聚烯烃组合物及其制备方法与流程

本发明涉及增强聚烯烃组合物。特别地，本发明涉及用已经用丙烯酰(acrylic)官能化的硅烷处理的填料增强的聚烯烃树脂组合物。本发明还涉及制备此类组合物和由此类组合物制备模塑制品的方法。

背景技术：

1、聚烯烃材料如聚丙烯由于其优异的物理性质、可模塑性和可回收性而广泛用于生产模塑制品。聚烯烃材料通常是低极性材料，这在多种应用中可为有益的。虽然具有这些性质，但聚烯烃也倾向于表现出高的塑性。因此，聚烯烃典型地必须被增强，以便生产在形成期间或对于所生产的最终产品而言具有合适或所需的结构强度的材料。聚烯烃常常用填料如玻璃纤维、二氧化硅、滑石等增强，以提供所需的结构性质。聚烯烃还通常是化学惰性的，这使得对聚烯烃进行官能化和交联变得困难。

2、为了解决聚烯烃的这些各种问题，工业上的常规实践是使用用氨基硅烷处理或官能化的填料增强聚烯烃。聚烯烃、特别是高分子量聚烯烃，在加工期间倾向于降解成较低分子量的链。聚烯烃固有的非极性和非反应性性质使得氨基硅烷处理的填料难以与聚烯烃和通过聚烯烃降解产生的自由基物种结合。为了克服这个问题，将酸酐接枝的聚丙烯用作聚烯烃加工中的添加剂以促进界面结合的发展。使用酸酐接枝的聚丙烯增加了与生产增强聚烯烃相关的成本，并且需要更多的复杂加工来生产这种材料。还已经使用其它接枝聚烯烃来增强聚烯烃材料。采用接枝聚烯烃的组合物常常涉及复杂的配方(配制物)，并且可能需要助剂或其它材料以防止聚合物降解。因此，需要改善的增强聚烯烃，其克服常规增强聚烯烃的缺陷，特别是用氨基硅烷官能化填料和酸酐接枝的聚烯烃制备的那些。

技术实现思路

1、以下呈现本公开的概述以提供对一些方面的基本理解。本
技术实现要素：
既不旨在识别关键或重要要素，也不旨在限定实施方式或权利要求的任何限制。此外，本发明内容可提供可在本公开的其它部分中更详细地描述的一些方面的简化概述。

2、本发明涉及使用用丙烯酰官能硅烷处理的填料增强的聚烯烃组合物。与用氨基硅烷官能化填料和接枝聚烯烃(例如，用酸酐、硅烷等接枝的聚烯烃)以及其它添加剂制备的常规增强聚烯烃相比，用本发明的丙烯酰官能硅烷处理的填料制备的组合物表现出改善的机械性能，例如改善的拉伸强度和冲击强度。另外，与用常规的氨基硅烷处理的填料生产的聚烯烃复合材料相比，本发明提供更容易的组合物加工，并且提供具有低气味(与氨基官能化填料相比)和改善的耐色性(color resistance)的组合物。

3、在第一实施方式中，提供一种聚烯烃组合物，其包含(i)聚烯烃树脂，和(ii)用丙烯酰官能硅烷处理的填料。

4、在第二实施方式中，丙烯酰官能硅烷包括丙烯酰氧基官能硅烷、丙烯酰氨基官能硅烷或其组合中的至少一种。

5、在第三实施方式中，提供一种聚烯烃组合物，其包含(i)聚烯烃树脂，和(ii)用丙烯酰官能硅烷处理的填料，其中丙烯酰官能硅烷具有下式：

6、ch2＝ch-c(o)-x-r1-si-r2(r3)3-b

7、其中：

8、x是o或n(r4)；

9、r1独立地为选自含有1至20个碳原子的直链烷基、含有3至20个碳原子的支链烷基、含有5至20个碳原子的环烷基、含有2至20个碳原子的烯基、含有6至20个碳原子的芳基或含有7至20个碳原子的芳烷基的二价基团；

10、r2为(or5)b或者为由两个r5基团通过共价键键合在一起形成的二价基团，其中r5独立地为选自以下的一价基团：含有1至12个碳原子的直链烷基、含有3至12个碳原子的支链烷基、含有5或6个碳原子的环烷基、含有2至12个碳原子的烯基、含有6个碳原子的芳基、或含有7至12个碳原子的芳烷基、含有2至12个碳原子和羟基的直链烷基或含有3至6个碳原子和羟基的支链烷基、具有结构-r6-(och2ch2)m(och2ch(ch3))nor7的含有至少一个氧原子的烷基，条件是(i)如果两个r5基团键合在一起，则b是2或3，和(ii)m+n之和是1-20；

11、b是1、2或3；

12、每个r3独立地为选自含有1至12个碳原子的直链烷基、含有3至12个碳原子的支链烷基、含有5或6个碳原子的环烷基、含有2至12个碳原子的烯基、含有6个碳原子的芳基或含有7至12个碳原子的芳烷基的一价基团；

13、r4独立地为h，独立地为选自含有1至12个碳原子的直链烷基、含有3至12个碳原子的支链烷基、含有5或6个碳原子的环烷基、含有2至12个碳原子的烯基、含有6个碳原子的芳基或含有7至12个碳原子的芳烷基的一价基团；

14、r6为选自含有1至10个碳原子的直链烷基、含有3至10个碳原子的支链烷基、含有5至10个碳原子的环烷基的二价基团；

15、r7为选自含有1至18个碳原子的直链烷基、含有3至18个碳原子的支链烷基、含有5至18个碳原子的环烷基、含有2至18个碳原子的烯基、含有6至18个碳原子的芳基、含有7至18个碳原子的芳烷基的一价基团或氢，或者为选自含有1至10个碳原子的烷基、含有5至10个碳原子的环烷基或苯基的二价基团；

16、其中所述组合物不含具有键合至聚烯烃的官能团的聚烯烃添加剂。

17、在根据第三实施方式的第四实施方式中，用丙烯酰官能硅烷处理的填料包含基于填料总重量的约0.01重量％至约20重量％的量的丙烯酰官能硅烷。

18、在根据第三或第四实施方式的第五实施方式中，用丙烯酰官能硅烷处理的填料包含基于填料总重量的约1重量％至约7.5重量％的量的丙烯酰官能硅烷。

19、在根据第三至第五实施方式中任一项的第六实施方式中，用丙烯酰官能硅烷处理的填料包含基于填料总重量的约2重量％至约5重量％的量的丙烯酰官能硅烷。

20、在根据第三至第六实施方式中任一项的第七实施方式中，填料选自以下中的至少一种：二氧化钛，氢氧化铝，氢氧化镁，云母，高岭土，碳酸钙，钠、钾、镁、钙和钡的非水合、部分水合或水合的氟化物、氯化物、溴化物、碘化物、铬酸盐、碳酸盐、氢氧化物、磷酸盐、磷酸氢盐、硝酸盐、氧化物和硫酸盐；氧化锌，氧化铝，五氧化二锑，三氧化二锑，氧化铍，氧化铬，氧化铁，锌钡白，硼酸或硼酸盐如硼酸锌、偏硼酸钡或硼酸铝，混合金属氧化物如铝硅酸盐、蛭石，二氧化硅包括热解二氧化硅、熔融二氧化硅、沉淀二氧化硅、石英、砂和硅胶；稻壳灰，陶瓷和玻璃珠，沸石，金属如铝薄片或粉末，青铜粉末，铜，金，钼，镍，银粉末或薄片，不锈钢粉末，钨，水合硅酸钙，钛酸钡，二氧化硅-炭黑复合物，官能化碳纳米管，水泥，飞灰，板岩粉，膨润土，粘土，滑石，无烟煤，磷灰石，凹凸棒石，氮化硼，方石英，硅藻土，白云石，铁素体，长石，石墨，石墨烯，碳纤维，煅烧高岭土，二硫化钼，珍珠岩，浮石，叶蜡石，海泡石，锡酸锌，硫化锌或硅灰石，木粉，木纤维，棉纤维，麦秸，大麻，亚麻，洋麻，木棉，黄麻，苎麻，波罗麻，剑麻，玉米纤维或椰壳纤维，或坚果壳或稻壳，聚酯纤维，芳族聚酰胺纤维，尼龙纤维，玻璃纤维，木质素，淀粉，纤维素或含纤维素的产品，聚四氟乙烯或聚乙烯的塑料微球，偶氮染料，靛蓝染料，三苯甲烷染料，蒽醌染料，氢醌染料或黄嘌呤染料。

21、在根据第三至第七实施方式中任一项的第八实施方式中，填料选自氢氧化钙、硫酸钡、云母、硅酸钙、粘土、高岭土、二氧化硅、氧化铝、硅灰石、碳酸镁、氢氧化镁、氧化钛、氧化锌、硫酸锌、或者其两种或更多种的组合。

22、在根据第三至第八实施方式中任一项的第九实施方式中，填料选自二氧化硅。

23、在根据第三至第九实施方式中任一项的第十实施方式中，用丙烯酰官能硅烷处理的填料以基于聚烯烃组合物的总重量的约0.01重量％至约99重量％的量存在。

24、在根据第三至第十实施方式中任一项的第十一实施方式中，用丙烯酰官能硅烷处理的填料以基于聚烯烃组合物的总重量的约20重量％至约50重量％的量存在。

25、在根据第三至第十一实施方式中任一项的第十二实施方式中，聚烯烃选自具有2至18个碳原子的烯烃的聚合物。

26、在根据第三至第十二实施方式中任一项的第十三实施方式中，聚烯烃选自聚丙烯、聚乙烯、聚丁烯、或者其两种或更多种的混合物。

27、在根据第三至第十三实施方式中任一项的第十四实施方式中，聚烯烃以基于聚烯烃组合物的总重量的约10重量％至约99.9重量％的量存在。

28、在根据第三至第十四实施方式中任一项的第十五实施方式中，组合物进一步包含(iii)硅烷添加剂。

29、在根据第三至第十五实施方式中任一项的第十六实施方式中，硅烷添加剂选自丙烯酰官能硅烷，其选自丙烯酰氧基官能硅烷、丙烯酰氨基官能硅烷或其组合。

30、在根据第十五或第十六实施方式中任一项的第十七实施方式中，硅烷添加剂(iii)具有下式：

31、ch2＝ch-c(o)-x’-r1’-si-r2’(r3’)3-b’

32、其中：

33、x’是o或n(r4’)；

34、r1’独立地为选自含有1至10个碳原子的直链烷基、含有3至10个碳原子的支链烷基、含有5至10个碳原子的环烷基、含有2至10个碳原子的烯基、含有6至10个碳原子的芳基或含有7至10个碳原子的芳烷基的二价基团；

35、r2’为(or5’)b’或者为由两个r5’基团通过共价键键合在一起形成的二价基团，其中r5’独立地为选自以下的一价基团：含有1至12个碳原子的直链烷基、含有3至12个碳原子的支链烷基、含有5或6个碳原子的环烷基、含有2至12个碳原子的烯基、含有6个碳原子的芳基、含有7至12个碳原子的芳烷基、含有2至12个碳原子和羟基的直链烷基或含有3至6个碳原子和羟基的支链烷基、或具有结构-r6’-(och2ch2)m’(och2ch(ch3))n’or7’的含有至少一个氧原子的烷基，条件是(i)如果两个r5’基团键合在一起，则b是2或3，和(ii)m’+n’之和是1-20；

36、b’是1、2或3；

37、每个r3’独立地为选自含有1至12个碳原子的直链烷基、含有3至12个碳原子的支链烷基、含有5或6个碳原子的环烷基、含有2至12个碳原子的烯基、含有6个碳原子的芳基或含有7至12个碳原子的芳烷基的一价基团；

38、r4’独立地为h，独立地为选自以下的一价基团：含有1至12个碳原子的直链烷基、含有3至12个碳原子的支链烷基、含有5或6个碳原子的环烷基、含有2至12个碳原子的烯基、含有6个碳原子的芳基或含有7至12个碳原子的芳烷基；

39、r6’为选自含有1至10个碳原子的直链烷基、含有3至10个碳原子的支链烷基、含有5至10个碳原子的环烷基的二价基团；

40、r7’为选自含有1至18个碳原子的直链烷基、含有3至18个碳原子的支链烷基、含有5至18个碳原子的环烷基、含有2至18个碳原子的烯基、含有6至18个碳原子的芳基、含有7至18个碳原子的芳烷基的一价基团或氢，或者为选自含有1至10个碳原子的烷基、含有5至10个碳原子的环烷基或苯基的二价基团。

41、在根据第三至第十七实施方式中任一项的第十八实施方式中，组合物呈粒料(pellet)或颗粒(particle)的形式。

42、在根据第三至第十八实施方式中任一项的第十九实施方式中，组合物基本上由聚烯烃树脂(i)、用丙烯酰官能硅烷处理的填料(ii)和任选的硅烷添加剂(iii)组成。

43、在根据第三至第十九实施方式中任一项的第二十实施方式中，组合物进一步包含至少一种选自过氧化物、抗氧化剂、润滑剂、颜料、或者其两种或更多种的组合的添加剂。

44、在第二十一实施方式中，提供由根据第三至第二十实施方式中任一项所述的聚烯烃组合物形成的模塑制品。

45、在第二十二实施方式中，提供制备模塑制品的方法，其包括挤出第三至第二十实施方式中任一项的聚烯烃组合物。

46、在第二十三实施方式中，提供制备第三至第二十实施方式中任一项的聚烯烃组合物的方法，其包括：将聚烯烃与用丙烯酰官能硅烷处理的填料配混。

47、以下描述和附图公开了各种说明性方面。可以明确地识别一些改进和新的方面，而其它改进和新的方面可以从所述描述和附图中明晰。