孚的PP1304E6(熔体流动速率为13g/10min),所述抗氧剂为四(β-(3,5-二叔丁基4-羟基苯基)丙酸)季戊四醇酯。
本例还提供如上所述的熔喷料的制备方法,包括以下步骤:将所述熔喷料的制备原料熔融共混、挤出、冷却、切粒、干燥,得到所述熔喷料。
实施例2
本例提供一种双功能母粒,所述双功能母粒的制备原料包括发泡载体、成核剂和过氧化物;所述成核剂占双功能母粒的重量百分数为1.25wt%;所述过氧化物占双功能母粒的重量百分数为10wt%;所述发泡载体的制备原料包括聚烯烃和二氧化碳,所述聚烯烃包括苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯共聚物和聚丙烯,重量比为0.3:1,所述二氧化碳占聚烯烃的重量百分数为10wt%;所述发泡载体的制备方法包括以下步骤:熔融混合:将聚烯烃和成核剂加热到150℃混合后,以20MPa的压力注入二氧化碳,混合,并从口膜挤出,所述口膜的压力降为20MPa,得到发泡载体。
所述聚丙烯为埃克森美孚的PP6302E1(熔体流动速率为1.9g/10min)。
所述苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯共聚物为日本旭成化工的H1043(熔体流动速率为2g/10min,乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯共聚物的苯乙烯单体和丁二烯单体的重量比为67/33)。
所述成核剂为2,2′-亚甲基-双(4,6-二叔丁基苯基)磷酸钠,购自日本旭电化工的ADK STAB NA-11。
所述过氧化物为2,5-二甲基-2,5-双(过氧化叔丁基)己烷。
本例还提供如上所述的双功能母粒的制备方法,包括以下步骤:
将所述过氧化物用发泡载体吸附,得到所述双功能母粒。
本例还提供一种熔喷料,所述熔喷料的制备原料按重量百分数计,包括热塑性树脂和8wt%如上所述的双功能母粒、0.5wt%抗氧剂;所述热塑性树脂为聚丙烯,购自埃克森美孚的PP1304E6(熔体流动速率为13g/10min),所述抗氧剂为四(β-(3,5-二叔丁基4-羟基苯基)丙酸)季戊四醇酯。
本例还提供如上所述的熔喷料的制备方法,包括以下步骤:将所述熔喷料的制备原料熔融共混、挤出、冷却、切粒、干燥,得到所述熔喷料。
实施例3
本例提供一种双功能母粒,所述双功能母粒的制备原料包括发泡载体、成核剂和过氧化物;所述成核剂占双功能母粒的重量百分数为1.25wt%;所述过氧化物占双功能母粒的重量百分数为10wt%;所述发泡载体的制备原料包括聚烯烃和二氧化碳,所述聚烯烃包括苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯共聚物和聚丙烯,重量比为0.25:1,所述二氧化碳占聚烯烃的重量百分数为9wt%;所述发泡载体的制备方法包括以下步骤:熔融混合:将聚烯烃和成核剂加热到155℃混合后,以18MPa的压力注入二氧化碳,混合,并从口膜挤出,所述口膜的压力降为18MPa,得到发泡载体。
所述聚丙烯为埃克森美孚的PP2822E2(熔体流动速率为4g/10min)。
所述苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯共聚物为日本旭成化工的H1043(熔体流动速率为2g/10min,乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯共聚物的苯乙烯单体和丁二烯单体的重量比为67/33)。
所述成核剂为2,2′-亚甲基-双(4,6-二叔丁基苯基)磷酸钠,购自日本旭电化工的ADK STAB NA-11。
所述过氧化物为2,5-二甲基-2,5-双(过氧化叔丁基)己烷。
本例还提供如上所述的双功能母粒的制备方法,包括以下步骤:
将所述过氧化物用发泡载体吸附,得到所述双功能母粒。
本例还提供一种熔喷料,所述熔喷料的制备原料按重量百分数计,包括热塑性树脂和8wt%如上所述的双功能母粒、0.5wt%抗氧剂;所述热塑性树脂为聚丙烯,购自埃克森美孚的PP1304E6(熔体流动速率为13g/10min),所述抗氧剂为四(β-(3,5-二叔丁基4-羟基苯基)丙酸)季戊四醇酯。
本例还提供如上所述的熔喷料的制备方法,包括以下步骤:将所述熔喷料的制备原料熔融共混、挤出、冷却、切粒、干燥,得到所述熔喷料。
实施例4
本例提供一种双功能母粒,其具体实施方式同实施例3,不同之处在于,所述聚烯烃为聚丙烯。
本例还提供如上所述的双功能母粒的制备方法,其具体实施方式同实施例3。
本例还提供一种熔喷料,其具体实施方式同实施例3。
本例还提供如上所述的熔喷料的制备方法,其具体实施方式同实施例3。
实施例5
本例提供一种双功能母粒,其具体实施方式同实施例3,不同之处在于,所述聚丙烯为埃克森美孚的PP3155E5(熔体流动速率为36g/10min)。
本例还提供如上所述的双功能母粒的制备方法,其具体实施方式同实施例3。
本例还提供一种熔喷料,其具体实施方式同实施例3。
本例还提供如上所述的熔喷料的制备方法,其具体实施方式同实施例3。
实施例6
本例提供一种双功能母粒,其具体实施方式同实施例3,不同之处在于,所述苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯共聚物为日本旭成化工的H1052(熔体流动速率为3g/10min,乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯共聚物的苯乙烯单体和丁二烯单体的重量比为20/80)。
本例还提供如上所述的双功能母粒的制备方法,其具体实施方式同实施例3。
本例还提供一种熔喷料,其具体实施方式同实施例3。
本例还提供如上所述的熔喷料的制备方法,其具体实施方式同实施例3。
实施例7
本例提供一种双功能母粒,其具体实施方式同实施例3,不同之处在于,所述苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯共聚物为日本旭成化工的H1141(熔体流动速率为22g/10min,乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯共聚物的苯乙烯单体和丁二烯单体的重量比为30/70)。
本例还提供如上所述的双功能母粒的制备方法,其具体实施方式同实施例3。
本例还提供一种熔喷料,其具体实施方式同实施例3。
本例还提供如上所述的熔喷料的制备方法,其具体实施方式同实施例3。
实施例8
本例提供一种双功能母粒,其具体实施方式同实施例3,不同之处在于,所述苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯共聚物替换成乙烯-辛烯共聚物,所述乙烯-辛烯共聚物购自POE8450(熔体流动速率为3g/10min(190℃/2.16kg))。
本例还提供如上所述的双功能母粒的制备方法,其具体实施方式同实施例3。
本例还提供一种熔喷料,其具体实施方式同实施例3。
本例还提供如上所述的熔喷料的制备方法,其具体实施方式同实施例3。
实施例9
本例提供一种双功能母粒,其具体实施方式同实施例3,不同之处在于,所述聚烯烃包括苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯共聚物和聚丙烯,重量比为0.5:1。
本例还提供如上所述的双功能母粒的制备方法,其具体实施方式同实施例3。
本例还提供一种熔喷料,其具体实施方式同实施例3。
本例还提供如上所述的熔喷料的制备方法,其具体实施方式同实施例3。
实施例10
本例提供一种双功能母粒,其具体实施方式同实施例3,不同之处在于,所述二氧化碳占聚烯烃的重量百分数为4wt%。
本例还提供如上所述的双功能母粒的制备方法,其具体实施方式同实施例3。
本例还提供一种熔喷料,其具体实施方式同实施例3。
本例还提供如上所述的熔喷料的制备方法,其具体实施方式同实施例3。
实施例11
本例提供一种双功能母粒,其具体实施方式同实施例3,不同之处在于,所述二氧化碳占聚烯烃的重量百分数为15wt%。
本例还提供如上所述的双功能母粒的制备方法,其具体实施方式同实施例3。
本例还提供一种熔喷料,其具体实施方式同实施例3。
本例还提供如上所述的熔喷料的制备方法,其具体实施方式同实施例3。
实施例12
本例提供一种双功能母粒,其具体实施方式同实施例3,不同之处在于,所述发泡载体的制备方法包括以下步骤:熔融混合:将聚烯烃加热到175℃混合后,以18MPa的压力注入二氧化碳,熔融混合40min后,得到预混物;发泡:将预混物在155℃搅拌,并从口膜挤出,所述口膜的压力降为25MPa,得到发泡载体。
本例还提供如上所述的双功能母粒的制备方法,其具体实施方式同实施例3。
本例还提供一种熔喷料,其具体实施方式同实施例3。
本例还提供如上所述的熔喷料的制备方法,其具体实施方式同实施例3。
实施例13
本例提供一种双功能母粒,其具体实施方式同实施例3,不同之处在于,所述成核剂为双(4-叔丁基苯)磷酸钠,购自日本旭电化工的ADK STAB NA-11。
本例还提供如上所述的双功能母粒的制备方法,其具体实施方式同实施例3。
本例还提供一种熔喷料,其具体实施方式同实施例3。
本例还提供如上所述的熔喷料的制备方法,其具体实施方式同实施例3。
性能评价
将实施例提供的作为实验组进行下述实验。
1、开孔率:将实施例提供的发泡载体根据ASTM D2856-94测试开孔率,其中1级为开孔率为70~80%,2级为开孔率大于80%,3级为开孔率小于70%,结果见表1。
2、泡孔均匀性:将实施例提供的发泡载体沿垂直于挤出方向切开,并使用扫描电镜观察泡孔形状,观察泡孔大小、分散情况和连通情况,结果见表1。
表1性能表征测试
3、熔体流动速率:将实施例提供的熔喷料根据GB T3682测试在230℃/2.16kg的熔体流动速率,其中1级为熔体流动速率大于1500g/10min,2级为熔体流动速率小于等于1500g/10min,大于1450g/10min,3级为熔体流动速率小于等于1450g/10min,大于1400g/10min,4级为熔体流动速率小于等于1400g/10min,大于1300g/10min,5级为熔体流动速率小于等于1300g/10min,结果见表2。
4、分子量分布指数:将实施例提供的喷熔料通过GPC测试分子量分布指数,其中分子量分布指数=重均分子量/数均分子量,分子量分布指数越小,表示分子量分布越窄,并进行评价,其中1级为分子量分布指数小于2.7,2级为分子量分布指数小于2.9,大于等于2.7,3级为分子量分布指数小于3.2,大于等于2.9,4级为分子量分布指数小于3.5,大于等于3.2,5级为分子量分布指数大于等于3.5,结果见表2。
5、透光率:将实施例提供的熔喷料根据GB T2410测试透光率,并进行评价,其中1级为透光率大于等于95%,2级为透光率小于95%,大于等于90%,3级为透光率小于90%,大于等于85%,4级为透光率小于85%,大于等于80%,5级为透光率小于80%,结果见表2。
表2性能表征测试
实施例 | 熔体流动速率 | 分子量分布指数 | 透光率 |
1 | 1级 | 2级 | 1级 |
2 | 1级 | 1级 | 2级 |
3 | 1级 | 1级 | 1级 |
4 | 5级 | 5级 | 5级 |
5 | 5级 | 5级 | 5级 |
6 | 3级 | 4级 | 3级 |
7 | 4级 | 5级 | 4级 |
8 | 3级 | 3级 | 2级 |
9 | 3级 | 3级 | 3级 |
10 | 4级 | 5级 | 4级 |
11 | 4级 | 5级 | 3级 |
12 | 3级 | 3级 | 2级 |
13 | 2级 | 2级 | 2级 |
由表1和表2测试结果可知,本发明提供的聚丙烯成核降温双功能母粒可用于熔喷工艺,制备得到的熔喷料具有好的熔体流动速率,最高可达到1500g/10min,且具有较低的分子量分布和好的透明度,可用于过滤、吸纳、保暖等各种领域。
前述的实例仅是说明性的,用于解释本发明所述方法的一些特征。所附的权利要求旨在要求可以设想的尽可能广的范围,且本文所呈现的实施例仅是根据所有可能的实施例的组合的选择的实施方式的说明。因此,申请人的用意是所附的权利要求不被说明本发明的特征的示例的选择限制。在权利要求中所用的一些数值范围也包括了在其之内的子范围,这些范围中的变化也应在可能的情况下解释为被所附的权利要求覆盖。
Claims (10)
1.一种聚丙烯成核降温双功能母粒,其特征在于,所述双功能母粒的制备原料包括发泡载体、成核剂和过氧化物;
所述成核剂占双功能母粒的重量百分数为1~1.5wt%;
所述过氧化物占双功能母粒的重量百分数为7.5~10wt%。
2.根据权利要求1所述的聚丙烯成核降温双功能母粒,其特征在于,所述发泡载体的制备原料包括聚烯烃和发泡剂;聚烯烃包括均聚聚烯烃,所述均聚聚烯烃选自聚乙烯、聚丙烯、聚丁二烯、聚苯乙烯中的一种。
3.根据权利要求2所述的聚丙烯成核降温双功能母粒,其特征在于,所述聚丙烯的熔体流动速率为1~20g/10min。
4.根据权利要求2所述的聚丙烯成核降温双功能母粒,其特征在于,所述聚烯烃还包括共聚聚烯烃,所述共聚聚烯烃的单体包括C2~C8链状单烯烃、C4~C8链状二烯烃、环状单烯烃中的两种及以上。
5.根据权利要求4所述的聚丙烯成核降温双功能母粒,其特征在于,所述共聚聚烯烃的熔体流动速率为1~10g/10min。
6.根据权利要求2所述的聚丙烯成核降温双功能母粒,其特征在于,所述成核剂选自山梨醇类成核剂、羧酸盐类成核剂、磷酸盐类成核剂、高分子类成核剂中的一种或多种。
7.根据权利要求2~6任意一项所述的聚丙烯成核降温双功能母粒,其特征在于,所述发泡载体的制备方法包括以下步骤:
将聚烯烃和成核剂加热到150~160℃混合后,以15~20MPa的压力注入发泡剂,混合,并从口膜挤出,所述口膜的压力降为15~20MPa,得到发泡载体;所述发泡载体的开孔率为70~80%。
8.一种根据权利要求1~7任意一项所述的聚丙烯成核降温双功能母粒的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
将所述过氧化物用发泡载体吸附,得到所述双功能母粒。
9.一种熔喷料,其特征在于,所述熔喷料的制备原料包括热塑性树脂、根据权利要求1~7任意一项所述的双功能母粒,所述双功能母粒占熔喷料的6~8wt%。
10.一种根据权利要求1~7任意一项所述的聚丙烯成核降温双功能母粒的应用,其特征在于,用于生产高熔融指数的聚丙烯。
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CN202010439106.7A CN111499976B (zh) | 2020-05-22 | 2020-05-22 | 一种聚丙烯成核降温双功能母粒及其制备方法和应用 |
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