一种高接枝率、低气味聚丙烯树脂组合物及其制备方法

文档序号:3686295阅读:183来源:国知局
一种高接枝率、低气味聚丙烯树脂组合物及其制备方法
【专利摘要】本发明提供了一种高接枝率、低气味聚丙烯树脂组合物及其制备方法。该聚丙烯树脂组合物按重量份计包括如下组分:聚丙烯树脂100份,极性单体1-3份,引发剂A0.01-1份,引发剂B0.01-1份,第二单体0.5-2份。其制备方法是:按重量份称取原料,将原料放入高混机中混合2-5分钟后出料;将混合好的原料通过双螺杆挤出机进行反应挤出接枝。本发明利用引发剂和共聚单体的选择降低材料的刺激气味,提高接枝效率。本发明制备的聚丙烯具有产品气味小、高接枝率和低凝胶率的优点,可用于极性聚合物和非极性聚合物合金的增韧剂和相容剂,用于填充或增强聚丙烯,提高材料机械力学性能及耐热性能。
【专利说明】一种高接枝率、低气味聚丙烯树脂组合物及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种树脂组合物及其制备方法,特别涉及一种高接枝率、低气味聚丙烯树脂组合物及其制备方法。
【背景技术】
[0002]随着科技的进步和时代的发展,高分子改性材料已经越来越被广泛应用于生产和生活的各个领域。高分子合金或增强填充材料等高分子改性材料由于各组份之间极性的差异,导致各组分之间不相容,从而影响改性材料的结构和性能,这就需要对改性材料进行增容。
[0003]聚丙烯作为一种通用塑料,具有较高的耐冲击性,机械性质强韧,抗多种有机溶剂和酸碱腐蚀,是五大通用塑料中发展最快的一种。但聚丙烯也存在刚度差、尺寸稳定差、着色能力差等缺点。所以聚丙烯在作为材料使用时必然要经过各种改性。在聚丙烯分子链上接枝上极性单体,可以改变聚丙烯分子链的极性,使之成为功能化聚丙烯,从而材料的着色能力强、亲水性好,可以作为一种通用的塑料改性材料的相容剂、胶粘剂等。
[0004]目前,市场上最常见的功能化聚丙烯为聚丙烯树脂通过熔融反应接枝马来酸酐的组合物。但是在目前的制备配方和工艺条件下,接枝过程中的副反应多,比如聚丙烯的降解,聚丙烯分子链的偶联,马来酸酐的自聚,导致凝胶含量上升,接枝产物颜色发黄;而且由于反应时间短,未参与反应的引发剂和马来酸酐残留,在加工过程中产生刺激性气味,同时给接枝产物带来气味、变色、气泡等缺陷。因此开发一种高接枝率、低气味的功能化聚丙烯将树脂具有十分广阔的应用前景和工业化价值。
[0005]CN101314628A的专利,一种高效超低气味马来酸酐接枝组合物,其由以下重量百分比原料组成:聚合物树脂90-97%,马来酸酐1-5%,引发剂0.5-2%,第二单体0.5-2%,气味吸收剂0.5-2%,抗氧剂0.1-1%。其制备工艺为:按重量比秤取原料;将原料放入高混机中混合2-5分钟;出料;将混合的原料用双螺杆机中熔融反应挤出,螺杆机的转速为180-600转/分,温度为150-225°C,但该方案需要借助气味吸收剂对气味进行遮掩和吸附,增加了生产成本。

【发明内容】

[0006]本发明的目的是提供一种高接枝率、低气味、极性单体残余少的功能化聚丙烯树脂组合物及其制备方法。
[0007]为实现以上目的,本发明采用如下技术方案:
[0008]一种高接枝率、低气味的功能化聚丙烯树脂组合物,包括如下重量份计的原料组分:聚丙烯树脂100份,极性单体1-3份,引发剂A0.01-1份,引发剂B0.01-1份,第二单体
0.5-2份。该原料组分,不需要额外添加气味吸附剂,降低了生产成本。同时,该聚丙烯树脂组合物接枝率1.07-1.66%,单体含量极少,避免了传统产品由于单体过高而带来的气味。
[0009]在本发明中,优选的聚丙烯树脂为全同或间同均聚聚丙烯、无规共聚聚丙烯、嵌段共聚聚丙烯的一种或两种以上的组合。
[0010]本发明中,优选的极性单体为马来酸酐、丙烯酸及其衍生物,所述的丙烯酸衍生物包括甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯或甲基丙烯酸缩水甘油酯。
[0011]本发明中,优选的第二单体为苯乙烯、异丁烯、长链单烯烯烃,所述长链单烯烯烃优选1-十八烯等。
[0012]本发明采用的引发剂体系为两种,包括引发剂A和引发剂B,所述引发剂A或引发剂B优选为过氧化二苯甲酰、1,4-双(叔丁基过氧基二异丙基)苯、1,3-双(叔丁基过氧基二异丙基)苯、2,5- 二甲基-2,5-( 二叔丁过氧基)已烧、2,5- 二甲基-2,5-( 二叔丁过氧基)-3-已炔、乙基-3,3- 二 (叔丁过氧基)丁酸酯或乙基_3,3- 二 (叔戊基过氧基)丁酸酯中的一种,引发剂A或B为不同种物质。
[0013]两种不同引发剂的复配,使得引发剂体系具备不同的半衰期,从而可以避免单一的引发剂在挤出过程中引发剂的过快分解,保证在挤出的各阶段均存在较多的引发剂自由基,保证广品的闻接枝率,减少极性单体的残留,从而防止树脂广生变色和气味大等问题。
[0014]另外在本发明中,还提出了制备上述聚丙烯树脂组合物的方法,该方法包括如下步骤:
[0015]a.按照配方比将聚丙烯树脂从挤出机主喂料口加入;
[0016]b.同时将极性单体、第二单体、引发剂A、引发剂B按配比经丙酮溶解后,通过计量泵注入到挤出机中,注入口位于挤出机的第三加热区所述的挤出机包括双螺杆挤出机或单螺杆挤出机,其挤出段有七个以上的加热区;
[0017]c.经挤出造粒并干`燥得到所述聚丙烯树脂组合物。
[0018]本发明制备方法采用混料和加料的方式进行,其中将聚丙烯树脂从挤出机的主喂料口加入,其他组分从位于第三加热区的注入口加入,使得聚丙烯树脂在受热软化熔融的情况下能和其他组分充分接触、混合,既能有效地保证喂料,又能使混合物充分分散、融合和反应。避免了传统方法在喂料口一次性加入而导致引发剂快速分解,使得在挤出机的中后段引发剂自由基过少,从而产生接枝效率低,马来酸酐单体残留量高的情形。
[0019]制备方法中,所述的聚丙烯树脂为全同或间同均聚聚丙烯、无规共聚聚丙烯、嵌段共聚聚丙烯的一种或两种以上的组合;所述的极性单体为马来酸酐、丙烯酸及其衍生物中的一种,所述的丙烯酸衍生物包括甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯或甲基丙烯酸缩水甘油酯;所述的第二单体为苯乙烯、异丁烯、长链单烯烯烃,长链单烯烯烃包括1-十八烯等长单链烯烃。
[0020]制备方法中,所述引发剂体系包括引发剂A和引发剂B,引发剂体系可以从以下物质中选择任意两种:过氧化二苯甲酰、1,4-双(叔丁基过氧基二异丙基)苯、1,3-双(叔丁基过氧基二异丙基)苯、2,5- 二甲基-2,5-( 二叔丁过氧基)已烧、2,5- 二甲基-2,5-( 二叔丁过氧基)-3-已炔、乙基-3,3- 二 (叔丁过氧基)丁酸酯或乙基_3,3- 二 (叔戊基过氧基)丁酸酯。引发剂A与引发剂B为不同种物质,这样能使引发剂体系具有不同的半衰期,保证在挤出的各阶段均有含量较高的引发剂自由基,有效的保证了高接枝率。
[0021]为了更好的提升接枝率、降低气味,发明人经过大量实验发现优选的挤出造粒的工艺条件为:挤出温度150-230°C,主机转速300-500rpm。温度高于230°C,各组分容易受热分解、导致结构产生变化,致使制得的产品带入较多的杂质,同时反应链活性过高将消耗更多的自由基,并且引发剂分解过快,不能保证挤出各阶段的自由基含量,使得极性单体残留增加;温度低于150°C,使得各组分之间反应不完全,给最终产品带入了较多的杂质。主机转速低于300rpm,将会导致各组分混合不均匀,并且组分在挤出机中停留时间过长,将会导致聚合物降解;主机转速大于500rpm,将使得部分组分由于过大的离心力而甩离,不利于组分的混合,并且组分在挤出机中的停留时间过短,不能充分反应,同时过大的离心力将会使聚合键受到拉扯断裂,破坏分子结构。
[0022]在本专利中,所述的功能化聚丙烯树脂组合物制备方法,其特征在于所述的功能化聚丙烯树脂组合物按以下方法制备而成:将聚丙烯树脂从挤出机主喂料口加入,将极性单体、第二单体、引发剂A、引发剂B按配比经丙酮溶解后,通过计量泵注入到挤出机中,注入口位于挤出机的第三加热区,经挤出造粒并干燥得到所述的功能化聚丙烯树脂组合物。所述挤出造粒的优选工艺条件:挤出温度150-230°C,主机转速300-500rpm。
[0023]利用上述技术方案,本发明的功能化聚丙烯树脂组合物及其制备方法具有的优点是:
[0024](1)本发明所采用的原料组分,与传统技术需要添加气味吸附剂去除气味不同,本发明中,聚丙烯树脂组合物具有很高的接枝率,单体含量低,不需要用其他材料进行除味,节约成本。该聚丙烯树脂组合物接枝率1.07-1.66%,单体含量极少,避免了传统产品由于单体过高而带来的气味。
[0025](2)本发明制备方法采用混料和加料的方式进行,其中将聚丙烯树脂从挤出机的主喂料口加入,其他组分从位于第三加热区的注入口加入,使得聚丙烯树脂在受热软化熔融的情况下能和其他组分充分接触、混合,既能有效地保证喂料,又能使混合物充分分散、融合和反应。避免了传统方法在喂料口一次性加入而导致引发剂快速分解,使得在挤出机的中后段引发剂自由基过少,从而产生接枝效率低,马来酸酐单体残留量高的情形。
[0026](3)常规的反应挤出,引发剂是在喂料口一次性加入。由于引发剂的快速分解,在挤出的中后段引发剂自由基的数量很少,导致在这一部分的接枝效率低,马来酸酐单体残留率高。本发明使用的引发剂体系为两种引发剂,引发剂A和引发剂B的复配。通过优化选择,使用两种不同半衰期的引发剂,可以避免在反应挤出过程中引发剂的过快分解,从而保证在挤出的各阶段都有较多的引发剂自由基含量,从而提高接枝效率,减少极性单体的残留,防止功能化聚丙烯树脂组合物的变色和气味大等问题的发生。
[0027](4)本发明的高接枝率、低气味的功能化聚丙烯树脂组合物的制备方法,其中温度与转速的优化选择,使得各组分能够充分的接触、混合并反应完全,该制备方法操作简单,可控性好,重复性强,易于工业化连续生产,具有较好的经济效益。
[0028]下面结合【具体实施方式】对本发明作进一步详细说明。
【具体实施方式】
[0029]下面结合具体实施例,对本发明作进一步详细说明,但本发明并非局限在实施例范围内。需要特别说明的是,实施例按本发明方案中的混料和加料方式进行,即其中将聚丙烯树脂从挤出机的主喂料口加入,其他组分从位于第三加热区的注入口加入。对比例按常规制备方法,所有原料从喂料口一次性加入。
[0030]实施例和对比例1-3 (表一)[0031]
【权利要求】
1.一种高接枝率、低气味聚丙烯树脂组合物,其特征在于: 其原料按重量份计包括如下组分:
2.根据权利I所述的高接枝率、低气味聚丙烯树脂组合物,其特征在于:所述的聚丙烯树脂为全同或间同均聚聚丙烯、无规共聚聚丙烯和嵌段共聚聚丙烯中的一种或两种以上的组合。
3.根据权利要求1或2所述的高接枝率、低气味聚丙烯树脂组合物,其特征在于:所述的极性单体为马来酸酐、丙烯酸及其衍生物中的一种; 所述的丙烯酸衍生物包括甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯或甲基丙烯酸缩水甘油酯。
4.根据权利要求1或2所述的高接枝率、低气味聚丙烯树脂组合物,其特征在于:所述的第二单体为苯乙 烯、异丁烯和长链单烯烯烃中的一种。
5.根据权利要求4所述的高接枝率、低气味聚丙烯树脂组合物,其特征在于:所述长链单烯烃为1-十八烯。
6.根据权利要求1或2所述的高接枝率、低气味聚丙烯树脂组合物,其特征在于: 所述的引发剂A或引发剂B为如下物质中的一种:过氧化二苯甲酰、1,4-双(叔丁基过氧基二异丙基)苯、1,3-双(叔丁基过氧基二异丙基)苯、2,5-二甲基-2,5-( 二叔丁过氧基)已烷、2,5- 二甲基-2,5- ( 二叔丁过氧基)-3-已炔、乙基-3,3- 二 (叔丁过氧基)丁酸酯或乙基-3,3- 二 (叔戊基过氧基)丁酸酯; 所述引发剂A与引发剂B为不相同物质。
7.根据权利要求1所述的高接枝率、低气味聚丙烯树脂组合物的制备方法,其特征在于包括如下步骤: a.按照配方比将聚丙烯树脂从挤出机主喂料口加入; b.将极性单体、第二单体、引发剂A、引发剂B按配比经丙酮溶解后,通过计量泵注入到挤出机中,注入口位于挤出机的第三加热区; c.经挤出造粒并干燥得到所述的功能化聚丙烯树脂组合物; 所述挤出机为双螺杆挤出机或单螺杆挤出机,所述挤出机包括七个以上的加热区。
8.根据权利要求7所述的高接枝率、低气味聚丙烯树脂组合物的制备方法,其特征在于:所述挤出造粒的工艺条件为挤出温度150-230°C、主机转速300-500rpm。
9.根据权利要求7或8所述的高接枝率、低气味聚丙烯树脂组合物的制备方法,其特征在于:所述的极性单体为马来酸酐、丙烯酸及其衍生物中的一种,所述的丙烯酸衍生物包括甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯或甲基丙烯酸缩水甘油酯;或 所述的第二单体为苯乙烯、异丁烯和长链单烯烯烃中的一种。
10.根据权利要求7或8所述的高接枝率、低气味聚丙烯树脂组合物的制备方法,其特征在于: 所述的引发剂A或引发剂B为如下物质中的一种:过氧化二苯甲酰、1,4-双(叔丁基过氧基二异丙基)苯、1,3-双(叔丁基过氧基二异丙基)苯、2,5-二甲基-2,5-( 二叔丁过氧基)已烷、2,5- 二甲基-2,5- ( 二叔丁过氧基)-3-已炔、乙基-3,3- 二 (叔丁过氧基)丁酸酯或乙基-3,3- 二(叔戊基过氧基)丁酸酯,所述引发剂A与引发剂B为不相同物质。
【文档编号】C08F255/02GK103755878SQ201310754766
【公开日】2014年4月30日 申请日期:2013年12月31日 优先权日:2013年12月31日
【发明者】刘宝玉, 唐舫成, 杜壮, 张阳阳, 汪加胜 申请人:广州鹿山新材料股份有限公司
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