[发明专利]一种提高聚丙烯极性和流动性的改性方法

说明书

技术领域

本发明属于高分子材料改性技术领域，具体涉及高流动改性聚丙烯的制备，可用于长玻璃纤维增强聚丙烯复合材料。

背景技术

聚丙烯是常见的通用塑料，与其它通用塑料相比具有密度小、价格低、成型易、力学性能好等一系列优点。然而，聚丙烯的力学性能不及工程塑料，不可直接用作结构件，限制了它的应用领域。为了克服聚丙烯强度不足的缺陷，人们用玻璃纤维来增强聚丙烯，以拓宽其应用范围。用玻璃纤维增强后，聚丙烯的机械强度、抗冲击性能、耐疲劳性能、抗蠕变性能和热变形温度都有很大程度的提高。但在传统玻璃纤维增强聚丙烯中，受螺杆的剪切作用，纤维长度小于0.5mm。制品受力时玻璃纤维易从基体抽出，玻璃纤维的强度并未充分发挥。为了进一步提高玻纤维增强聚丙烯的力学性能，人们致力于长纤维增强技术的开发，包括将连续纤维丝束在高温下通过浸渍模头，使聚丙烯熔体渗入纤维丝束来生产长玻纤增强聚丙烯粒料。一方面，通用聚丙烯树脂为非极性大分子，与玻璃纤维浸润性差，也难以直接产生良好的界面粘合；另一方面，一般聚丙烯的熔体粘度高，不易浸透玻璃纤维丝束，包覆每一根单丝；因此，以熔融浸渍法生产长纤维增强聚丙烯需要高流动的改性聚丙烯料。

聚丙烯分子链中的叔碳原子易受自由基攻击，产生β断链，使分子量降低，熔体粘度下降，聚丙烯熔体流动性改善的同时，其抗冲击韧性变劣。李中兵等曾研究用过氧化二异丙苯来调节聚丙烯的摩尔质量，制备高流动性的聚丙烯树脂，在将聚丙烯熔融指数从18g/10min提高到65g/10min时，其冲击强度从26J/m下降到22J/m，需辅以弹性体改善基体的韧性。

工业上常用的提高聚丙烯极性的方法是用不饱和羧酸或其酸酐改性聚丙烯。1986年，中国专利86103692公开了一种玻璃纤维增强的聚丙烯料。该料含有溶液接枝羧酸的聚丙烯树脂，以提高聚丙烯基体与偶联处理玻纤的相容与粘合。中国专利CN1058026以羧酸或酸酐改性聚丙烯，制备熔融指数70-300g/10min(2.16kg 230℃)的聚丙烯料，作为相容剂加入聚丙烯，提高聚丙烯基体与长玻璃纤维的相容性。中国专利CN1068358描叙在以不饱和羧酸或酸酐改性聚丙烯的同时，还加入有机硅氧烷化合物，制成聚丙烯与玻璃纤维的相容剂。中国专利CN1810870公开在聚丙烯中加入不饱和羧酸或酸酐，直接生产高流动改性聚丙烯料，浸渍连续纤维丝束，并以聚烯烃弹性体增韧聚丙烯基体。

发明内容

本发明的目的是克服长玻璃纤维增强聚丙烯生产中聚丙烯极性低，浸润性差，熔体粘度大，难以浸透玻璃纤维丝束的问题，提供一种提高聚丙烯极性和流动性的改性方法，本发明能制备出流动性、相容性、韧性和综合性能都优异的改性聚丙烯料。本发明通过如下技术方案实现：

一种提高聚丙烯极性和流动性的改性方法，其特征在于按顺序将聚丙烯配料熔融混合；所述聚丙烯配料包括如下组份和质量份数：聚丙烯100份、极性单体0.1～10份、相变增塑剂0～7份，引发剂0.01～1份和抗氧剂0.1～2份；所述顺序为引发剂和极性单体先于抗氧剂与聚丙烯熔融混合，极性单体先于引发剂与聚丙烯熔融混合或极性单体和引发剂同时与聚丙烯熔融混合。

所述聚丙烯可以是均聚聚丙烯或共聚聚丙烯，也可以是均聚聚丙烯和共聚聚丙烯的一种以上的混合物；所述聚丙烯的熔融指数在2-20g/10min(2.16kg230℃)，一般为10-15g/10min。

所述极性单体为马来酰亚胺化合物，它们含单官能团或双官能团；所述马来酰亚胺化合物包括N-苯基马来酰亚胺、N-萘基马来酰亚胺、N-烷基马来酰亚胺、N-环己基马来酰亚胺、二苯甲烷双马来酰亚胺、间苯撑双马来酰亚胺、马来酰亚胺苯酚、马来酰亚胺甲酸。极性单体为马来酰亚胺化合物的一种以上。双官能度马来酰亚胺的含量不高于聚丙烯树脂质量份数的3％，一般在0.1-2％。在引发剂作用下，马来酰亚胺与聚丙烯反应，引起接枝、降解和交联，在改善聚丙烯极性和流动性时，不显著影响聚丙烯的冲击韧性。

所述相变增塑剂为邻苯二甲酰亚胺化合物，包括邻苯二甲酰亚胺、苯环取代邻苯二甲酰亚胺和N-取代邻苯二甲酰亚胺。所述相变增塑剂为邻苯二甲酰亚胺、N-羟基邻苯二甲酰亚胺、4-硝基邻苯二甲酰亚胺、N-甲基-4-硝基邻苯二甲酰亚胺中的一种。它们的熔点都高于聚丙烯熔点10℃以上。在聚丙烯加工温度下能融入改性聚丙烯，起到增塑剂的作用，进一步降低马来酰亚胺改性聚丙烯的熔体粘度；而在成型冷却降温时，所述邻苯二甲酰亚胺能在高于聚丙烯的结晶温度析出和再结晶，以微晶形式存在于聚丙烯基体，提高改性聚丙烯的刚度、热变形温度和抗冲击性能。