[发明专利]一种高熔体强度聚丙烯及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高熔体强度聚丙烯及其制备方法，包括质量比的原料：聚丙烯树脂100份；含双键线性聚合物5‑30份；金属化合物1‑5份；引发剂0.1‑0.5份；自由基稳定剂0.1‑0.5份；抗氧剂0.1‑0.5份。本发明通过原料的预交联、预分散、反应接枝工艺得到离子交联型高熔体强度聚丙烯。本发明提供了一种具有优异的熔体强度、熔体指数和拉伸强度指标的高熔体强度聚丙烯，并提供一种工艺简单、兼具良好加工性能和力学性能的高熔体强度聚丙烯的方法，本发明能在保持聚丙烯原有力学性能和加工流动性的基础上，实现聚丙烯熔体强度的大幅提高。

技术领域

本发明涉及高分子材料高性能化改性领域，尤其涉及发泡用高熔体强度聚丙烯的制备方法。

背景技术

聚丙烯(PP)是目前世界上应用最为广泛，产量增长最快的树脂之一，具有密度小、无毒、易于加工成型、产品综合性能优良等特点。特别是聚丙烯具有的独特拉伸性能、降解性能和优异的耐热性能，使它在挤出发泡、热成型、挤出涂布以及吹塑薄膜等领域具有巨大的市场和应用前景。然而，现有普通聚丙烯为线性结构，当温度升至熔融温度后，其熔体弹性急剧下降，而且在熔融状态下，线性结构聚丙烯没有应变硬化效应，较低的熔体强度无法保证气泡增长过程中泡孔壁所承受的拉伸应力，导致气泡发生塌陷和破裂，使得聚丙烯发的加工窗口非常窄，适宜于通用聚丙烯的发泡的温度仅为4-6℃，且发泡产品开孔率很高，无法满足使用要求。因此要生产发泡聚丙烯首先需要高熔体强度聚丙烯材料。从分子结构方面来讲，可通过增加分子量、提高分子量分布以及在PP分子链上引入长支链等三种方法提高PP的熔体强度。

目前提高PP熔体强度主要有三种方法：(1)反应器法，该法在PP的聚合过程中或聚合后期进行接枝反应，直接合成含有长支链的PP，该方法制备的高熔体强度PP兼具熔体强度和加工性能，但该法制备难度大，投资大，目前仅比利时等国家拥有该类技术；(2)非反应性共混改性，如将PP和高熔体强度的LLDPE，超高分子量聚乙烯或弹性体共混，此法虽提高了PP的熔体强度，但其耐热性及降解性能也显著降低；(3)后反应器法，该法通过射线辐照、反应挤出等手段在普通线性PP上引入枝化结构，目前后反应器法中的反应挤出法制备高熔体强度聚丙烯受到了广泛地研究。

高能辐照法是通过高能射线使PP分子链产生自由基，然后和PP分子链或外加的接枝单体接枝，提高PP的熔体强度。辐照接枝法的缺点是设备投资大，同时对聚丙烯的改性效率较低。反应挤出法是将PP放于螺杆中，通过原位热引发或者添加自由基引发剂引发PP自身或者和接枝单体的接枝反应，为了防止PP在接枝过程中的降解和提高接枝率，还需要加入自由基稳定剂或者辅助接枝单体，如苯乙烯或多官能丙烯酸酯类等。

在常规的反应挤出法制备高熔体强度聚丙烯时，需要添加多官能团小分子接枝单体，不易形成长链接枝聚丙烯结构，对提高聚丙烯的熔体强度效果有限，而且容易出现接枝不足交联过高的问题，影响加工性能。为了克服这个问题，有研究者将不饱和聚酯等含双键的长链分子通过引发剂接枝到聚丙烯分子链上，从而形成长链枝化结构的方法制备了长链接枝聚丙烯，具有很好的加工流动性，但长链分子的引入容易引起材料力学性能的下降。

从上述讨论来看，如何在不牺牲聚丙烯力学性能和加工流动性的基础上，提高聚丙烯熔体强度是反应挤出法制备高熔体强度聚丙烯的关键，目前反应挤出法的相关专利还很少能达到这一目标。

发明内容

本发明为了解决制备高熔体强度聚丙烯时力学性能下降过多的问题，提供了一种具有优异的熔体强度、熔体指数和拉伸强度指标的高熔体强度聚丙烯，并提供一种工艺简单、兼具良好加工性能和力学性能的高熔体强度聚丙烯的方法。

本发明方法制备的聚丙烯具有可逆离子交联长链接枝高熔体强度。

本发明是通过下述技术方案来实现的。

本发明提供了一种高熔体强度聚丙烯，包括以下质量比的原料：