[发明专利]一种聚烯烃及其合金用加工助剂及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种聚烯烃及其合金用加工助剂及其制备方法和应用。

技术背景

随着我国制造业的发展，聚烯烃的需求量逐年上升，2007年全国的聚烯烃消费量达2000万吨。随着催化剂和聚合工艺的进步，一些高性能聚烯烃，如茂金属聚烯烃，超高分子量聚乙烯，聚丁烯已经可以实现大规模的工业化生产，但是由于这些聚烯烃的加工性能很差，限制了它们大规模的应用。

在现有技术条件下，使用加工助剂是解决这些问题的最佳方案。加工助剂是用于改善高分子量聚合物加工和处理性能的几类材料的总称，主要在高聚物基体的熔融状态发挥作用。相对传统的润滑剂，加工助剂有效率高，加入量少的优点。从功能上讲，除了降低扭矩和粘度之外，加工助剂还有消除熔体破裂，降低物料沉积，减少凝胶生成等作用。

目前市场上最主要的加工助剂为氟橡胶类加工助剂。美国专利US3125547首次提到该类加工助剂在高挤出速率时，有推迟熔体破裂发生的作用。在此基础上，人们提出了多种改良方法。美国专利US4904735和美国专利US4855360采用了氟橡胶和其它高聚物共混的改良方法，而美国专利US5015693和美国US5688457采用了氟橡胶和其它添加剂复配的改良方法。该类助剂的作用机理为外润滑机理，在加工过程中助剂从熔体中析出，附着于加工机械的金属内表面，降低了熔体与金属间粘着力，切应力也有了明显下降。但是，这种加工助剂有起效时间长，氟分解污染，不易清洗，成本高等缺点。

美国专利US5015693提供了一种聚乙二醇和含氟橡胶复配的加工助剂，它可以提高挤出物的临界剪切速率，但该加工助剂同样存在氟分解污染，不易清洗，成本高等缺点。

中国专利CN03135482提供了一种聚乙二醇和无机粒子复合的加工助剂，该助剂对协助聚烯烃的加工有很好的效果，但该助剂会因聚乙二醇在加工温度下的分解问题，而导致最终制品变色。

发明内容

本发明人通过大量的试验研究发现，用多元酸改性低聚物可以得到一种特殊的加工助剂，该加工助剂在用于聚烯烃及其合金时，具有添加量小、起效时间短，降粘效果好等优点，并且由于多元酸改性低聚物，提高了低聚物的耐热性，使之在正常加工温度下不存在分解问题，不会导致最终制品变色。

本发明的一种聚烯烃及其合金用加工助剂，其包含有共混的以下组分：低聚物、多元酸，低聚物和多元酸的摩尔比为1∶0.1～1∶10，优选1∶0.5～1∶5；其中所述的低聚物为分子量为2000～20000的线性或短支链低聚物，其两端或一端为极性端基；其中所述的多元酸为有机多元酸或无机多元酸。

本发明所述的低聚物优选以下物质之一或其组合：聚乙二醇，水溶性聚酯，硅醇。

本发明所述的多元酸优选以下物质之一或其组合：硼酸，磷酸。

本发明进一步提供了上述聚烯烃及其合金用加工助剂的制备方法。

本发明的聚丙烯组合物的制备方法，包括以下步骤：

(1)将所述的低聚物加热至熔融；

(2)向熔融的低聚物中加入包含按所述组分配比的多元酸，搅拌均匀，继续加热10～120分钟，得到熔体；

(3)熔体凝固后研磨得到粉末状加工助剂。

在本发明的制备方法中可以用水浴加热低聚物至熔融。步骤(2)向熔融的低聚物中加入多元酸，搅拌至均匀后，较好每隔几分钟搅拌一次。

本发明提供的复合加工助剂采用多元酸对线形极性端基低聚物进行改性。提高了低聚物的润滑效果和耐热性，因此相对于传统润滑剂，其起效时间短，降粘效果好，同时不存在在正常加工温度下低聚物会分解的问题。除此之外，本发明还有原材料成本低，无污染，制备工艺简单、易于操作，适于工业化应用等显著的优点。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。本发明的范围不受这些实施例的限制。

测试方法

扭矩下降率、起效时间：Haake Polylab-RC300P单螺杆转矩流变仪，Rheomix-252P螺杆，口模直径3mm，长径比接近于零，温度150℃-200℃-200℃-200℃，转速20rpm，先用纯树脂清洗螺杆和料筒，扭矩值稳定后，测定含有加工助剂的树脂的加工扭矩值和达到平衡扭矩所需的时间。采用与纯树脂的扭矩值和平衡后的扭矩值对比表征降粘效果；初始加料到扭矩平衡的时间作为起效时间。

实施例1