[发明专利]超临界反应挤出制备含长支链结构的高熔体强度聚丙烯的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种聚丙烯一步反应挤出制备含长支链结构的高熔体强度聚丙烯的方法，尤其涉及超临界反应挤出制备高熔体强度聚丙烯的方法，属于高分子材料技术领域。

背景技术

聚丙烯(PP)工业发展迅速，但是目前主要采用Ziegler-Natta和茂金属催化剂催化生产的高等规度PP（iPP），一般不能产生次级活性中心，只有线性链结构，导致其分子量分布窄、熔体强度低和耐熔垂性能差等缺点。而且，在熔融状态下PP没有应变硬化效应，因此大大限制了PP的应用范围。此外，PP还是一种部分结晶聚合物，软化点和熔点很接近，超过熔点后熔体强度迅速下降，导致在采用热成型时容器壁厚不均匀，挤出涂布压延时出现边缘卷曲、收缩，挤出发泡时泡孔塌陷等问题。普遍认为增加PP的熔体强度是其在塑料市场更快速增长、获得更广泛应用的重要因素。

制备高熔体强度聚丙烯，可以通过提高聚丙烯的相对分子质量、增大相对分子量分布、长支链化等方法，具体的实施方法有射线辐照、共混改性、化学交联、溶液接枝、熔融接枝和原位聚合等方法。

日本专利JP5531807公开了一种PP、HDPE、LDPE和EPR共混物，提高了熔体强度，并制成发泡材料。美国专利US4365004通过CPP与高熔体强度的LDPE共混提高熔体强度。中国专利CN1775851A公开了聚丙烯、接枝聚丙烯、聚乙烯和胺类化合物共混挤出制备高熔体强度聚丙烯。但由于仅采用简单共混的方法极难达到分子级的均匀分散，产品力学性能不理想。

Himont公司的专利CN86100791采用电子阴极射线辐照直链PP，使之产生长链支化，生产出较高重均分子质量和较高支化度的HMSPP，但是由于PP是半结晶聚合物，无定型部分已产生接枝，而结晶区域则较难，尽管可采取一些措施如降低结晶度等，但还是容易形成大量的不均匀凝胶，因此存在着产品性能稳定性的问题。中国专利CN1986589A和CN1432596A公开了采用丙烯酸酯类熔融接枝聚丙烯以提高熔体强度的方法，但传统熔融反应挤出由于高温导致聚丙烯主链降解严重而影响产品综合性能。

而溶液接枝由于生产的过程中需要大量的溶剂，不但浪费资源，更重要的是溶剂对周围环境以及个人产生危害。熔融接枝则由于在高温下操作，存在聚丙烯容易氧化降解等问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种制备工艺简单、熔体流动速率范围宽、无凝胶的超临界反应挤出制备含长支链结构的高熔体强度聚丙烯的方法。

为实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：本发明的含长支链结构的高熔体强度聚丙烯，其特征在于熔体流动速率范围为1-25 g/10min，由以下组分组成：

聚丙烯                             100重量份

极性化合物                         1～15重量份

过氧化物引发剂                     0.1～6重量份

胺类、醇类或硅烷类化合物           1～10重量份

抗氧化剂                           0～0.5重量份

光和热稳定剂                       0～0.5重量份

本发明中，

（1） 按以上配方称取各原料；

（2） 将所述胺类、醇类或硅烷类化合物用醇和/或酮稀释成质量百分比浓度为20％-80%的溶液；

（3） 将如步骤（1）配方的聚丙烯、极性化合物、过氧化物引发剂、抗氧化剂和光和热稳定剂以及步骤（2）得到的溶液加入螺杆挤出机中，并将超临界CO₂流体从第一侧线加入螺杆挤出机中，熔融挤出得到含长支链结构的高熔体强度聚丙烯；所述超临界CO₂流体的质量为聚丙烯质量的0.1％-20%，螺杆转速100-300转/分，挤出温度为140℃-220℃。

本发明中，所述的超临界反应挤出制备含长支链结构的高熔体强度聚丙烯的方法，其特征是：所述步骤（2）中，按以下任一种方法将如步骤（1）配方的聚丙烯、极性化合物、过氧化物引发剂、抗氧化剂和光和热稳定剂以及步骤（2）得到的溶液加入螺杆挤出机中：

方法一：将极性化合物、抗氧化剂、光和热稳定剂、过氧化物引发剂和聚丙烯预混后直接从加料口进料，将步骤（2）得到的溶液从第二侧线加入；

方法二：将极性化合物、抗氧化剂、光和热稳定剂和聚丙烯预混后直接从加料口进料，将过氧化物引发剂和步骤（2）得到的溶液从螺杆挤出机的第二侧线进料；