[发明专利]一种用于低熔垂炭黑母粒的改性聚烯烃及其制备方法

说明书

本发明提供一种用于低熔垂炭黑母粒的改性聚烯烃及其制备方法，改性聚烯烃是一种基于聚烯烃和功能化纳米粒子POSS之间合成的复合物，改性聚烯烃可以通过熔融共混过程中聚烯烃和表面功能化纳米粒子之间的原位反应来完成。改性聚烯烃复合物可以应用于低熔垂炭黑母粒或直接与高密度聚乙烯(HDPE)混合进行管道挤出。本发明将经过接枝改性后的功能化POSS与聚乙烯链进行接枝反应，从而制备出一种具有超长链支化分子结构的改性聚烯烃，由于其具有超长链支化分子结构，因此在熔融挤出过程中相比纯的聚乙烯单链会产生更强的剪切变稀效应将其加入到炭黑母粒中，可以显著改善炭黑分散，并且将炭黑母粒加入树脂中进行管道挤出时能明显减少熔垂效果。

技术领域

本发明涉及化学技术领域，具体涉及一种用于低熔垂炭黑母粒的改性聚烯烃及其制备方法。

背景技术

随着塑料行业的快速发展，炭黑色母粒在管道行业的需求量也逐渐增多，在管道发展初期，是通过在树脂中直接加入炭黑进行管道挤出，但是此方法使炭黑在管道中分散不均匀，并且也不利于环保。因此炭黑母粒在管道中的地位变得尤为重要。

目前在管道挤出过程中，由于重力因素，会使管道发生熔垂现象，导致管道的上下两侧厚度不均匀，由于管道有明确的厚度标准要求，因此熔垂现象就会明显提高管道的材料成本。为了减少成本，就需要开发一款低熔垂的炭黑母粒。目前国内对低熔垂炭黑母粒的开发技术还不够成熟，为了减少管道挤出过程中的熔垂现象，就需要选用低熔体流动速率的树脂，但是基体树脂熔融指数越低，产量和加工性就会随之降低。因此需要开发一种可以显著增加低剪切速率粘度，并且在高剪切速率下保持较低粘度的树脂。

由于炭黑母粒中炭黑含量较高，使得在造粒过程中炭黑不宜分散，因此需要加入低分子蜡等助剂来提高炭黑分散效果，但是过多助剂的加入必然会导致混配料力学性能下降，因此助剂含量需要严格控制。

现有相关专利技术

1、EP3109275B1一种应用于管道中的具有改进熔垂和挤出性能的聚乙烯复合物，涉及聚乙烯组合物，特别是用于管道应用的聚乙烯组合物。本发明还涉及生产所述聚乙烯组合物的方法和包含所述聚乙烯组合物的制品，特别是管材。本发明涉及一种聚乙烯组合物，由基体树脂(A)组成，该基础树脂包含乙烯和至少一种选自具有3-12个碳原子的α-烯烃的共聚单体的共聚物，其中乙烯共聚物包含低分子量组分(A-1)和高分子量组分(A-2)，其中低分子量组分(A-1)的重均分子量低于高分子量组分(A-2)，(B)组分是基于聚乙烯组合物总量的1.0％至10％重量的炭黑和(C)组分为除炭黑之外的任选的其它添加剂；这项专利和我们一样，有着非常相近的目标。然而，它没有公开表面改性的纳米粒子。

EP2798002A2具有双峰的高密度聚乙烯树脂和具有改进性能的复合物的制备及其使用方法，涉及双峰高密度聚乙烯聚合物组合物，可以增加高熔体强度，并且具有良好的加工性能，该组合物包含密度为约945千克/立方米至约955千克/立方米的基础树脂，并包含密度为至少约968千克/立方米的乙烯聚合物(A)，其含量范围为45重量％至55重量％的乙烯聚合物(B)，其密度低于聚合物(A)的密度，其中所述组合物在剪切速率为0.01rad/s下具有大约200-450kpa·s的复数粘度，在剪切速率为100rad/s下的复数粘度为1900-2500Pa·s。本发明还涉及制造和使用本发明复合物的方法，以及由这些复合物制成的制品，主要应用于管道和配件。

US20110174413A1：CA2785883A1一种用于提高聚乙烯管道抗熔垂性的改进方法，阐述了构成管道的方法。方法通常是将50ppm的过氧化物与具有双峰的乙烯基聚合物进行熔融共混。制备成改性聚乙烯，然后在管道加工过程中，将聚乙烯改性料加入其中。

缺点：因为加入的过氧化物浓度仅为50ppm，所以导致很难精确控制过氧化物的含量，并且如此低浓度的过氧化物也很难均匀的分散到PE中，因此很难控制改性加工过程并且很难控制管道挤出过程以及管道质量。

上述现有技术中均未使用任何纳米粒子来改善聚乙烯树脂，导致流变性能提高效果不理想。