[发明专利]一种具有高熔体强度的接枝聚丙烯的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高熔体强度的接枝聚丙烯的制备方法，具体地说，是一种通过双螺杆挤出机使用马来酸酐、异戊二烯和苯乙烯作为改性单体与聚丙烯接枝反应挤出制备的方法。 

技术背景

在熔融接枝改性聚丙烯的过程中，由于过氧化物引发剂的存在、高温以及高剪切，聚丙烯分子链上的氢易被过氧化物引发剂分解产生的自由基夺取而生成大分子自由基，该自由基在高温下易发生β断链降解，导致熔体强度急剧下降，材料的力学性能恶化。因此，为了保证聚丙烯接枝物的力学性能，以及以聚丙烯接枝物为基体的材料的整体性能，提高聚丙烯接枝物的熔体强度是聚丙烯接枝物在实际应用与研究中一个亟待解决的问题。 

目前研究中大多是通过在接枝过程中引入共接枝单体来稳定过氧化物引发产生的聚丙烯大分子自由基，增大大分子自由基之间耦合的可能性，从而抑制分子链的降解，提高聚丙烯接枝物的熔体强度，这种方法取得了较好的成果。中国专利CN1456430A中提出以油酸作为第二单体来降低聚丙烯的降解，得到的接枝物的熔体强度较原料聚丙烯无明显下降，但未反应的高沸点油酸分子不易被真空操作去除，会对接枝物的粘结性能会产生一定的不利影响。 

中国专利CN101357968A、CN101724128A提出了一种引入分子 上含有两个或两个以上碳碳双键的丙烯酸酯类单体作为共接枝单体来抑制聚丙烯分子链的降解的方法，制备出了一种具有较高分子量和熔体强度的马来酸酐接枝聚丙烯。CN101885806A进一步在CN101724128A的基础上不仅引入了含有两个或两个以上碳碳双键的丙烯酸酯类单体作为共接枝单体，还引入苯乙烯，即采用两种共接枝单体制备出了接枝率、熔体强度更高的马来酸酐接枝聚丙烯，相比于只采用一种共接枝单体的效果更好。但二者都须添加抗氧剂才能实现，且未反应完全的高沸点酯类单体会残留其中，无法真空脱去。 

为了克服上述问题，本专利引入了异戊二烯作为制备高熔体强度的聚丙烯接枝物的共聚单体，且异戊二烯在制备高熔体强度聚丙烯中已有了成功的实例，中国专利CN101768242A中引入了异戊二烯作为改性单体，将聚丙烯、异戊二烯、接枝单体先混合再熔融接枝，得到了高熔体强度聚丙烯。但其配方中必须添加抗氧剂；且异戊二烯的沸点约34℃，常温下极易挥发，其混料操作导致的反应前异戊二烯的大量挥发无法避免。因此，本专利提供了一种利用异戊二烯和苯乙烯作为共接枝单体制备一种具有高熔体强度的马来酸酐接枝聚丙烯的技术，并且接枝过程中无需添加任何抗氧剂；采用异戊二烯与苯乙烯预混合的方式避免反应前异戊二烯的严重挥发；反应挤出后期未反应完全的异戊二烯通过真空脱除，使之极少残留在产物之中，从而获一种无气味的高熔体强度的接枝聚丙烯。 

为了简单的表征聚丙烯接枝物的熔体性能，除了熔融指数外，本专利还引入了熔垂，即熔融状态下熔体中心下垂的长度来表征聚丙烯 接枝物的熔体强度(H.Tang，W.Dai，B，Chen.A new method for producing high melt strength polypropylene with reactive extrusion.Polymer engineering and science，2008，48(7)：1339～1334)。熔垂反映的是材料在熔融状态下承受自身重量的能力。相同时间内，熔融状态下熔垂越小则熔体强度越大；反之，熔体强度越低。 

发明内容

本发明所解决的技术问题是一种利用异戊二烯和苯乙烯作为共接枝单体挤出制备马来酸酐接枝聚丙烯的方法，以得到一种具有高熔体强度的聚丙烯接枝物，本发明得到的接枝物可用于相容剂或是胶黏剂。 

本发明的方法包括如下步骤： 

使用具有九段加热筒的双螺杆挤出机作连续反应器，将聚丙烯从挤出机第一段的主加料口连续定量加入；将马来酸酐和过氧化物引发剂溶于丙酮，通过管道和计量泵从挤出机第三段的液体加料口加入；异戊二烯和苯乙烯通过另一管道和计量泵同时从挤出机第三段的液体加料口加入；加热下在挤出机内熔融接枝反应，挤出得到一种高熔体强度的接枝聚丙烯； 

所述的聚丙烯直接选自市场上熔融指数为1.8～2.1g/10min的聚丙烯，最优选熔融指数为1.84g/10min的聚丙烯； 

所述的过氧化物引发剂，选自过氧化苯甲酰、过氧化二叔丁基化合物、2，5-二甲基-2，5-二叔丁基过氧化己烷、过氧化苯甲酸叔丁酯中的一种或多种的混合物；最优选2，5-二甲基-2，5-二叔丁基过氧化己烷；