[发明专利]不饱和脂环二羧酸铝盐成核剂及其制备方法

说明书

本发明提出了一种不饱和脂环二羧酸铝盐成核剂及其制备方法，该不饱和脂环二羧酸铝盐用作聚烯烃的成核剂，可以改善半结晶聚合物，特别是聚丙烯的结晶行为和机械性能，提高结晶温度，改善聚丙烯的力学和光学性能，可提高其结晶速度，缩短成型周期，抑制制品成型后的翘曲变形。

一、技术领域

本发明属于高分子塑料助剂及其制备技术领域，具体涉及用于半结晶聚合物的结晶改性的不饱和脂环二羧酸铝盐成核剂及其制备方法。

二、背景技术

成核剂对半结晶聚合物的结晶改性作用是通过异相成核方式实现的。按照诱导聚丙烯树脂的不同结晶形态，一般将成核剂分为α晶型成核剂和β晶型成核剂。α晶型成核剂诱导聚丙烯树脂以α晶型结晶，可提高结晶温度、结晶度、结晶速度，且使晶粒尺寸微细化，能提高聚烯烃的刚性、拉伸强度、热变形温度，改善透明性和表面光泽；β晶型成核剂则是诱导聚烯烃树脂以β晶型结晶，赋予制品良好的冲击强度、热变形温度和多孔率的成核剂类型。α晶型成核剂通过改变聚合物的结晶行为使不同结构的品种在结晶改性中所表现出来的效果往往不完全一致。

以聚丙烯为例，常用的聚丙烯成核剂从化学结构上可分为：有机类与无机类，无机类包括例如滑石粉等，有机类包括有机磷酸金属盐、有机羧酸金属盐和山梨醇衍生物及高分子量类型。

中国专利200510102127.5、200710120382.1等介绍了取代芳基有机磷酸金属盐是聚烯烃树脂的优良成核剂，具有无毒无味的特点，可显著提高树脂的结晶度、透明度、拉伸强度、弯曲强度和热变形温度，广泛用于聚丙烯树脂的改性。

中国专利02807188.3、02811278.4、02813562.8等披露了饱和[2.2.2]二羧酸盐、二环[2.2.1]庚烷二羧酸盐作为聚烯烃成核剂，但是此类成核剂在聚烯烃中分散不均匀。相比二环[2.2.1]庚烷二羧酸盐而言，本发明所涉及的成核剂，在相同条件下对聚烯烃特别是聚丙烯树脂进行改性，能达到同样理想的效果，却不必经过氢化过程，省去了步骤，降低了风险，更节约了成本。

三、发明内容

本发明的目的在于提出一种不饱和脂环二羧酸铝盐成核剂及其制备方法。更具体地说，涉及不饱和脂环二羧酸铝盐成核剂及其制备方法。

本发明提供的不饱和脂环二羧酸铝盐成核剂结构如式(I)所示，

(I)

式(I)中，R代表氢原子或亚烷基，所述亚烷基为亚甲基、亚乙基、亚丙基、亚丁基、亚戊基、亚己基、亚庚基、亚辛基、亚壬基或亚癸基等。

本发明提出一种不饱和脂环二羧酸铝盐成核剂及其制备方法，所述成核剂可以改善聚丙烯的结晶行为和机械性能。更具体而言，本发明涉及的不饱和脂环二羧酸铝盐包括双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二羧酸铝盐、甲基双环[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二羧酸铝盐、二环[2.2.2]辛-5-烯-2,3-二羧酸铝盐及其制备方法。

制备不饱和脂环二羧酸铝盐成核剂方法采用以下步骤：

(1)不饱和脂环二羧酸或酸酐与可溶性氢氧化物在水介质中进行中和反应；

(2)可溶性铝盐水溶液滴加步骤(1)所得的产物中进行离子交换反应；

(3)步骤(2)所得产物与可溶性氢氧化物进行部分水解合成不饱和脂环二羧酸铝盐成核剂，洗涤、过滤、干燥，即得。

具体而言，所述的不饱和脂环二羧酸铝盐成核剂的制备方法如下：

1)不饱和脂环二羧酸或酸酐与可溶性氢氧化物在水介质中进行中和反应，氢氧化物携带的参与反应的OH-相对于不饱和脂环二羧酸或酸酐携带的参与反应的—COOH过量10-20％的摩尔量，反应温度为75-85℃，反应时间为0.5-1.5hr；