[发明专利]一种三元复合聚丙烯成核剂及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及高分子领域，进一步地说，是涉及一种三元复合聚丙烯成核剂及其制备方法和应用。

背景技术

聚丙烯是一种被广泛使用的热塑性塑料，价格低廉且综合性能良好，因此它的生产需求与日俱增，为满足应用等方面的诸多要求，人们不断研究各种方法对聚丙烯的性能进行改进。其中通过添加成核剂，提高聚丙烯制品的力学性能是实现聚丙烯高性能化的一种简单易行，且行之有效的改性方法。目前，市场上广泛使用的聚丙烯成核剂为有机成核剂，有机成核剂用量少，且成核效果明显，即在很少的用量下就能够明显地提高聚丙烯的力学性能，如NA11[2，2′-亚基甲-二(4，6-二正丁基苯酚)磷酸钠、NA-21[亚甲基双(2，4-二叔丁基苯基)磷酸铝]等，但是此类成核剂价格较高。

聚丙烯的无机成核剂包括凹凸棒土、二氧化硅等也早已经被众多研究者所关注。凹凸棒土是一种水镁铝硅酸盐类粘土矿物，通常状态下凹凸棒土是以其多个单晶的聚集体形式呈现的，当其溶于水后，聚集体分散开，呈现棒状或纤维状结构的纳米单晶，直径10～20nm，长径比大于10。凹凸棒土作为聚丙烯异相成核剂，改善聚丙烯的力学性能，参见《安徽化工》，1997，87(2)：34、Journal of Polymer Science：Part B：Polymer Physics，Vol.45，2300-2308(2007)、《应用化学》，2004，21(8)：783-787、《高分子学报》，2004(3)：424-428。

二氧化硅是一种球状结构的无机纳米粒子，《中国塑料》2005，19(10)：30-34、《高分子学报》，2004(2)：184-190都提到二氧化硅的加入对聚丙烯起到异相成核的作用。欧洲专利EP2006784641公开了一种含二氧化硅的成核剂组合物。《塑料》，2010，39(1)：48-50，研究了有机磷酸盐与硅溶胶复配成核剂对聚丙烯性能的影响。

以上所述无机纳米粒子包括凹凸棒土，二氧化硅作为聚丙烯的成核剂的优点为：一方面无机纳米粒子可以对聚丙烯起到异相成核作用；另一方面无机纳米粒子价格低廉，易得。尽管如此，无机纳米粒子作为聚丙烯成核剂的成核效率远远低位同等重量分数下有机成核剂的成核效率；无机纳米粒子在聚丙烯基体中极易团聚，因此无机粒子在聚丙烯中分散问题也成为制约它成为高效成核剂的另一个瓶颈。

发明内容

为解决现有技术中有机成核剂价格高，无机成核剂成核效率低且分散难等问题，本发明提供了一种三元复合聚丙烯成核剂及其制备方法和应用。采用无机成核剂与有机成核剂复配的方法制备出一种复合聚丙烯成核剂，复合成核剂既具有无机成核剂价格低廉的优点，同时在相同的添加量下，还具有与有机成核剂相当或更高的成核效果，是一种理想的聚丙烯树脂的力学改性剂。

本发明的目的之一是提供一种三元复合聚丙烯成核剂。

由无机成核剂和有机成核剂组成；

所述无机成核剂为凹凸棒土和二氧化硅，凹凸棒土和二氧化硅可以在水中形成悬浮液；

其中所述凹凸棒土为现有技术中未经有机处理的各种凹凸棒土，纯度在99％以上；凹凸棒土是一种水镁铝硅酸盐类粘土矿物，通常状态下凹凸棒土是以其多个单晶的聚集体形式呈现的，当其溶于水后，聚集体分散开，呈现棒状或纤维状结构的纳米单晶，直径10～20nm，长径比大于10。

所述二氧化硅粉末粒子的粒径范围为5～100nm之间，优选为5～50nm之间，纯度在99％以上或使用现有技术中的各种硅溶胶产品。

所述有机成核剂为NA11[2，2′-亚基甲-二(4，6-二正丁基苯酚)磷酸钠，能够在有机溶剂中充分溶解；

其中所述有机成核剂与无机成核剂的重量比为10∶90～40∶60，优选10∶90～25∶75；所述二氧化硅和凹凸棒土的重量比为20∶80～80∶20，优选33∶67～67∶33。

本发明的目的之二是提供一种三元复合聚丙烯成核剂的制备方法。

包含以下步骤：

(1)有机成核剂在有机溶剂中充分溶解制得有机溶剂溶液；

(2)凹凸棒土和水制得悬浮液，二氧化硅和水制得悬浮液或者硅溶胶，按所述比例将两种溶液混合搅拌均匀；

(3)按所述比例将有机溶剂溶液倒入步骤(2)中制得的混合液中，混合均匀后喷雾干燥制得所述三元复合聚丙烯成核剂；

其中步骤(1)中的有机溶剂为无水乙醇或无水甲醇，优选无水乙醇。

具体地：