[发明专利]一种聚丙烯组合物和聚丙烯扁丝及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种聚丙烯组合物、由所述聚丙烯组合物制成的聚丙烯扁丝、一种聚丙烯扁丝的制备方法以及由该方法制备得到的聚丙烯扁丝。

背景技术

聚丙烯树脂以其优异的机械性能、光学性能和质轻价优的特点得到了广泛的应用。特别是聚丙烯薄膜，由于其具有质软、透明度高、无毒、防水性好和机械强度高等优点，可以被用于包装、复合、印刷等许多领域。

扁丝是截面呈扁平形的化学纤维单丝，是生产塑料编织物的基本材料。扁丝通常由聚丙烯和/或聚乙烯树脂制成。其中，聚丙烯扁丝的生产过程如下：将挤出吹胀的管状薄膜或T型机头挤出的平膜切割成坯丝，坯丝再经加热牵伸进行单向拉伸，最后得到具有一定强度的聚丙烯扁丝。扁丝的牵伸是在其熔融温度以下进行的单向拉伸，拉伸过程即是聚丙烯大分子链和结晶结构的取向过程，从而使扁丝获得一定的强度和其它物理机械性能。目前，现有技术生产的聚丙烯扁丝，牵伸比通常控制在4-7倍，拉伸倍率小，且拉伸温度较高，取向度不足，因而所生产的扁丝强度低，力学性能差，仅能用于比较低端的用途，如编织袋、苫布、土工布等。要提高所制备聚丙烯扁丝的力学强度，必须提高扁丝中聚丙烯大分子链的取向度，同时还要将取向的微结构进行及时固定，避免取向结构发生松弛，才能使扁丝获得高的力学强度。而要实现高强度、高模量聚丙烯扁丝的加工，一方面需要合理的加工工艺，保证聚丙烯扁丝能够进行很高倍率的拉伸，同时还要使得扁丝的拉伸生产具有尽量高的拉伸速率，保证其经济性；另一方面，需要改善聚丙烯树脂原料的分子结构，以保证其具有良好拉伸加工性的同时，能够进一步提高扁丝的力学强度。然而，现有的聚丙烯树脂在聚合过程中对聚丙烯分子结构的等规度和分子量分布宽度方面不能兼顾，不能用于高强度聚丙烯扁丝的生产。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有的聚丙烯扁丝力学强度较低的缺点，而提供一种具有较高力学强度的聚丙烯组合物、由所述聚丙烯组合物制成的聚丙烯扁丝、一种聚丙烯扁丝的制备方法以及由该方法制备得到的聚丙烯扁丝。

本发明提供了一种聚丙烯组合物，其中，该聚丙烯组合物含有聚丙烯和成核剂；所述聚丙烯的分子量分布指数为2.5-5.5，分子量分布宽度中的高分子拖尾指数PI_HT大于1.9。

本发明还提供了一种由所述聚丙烯组合物制成的聚丙烯扁丝。

本发明还提供了一种聚丙烯扁丝的制备方法，该方法包括将所述聚丙烯组合物流延挤出得到平膜，并将所述平膜切割成坯丝，再将所述坯丝在115℃以下进行单向拉伸。

此外，本发明还提供了一种由上述方法制备得到的聚丙烯扁丝。

由本发明提供的聚丙烯组合物制备得到的聚丙烯扁丝具有较高的力学强度。从实施例的结果可以看出，本发明提供的聚丙烯扁丝的拉伸模量能够达到8.5GPa以上，拉伸断裂强度能够达到856.7MPa以上。推测其原因，可能是由于：一方面，扁丝聚丙烯原料的分子量分布指数越窄，则聚丙烯熔体在流动过程中具有更宽的牛顿平台区，挤出量更容易稳定控制，降低在坯丝成型过程中缺陷发生的可能性，并且有利于提高扁丝的结晶性，使得扁丝的拉伸更加均匀，扁丝取向度更高，从而提高聚丙烯扁丝的力学性能，得到强度更高的聚丙烯扁丝。此外，具有较窄分子量分布指数和较高高分子拖尾指数的聚丙烯能更好地发挥成核剂的作用，从而显著增加聚丙烯扁丝的结晶密度并促使晶粒尺寸微细化，提高扁丝的拉伸成型性能和力学强度。另一方面，高分子拖尾指数PI_HT越高表明聚丙烯中存在更显著的大分子链尾端。根据聚丙烯均相成核理论，大分子链尾端在结晶中能够优先成核，使聚丙烯的结晶温度升高、结晶速度加快，有利于提高刚性、缩短成型周期并提高成型效率。总之，本发明提供的聚丙烯与填料的相容性好，利于高含量填料的均匀分散，配合很少量的成核剂就能够显著提高聚丙烯薄膜的结晶性能，从而显著提高薄膜的力学强度。

根据本发明的一种优选实施方式，当所述聚丙烯的全同立构五单元组[mmmm]的含量大于85%时，能够使得聚丙烯熔体在流动过程中具有更宽的牛顿平台区，从而能够更为显著地降低在成膜过程中表面缺陷发生的可能性，并且有利于提高聚丙烯扁丝的结晶性，使得薄膜的拉伸更加均匀，取向度更高，从而提高聚丙烯扁丝的力学性能。