[发明专利]一种制备聚烯烃共混物的方法

说明书

本发明涉及一种制备聚烯烃共混物的方法，其特征在于包括如下步骤：1)制备聚烯烃A，所述聚烯烃A在160℃下的起始储能模量与平台储能模量之比为0.1～0.95；2)制备聚烯烃B，所述聚烯烃B在160℃下的起始储能模量与平台储能模量之比为0.1～0.8；3)通过聚合反应将上述聚烯烃A与聚烯烃B共混，得到聚烯烃共混物C，所述聚烯烃共混物C在160℃下的起始储能模量与平台储能模量之比为0.1～0.75。与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明通过化学反应共混来制备低缠结的聚烯烃共混物，使得共混物不存在相分离，且随着(超)高分子量聚烯烃加入量的增加，共混物仍具有均一的共混效果。

技术领域

本发明属于烯烃聚合反应技术领域，具体涉及一种制备超高分子量聚乙烯与聚烯烃共混物的方法。

背景技术

聚烯烃共混物是将两种或两种以上的聚烯烃通过物理或化学的方法混合，进而达到提升材料综合性能的目的。如双峰聚乙烯、聚丙烯/聚乙烯、高密度聚乙烯/超高分子量聚乙烯、线性低密度聚乙烯/超高分子量聚乙烯等共混物。以两种聚乙烯的混合为例，高分子量聚乙烯具有优异的机械性能，然而加工性能较差；低分子量聚乙烯具有优异的加工性能，与高分子量聚乙烯共混时能够作为增塑剂，大幅改善共混物的加工性能。然而制约共混物性能优化的核心问题之一是两种高分子的界面作用，当两种高分子化学结构、支化结构、分子量差异越大时，这两种高分子的界面作用就越差。

链缠结是高分子凝聚态物理中十分重要的结构，很大程度上决定了高分子链段的松弛行为、链扩散、混合等行为，直接影响了高分子材料的结晶、热性能、机械性能和加工性能。以商用的超高分子量聚乙烯(UHMWPE)为例，商用的UHMWPE基底树脂多采用负载型齐格勒-纳塔(Ziegler-Natta)催化剂在淤浆聚合中进行。虽然催化剂活性高，但催化剂活性位随机分散于载体上，相距很近，增加了初生链段发生链交叠的概率。加之聚合温度≥60℃，致使初生的链段来不及结晶，极易形成链缠结。采用该法制备的1mg分子量为100万的商用UHMWPE初生颗粒中，缠结点含量可达10¹⁴个。大量的链缠结使得UHMWPE熔体粘度大，加工异常困难，限制了UHMWPE与其他聚烯烃之间的链扩散行为，制约了共混物界面作用强度的提升，共混物容易出现相分离，致使材料结构缺陷十分明显。

因此，降低聚烯烃初生粒子的链缠结程度，能够减少材料的结晶缺陷、降低熔体粘度，进而不仅可改善聚乙烯的加工性能，还能够降低材料分子链扩散壁垒。低缠结状态是亚稳态，共混物后续经熔体加工时，逐渐形成新的缠结点，并最终达到稳态缠结。在链缠结重新建立平衡的过程中，低缠结的组分有利于促进各组分间分子链的相互作用，形成更多的相间缠结、共结晶等，改善材料的界面作用。聚烯烃链缠结程度通常采用转子流变进行表征。链段缠结点间的平均分子量(M_e)与链缠绕密度成反比。M_e与橡胶平台区的弹性模量可用如下关系式定量描述：

其中g_N为数量因子；ρ为密度；R为气体常数；T为绝对温度。温度一定的熔体中弹性模量的增加代表着链缠绕密度的增大。因此，样品初始平台模量与平台储能模量(储能模量为不随测试时间变化时的模量)之比越小，表明样品的初始缠结程度越低。通常，当时，样品表现为低缠结特性。

为此，申请公布号为CN105199214A的发明专利申请《一种聚乙烯共混材料的制备方法》公布了一种超高分子量聚乙烯与线性低密度聚乙烯共混材料的制备方法，包括先制备低缠结超高分子量聚乙烯，再将线性低密度聚乙烯、聚乙烯蜡及低缠结超高分子量聚乙烯加入转矩流变仪中共混均匀后挤出成型，得到的聚乙烯共混材料。与直接将商用的超高分子量聚乙烯和聚乙烯共混相比，该发明申请通过降低超高分子量聚乙烯的缠结点能提高共混物的均一性，大大改善了共混材料的机械性能及力学性能。然而，该方法中超高分子量聚乙烯的含量较少，使得共混材料的机械性能和力学性能受到一定的限制，且若提高超高分子量聚乙烯的加入量，可能会导致共混材料在后续加工中出现相分离。

发明内容