[发明专利]粘土增强的聚丙烯釜内合金及其制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种粘土增强的聚丙烯釜内合金及其制备方法与应用。

背景技术

粘土是一类价廉易得、由纳米片层通过范德华力结合的天然矿物质，因其能够在较少添加量下(一般添加量为3～5％)即可显著地提高聚合物的刚性、耐热性能和阻隔性能而成为近年来聚合物纳米改性领域的研究热点之一。

聚丙烯也是一类价格低廉、性价比突出的高分子材料。近年来，随着聚丙烯的应用领域不断拓宽，人们对其性能寄予了更高的要求，期望其能够兼具高刚和高韧的性能。将粘土为纳米改性剂与聚丙烯合金树脂复合，成为实现上述目标的最有效的途径之一。该方法即可利用粘土的刚性，也可充分发挥聚丙烯合金中橡胶相的韧性，最终制备刚韧平衡的聚丙烯合金树脂。其中，以共混法制备的聚丙烯/蒙脱土纳米复合材料在汽车塑料中已显示出巨大的应用潜力。

原位聚合方法被认为是制备聚丙烯纳米复合材料的最行之有效的方法之一。该技术是通过富集于粘土片层之间的聚烯烃过渡催化剂的催化活性中心催化丙烯单体聚合反应，避免了由聚丙烯和蒙脱土极性差异而导致的热力学的苛刻要求，进而成功制备纳米增强聚丙烯树脂。(CN1824696A、US6613711B2、CN101235169A、US6465543131、US5830820)同时，原位聚合技术允许在复合过程中对聚丙烯基体进行分子设计，因此不但可以通过改变聚烯烃催化剂或共聚合反应灵活调节聚丙烯组成与结构，获得基体性质不同的纳米复合材料，扩大性能范围，还可以通过在聚丙烯基体上引入可以导致与粘土片层形成强界面相互作用的功能性基团，从而对界面进行设计，有效体现纳米复合对聚丙烯性能改善的纳米效应(Huang Y J，Yang K F，Dong J Y.Macromol RapidCommun，2006，27：1278-1283)。也有研究者从催化聚合和规模制备的角度出发，从制备具有球形形态的粘土负载聚烯烃催化剂入手，成功解决了聚丙烯纳米复合树脂的原位聚合制备过程中的颗粒形态差的问题，并将颗粒反应器技术引入到聚丙烯纳米复合树脂的制备过程，成功制备了纳米增强的聚丙烯釜内合金。(Qin YW，Wang N，ZhouY，Huang Y J，Niu H，Dong J Y.Macromol Rapid Commun2011，32：1052-1059)

使用粘土负载聚烯烃催化剂，分段催化丙烯均聚合反应和一种或两种以上烯烃单体聚合反应，未见报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种粘土增强聚丙烯釜内合金及其制备方法与应用。

本发明提供的粘土增强的聚丙烯釜内合金，包括粘土、均聚聚丙烯树脂和烯烃聚合物。

该粘土增强的聚丙烯釜内合金也可只由上述组分组成。

所述均聚聚丙烯树脂选自等规聚丙烯、间规聚丙烯和无规聚丙烯树脂中的至少一种；所述均聚聚丙烯树脂的重均分子量为20000-1000000g/mol，具体为200000-800000g/mol；

所述烯烃聚合物是由α-烯烃中的一种或两种单体发生聚合反应而得的聚合物，且所述烯烃聚合物不为均聚聚丙烯；其中，所述α-烯烃为乙烯、丙烯、1-丁烯、1-戊烯、1-己烯、1-辛烯、1-壬烯或1-癸烯；具体的，所述烯烃类聚合物为均聚等规聚1-辛烯、乙烯/1-辛烯无规共聚物、丙烯/1-丁烯无规共聚物、丙烯/1-丁烯无规共聚物、均聚等规聚1-丁烯、均聚聚乙烯或乙烯/丙烯无规共聚物；

所述均聚聚丙烯树脂与所述烯烃聚合物的质量比为40.0～99.0∶1.0～60.0，具体为60-95.5∶4.5-40；更具体为88.46∶10.2或86.08∶13.1或74.24∶25.2或93.81∶5.55或86.83∶5.55或77.05∶22.5或92.98∶5.6或95.5∶2.5或74.24-95.5∶5.55-25.2或77.05-93.81∶5.55-22.5；

所述粘土占所述粘土增强的聚丙烯釜内合金的质量百分含量为0.01-25％，具体为0.2-5％，更具体为1.34％或0.82％或0.56％或0.64％或0.67％或0.45％或1.42％或2％或0.45-2％或0.56-1.42％或0.64-1.34％。

所述粘土增强的聚丙烯釜内合金的颗粒表观形态为球形，粒径为10～10000μm，具体为50-1000μm，更具体为50～200μm或50～500μm；

所述粘土在所述聚丙烯釜内合金中以剥离的片层形式存在。

上述粘土增强的聚丙烯釜内合金也可为按照下述方法制备而得的产物。