一種β晶型聚丙烯條帶及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于復(fù)合材料領(lǐng)域，具體地，涉及一種β晶型聚丙烯條帶及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 聚丙烯可以作為通用塑料的原因是其原料與加工成本都比較低，同時密度較小， 易于回收等性能特點。但是與工程材料相比，聚丙烯力學(xué)性能低，特別是沖擊韌性不佳。這 也導(dǎo)致了其在相應(yīng)的應(yīng)用領(lǐng)域使用受限。
[0003] 為了解決這個難題，聚丙烯自增強(qiáng)材料得到了廣泛的關(guān)注。
[0004] 這是由于聚丙烯自增強(qiáng)材料擁有較高的力學(xué)性能，其中有國外研究者研究發(fā)現(xiàn)本 體增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料的拉伸模量可以達(dá)到5GPa，同時由于自增強(qiáng)聚丙烯材料質(zhì)量較輕， 因此可以極大的降低材料的成本。
[0005] 聚丙烯在不同的加工條件，或者加入成核劑的情況下，可以形成，ct、β、Y、δ和 準(zhǔn)晶態(tài)等五種晶型。
[0006] 在通常情況下，聚丙烯主要以α晶型存在，α晶型為單斜晶系，具有拉伸模量高， 耐熱，回收方便等特點，而β晶型為六方晶系，相比之下，β晶型的韌性更好，同時具有更 高的熱變形溫度；另外，兩種晶型的結(jié)構(gòu)不同也使得它們在性能，拉伸過程中狀態(tài)都有所不 同。
[0007] 聚丙烯條帶的拉伸模量較高，是由于聚丙烯分子鏈段在慢速拉伸時取向的結(jié)果， 因此在不產(chǎn)生銀紋的前提下，聚丙烯拉伸倍數(shù)越大，在拉伸方向?qū)郾┑睦鞆?qiáng)度增加 幅度也更高。
[0008] 因此，如何利用這種機(jī)理制備出具有更高的拉伸倍數(shù)，以及更高強(qiáng)度的聚丙烯條 帶還有待于進(jìn)一步研究。

【發(fā)明內(nèi)容】
：
[0009] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中α晶系聚丙烯條帶的拉伸倍率低、強(qiáng)度低的 缺陷，而提供一種β晶型的聚丙烯條帶及其制備方法。
[0010] 為了實現(xiàn)以上目標(biāo)，本發(fā)明提供了一種β晶型聚丙烯條帶，該β晶型聚丙烯條 帶含有聚丙烯和β晶型成核劑，其中，所述β晶型成核劑為芳香胺類成核劑、稀土配合物 類成核劑、喹啉吖啶酮類成核劑、稠環(huán)化合物類成核劑和復(fù)配成核劑中的一種或多種，且所 述β晶型聚丙烯條帶中結(jié)晶度xe為20%-80%，β晶型含量為20-90%重量％，以及所 述β晶型聚丙烯條帶的熔點可以為140-160°C，熔融指數(shù)為0. 5-25g/10min，拉伸強(qiáng)度為 24.5-467MPa。 toon] 本發(fā)明還提供了一種β晶型聚丙烯條帶的制備方法，該方法包括以下步驟：
[0012] (1)將聚丙烯和β晶型成核劑進(jìn)行混合造粒；
[0013] (2)將步驟（1)中形成的β晶型聚丙烯粒子干燥后進(jìn)行擠出成型；
[0014] (3)將步驟⑵中擠出成型的β晶型聚丙烯片材在低溫下慢速拉伸以獲得β晶 型聚丙烯條帶。
[0015] 在本發(fā)明中，本發(fā)明的發(fā)明人經(jīng)過大量科學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，在制備β晶型聚丙烯條帶 的過程中，發(fā)現(xiàn)加入β晶型成核劑能夠使制備的β晶型聚丙烯條帶拉伸更加容易，不易斷 裂，拉伸倍率更高，材料力學(xué)性能更加穩(wěn)定。
【具體實施方式】：
[0016] 本發(fā)明通過以下實施例進(jìn)一步闡明，但本發(fā)明的范圍并不局限于實施例中。
[0017] 本發(fā)明提供了一種β晶型聚丙烯條帶，該β晶型聚丙烯條帶含有聚丙烯和β 晶型成核劑，其中，所述β晶型成核劑可以為芳香胺類成核劑、稀土配合物類成核劑、喹 啉吖啶酮類成核劑、稠環(huán)化合物類成核劑和復(fù)配成核劑中的一種或多種，且所述β晶型 聚丙烯條帶中結(jié)晶度X e為20%-80%，β晶型含量為20%-90重量％，以及所述β晶 型聚丙烯條帶的熔點可以為140_160°C，熔融指數(shù)為0. 5g/10min-25g/10min，拉伸強(qiáng)度為 24.5-467MPa。
[0018] 優(yōu)選地，所述β晶型聚丙烯條帶中結(jié)晶度Xe為30-70 %，β晶型含量 為50 % -90 %，以及所述β晶型聚丙烯條帶的熔點為145-150°C，熔融指數(shù)為 5g/10min-15g/10min，拉伸強(qiáng)度為 30-467MPa。
[0019] 在本發(fā)明中，在差示掃描量熱儀測試β晶型聚丙烯條帶的熔點和熔融指數(shù)。
[0020] 具體地，稱取5_6mg制品β晶型聚丙烯條帶試樣，在差示掃描量熱儀上，Ν2氣氛， 升、降溫速率均為l〇°C /min，從熔融曲線上得到α晶型和β晶型的峰值熔點（Τα，Τβ); 對熔融峰面積積分后，得到α晶型和β晶型的熔融焓（Ηα，Ηβ);從結(jié)晶曲線上分別得 到起始結(jié)晶溫度（Τ1)和結(jié)晶峰溫度（Τ2)。用式（1)-(3)計算α晶型和β晶型的結(jié)晶度 (Χα，Χβ)，β 晶型的含量（KDSC);
[0021] Χα = Ηα /Ηα 1X100% (1)
[0022] Χβ = Ηβ/Ηβ 1X100% (2)
[0023] KDSC = Ηβ/(Ηβ+Ηα) Χ100% (2)
[0024] 式中：Ηα 1和Ηβ 1分別是100%結(jié)晶度的α晶型聚丙烯條帶和β晶型聚丙烯條 帶的熔融焓，可以參考分別為177. OJ/g和168. 5J/g。
[0025] 根據(jù)本發(fā)明，所述β晶型成核劑為芳香胺類成核劑、稀土配合物類成核劑、喹 啉吖啶酮類成核劑、稠環(huán)化合物類成核劑和復(fù)配成核劑中的一種或多種；優(yōu)選地，所述 β晶型成核劑為2, 6-苯二甲酸環(huán)己酰胺、Ν' Ν-二環(huán)己基-2, 6-萘二酰胺和復(fù)合成核劑 VP101B中的一種或多種，其中，所述復(fù)合成核劑VP101B含有超細(xì)橡膠粒子與有機(jī)磷酸鹽 C29H4202PNa。
[0026] 根據(jù)本發(fā)明，所述聚丙烯沒有具體限定，可以為本領(lǐng)域的常規(guī)選擇，例如，可以為 均聚聚丙烯、共聚聚丙烯或其它功能性聚丙烯；在本發(fā)明中，優(yōu)選為共聚聚丙烯聚丙烯，例 如，可以選用中國石化揚(yáng)子石油化工有限公司生產(chǎn)的PPR-F07V。
[0027] 所述聚丙烯的熔點為145-150°C，重均分子量可以為2X105至1X10 6,優(yōu)選為 2· 5X105 至 4· 5X105。
[0028] 根據(jù)本發(fā)明，以100重量份的β晶型聚丙烯條帶為基準(zhǔn)，所述聚丙烯的含量為 90-99. 5重量份，所述β晶型成核劑的含量0.5-10重量份。
[0029] 優(yōu)選地，以100重量份的β晶型聚丙烯條帶為基準(zhǔn),所述聚丙烯的含量為95-99. 5 重量份，所述β晶型成核劑的含量為0.5-5重量份。
[0030] 本發(fā)明還提供了一種β晶型聚丙烯條帶的制備方法，該方法包括以下步驟：
[0031] (1)將聚丙烯和β晶型成核劑進(jìn)行混合造粒；
[0032] (2)將步驟（1)中形成的β晶型聚丙烯粒子干燥后進(jìn)行擠出成型；
[0033] (3)將步驟（2)中擠出成型的β晶型聚丙烯片材在低溫下慢速拉伸以獲得β晶 型聚丙烯條帶。
[0034] 根據(jù)本發(fā)明，所述β晶型聚丙烯片材的厚度可以為200-500微米，優(yōu)選為250-400 微米，更優(yōu)選為280-320微米。
[0035] 根據(jù)本發(fā)明，在步驟（1)中，在將聚丙烯和β晶型成核劑的混合物進(jìn)行混合造粒 之前，該方法還包括將該聚丙烯和β晶型成核劑的混合物在高速攪拌機(jī)中進(jìn)行攪拌以使 該聚丙烯和β晶型成核劑充分混合、均勻；其中，該高速攪拌機(jī)的型號沒有具體限定，可以 為本領(lǐng)域的常規(guī)選擇；以及在該高速攪拌機(jī)進(jìn)行混合的條件沒有具體限定，例如，攪拌可以 為本領(lǐng)域的常規(guī)選擇，混合時間也沒有具體限定，只要能夠使聚丙烯和β晶型成核劑充分 混合均勻即可，在本發(fā)明中，優(yōu)選地，混合時間為2-5分鐘。
[0036] 根據(jù)本發(fā)明，在步驟（1)中，可以采用混合造粒機(jī)對聚丙烯和β晶型成核劑的 混合物進(jìn)行混合造粒，其中，進(jìn)行混合造粒的條件沒有具體限定，可以為本領(lǐng)域的常規(guī)選 擇，在本發(fā)明中，在進(jìn)行混合造粒時，高速攪拌機(jī)的轉(zhuǎn)速可以為650rpm-1200rpm，雙螺桿擠 出機(jī)的電機(jī)轉(zhuǎn)速可以為l〇〇rpm-500rpm ;優(yōu)選地，在進(jìn)行混合造粒時，高速攪拌機(jī)的轉(zhuǎn)速為 800rpm-1000rpm，雙螺桿擠出機(jī)的電機(jī)轉(zhuǎn)速為250rpm-400rpm。
[0037] 根據(jù)本發(fā)明，在步驟（2)中，可以采用擠出流延機(jī)對經(jīng)混合造粒且干燥后的β晶 型聚丙烯粒子進(jìn)行擠出成型，其中，進(jìn)行擠出成型的條件沒有具體限定，可以為本領(lǐng)域的 常規(guī)選擇，在本發(fā)明中，進(jìn)行擠出成型的條件包括：溫度為150_20(TC，擠出時螺桿轉(zhuǎn)速為 10rpm-70rpm ;優(yōu)選地，進(jìn)行擠出成型的條件包括：溫度為180-195°C，擠出時螺桿轉(zhuǎn)速為 30rpm_50rpm〇
[0038] 根據(jù)本發(fā)明，在步驟（3)中，在低溫下慢速拉伸的條件包括：溫度為80-130°C，拉 伸速率為〇. lm/min-100m/min，拉伸倍率為1-16倍，優(yōu)選地，溫度為100-1KTC，拉伸速率為 2m/min-5m/min，拉伸倍率為 3_15 倍。
[0039] 根據(jù)本發(fā)明，以100重量份的β晶型聚丙烯條帶為基準(zhǔn)，所述聚丙烯的用量為 90-99. 5重量份，所述β晶型成核劑的用量為0. 5-10重量份。
[0040] 以下結(jié)合實施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描述。
[0041] 以下實施例中，聚丙烯為中國石化揚(yáng)子石油化工有限公司生產(chǎn)的PPR-F07V。以下 實施例中沒有特殊強(qiáng)調(diào)的原料都可以直接從市場采購得到。
[0042] 雙螺桿擠出機(jī)購自Werner&PFLEIDERER公司，型號為ZSK25 ;
[0043] 擠出流延機(jī)購自Labtech Engineering公司，型號為LMCR-300 ;
[0044] 差示掃描量熱儀購自PerkinEimer公司，型號為Diamond DSC ;
[0045] 用萬能測試機(jī)購自美國MTS公司，型號為CMT6104測試制品的拉伸強(qiáng)度。
[0046] 實施例1
[0047] 本實施例用于說