一种基于硫酸钙晶须的聚丙烯复合成核剂及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于硫酸钙晶须的聚丙烯复合成核剂及其制备方法，该复合成核剂由有机成核剂与硫酸钙晶须复合而成。该成核剂的制备方法包括如下步骤：（1）将硫酸钙晶须进行表面改性后分散于无水乙醇中，将有机成核剂溶于有机溶剂中；（2）将上述步骤得到的两种溶液均匀混合，高速搅拌3~5min均匀混合后得到微乳溶液；（3）将上述步骤所得微乳溶液抽滤后在50℃下干燥24h，得到目标成核剂。本发明中的复合成核剂具有高效、低成本等优点，制备方法操作工艺简单，可用于工业生产化。
【专利说明】
一种基于硫酸钙晶须的聚丙烯复合成核剂及其制备方法
技术领域
[0001]本发明涉及一种聚丙烯成核剂，具体来说，涉及一种硫酸钙晶须与有机成核剂的复合成核剂，属于新型材料领域。
【背景技术】
[0002]聚丙稀(Polypropylene，简称PP)是一种半结晶的热塑性塑料。具有机械性能好、无毒、耐热、相对密度低、可以加工成具有各种用途的注塑制品、中空成型制品、薄膜、薄片和纤维，从而成为塑料产量增长最快的品种之一，其产量在五大通用塑料中占第二位，所以被广泛应用于日常用品、包装材料、办公用品、电器及汽车部件等方面。
[0003]聚丙烯作为一种非极性聚合物，其染色性、抗静电性以及与极性聚合物和无机填料的相容性都较差，并且分子链节上的侧甲基降低了链柔曲性，球晶颗粒大，使得其脆化温度高，耐冲击性差，尤其是低温冲击韧性很差，高温刚性和透明性不足，这严重地影响了PP的使用性能，因此为了扩大聚丙烯的市场占有率，提高聚丙烯的性能，必须对聚丙烯进行改性。
[0004]聚丙烯的主要改性方法为物理改性，而其中最具发展前景、应用最广泛当属无机填料改性和成核剂改性。目前市场上存在的成核剂已经可以很大程度提高聚丙烯的成核能力，但是对于聚丙烯的力学性能的提升却微乎其微，无机填料虽然能弥补这方面的缺陷，但用量太大以至于对聚丙烯透明性的降低是不可忽略的。目前对高品质聚丙烯的需求更是逐年增加。
[0005]硫酸钙晶须是以一种石膏为原材料，通过人为控制，以单晶形式生长的新型针状填料，具有易于表面处理、易与聚合物复合、无毒等诸多优良的理化性能。在二十世纪关于硫酸钙晶须在填料方面的应用就有一定的发展，但是受困于当时硫酸钙晶须较高的生产成本，大大阻碍了其在工业应用领域的发展，随着科学技术的进步，尤其是近几年来电厂等企业的大规模发展，硫酸钙做为一种工业生产的副产物被大量生产出来，但很多企业未能充分意识到硫酸钙在高分子材料领域的应用，大部分时间都将其做为一种低成本无机废料处理。硫酸钙晶须由于其优良的理化性质是一种集增强纤维和超细无机填料二者的优势于一体的绿色环保、价格低廉的材料，当其做为无机填料改性聚丙烯时可以很大程度的增强聚丙烯的力学性能。但硫酸钙晶须作为无机填料存在使用量较大的缺陷。发明利用有机成核剂与硫酸钙晶须协同使用的方法，在改善聚丙烯性能的基础上大大改善了硫酸钙晶须用量大的缺陷。
【发明内容】
[0006]本发明提供了一种改性效率高，制备工艺简单的新型聚丙烯用复合成核剂。该成核剂由有机成核剂和硫酸钙晶须通过一定方式混合处理，来制备目标成核剂。目标成核剂具有成核效率高、改善力学性能、降低雾度等优点。
[0007]—种基于硫酸钙晶须的聚丙烯复合成核剂的制备方法，具体是按照以下步骤进行的:
(1)硫酸钙晶须的表面改性:将硫酸钙晶须与表面改性剂加入高速搅拌机中混合5?12min，得到改性后的硫酸钙晶须;改性过后的硫酸钙晶须长径比为10?30，平均直径为0.5?4μπι；
(2)将步骤(I)所得到表面改性后的硫酸钙晶须分散于无水乙醇中，超声得到均匀分散的改性后的硫酸钙晶须分散液。超声频率为7 O k H ζ?9 O k H ζ，超声次数I次?2次，超声时间15min~30min；
(3)将有机成核剂溶于有机溶剂中，然后与步骤(2)所得到的改性后的硫酸钙晶须分散液在高速搅拌的条件下均匀混合制得微乳液，其中有机成核剂与改性后的硫酸钙晶须重量比为1:9?9:1;
(4)将步骤(3)所得到的微乳液进行抽滤，用去离子水洗涤至pH=6?7，将产物至于烘箱中干燥，干燥温度50 °C，时长24h。
[0008]与单一的有机成核剂和硫酸钙晶须相比较，本发明制备的复合成核剂不仅提高聚丙烯的成核能力、降低了聚丙烯的雾度，又由于硫酸钙晶须和有机成核剂的协同作用使得聚丙烯的力学性能得到了显著的提高的同时，也克服了无机填料用量大的问题，使所得聚丙烯性能优于单一成核剂和无机填料所改性的聚丙烯。
【具体实施方式】
[0009]实施例1:本实施方式的一种基于硫酸钙晶须的聚丙烯复合成核剂的制备方法，是按以下步骤进行的:
(1)硫酸钙晶须的表面改性:将硫酸钙晶须与硅烷偶联剂在10t3C,搅拌速率650r/min，均匀混合改性5min。其中硅烷偶联剂用量为0.4%;
(2)将步骤(I)中得到的表面改性后的硫酸钙晶须分散于无水乙醇中，超声得到均匀分散的改性后的硫酸钙晶须分散液，超声频率为70kHz?90kHz，超声时间15min~30min ；
(3)将4，6_二叔丁基苯基磷酸钠溶于N，N-二甲基甲酰胺中，然后与步骤(2)所得到的改性后的硫酸钙晶须分散液在高速搅拌的条件下均匀混合制得微乳液，其中4，6_ 二叔丁基苯基磷酸钠与改性后的硫酸钙晶须重量比为I:9-9:1；
(4)将步骤(3)得到的微乳液抽滤，用去离子水洗涤至pH=7，将产物至于烘箱中干燥，干燥温度50°C，干燥时间24h。
[0010]实施例2:与实施例1不同的是，步骤一中的表面改性剂为硬脂酸。
[0011]实施例3:与实施例1不同的是，步骤(I)中的表面改性剂为钛酸酯偶联剂剂。
[0012]实施例4:与实施例1不同的是，4，6_二叔丁基苯基磷酸钠和硫酸钙晶须的比重为1:5。
[0013]实施例5:与实施例1不同的是，取代芳基杂环磷酸类成核剂为4，6’-二叔丁基苯基磷酸酯羟基铝盐。
[0014]上述的实施实例并非仅限于本发明的保护范围，所有基于本发明的基本思想而进行修改或变动的都属于本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种基于硫酸钙晶须的聚丙烯复合成核剂，其特征在于所述的成核剂由有机成核剂和硫酸钙晶须复合而成。2.根据权利要求1所述的一种基于硫酸钙晶须的聚丙烯复合成核剂，其特征在于其中有机成核剂与硫酸钙晶须的重量比为1:9-9:1,更好为1:5-5:1,最好为1:3?3:1。3.根据权利要求1所述的一种基于硫酸钙晶须的聚丙烯组合型成核剂，其特征在于所述的有机成核剂可为对甲基亚苄基山梨醇、3，4-二甲基二苄基山梨醇、4，6-二叔丁基苯基磷酸钠、4，6 ’ -二叔丁基苯基磷酸酯羟基铝盐、[2.2.1 ] -5-庚烷二羧酸钠盐中的一种。4.根据权利要求1所述的一种基于硫酸钙晶须的聚丙烯复合成核剂，其特征材料为，所述硫酸钙晶须可为无水硫酸钙晶须或半水硫酸钙晶须。5.—种基于硫酸钙晶须的聚丙烯复合成核剂的制备方法，其特征在于该制备方法包括如下步骤:(I)将硫酸钙晶须用表面改性剂进行表面改性后分散于无水乙醇中，将有机成核剂溶于有机溶剂中；(2)将上述步骤得到的两种溶液均匀混合，高速搅拌下均匀混合3~5min得到微乳溶液;(3)将上述步骤所得微乳溶液抽滤后在50°C下干燥24h，得到目标成核剂。6.根据权利要求5所述的一种基于硫酸钙晶须的聚丙烯复合成核剂制备方法，其特征在于所述的复合成核剂为固体粉末。7.根据权利要求5所述的一种基于硫酸钙晶须的聚丙烯复合成核剂制备方法，其特征在于，所用的表面改性剂选自硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂剂、钛酸铝酸酯偶联剂及硬脂酸中的一种。8.根据权利要求5所述的一种基于硫酸钙晶须的聚丙烯复合成核剂制备方法，其特征在于所述的有机溶剂选自四氢呋喃、丙酮、N，N-二甲基甲酰胺、甲醇、乙醇中的一种或几种。
【文档编号】C08L23/12GK105820444SQ201610366533
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2016年5月30日
【发明人】张跃飞, 何彬, 刘抱, 江友周
【申请人】长沙理工大学