一种功能化聚烯烃材料及其制备方法与流程

本发明属于高分子材料领域，尤其涉及一种功能化聚烯烃材料及其制备方法。

背景技术：

1、聚烯烃近年来广泛应用于医疗器械、食品包装、汽车和许多其他产品。目前，医疗器械和食品包装需要功能性产品。但是由于其表面惰性，其可混性、染色性、亲水性、可印刷性差，这大大限制了其应用范围。早在上个世纪60年代就有研究提出，通过像聚烯烃的主链上引入极性单体，以提高聚烯烃和其它极性聚合物的相容性、表面可印刷性、亲水性、抗菌性等一系列性能。改性后的聚烯烃在医疗器械、活性包装和水过滤器方面显示出巨大的潜力。工业上，与其他替代技术相比熔融接枝技术因其无溶剂污染、反应时间短、过程连续、成本低廉等优点成为制备功能化聚烯烃材料的重要手段之一。

2、在熔融接枝体系中，有机过氧化物是普遍采用的引发剂，在该引发体系中，由于聚烯烃、单体、引发剂和其他助剂的极性不一样，加之较短的反应时间会导致它们难以混合均匀，从而产生过氧化物富集的区域导致交联副反应发生的几率增加，交联会明显改变聚烯烃的熔体流变行为（会使熔体粘度变大、流动性变差），不利于功能化聚烯烃的二次加工成型（挤出）；此外，即使延长反应时间，也会导致交联副反应的发生，无法解决上述问题。因此在保证功能单体的接枝率的同时抑制降交联副反应发生成为功能化聚烯烃材料制备亟待解决的关键问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于提供一种功能化聚烯烃材料及其制备方法，本发明提供的制备方法能够在保证功能单体接枝率的同时抑制交联副反应的发生，从而获得高接枝率、低交联度的高性能功能化聚烯烃材料。

2、本发明提供了一种功能化聚烯烃材料的制备方法，包括以下步骤：

3、a）将含羰基功能单体和n-羟基化合物在溶剂中混合，所述含羰基功能单体和n-羟基化合物为能结合形成电荷转移复合物的含羰基功能单体和n-羟基化合物，所述溶剂为能同时溶解含羰基功能单体和n-羟基化合物的挥发性溶剂；随后再与聚烯烃粉末混合，除溶剂，得到预混料；

4、b）将包含所述预混料的前驱体进行熔融共混，得到功能化无孔聚烯烃材料；

5、或者，将包含所述预混料的前驱体进行振实、冷压和烧结，得到功能化多孔聚烯烃材料。

6、优选的，步骤a）中，所述含羰基功能单体为马来酸酐、马来酰亚胺、丙烯酰胺、n-叔丁基丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、n-叔丁基甲基丙烯酰胺和丙烯酸中的一种或多种。

7、优选的，步骤a）中，所述n-羟基化合物为n-羟基邻苯二甲酰亚胺、n-羟基琥珀酰亚胺和n-羟基丁二酰亚胺中的一种或多种。

8、优选的，步骤a）中，所述聚烯烃粉末为聚乙烯粉末和/或聚丙烯粉末。

9、优选的，步骤a）中，所述聚乙烯粉末中的聚乙烯包括高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯和超高分子量聚乙烯中的一种或多种。

10、优选的，步骤b）中，所述含羰基功能单体在前驱体中的含量为1~10wt%。

11、优选的，步骤b）中，所述n-羟基化合物在前驱体中的含量为10~2000ppm。

12、优选的，步骤b）中，所述熔融共混的温度为180~230℃。

13、优选的，步骤b）中，所述振实的振动频率为30~200hz；所述振实的振动时间为5~20min。

14、优选的，步骤b）中，所述冷压的压力为0~5mpa；所述冷压的时间为10~25min。

15、优选的，步骤b）中，所述烧结的温度为160~200℃；所述烧结的时间为20~120min。

16、优选的，步骤b）中，所述功能化多孔聚烯烃材料的孔径为25~100μm；所述功能化多孔聚烯烃材料的孔隙率为40~65%。

17、本发明提供了一种功能化聚烯烃材料，按照上述技术方案所述的制备方法制备得到。

18、与现有技术相比，本发明提供了一种功能化聚烯烃材料及其制备方法。本发明提供的制备方法包括以下步骤：a）将含羰基功能单体和n-羟基化合物在溶剂中混合，所述含羰基功能单体和n-羟基化合物为能结合形成电荷转移复合物的含羰基功能单体和n-羟基化合物，所述溶剂为能同时溶解含羰基功能单体和n-羟基化合物的挥发性溶剂；随后再与聚烯烃粉末混合，除溶剂，得到预混料；b）将包含所述预混料的前驱体进行熔融共混，得到功能化无孔聚烯烃材料；或者，将包含所述预混料的前驱体进行振实、冷压和烧结，得到功能化多孔聚烯烃材料。本发明首先将含羰基功能单体与n-羟基化合物结合形成电荷转移复合物（ctc），再将其与聚烯烃粉末基料混合得到预混料，之后对预混料进行熔融共混或烧结引发接枝反应，得到功能化聚烯烃材料。在本发明提供的制备方法中，熔融共混或烧结过程中ctc受热后会发生氧化还原反应生成功能单体自由基和供体基（引发剂自由基），从而使得引发剂自由基产生于功能单体相对富集的区域，进而在保证功能单体接枝率的同时能够有效抑制交联副反应的发生，获得高接枝率、低交联度的高性能功能化聚烯烃材料。相比传统的有机过氧化物引发体系，本发明制备方法仅需要使用较少的n-羟基化合物配合功能单体便能得到与之相近甚至更高单体接枝率的功能化聚烯烃材料，且制得的功能化聚烯烃材料交联度更低，熔体流变性质改变甚微，对二次加工成型的影响更小。此外，本发明还可以根据聚烯烃的结构和接枝反应工艺来设计更有效的n-羟基化合物，使接枝反应的进行更加高效。

技术特征：

1.一种功能化聚烯烃材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤a）中，所述含羰基功能单体为马来酸酐、马来酰亚胺、丙烯酰胺、n-叔丁基丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、n-叔丁基甲基丙烯酰胺和丙烯酸中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤a）中，所述n-羟基化合物为n-羟基邻苯二甲酰亚胺、n-羟基琥珀酰亚胺和n-羟基丁二酰亚胺中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤a）中，所述聚烯烃粉末为聚乙烯粉末和/或聚丙烯粉末。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤a）中，所述聚乙烯粉末中的聚乙烯包括高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯和超高分子量聚乙烯中的一种或多种。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤b）中，所述含羰基功能单体在前驱体中的含量为1~10wt%。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤b）中，所述n-羟基化合物在前驱体中的含量为10~2000ppm。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤b）中，所述熔融共混的温度为180~230℃。

9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤b）中，所述振实的振动频率为30~200hz；所述振实的振动时间为5~20min。

10.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤b）中，所述冷压的压力为0~5mpa；所述冷压的时间为10~25min。

11.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤b）中，所述烧结的温度为160~200℃；所述烧结的时间为20~120min。

12.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤b）中，所述功能化多孔聚烯烃材料的孔径为25~100μm；所述功能化多孔聚烯烃材料的孔隙率为40~65%。

13.一种功能化聚烯烃材料，其特征在于，按照权利要求1~12任一项所述的制备方法制备得到。

技术总结
本发明属于高分子材料领域，尤其涉及一种功能化聚烯烃材料及其制备方法。本发明提供的制备方法包括以下步骤：a）将含羰基功能单体和N‑羟基化合物在溶剂中混合，所述含羰基功能单体和N‑羟基化合物能结合形成电荷转移复合物，所述溶剂为能同时溶解含羰基功能单体和N‑羟基化合物的挥发性溶剂；随后再与聚烯烃粉末混合，除溶剂，得到预混料；b）将包含所述预混料的前驱体进行熔融共混，得到功能化无孔聚烯烃材料；或者，将包含所述预混料的前驱体进行振实、冷压和烧结，得到功能化多孔聚烯烃材料。本发明提供的制备方法能够在保证功能单体接枝率的同时抑制交联副反应的发生，从而获得高接枝率、低交联度的高性能功能化聚烯烃材料。

技术研发人员：文亮,杨华伟,沈杰,刘文涛,王帆,李春明,李晓萌,殷敬华
受保护的技术使用者：上海珀利医用材料有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/5/10