一种高韧性耐用的聚丙烯材料及其制备工艺的制作方法

本发明涉及聚丙烯，具体为一种高韧性耐用的聚丙烯材料及其制备工艺。

背景技术：

1、聚丙烯是一种应用广泛的热塑性塑料，在国民经济的各个领域都有着重要的应用，对聚丙烯进行改性，增强其韧性、强度、耐磨性等性能，拓宽聚丙烯在高性能材料方面的实际应用有着重要的意义。目前对聚丙烯的改性方法主要是填充改性、辐照接枝、等离子体接枝等方法；而填充改性具有制备工艺简单，成本低廉等优点。

2、将具有可生物降解效果的环保材料于聚丙烯复合，可以改善聚丙烯的可降解性能、加工等性能；授权公告号cn106589868b的专利公开了将聚乳酸树脂、预辐照聚丙烯粉末和聚丙烯/聚丁二烯共混物熔融共混，提高了复合材料冲击强度和溶体强度高达，但是没有解决聚丙烯热稳定性较差的问题。

3、笼型聚倍半硅氧烷(poss)是一种新型的功能性纳米材料，具有有机-无机杂化纳米体系，广泛应用在高分子材料的改性中，授权公告号cn112029218b的专利公开了将聚丙烯、poss接枝单体进行熔融共混，得到poss接枝改性聚丙烯高压直流电缆材料，具有较高击穿场强、较低的介电常数与介电损耗性能，但是没有解决聚丙烯韧性、强度等性能不高的问题；本发明制备一种支化聚乳酸-poss嵌段共聚物，旨在提高传统聚丙烯的韧性、强度和热稳定性能。

技术实现思路

1、本发明解决的技术问题是提供了一种含有支化聚乳酸-poss嵌段共聚物，解决了聚丙烯韧性、强度和热稳定性能不佳的问题。

2、本发明提供的技术方案是：

3、一种高韧性耐用的聚丙烯材料的制备工艺，包括以下原料，以重量份数计，聚丙烯76-98份，支化聚乳酸-poss嵌段共聚物2-20份，相容剂0.3-3份、抗氧剂0.2-0.8份；所述高韧性耐用的聚丙烯材料由如下工艺制备制得：

4、步骤(1)、向反应瓶中通入氮气，加入n-甲基吡咯烷酮溶剂、二氨基聚乳酸、二氨基poss、4,4-二苯甲烷二异氰酸酯，进行聚合反应，冷却，加入乙醇析出沉淀，抽滤，乙醇洗涤，干燥，制得支化聚乳酸-poss嵌段共聚物。

5、步骤(2)、将聚丙烯、支化聚乳酸-poss嵌段共聚物、马来酸酐接枝sebs相容剂、抗氧剂在高速混合机在混匀，然后经过挤出机造粒，1-5区温度依次为230℃、250℃、260℃、265℃、260℃，螺杆转速200-300r/min；然后通过注塑机成型，注塑温度为270-280℃，制得高韧性耐用的聚丙烯材料。

6、进一步的，所述步骤(1)中n-甲基吡咯烷酮、二氨基聚乳酸、二氨基poss、4,4-二苯甲烷二异氰酸酯的比例为(80-150)ml(12-20)g:1g:(0.5-0.7)g。

7、进一步的，所述步骤(1)中聚合反应在60-75℃下，搅拌3-8h。

8、进一步的，所述相容剂为马来酸酐接枝sebs或马来酸酐接枝聚丙烯。

9、进一步的，所述二氨基聚乳酸由如下工艺制备制得：

10、步骤(3)、向反应瓶中通入氮气，加入二氯甲烷溶剂、1,3-二-(boc-氨基)-2-羟基丙烷、辛酸亚锡和丙交酯，搅拌溶解后浓缩除去二氯甲烷，然后加热至90-120℃，反应10-20h，冷却，乙醇洗涤；将产物加入到二氯甲烷中，搅拌溶解，再加入三氟乙酸，搅拌1-3h，浓缩溶剂，依次用饱和碳酸氢钠溶液、乙醇洗涤，干燥，制得二氨基聚乳酸。

11、进一步的，所述步骤(3)中1,3-二-(boc-氨基)-2-羟基丙烷、辛酸亚锡和丙交酯的比例为(10-25)mmol:(1.6-2.4)mmol:1mol。

12、进一步的，所述二氨基poss由如下工艺制备制得：

13、步骤(4)、向反应瓶中加入四氢呋喃、3,5-双-boc-氨基苯甲酸、巯基乙胺、1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐、n-羟基琥珀酰亚胺，室温下搅拌反应5-10h，浓缩除去四氢呋喃，石油醚洗涤后，产物加入到二氯甲烷和三氟乙酸中，室温下搅拌反应1-2h，浓缩除去溶剂，依次用饱和碳酸氢钠溶液、石油醚洗涤，二氯甲烷重结晶，制得二氨基巯丙基苯甲酰胺中间体。

14、步骤(5)、向反应瓶中加入四氢呋喃、乙烯基poss、二氨基巯丙基苯甲酰胺中间体和光引发剂darocur 1173，在紫外灯下照射1-2h，浓缩除去溶剂，石油醚洗涤，干燥，制得二氨基poss。

15、进一步的，所述步骤(4)中四氢呋喃、3,5-双-boc-氨基苯甲酸、巯基乙胺、1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐、n-羟基琥珀酰亚胺的比例为(2-5)l:1mol:(0.9-1.3)mol:(1-1.3)mol:(1-1.3)mol。

16、进一步的，所述四氢呋喃、乙烯基poss、二氨基巯丙基苯甲酰胺中间体和光引发剂darocur 1173的比例为(50-100)ml:1g:(4-5.2)g:(0.1-0.15)g。

17、本发明的技术效果是

18、利用1,3-二-(boc-氨基)-2-羟基丙烷和丙交酯进行开环聚合，并经过三氟乙酸脱保护，制得二氨基聚乳酸；利用3,5-双-boc-氨基苯甲酸和巯基乙胺反应制得二氨基巯丙基苯甲酰胺中间体，再与乙烯基poss进行加成反应，制得二氨基poss，最后与二氨基聚乳酸、交联剂4,4-二苯甲烷二异氰酸酯进行聚合反应，制得含有脲基的支化聚乳酸-poss嵌段共聚物。

19、利用支化聚乳酸-poss嵌段共聚物对聚丙烯进行填充改性，嵌段共聚物含有柔性的聚乳酸支化分子链，以及刚性的poss结构和稳定性的脲基，与聚丙烯形成物理交联网络，在聚丙烯受到应力时，嵌段共聚物可以吸收大量的冲击能，从而减少裂纹进一步的扩展，提高了聚丙烯的抗冲击能力，也提高了聚丙烯的韧性以及力学强度，同时提高了聚丙烯制得的产品的韧性、抗冲击性能和力学强度，具有耐磨性优良，耐用性好，使用寿命长的优点。

技术特征：

1.一种高韧性耐用的聚丙烯材料的制备工艺，其特征在于：所述高韧性耐用的聚丙烯材料包括以下原料，以重量份数计，聚丙烯76-98份，支化聚乳酸-poss嵌段共聚物2-20份，相容剂0.3-3份、抗氧剂0.2-0.8份；所述高韧性耐用的聚丙烯材料由如下工艺制备制得：

2.根据权利要求1所述的高韧性耐用的聚丙烯材料的制备工艺，其特征在于：所述步骤(1)中n-甲基吡咯烷酮、二氨基聚乳酸、二氨基poss、4,4-二苯甲烷二异氰酸酯的比例为(80-150)ml(12-20)g:1g:(0.5-0.7)g。

3.根据权利要求1所述的高韧性耐用的聚丙烯材料的制备工艺，其特征在于：所述步骤(1)中聚合反应在60-75℃下，搅拌3-8h。

4.根据权利要求1所述的高韧性耐用的聚丙烯材料的制备工艺，其特征在于：所述相容剂为马来酸酐接枝sebs或马来酸酐接枝聚丙烯。

5.根据权利要求1所述的高韧性耐用的聚丙烯材料的制备工艺，其特征在于：所述二氨基聚乳酸由如下工艺制备制得：

6.根据权利要求5所述的高韧性耐用的聚丙烯材料的制备工艺，其特征在于：所述步骤(3)中1,3-二-(boc-氨基)-2-羟基丙烷、辛酸亚锡和丙交酯的比例为(10-25)mmol:(1.6-2.4)mmol:1mol。

7.根据权利要求4所述的高韧性耐用的聚丙烯材料的制备工艺，其特征在于：所述二氨基poss由如下工艺制备制得：

8.根据权利要求4所述的高韧性耐用的聚丙烯材料的制备工艺，其特征在于：所述步骤(4)中四氢呋喃、3,5-双-boc-氨基苯甲酸、巯基乙胺、1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐、n-羟基琥珀酰亚胺的比例为(2-5)l:1mol:(0.9-1.3)mol:(1-1.3)mol:(1-1.3)mol。

9.根据权利要求4所述的高韧性耐用的聚丙烯材料的制备工艺，其特征在于：所述四氢呋喃、乙烯基poss、二氨基巯丙基苯甲酰胺中间体和光引发剂darocur 1173的比例为(50-100)ml:1g:(4-5.2)g:(0.1-0.15)g。

技术总结
本发明涉及聚丙烯技术领域，且公开了一种高韧性耐用的聚丙烯材料及其制备工艺，二氨基POSS、二氨基聚乳酸、交联剂4,4‑二苯甲烷二异氰酸酯进行聚合反应，制得含有脲基的支化聚乳酸‑POSS嵌段共聚物；对聚丙烯进行填充改性，嵌段共聚物含有柔性的聚乳酸支化分子链，以及刚性的POSS结构和稳定性的脲基，与聚丙烯形成物理交联网络，在聚丙烯受到应力时，嵌段共聚物可以吸收大量的冲击能，从而减少裂纹进一步的扩展，提高了聚丙烯的抗冲击能力，也提高了聚丙烯的韧性以及力学强度，同时提高了聚丙烯制得的产品的韧性、抗冲击性能和力学强度，具有耐磨性优良，耐用性好，使用寿命长的优点。

技术研发人员：刘克胜
受保护的技术使用者：广东科净塑料制品有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15