專(zhuān)利名稱：一種聚丙烯/粘土納米復(fù)合物及其制備方法和應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種聚丙烯復(fù)合物，特別涉及到聚丙烯/粘土納米復(fù)合物，本發(fā)明還涉及其制備方法和應(yīng)用。
背景技術(shù)：
聚丙烯由于具有優(yōu)良的物理、化學(xué)性能以及價(jià)格低廉等特點(diǎn)，自1957年工業(yè)化以來(lái)得到廣泛應(yīng)用。但由于聚丙烯沒(méi)有極性基團(tuán)，且結(jié)構(gòu)規(guī)整，因而抗靜電性差、回潮率低、且手感不好，大大限制了其在服裝和產(chǎn)業(yè)方面的應(yīng)用。通常采用共混改性的方法使聚丙烯含有極性基團(tuán)，同時(shí)破壞其規(guī)整結(jié)構(gòu)，但往往導(dǎo)致聚丙烯可紡性下降。制備納米復(fù)合物是共混改性的新途徑。由于納米尺度效應(yīng)和強(qiáng)的界面相互作用的影響，使聚丙烯/粘土納米復(fù)合物具有良好的可紡性，同時(shí)制得的聚丙烯纖維可望具有良好的抗靜電性和吸濕性。
目前國(guó)內(nèi)外關(guān)于高聚物/粘土納米復(fù)合物的研究較多，但主要是用于塑料方面，適合于紡制纖維的聚丙烯/粘土納米復(fù)合物的研究未見(jiàn)報(bào)導(dǎo)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是采用熔體插層的方法，通過(guò)雙螺桿共混，讓聚丙烯的鏈插入到準(zhǔn)二維硅酸鹽粘土片層之間并使其解離或部分解離，提供一種適合于紡絲的聚丙烯/粘土納米復(fù)合物。
本發(fā)明還在于提供其制備方法和在紡絲中的應(yīng)用。
本發(fā)明的基本構(gòu)思和主要技術(shù)構(gòu)成如下針對(duì)現(xiàn)有聚丙烯纖維服用的缺點(diǎn)，提供了一種適合于紡制服用纖維的聚丙烯/粘土納米復(fù)合物。為了提高粘土的分散性，對(duì)粘土進(jìn)行有機(jī)化處理，同時(shí)加入一種相容劑，使聚丙烯鏈易于插入粘土片層中，為保證組合物良好的可紡性，初生絲良好的牽伸性及成品絲的力學(xué)性能和產(chǎn)品質(zhì)量，我們采用化學(xué)降解改性的聚丙烯均聚物，同時(shí)添加少量的高密度聚乙烯，為了進(jìn)一步破壞聚丙烯的致密結(jié)構(gòu)，使纖維的表面產(chǎn)生許多微孔，可以加少量的成孔劑。
本發(fā)明一種聚丙烯/粘土納米復(fù)合物，以重量百分?jǐn)?shù)計(jì)，由如下組分和含量組成化學(xué)降解改性的聚丙烯均聚物 85-97.5有機(jī)粘土0.5-5聚丙烯接枝馬來(lái)酸酐 0.5-5線型聚苯乙烯0.5-2高密度聚乙烯1-5所述化學(xué)降解改性的聚丙烯均聚物熔體流動(dòng)指數(shù)為15-60g/10min，較佳為35-55g/10min。其制備方法見(jiàn)文獻(xiàn)合成纖維工業(yè)，第18卷，第四期，1995年8月，14-18頁(yè)，《PP化學(xué)降解中助劑、溫度和分子量的影響》所述粘土是一種層狀硅酸鹽礦物蒙脫土，根據(jù)中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)號(hào)CN1288023A進(jìn)行有機(jī)表面活性處理。
所述聚丙烯接枝馬來(lái)酸酐作為相容劑，其接枝率范圍可為0.1-5％。
所述線型聚苯乙烯作為成孔劑。
本發(fā)明粘土用量為0.5-5份。當(dāng)用量低于0.5份時(shí)，紡成的纖維吸濕性和抗靜電性能改善不明顯；當(dāng)用量超過(guò)5％時(shí)，紡成的纖維顏色不好。
本發(fā)明的聚丙烯/粘土納米復(fù)合物的制備方法，以重量百分?jǐn)?shù)計(jì)，按如下順序步驟進(jìn)行將85-98的化學(xué)降解改性聚丙烯、0.5-5有機(jī)粘土、0.5-5的聚丙烯接枝馬來(lái)酸酐、0.5-2的線型聚苯乙烯、1-5的高密度聚乙烯進(jìn)行均勻混合，然后用雙螺桿擠出機(jī)在180-240℃下擠出、鑄帶、造粒制得。
本發(fā)明的聚丙烯/粘土納米復(fù)合物在紡絲中的應(yīng)用，采用常規(guī)紡絲技術(shù)即可，具體可按如下順序步驟進(jìn)行1聚丙烯/粘土納米復(fù)合物切片在70-110℃真空干燥。
2聚丙烯/粘土納米復(fù)合物在通用紡絲設(shè)備上進(jìn)行熔融紡絲，紡絲溫度為200-250℃，紡絲速度為200-1000m/min，制成可牽伸性能良好的卷繞絲或預(yù)取向絲。
3將卷繞絲經(jīng)70-120℃熱牽伸，牽伸倍數(shù)為1.5-5倍，得到纖度1.0-10.0dtex牽伸絲。
本發(fā)明的聚丙烯粘土納米復(fù)合物在制備抗靜電、高吸濕聚丙烯纖維、高性能聚丙烯工程塑料方面得到應(yīng)用。
本發(fā)明的聚丙烯粘土樹(shù)脂組合物具有可紡性好，且由其制得的聚丙烯纖維性能優(yōu)良等特點(diǎn)，纖維性能見(jiàn)表6。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明擬通過(guò)下述實(shí)施例和對(duì)比例簡(jiǎn)單說(shuō)明本發(fā)明的特點(diǎn)與優(yōu)點(diǎn)，但不能認(rèn)為本發(fā)明僅僅限于實(shí)施例的內(nèi)容。
在以下實(shí)施例中成孔劑為線型聚苯乙烯，牌號(hào)為PS666D，北京燕山石油化工廠生產(chǎn)；相容劑為聚丙烯接枝馬來(lái)酸酐；高密度聚乙烯的牌號(hào)為HD2480，齊魯石化生產(chǎn)；在制備聚丙烯/粘土納米復(fù)合物時(shí)，在200℃下擠出、鑄帶、造粒；在紡絲時(shí)，聚丙烯/粘土納米復(fù)合物切片在90℃真空干燥。
將陽(yáng)離子交換總?cè)萘繛?00meq/100g的鈉基蒙脫土10g，加水800g，待分散均勻后高速攪拌0.5小時(shí)，得到蒙脫土懸浮液A。在濃鹽酸1g和5g聚二乙基二烯丙基氯化銨中，加水200g，升溫至80℃攪拌，直至形成均勻的質(zhì)子化液B。然后保溫80℃，將B液滴加到A液中，高速攪拌3小時(shí)，冷卻、水洗、干燥、機(jī)械粉碎、真空干燥得到納米有機(jī)化蒙脫土。
實(shí)施例1按下述配方(見(jiàn)表1)的聚丙烯/粘土納米復(fù)合物，進(jìn)行熔融紡絲。紡絲速度為900m/min，紡絲溫度為210℃，在100℃熱牽伸，牽伸倍數(shù)為3倍，得到牽伸絲的性能見(jiàn)表6。
表1、聚丙烯/粘土納米復(fù)合物的配方化學(xué)降解改性的聚丙烯均聚物 97.5(熔體流動(dòng)指數(shù)為55g/10min)有機(jī)粘土 0.5相容劑(接枝率為0.5％) 0.5成孔劑 0.5高密度聚乙烯 1實(shí)施例2選用下述配方(見(jiàn)表2)的聚丙烯/粘土納米復(fù)合物，進(jìn)行熔融紡絲。
紡絲速度為500m/min，紡絲溫度為245℃，在105℃熱牽伸，牽伸倍數(shù)為2倍，得到牽伸絲的性能見(jiàn)表6。
表2、聚丙烯/粘土納米復(fù)合物的配方化學(xué)降解改性的聚丙烯均聚物85(熔體流動(dòng)指數(shù)為55g/10min)有機(jī)粘土 5相容劑(接枝率為0.7％) 5成孔劑1高密度聚乙烯 4實(shí)施例3選用下述配方(見(jiàn)表3)的聚丙烯/粘土納米復(fù)合物，進(jìn)行熔融紡絲。紡絲速度為200m/min，紡絲溫度為240℃，在110℃熱牽伸，牽伸倍數(shù)為4倍，得到牽伸絲的性能見(jiàn)表6。
表3、聚丙烯/粘土納米復(fù)合物的配方化學(xué)降解改性的聚丙烯均聚物89(熔體流動(dòng)指數(shù)為35g/10min)有機(jī)粘土 3相容劑(接枝率為1％) 4成孔劑2高密度聚乙烯 2實(shí)施例4選用下述配方(見(jiàn)表4)的聚丙烯/粘土納米復(fù)合物，進(jìn)行熔融紡絲。紡絲速度為200m/min，紡絲溫度為220℃，在120℃熱牽伸，牽伸倍數(shù)為2倍，得到牽伸絲的性能見(jiàn)表6。
表4、聚丙烯/粘土納米復(fù)合物的配方化學(xué)降解改性的聚丙烯均聚物94.5(熔體流動(dòng)指數(shù)為44g/10min)有機(jī)粘土 2相容劑(接枝率為3％) 1成孔劑0.5高密度聚乙烯 2實(shí)施例5選用下述配方(見(jiàn)表5)的聚丙烯/粘土納米復(fù)合物，進(jìn)行熔融紡絲。紡絲速度為600m/min，紡絲溫度為230℃，在105℃熱牽伸，牽伸倍數(shù)為3倍，得到牽伸絲的性能見(jiàn)表6。
表5、聚丙烯/粘土納米復(fù)合物的配方化學(xué)降解改性的聚丙烯均聚物92(熔體流動(dòng)指數(shù)為44g/10min)有機(jī)粘土 3相容劑(接枝率為2％) 2成孔劑1高密度聚乙烯 2實(shí)施例6選用熔融指數(shù)為44g/10min的純聚丙烯，進(jìn)行熔融紡絲。紡絲速度為600m/min，紡絲溫度為230℃，在105℃熱牽伸，牽伸倍數(shù)為3倍，得到牽伸絲的性能見(jiàn)表6。
表6實(shí)施例1-6

權(quán)利要求
1.一種聚丙烯/粘土納米復(fù)合物，以重量百分?jǐn)?shù)計(jì)，由如下組分和含量組成化學(xué)降解改性的聚丙烯均聚物85-97.5有機(jī)粘土 0.5-5聚丙烯接枝馬來(lái)酸酐0.5-5線型聚苯乙烯 0.5-2高密度聚乙烯 1-5所述化學(xué)降解改性的聚丙烯均聚物熔體流動(dòng)指數(shù)為15-60g/10min；所述聚丙烯接枝馬來(lái)酸酐接枝率范圍為0.1-5％。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的聚丙烯/粘土納米復(fù)合物，其特征在于所述化學(xué)降解改性的聚丙烯均聚物熔體流動(dòng)指數(shù)為35-55g/10min。
3.一種聚丙烯/粘土納米復(fù)合物的制備方法，以重量百分?jǐn)?shù)計(jì)，按如下順序步驟進(jìn)行將85-98的化學(xué)降解改性聚丙烯、0.5-5有機(jī)粘土、0.5-5的聚丙烯接枝馬來(lái)酸酐、0.5-2的線型聚苯乙烯、1-5的高密度聚乙烯進(jìn)行均勻混合，然后用雙螺桿擠出機(jī)在180-240℃下擠出、鑄帶、造粒制得。
4.權(quán)利要求1或2的聚丙烯/粘土納米復(fù)合物在紡絲中的應(yīng)用。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種聚丙烯/粘土納米復(fù)合物及其制備方法和在紡絲中的應(yīng)用。以重量百分?jǐn)?shù)計(jì)，由如下組分和含量組成化學(xué)降解改性的聚丙烯均聚物85－97.5，有機(jī)粘土0.5－5，聚丙烯接枝馬來(lái)酸酐0.5－5，線型聚苯乙烯0.5－2，高密度聚乙烯1－5。本發(fā)明的聚丙烯粘土樹(shù)脂組合物可紡性好，由其制得的聚丙烯纖維性能優(yōu)良。
文檔編號(hào)C08K3/34GK1493607SQ02147098
公開(kāi)日2004年5月5日 申請(qǐng)日期2002年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2002年10月29日
發(fā)明者張秀芹, 陽(yáng)明書(shū), 趙瑩, 張世民, 董俠, 王篤金, 徐端夫 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院化學(xué)研究所