[发明专利]一种高熔指功能化聚烯烃材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高熔指功能化聚烯烃材料及其制备方法，使用过氧化物类引发剂采用熔融降解聚烯烃能够得到高熔指聚烯烃材料，然后使用偶氮类引发剂引发聚烯烃与接枝功能单体结合，从而能够制备功能化聚烯烃材料。制备得到的功能化聚烯烃材料熔指高，熔体黏度小，功能基团接枝率高，使用效果好，在热熔胶和无纺布领域有巨大的应用价值。本发明所述制备方法工艺简单，环境污染小，成本低，能够大规模工业化生产。

技术领域

本发明属于高分子材料合成与加工领域，具体涉及一种高熔指功能化聚烯烃材料及其制备方法。

背景技术

聚烯烃材料作为通用树脂广泛应用于汽车，家电，个人护理等各个领域。但是，聚烯烃材料为非极性材料，分子结构上表现为没有极性基团（如羟基，羧基等）或功能基团（如马来酸酐，环氧基团等），这使得聚烯烃材料的应用受到了一定的局限。在热熔胶领域，聚烯烃的非极性导致其不能与金属或其他聚合物有效粘合在一起。聚烯烃制备的无纺布也因为非极性而吸水性不佳，产品使用效果差。

人们通过对聚烯烃材料进行功能化基团接枝能够改善聚烯烃材料的非极性。目前，聚烯烃功能化接枝的方法主要有直接共聚功能法和后功能改性法两种。其中，直接共聚功能法是将烯烃单体与功能性单体共聚得到功能化聚烯烃。由于功能性单体与烯烃单体相容性差，而且功能性单体的极性基团很容易影响催化剂的活性，对工业化装置也有较高要求，所以直接共聚功能法还没有商业化使用，仅仅处于研究阶段。后功能改性法是在聚烯烃材料的聚合物链上进行化学改性得到功能化聚烯烃材料，现有商业化的是将马来酸酐基团接枝到聚烯烃分子链上。后功能化法现主要采用熔融接枝工艺，该工艺简单，生产效率高，但马来酸酐接枝率低（1%），并且有大量马来酸酐单体残留。专利CN103772612A公开了使用熔融接枝制备马来酸酐接枝聚丙烯的方法，通过延长聚丙烯和马来酸酐之间的“有效反应时间”来提高接枝率，反应时间的延长尽管可以提高接枝率，但会导致聚丙烯材料本身降解严重，影响了功能化聚烯烃材料后续的使用性能。

后功能改性法反应机理均是利用过氧化物类引发剂使得聚烯烃分子链上形成大分子自由基，然后与功能单体结合形成功能化聚烯烃材料。但是，实际制备过程中是将过氧化物和功能单体一次性投入，过氧化物引发的聚烯烃降解和功能单体接枝两过程同时进行，难以控制各反应的反应程度，无法确保功能单体的接枝效率，工艺不稳定且难以调节。特别是在熔融接枝工艺中，功能单体反应不完全，极易造成大量单体残留在聚烯烃材料中，使得产品具有刺激性气味，使用体验差，限制了功能化聚烯烃的大规模应用。

另外，现有功能化聚烯烃材料熔指通常为50~100 g/10min（230 ℃，2.16 Kg），熔体黏度大，难以应用于热熔胶和无纺布领域。更高熔指的功能化聚烯烃材料将具有更小的熔体黏度，高温下流动性好，作为热熔胶能够很好地将金属或其他聚合物粘合在一起，更能够作为无纺布原料进行熔喷工艺制备具有一定极性的无纺布，大大提高无纺布类材料的亲水性，但目前该方面报道较少。

因此，亟需开发高熔指功能化聚烯烃材料，提高功能化聚烯烃的使用效果，扩大功能化聚烯烃材料在热熔胶和无纺布领域的应用。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种高熔指功能化聚烯烃材料及其制备方法，所制得的高熔指功能化聚烯烃材料，功能基团接枝率高，提高了聚烯烃与其它聚合物或无机填料之间的混合效果，具有更佳的使用效果；材料熔指高，熔体黏度小，流动性好，无刺激性气味，能够很好地在热熔胶和无纺布领域；本发明的高熔指功能化聚烯烃材料的制备方法，工艺简单，材料中功能单体和引发剂无残留，适于工业化规模生产。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种高熔指功能化聚烯烃材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）熔融降解聚烯烃：将聚烯烃、过氧化物类引发剂搅拌均匀后加入双螺杆挤出机通过分段加热的方式熔融挤出造粒，获得降解聚烯烃粒料，