一種預輻照技術(shù)制備的高熔體強度聚丙烯及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種預輻照技術(shù)制備的高熔體強度聚丙烯及其制備方法。本發(fā)明的高熔體強度聚丙烯，由包括下列組分的聚丙烯組合物反應擠出制得：預電子輻照處理后的聚乙烯或聚乙烯類共聚物1-15質(zhì)量份，預輻照劑量5-100kGy；未輻照處理的聚丙烯85-99質(zhì)量份。所述的高熔體強度聚丙烯的制備方法是，將上述組分混合均勻后于螺桿轉(zhuǎn)速100-250轉(zhuǎn)/分，溫度170-260℃的雙螺桿擠出機中熔融擠出造粒，制得高熔體強度聚丙烯。
【專利說明】一種預輻照技術(shù)制備的高熔體強度聚丙烯及其制備方法
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種高熔體強度聚丙烯及其制備方法，具體涉及一種應用高能射線輻照法預處理聚乙烯或聚乙烯類共聚物，并通過雙螺桿反應擠出制備高熔體強度聚丙烯的方法，屬高分子復合材料領域。
【背景技術(shù)】
[0002]聚丙烯(PP)是應用最為廣泛的通用熱塑性塑料之一，具有密度小、來源廣泛、無異味、耐腐蝕性強、耐高溫、力學性能好、價格低等優(yōu)異特點。但聚丙烯(PP)也存在加工過程中熔體粘度和熔體強度低的缺點，容易造成熱成型時制品薄厚不均勻、擠出壓延時容易發(fā)生卷曲、發(fā)泡過程中尺寸不均勻且泡壁強度低、不易吹膜等缺陷，大大限制了聚丙烯在某些領域中的應用。目前高熔體強度聚丙烯的研發(fā)已經(jīng)成為聚丙烯改性中最重要的研究方向之一。
[0003]目前，提高聚丙烯熔體強度的方法主要有三種:一種是直接對聚丙烯分子結(jié)構(gòu)進行調(diào)整，提高接枝率及側(cè)鏈長度；另一種是將聚丙烯與其他化合物進行反應接枝改性，通過引入長支鏈結(jié)構(gòu)、微交聯(lián)結(jié)構(gòu)等提高聚丙烯的熔體強度；再一種是聚丙烯與其他聚合物進行共混改性，如將聚丙烯同聚乙烯、聚酯樹脂等進行共混可以提高聚丙烯的熔體強度，具體實施方法主要有射線輻射法、反應擠出法、聚合過程中引發(fā)接枝法等。
[0004]反應擠出法是開發(fā)成本低、加工性能優(yōu)異的高熔體強度聚丙烯(HMSPP)的重要方法，主要包括反應接枝改性與反應共混改性。專利CN198658B，CN101117372A，CN101376683A闡述了采用過氧化物在雙螺桿擠出機中引發(fā)丙烯酸酯類接枝反應，制備高熔體強度聚丙烯的方法。專利200610017181.4和200610163256.X闡述了采用原位熱引發(fā)接枝的方法制備高熔體強度聚丙烯。專利CN101125947A闡述了采用臨界二氧化碳輔助反應擠出制備高熔體強度聚丙烯的方法。專利CN101418064B闡述了利用苯乙烯單體和硬脂酸鈣控制聚丙烯的降解，促進過氧化物引發(fā)熔融接枝反應制備高熔體強度聚丙烯的方法。
[0005]高能射線輻射法在制備高熔體強度聚丙烯領域中應用很廣泛。專利CN1087019C披露了通過將聚丙烯組合物在低活性氧環(huán)境下進行高能射線輻射處理，然后將材料保持在特定環(huán)境下一定時間使材料中的自由基減活化，制備可應用在擠出、涂敷、薄膜制造、發(fā)泡和熱成型等領域的高熔體強度聚丙烯。專利CN1131277C描述的方法通過將耐輻照聚丙烯、耐輻照聚乙烯及各種加工助劑預先共混后成型，將型材在一定的輻照功率下進行輻照處理，然后進行恒溫或加熱發(fā)泡。專利CN1513888A描述了將聚丙烯與極性單體混合均勻，然后將混合物在氮氣環(huán)境下進行輻照處理以制備高熔體強度聚丙烯的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了減少反應擠出方法制備高熔體強度聚丙烯工藝的復雜性，降低生產(chǎn)成本及低分子量助劑對環(huán)境的影響，本發(fā)明提供一種高熔體強度聚丙烯及其制備方法，以高能電子輻照預處理聚乙烯類共聚物的應用為主體，通過反應擠出方法制備，是一種方便操作、性能穩(wěn)定、無污染、節(jié)能環(huán)保的高熔體強度聚丙烯及其制備方法。[0007]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
一種高熔體強度聚丙烯，由聚丙烯組合物反應擠出制得，其特征在于，所述的組合物包括下列組分:
預電子輻照處理后的聚乙烯或聚乙烯類共聚物:1-15份(質(zhì)量份，下同)，預輻照劑量5-100kGy ;未經(jīng)預輻照處理的聚丙烯:85-99份。
[0008]所述組分混合均勻后于螺桿轉(zhuǎn)速100-250轉(zhuǎn)/分，溫度170_260°C的雙螺桿擠出機中熔融擠出造粒，制得聚丙烯組合物即高熔體強度聚丙烯。
[0009]上述用于制備高熔體強度聚丙烯的反應混合物中，所述的聚乙烯或聚乙烯類共聚物包括但不限于聚乙烯，乙烯與a -烯烴共聚物，乙烯-乙烯醇共聚物或乙烯-丙烯酸乙酯共聚物中的一種。
[0010]優(yōu)選地，所述的聚乙烯包括低密度聚乙烯(LDPE)、線性低密度聚乙烯(LLDPE)或高密度聚乙烯(HDPE)。所述的低密度聚乙烯的熔體流動速率范圍0.2-20g/10min，密度0.880-0.940g/cm3 ;線性低密度聚乙烯的熔體流動速率范圍:0.2_25g/10min，密度:0.860-0.950g/cm3 ;高密度聚乙烯的熔體流動速率范圍:0.2-20g/10min,密度:0.940-0.970g/cm3。
[0011]優(yōu)選地，所述的乙烯與a-烯烴共聚物包括乙烯-丙烯共聚物和乙烯辛烯共聚物。所述的乙烯-丙烯共聚物的熔體流動速率范圍:0.2-20g/10min，密度:
0.890-0.960g/cm3,乙烯質(zhì)量百分含量0.5_25%。乙烯辛烯共聚物是熔體流動速率范圍:
`0.2-10g/10min(ASTMD1238E)，密度:0.850-0.910g/cm3,乙烯含量 40-95% (質(zhì)量份數(shù))的乙烯辛烯共聚物。
[0012]優(yōu)選地,所述的乙烯-乙烯醇共聚物的熔體流動速率范圍0.2-25g/10min,乙烯質(zhì)量百分含量25-75%。
[0013]優(yōu)選地,所述的乙烯-丙烯酸乙酯共聚物熔體流動速率范圍0.2-25g/10min,乙烯質(zhì)量百分含量25-75%。
[0014]上述用于制備高熔體強度聚丙烯的反應混合物中，所述的聚丙烯是熔體流動速率范圍:0.l-60g/10min(ASTMD1238E)，密度:0.920-0.980g/cm3,乙烯含量 0-15%(質(zhì)量份數(shù))，等規(guī)度90-99.9%的聚丙烯。
[0015]本發(fā)明還涉及一種制備上述高熔體強度聚丙烯組合物的方法，它包括下列步驟: 步驟I)采用高能電子輻照技術(shù)對聚乙烯或聚乙烯類共聚物進行預輻照處理:
將聚乙烯類共聚物在5-100kGy輻照劑量條件下進行預輻照處理。
[0016]步驟2)高熔體強度聚丙烯的制備:
將步驟I)預輻照處理后的聚乙烯或聚乙烯類共聚物(1-15份)同未經(jīng)預輻照處理后的聚丙烯(85-99份)混合均勻，在螺桿轉(zhuǎn)速控制在100-250轉(zhuǎn)/分，反應溫度控制在170-260°C的雙螺桿擠出機中熔融擠出造粒，即得高熔體強度聚丙烯。
[0017]上述高熔體強度聚丙烯的制備方法中，所述的聚乙烯或聚乙烯類共聚物包括但不限于聚乙烯，乙烯與a -烯烴共聚物，乙烯-乙烯醇共聚物或乙烯-丙烯酸乙酯共聚物中的一種。
[0018]上述高熔體強度聚丙烯的制備方法中，所述的聚丙烯是熔體流動速率范圍:
0.l-60g/10min(ASTMD1238E)，密度:0.920-0.980g/cm3,乙烯含量 0-15% (質(zhì)量份數(shù))，等規(guī)度90-99.9%的聚丙烯。[0019]本發(fā)明的優(yōu)點在于:1.本發(fā)明所采用的原料簡單，不引入聚烯烴以外的低分子量助劑，制得的高熔體強度聚丙烯不明顯改變聚丙烯基體的物理性能；2.本發(fā)明的高熔體強度聚丙烯組合物制備工藝簡便、成本低、節(jié)能環(huán)保；3.制備的聚丙烯組合物熔體強度高，并且可以通過對原料配方或工藝條件進行簡單的調(diào)整，在較寬的范圍內(nèi)對熔體強度進行調(diào)節(jié)。
[0020]下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明進行詳細描述。本發(fā)明的保護范圍并不以【具體實施方式】為限，而是由權(quán)利要求加以限定。
[0021]
【具體實施方式】
[0022]實施例1~11采用輻照預處理的聚乙烯或聚乙烯共聚物制備高熔體強度聚丙烯。
[0023]實施例1
一種高熔體強度聚丙烯，由如下組分的聚丙烯組合物反應擠出制得:
低密度聚乙烯1份，預福照劑量IOOkGy ;聚丙烯99份。
[0024]上述高熔體強度聚丙烯的制備方法:
將原料按照組成比例在高速混合機中混合均勻，然后通過長徑比L/D=40，直徑35mm的雙螺桿擠出機，在螺桿轉(zhuǎn)速100轉(zhuǎn)/分，反應溫度最高170°C條件下熔融擠出造粒，得到高熔體強度聚丙烯樹脂。
[0025]樣品性能及熔體強度結(jié)果見表1。
[0026]實施例2` 一種高熔體強度聚丙烯，由如下組分的聚丙烯組合物反應擠出制得:
線性低密度聚乙烯3份，預輻照劑量IOOkGy ;聚丙烯97份。
[0027]上述高熔體強度聚丙烯的制備方法:
將原料按照組成比例在高速混合機中混合均勻，然后通過長徑比L/D=40，直徑35mm的雙螺桿擠出機，在螺桿轉(zhuǎn)速100轉(zhuǎn)/分，反應溫度最高190°C條件下熔融擠出造粒，得到高熔體強度聚丙烯樹脂。
[0028]樣品性能及熔體強度結(jié)果見表1。
[0029]實施例3
一種高熔體強度聚丙烯，由如下組分的聚丙烯組合物反應擠出制得:
高密度聚乙烯3份，預輻照劑量IOOkGy ;聚丙烯99份。
[0030]上述高熔體強度聚丙烯的制備方法:
將原料按照組成比例在高速混合機中混合均勻，然后通過長徑比L/D=40，直徑35mm的雙螺桿擠出機，在螺桿轉(zhuǎn)速100轉(zhuǎn)/分，反應溫度最高170°C條件下熔融擠出造粒，得到高熔體強度聚丙烯樹脂。
[0031]樣品性能及熔體強度結(jié)果見表1。
[0032]實施例4
一種高熔體強度聚丙烯，由如下組分的聚丙烯組合物反應擠出制得:
乙烯-丙烯共聚物5份，預福照劑量20kGy ;聚丙烯95份。
[0033]上述高熔體強度聚丙烯的制備方法:
將原料按照組成比例在高速混合機中混合均勻，然后通過長徑比L/D=40，直徑35mm的雙螺桿擠出機，在螺桿轉(zhuǎn)速200轉(zhuǎn)/分，反應溫度最高230°C條件下熔融擠出造粒，得到高熔體強度聚丙烯樹脂。
[0034]樣品性能及熔體強度結(jié)果見表1。
[0035]實施例5
一種高熔體強度聚丙烯，由如下組分的聚丙烯組合物反應擠出制得:
乙烯-丙烯共聚物10份，預福照劑量25kGy ;聚丙烯90份。
[0036]上述高熔體強度聚丙烯的制備方法:
將原料按照組成比例在高速混合機中混合均勻，然后通過長徑比L/D=40，直徑35mm的雙螺桿擠出機，在螺桿轉(zhuǎn)速100轉(zhuǎn)/分，反應溫度最高190°C條件下熔融擠出造粒，得到高熔體強度聚丙烯樹脂。
[0037]樣品性能及熔體強度結(jié)果見表1。
[0038]實施例6
一種高熔體強度聚丙烯，由如下組分的聚丙烯組合物反應擠出制得:
乙烯辛烯共聚物5份，預輻照劑量25kGy ;聚丙烯95份。
[0039]上述高熔體強度聚丙烯的制備方法:
將原料按照組成比例在高速`混合機中混合均勻，然后通過長徑比L/D=40，直徑35mm的雙螺桿擠出機，在螺桿轉(zhuǎn)速150轉(zhuǎn)/分，反應溫度最高210°C條件下熔融擠出造粒，得到高熔體強度聚丙烯樹脂。
[0040]樣品性能及熔體強度結(jié)果見表1。
[0041]實施例7
一種高熔體強度聚丙烯，由如下組分的聚丙烯組合物反應擠出制得:
乙烯辛烯共聚物(聚乙烯彈性體)10份，預輻照劑量20kGy ;聚丙烯90份。
[0042]上述高熔體強度聚丙烯的制備方法:
將原料按照組成比例在高速混合機中混合均勻，然后通過長徑比L/D=40，直徑35mm的雙螺桿擠出機，在螺桿轉(zhuǎn)速200轉(zhuǎn)/分，反應溫度最高230°C條件下熔融擠出造粒，得到高熔體強度聚丙烯樹脂。
[0043]樣品性能及熔體強度結(jié)果見表1。
[0044]實施例8
一種高熔體強度聚丙烯，由如下組分的聚丙烯組合物反應擠出制得:
乙烯-丙烯酸乙酯共聚物3份，預輻照劑量50kGy ;聚丙烯97份。
[0045]上述高熔體強度聚丙烯的制備方法如下:
將原料按照組成比例在高速混合機中混合均勻，然后通過長徑比L/D=40，直徑35mm的雙螺桿擠出機，在螺桿轉(zhuǎn)速150轉(zhuǎn)/分，反應溫度最高210°C條件下熔融擠出造粒，得到高熔體強度聚丙烯樹脂。
[0046]樣品性能及熔體強度結(jié)果見表1。
[0047]實施例9
一種高熔體強度聚丙烯，由如下組分的聚丙烯組合物反應擠出制得:
乙烯-丙烯酸乙酯共聚物10份，預福照劑量20kGy ;聚丙烯90份。
[0048]上述高熔體強度聚丙烯的制備方法如下:將原料按照組成比例在高速混合機中混合均勻，然后通過長徑比L/D=40，直徑35mm的雙螺桿擠出機，在螺桿轉(zhuǎn)速200轉(zhuǎn)/分，反應溫度最高230°C條件下熔融擠出造粒，得到高熔體強度聚丙烯樹脂。
[0049]樣品性能及熔體強度結(jié)果見表1。
[0050]實施例10
一種高熔體強度聚丙烯，由如下組分的聚丙烯組合物反應擠出制得:
乙烯-乙烯醇共聚物3份，預輻照劑量50kGy ;聚丙烯97份。
[0051]上述高熔體強度聚丙烯的制備方法如下:
將原料按照組成比例在高速混合機中混合均勻，然后通過長徑比L/D=40，直徑35mm的雙螺桿擠出機，在螺桿轉(zhuǎn)速150轉(zhuǎn)/分，反應溫度最高210°C條件下熔融擠出造粒，得到高熔體強度聚丙烯樹脂。
[0052]樣品性能及熔體強度結(jié)果見表1。
[0053]實施例11
一種高熔體強度聚丙烯，由如下組分的聚丙烯組合物反應擠出制得:
乙烯-乙烯醇共聚物10份，預輻照劑量20kGy ;聚丙烯90份。
[0054]上述高熔體強度聚丙烯的制備方法如下:
將原料按照組成比例在高速混合機中混合均勻，然后通過長徑比L/D=40，直徑35mm的雙螺桿擠出機，在螺桿轉(zhuǎn)速200轉(zhuǎn)/分，反應溫度最高230°C條件下熔融擠出造粒，得到高熔體強度聚丙烯樹脂。
[0055]樣品性能及熔體強度結(jié)果見表1。
[0056]表1實施例1-7所得高熔體強度聚丙烯性能及熔體強度結(jié)果
【權(quán)利要求】
1.一種高熔體強度聚丙烯，由聚丙烯組合物反應擠出制得，其特征在于，所述的組合物包括下列組分:預電子輻照處理后的聚乙烯或聚乙烯共聚物1-15質(zhì)量份，預輻照劑量5-100kGy ;未經(jīng)預福照處理的聚丙烯85-99質(zhì)量份。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高熔體強度聚丙烯，其特征在于，所述的聚乙烯或聚乙烯共聚物選自聚乙烯，乙烯與a -烯烴的共聚物，乙烯-乙烯醇共聚物或乙烯-丙烯酸乙酯共聚物中的一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高熔體強度聚丙烯，其特征在于，所述的聚丙烯的熔體流動速率范圍0.l-60g/10min，密度0.920-0.980g/cm3,乙烯質(zhì)量百分含量0_15%，等規(guī)度為90-99.9%o
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3所述的任一高熔體強度聚丙烯，其特征在于，所述高熔體強度聚丙烯由聚丙烯組合物混合均勻后于螺桿轉(zhuǎn)速100-250轉(zhuǎn)/分，溫度170-260°C的雙螺桿擠出機中熔融擠出造粒而得。
5.一種預輻照法高熔體強度聚丙烯的制備方法，包括以下步驟: 將聚乙烯或聚乙烯類共聚物在5-100kGy輻照劑量條件下進行預輻照處理； 將步驟I)預輻照處理后的聚乙烯或聚乙烯共聚物1-15質(zhì)量份同未經(jīng)預輻照處理的聚丙烯85-99質(zhì)量份混合均勻，在螺桿轉(zhuǎn)速控制在100-250轉(zhuǎn)/分，反應溫度控制在170-2600C的雙螺桿擠出機中熔融擠出造粒，制得高熔體強度聚丙烯。
6.根據(jù)權(quán)利要求6所述的高熔體強度聚丙烯的制備方法，其特征在于，所述的聚乙烯聚乙烯或聚乙烯共聚物選自聚乙烯，乙烯與a -烯烴共聚物，乙烯-乙烯醇共聚物或乙烯-丙烯酸乙酯共聚物中的一種。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述 的高熔體強度聚丙烯的制備方法，其特征在于，所述的聚丙烯的熔體流動速率范圍0.l-60g/10min，密度0.920-0.980g/cm3,乙烯質(zhì)量百分含量0_15%，等規(guī)度為90-99.9%。
【文檔編號】B29B9/06GK103665534SQ201210345056
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2012年9月18日 優(yōu)先權(quán)日:2012年9月18日
【發(fā)明者】魏玉函, 柯卓 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石化揚子石油化工有限公司