一种聚丙烯组合物和聚丙烯材料及其应用
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种聚丙烯组合物、由该聚丙烯组合物制备得到的聚丙烯材料、以及 所述聚丙烯组合物和/或所述聚丙烯材料在制备拉伸土工格栅中的应用。
【背景技术】
[0002] 土工格栅是一种具有方形孔、平行肋条的网格状结构的塑料格栅。格栅的生产是 将片材冲孔或挤压出带有缩痕的片材，然后通过单向或双向拉伸而成的网孔结构。这种聚 合物格栅产品可用于泥土、沙子、砾石等的保持和稳定，在路侧、路基、道路或跑道表面固定 中应用。
[0003] 拉伸土工格栅是以聚丙烯或聚乙烯为原料，经塑化挤出板材、冲孔、加热、纵向 拉伸、横向拉伸而成。土工格栅可以采用众所周知的技术来生产，例如专利US4374798、 US5419659、US4590029、US474348 和 US4756946 中描述了先冲孔后拉伸的工艺，US3252181、 US3317951、US3496965、US4470942、US4808358 和 US5053264 中描述了先挤压带有缩痕孔的 板材后拉伸的工艺。
[0004] US2005/0288404A1公开了 一种聚合物土工格栅及其制备方法。该聚合物含有聚丙 烯和β晶型成核剂。尽管由β晶型成核剂形成的聚丙烯格栅表现出增加的撕裂强度，并 且杨氏模量也得到了提高，但仍然难以获得兼具良好力学性能和较好的耐热氧老化性能的 聚丙烯格栅。
[0005] CN102093637A公开了一种β成核剂改性聚丙烯土工格栅的制备方法。该方法包 括将β晶型成核剂、色母、合成抗氧剂和聚丙烯进行共混，得到共混物，再将共混物通过螺 杆挤出机经加热至180-230°C熔融挤出，熔体通过三辊压光机成型板材，板材经过冲压机使 用规模居进行冲孔，孔板经过升温至80-100°C拉伸后得到。但该方法中并没有对聚丙烯的 结构作进一步限定，并且该方法难以获得兼具有良好的力学性能以及较好的耐热氧老化性 能的拉伸土工格栅。
[0006] CN103724811A公开了一种高性能改性聚丙烯及用于双向拉伸土工格栅专用料加 工方法。该方法通过添加聚丙烯、合成抗氧剂、芳基酰胺类成核剂（自制成核剂）按照一定 的配比在双螺杆挤出机挤出并通过三辊压光机获得板材，然后经过冲孔和拉伸后得到土工 格栅专用料。该方法也难以获得兼具有良好的力学性能以及较好的耐热氧老化性能的拉伸 土工格栅。
[0007] 在现有的拉伸土工格栅的制备过程中，虽然可以通过往聚丙烯或聚乙烯基体中添 加成核剂而改善其透明性或力学性能，但是仍然难以获得兼具有较低的拉伸屈服应力、较 高的拉伸断裂应力、较高的断裂拉伸应变以及较好的耐热氧老化性能的拉伸土工格栅。
【发明内容】
[0008] 本发明的目的是提供一种新的聚丙烯组合物、由该聚丙烯组合物制备得到的聚丙 烯材料、以及所述聚丙烯组合物和/或聚丙烯材料在制备拉伸土工格栅中的应用。
[0009] 本发明提供一种聚丙烯组合物，该聚丙烯组合物含有聚丙烯、成核剂和抗氧剂，其 中，所述聚丙烯为丙烯均聚物或者丙烯与单体B的无规共聚物，所述单体B为乙烯和/或丁 烯，以所述聚丙烯的总重量为基准，所述单体B的结构单元的含量为0-1重量％，丙烯结构 单元的含量为99-100重量％ ;所述聚丙烯在230°C下、2. 16kg载荷作用下的烙体质量流动 速率为0.2-0. 8g/10min;所述成核剂为β晶型成核剂。
[0010] 本发明还提供了一种聚丙烯材料，该聚丙烯材料由所述聚丙烯组合物熔融挤出成 型得到。
[0011] 此外，本发明还提供了所述聚丙烯组合物在制备拉伸土工格栅中的应用。
[0012] 本发明的发明人通过研究发现，将聚丙烯的熔体质量流动速率和共聚单体结构单 元的含量控制在一定的范围内，能够使得由含有该聚丙烯的聚丙烯组合物制备得到的聚丙 烯材料兼具有较低的拉伸屈服应力、适宜的屈服拉伸应变、较高的拉伸断裂应力、较高的断 裂拉伸应变以及具有良好的耐热氧老化性能，并且该聚丙烯材料具有良好的拉伸加工性 能。
[0013] 具体地，该聚丙烯材料的拉伸屈服应力为29_31MPa，拉伸屈服应变为8-10%，拉 伸断裂应力在35MPa以上，断裂拉伸应变达到600%以上，氧化诱导时间（210°C，A1)在 5min以上。
[0014] 此外，通过该聚丙烯材料制备的片材可以容易地进行冲孔和拉伸操作，同时该聚 丙烯材料挤出冲孔的片材拉伸成肋条使具有减薄效果，同时材料具有良好的拉伸强度。
[0015] 本发明的其它特征和优点将在随后的【具体实施方式】部分予以详细说明。
【具体实施方式】
[0016] 以下对本发明的【具体实施方式】进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体 实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
[0017] 本发明提供一种聚丙烯组合物，该聚丙烯组合物含有聚丙烯、成核剂和抗氧剂，其 中，所述聚丙烯为丙烯均聚物或者丙烯与单体B的无规共聚物，所述单体B为乙烯和/或丁 烯，以所述聚丙烯的总重量为基准，所述单体B的结构单元的含量为0-1重量％，丙烯结构 单元的含量为99-100重量％ ;所述聚丙烯在230°C下、2. 16kg载荷作用下的烙体质量流动 速率为0.2-0. 8g/10min;所述成核剂为β晶型成核剂。
[0018] 在本发明中，所述聚丙烯为丙烯均聚物或者丙烯与单体Β的无规共聚物。丙烯均 聚物是指由单一丙烯单体形成的聚合物。
[0019] 本发明的聚丙烯中共聚单体Β的结构单元的含量对含有该聚丙烯的聚丙烯组合 物的性能具有较大的影响，以所述聚丙烯的总重量为基准，当所述单体Β结构单元的含量 高于1重量％时，即丙烯结构单元含量低于99重量％时，聚丙烯组合物的力学性能和拉伸 加工性能下降。
[0020] 优选情况下，以所述聚丙烯的总重量为基准，所述单体Β的结构单元的含量为 0. 2-0. 7重量％，丙烯结构单元的含量为99. 3-99. 8重量％，进一步优选情况下，以所述聚 丙烯的总重量为基准，所述单体Β结构单元的含量为0. 3-0. 5重量％，丙烯结构单元的含量 为 99. 5-99. 7 重量％。
[0021] 本发明的聚丙烯的熔体质量流动速率对含有该聚丙烯的聚丙烯组合物的性能 具有较大的影响，所述聚丙烯在230°C下、2. 16kg载荷作用下的熔体质量流动速率低于 0. 2g/10min或者高于0. 8g/10min时，聚丙烯组合物的力学性能和拉伸加工性能下降。
[0022] 优选情况下，所述聚丙烯在230°C下、2. 16kg载荷作用下的熔体质量流动速率为 0. 3-0. 7g/10min，进一步优选情况下，所述聚丙烯在230°C下、2. 16kg载荷作用下的烙体质 量流动速率为〇. 45-0. 55g/10min。
[0023] 在本发明中，所述熔体质量流动速率根据IS01133-2005中规定的方法进行测定， 其中，测试温度为230°C，载荷为2. 16kg。
[0024] 聚丙烯中丙烯结构单元以及单体B的结构单元的含量采用红外光谱法进行测得。
[0025] 本发明对所述聚丙烯、成核剂和抗氧剂的含量没有特别地限定，例如，以100重量 份的所述聚丙烯为基准，所述成核剂的含量可以为〇. 01-0. 2重量份，所述抗氧剂的含量 可以为0. 1-1重量份；优选地，以100重量份的所述聚丙烯为基准，所述成核剂的含量为 0. 02-0. 15重量份，所述抗氧剂的含量为0. 2-0. 8重量份；进一步优选地，以100重量份的 所述聚丙烯为基准，所述成核剂的含量为〇. 05-0. 10重量份，所述抗氧剂的含量为0. 5-0. 8 重量份。
[0026] 根据本发明，所述成核剂可以采用本领域中常用的各种β晶型成核剂，只要可以 诱导聚丙烯进行结晶即可。一般地，所述β晶型成核剂为二元羧酸与第II Α族金属盐的混 合物、稀土类β晶型成核剂、芳香酰胺类成核剂和环状二羧酸盐成核剂中的一种或多种。 优选情况下，所述β晶型成核剂为稀土类β晶型成核剂、芳香酰胺类成核剂和二元羧酸与 第II Α族金属盐的混合物中的一种或多种。
[0027] 根据本发明，所述稀土类β晶型成核剂的主要成分为稀土金属氧化物，所述稀土 金属氧化物的具体实例可以包括但不限于：氧化钪、氧化镧、氧化铈、氧化钇和氧化镨等中 的一种或多种。所述稀土类β晶型成核剂可以通过商购获得，例如，可以为购自广东炜林 纳功能材料公司的牌号为WBG的稀土类β晶型成核剂。
[0028] 根据本发明，所述芳香酰胺类成核剂可以为取代苯酰胺类成核剂。具体地，所述芳 香酰胺类成核剂的实例可以包括但不限于：Ν，Ν-二环己基邻苯二甲酰胺、Ν，Ν-二环己基对 苯二甲酰胺、Ν，Ν-二苯胺基己二酰胺、Ν，Ν-二苯甲酰基己二胺、Ν，Ν-二苯酰基对苯二胺、 Ν，Ν-二苯基丁二酰胺