[发明专利]一种选择性调控聚丙烯结晶的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种选择性调控聚丙烯结晶的方法，更具体地说，涉及一种适用于等规聚丙烯中的α、β晶形成的选择性调控方法。

背景技术

聚丙烯材料是重要的通用高分子材料之一，和其它通用高分子材料相比，具有断裂强度高、刚韧相对平衡、化学性质稳定，且易于成型加工等特点，综合性能非常突出，已广泛应用于建筑、交通运输、医疗卫生、家电、食品包装等众多领域。在已经用于这些领域的各类聚丙烯材料或制品中，很多都以等规聚丙烯为主体材料，而等规聚丙烯的性能与其结晶结构紧密相关。因而，了解等规聚丙烯性能与其结晶结构之间的关系，以求能在材料结构设计的基础上进而实现材料性能的可设计，并应用于各类相关聚丙烯材料及制品的设计和生产制造，一直受到很多研究机构和企业的重视。

在聚丙烯材料及制品中，等规聚丙烯的结晶一般主要为α晶和β晶，其它如γ晶等的含量很少。α晶为单斜晶系，最稳定；β晶为六方晶系，稳定性次之；γ晶为三斜晶系，最不稳定。对大部分聚丙烯材料及制品而言，其性能主要取决于所含α晶或β晶的情况，而如γ晶等其它结晶部分因含量少而影响有限，通常不予考虑。对含有高含量β晶的聚丙烯材料及制品而言，其抗冲击强度和断裂伸长率一般会明显优于普通聚丙烯材料及制品，甚至高出数倍，并同时具有相对更高的热变形温度，这是很多聚丙烯制品所需要的，例如窦强等以二苯基己二酰二胺为β晶成核剂，其质量分数为0.4％～0.6％的聚丙烯材料的悬臂梁缺口冲击强度是不含该成核剂聚丙烯材料的4倍多。和含有高含量β晶的聚丙烯材料相比，含有高含量α晶的聚丙烯材料一般具有较高的拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量、硬度等性能。在有些应用条件下，需要对聚丙烯材料中的α晶和β晶的含量进行调控，以便兼得两者的优点，获得综合性能优异的适用材料或制品。

通常为了在聚丙烯材料或制品中获得足够高含量的α晶或β晶，抑或为了控制结晶尺寸以获取所需要的材料性能，往往预先在聚丙烯材料中混入适当的成核剂，来诱导等规聚丙烯的结晶，影响其晶型及结晶动力学过程。目前，聚丙烯材料的适用成核剂从结晶形态上主要可分为两大类：α晶成核剂和β晶成核剂。其中α晶成核剂主要有磷酸金属盐类、芳香族羧酸金属盐类、二(苯亚甲基)山梨醇(DBS)及其衍生物、松香类等四大类；β晶成核剂可分为具有准平面结构的稠环化合物、第IIA族金属元素的某些盐类及二元羧酸的复合物、芳香胺类、稀土化合物等四大类。此外，聚丙烯材料的适用成核剂也可以从化学结构上分为无机类和有机类。无机类成核剂如滑石粉、二氧化硅等无机填料以及各种纳米矿物粉体，这类成核剂一般廉价易得，但在聚丙烯中的分散比较困难，对光线有屏蔽效应，添加量过多时会很大程度上影响制品的透明性，限制了其在要求增透改性制品中的应用。有机类成核剂包括羧酸金属盐、磷酸金属盐、山梨醇衍生物、松香脂类及高分子类等，这类成核剂在聚丙烯中的分散性相对较好。

在大量应用于工业生产的聚丙烯成核剂中，不同成核剂的成核效率及晶型选择性也存在明显差异，某种特定的成核剂一般偏重于诱导聚丙烯形成某一种特定的晶型，如α晶或β晶。因此得到的聚丙烯材料的结晶性一般不具有可调控的特点，导致所得到的材料性能也不可调控。当需要具有新的结晶结构的聚丙烯材料以获取新的材料性能时，必须通过重新调整该成核剂用量或者重新添加新的特定成核剂的方式来实现。此外，现有技术中也使用流场诱导聚丙烯结晶，如剪切诱导等规聚丙烯α晶向β晶的转变。无论用特定的成核剂进行诱导，或在特定流场条件下进行诱导，以获得对聚丙烯结晶结构的可设计和可调控，现有技术都还存在很大的局限性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种选择性调控聚丙烯结晶的方法，以弥补现有技术中对聚丙烯结晶调控方法上的不足，解决现有技术在聚丙烯结晶可设计和可调控方面遇到的困难，便于实现对聚丙烯α晶和β晶进行选择性调控，以满足工业生产多样性对聚丙烯结晶结构调控便利性的要求。

本发明的发明目的通过下述技术方案予以实现：

一种选择性调控聚丙烯结晶的方法，采用N，N’-二环己基-2，6-萘二甲酰胺(DCNDCA)作为等规聚丙烯的单一成核剂，其分子结构如图1所示，将其与等规聚丙烯初混均匀后再熔融共混，于20-155℃范围内调控结晶温度，以选择性获得聚丙烯α晶和β晶的含量及比例，所述DCNDCA成核剂的添加量大于零且不大于等规聚丙烯质量的1％。