[发明专利]一种聚丙烯组合物及其制备方法和应用

说明书

本发明提供一种聚丙烯组合物，其原料包括：聚丙烯接枝物、回收尼龙、扩链剂和抗氧剂，所述回收尼龙的数均分子量为3000‑10000；并提供该聚丙烯组合物的制备方法，包括：步骤1)将聚丙烯接枝物、回收尼龙、扩链剂和抗氧剂按照比例混合，得到混合料；2)将所述混合料进行熔融挤出、冷却、造粒，得到所述聚丙烯组合物。该聚丙烯组合物具有低收缩率、高韧性和高强度的特点，特别适合作为3D打印的材料使用。

技术领域

本发明涉及石油化工领域，具体涉及一种聚丙烯组合物及其制备方法和应用。

背景技术

3D打印是以计算机三维设计模型为蓝本，通过软件分层离散和数控成型系统，利用激光束、热熔喷嘴等方式将金属粉末、陶瓷粉末、塑料、细胞组织等特殊材料进行逐层堆积黏结，最终叠加成型，制造出实体产品的技术。3D打印凭借其独特的制造技术，可以生产前所未有的各类物品，并为企业减少成本、缩短工时以及去除复杂工艺，3D打印技术真正的优势在于其打印材料，可以很好地模仿塑料与金属材料的机械或者热能属性，然而这也是当前制约3D打印发展的一大技术原因。

目前，用于熔融沉积成型打印工艺(FDM)的打印材料主要为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)和聚乳酸(PLA)等材料，但都存在不足之处，ABS为常见的工程塑料，采购容易，但加工易分解出有毒气体；PLA成本高、在55℃以上容易变形、力学性能差。

但是，聚丙烯在3D打印领域由于受到打印工艺的限制，应用并不十分广泛，原因之一在于打印过程中由于自身结构规整，结晶速度快，收缩率高，使得牵引出的丝条直径不均匀，横截面不是圆形。这样卷材进入3D打印机进料口时会堵塞喷头，造成出料困难，使打印断断续续，甚至不能完成。此外，还容易导致打印产品的翘曲或坍塌等缺陷。

均聚聚丙烯的收缩率在1.2％-2％之间，而尼龙收缩率在0.8％-1％左右，通过两者的复合，可以降低聚丙烯的收缩率，从而改善3D打印的效果。但是，尼龙价格昂贵，使得成本大大增加。另外，因为聚丙烯和尼龙的相容性差，在文献报道的方法中，均需要加入大量的相容剂来改善聚丙烯和尼龙的相容性，以获得更好的产品性能，但是这种做法增加了打印材料的制备成本，并且改善的效果也不够理想。

发明内容

鉴于上述现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种聚丙烯组合物及其制备方法，利用回收尼龙对聚丙烯接枝物进行改性，并配合扩链剂和抗氧剂，能够制得低收缩率、低吸水率、高强度和高韧性的聚丙烯组合物，特别适合作为3D打印的耗材使用。

本发明的一个实施方式在于，提供一种聚丙烯组合物，其原料包括：聚丙烯接枝物、回收尼龙、扩链剂和抗氧剂，所述回收尼龙的数均分子量为3000-10000。优选地，所述回收尼龙的数均分子量为3000-6000。

本申请的发明人经研究发现，在聚丙烯接枝物中加入回收尼龙，形成的聚丙烯共聚物具有以聚丙烯为主链，尼龙为支链的结构。当回收尼龙与聚丙烯接枝物通过熔融共混时，在扩链剂和螺杆作用下反应挤出生成以聚丙烯为主链，尼龙为支链的结构；当对挤出的共混熔融物进行降温处理时，由于回收尼龙的结晶温度高于聚丙烯的结晶温度，其尼龙支链先于聚丙烯主链结晶，从而抑制了聚丙烯主链的运动，破坏了聚丙烯结晶结构的规整性，使聚丙烯结晶能力下降。

在本发明的一个优选的实施方式中，以所述聚丙烯接枝物为100质量份数计，所述回收尼龙的含量为1-20质量份数，优选为5-15质量份数；所述扩链剂的含量为0.1-5质量份数，优选为0.1-1质量份数；所述抗氧剂的含量为0.1-3质量份数，优选为0.2-0.8质量份数。

在本发明的另一个优选的实施方式中，所述聚丙烯接枝物为直接聚合得到的聚丙烯接枝物产品，可选自马来酸酐接枝聚丙烯、苯乙烯接枝聚丙烯以及马来酸酐和醋酸乙烯酯嵌段共聚物接枝聚丙烯中的至少一种，优选为马来酸酐接枝聚丙烯。

根据本发明，聚丙烯接枝物与聚丙烯相比，由于具有酸酐等极性基团，能够与回收尼龙末端上具有的极性基团进行更充分的接枝反应，从而把聚丙烯分子链与尼龙大分子连接起来。