一種聚丙烯組合物和聚丙烯材料的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種聚丙烯組合物和聚丙烯材料。所述聚丙烯組合物含有聚丙烯和增韌劑；所述聚丙烯的分子量分布指數(shù)為2.5-5.5，分子量分布寬度中的高分子拖尾指數(shù)PIHT大于1.9；所述增韌劑含有熱塑性彈性體和/或粉末橡膠。所述聚丙烯組合物具有較高的抗沖擊強度。
【專利說明】一種聚丙烯組合物和聚丙烯材料

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種聚丙烯組合物和聚丙烯材料。

【背景技術(shù)】
[0002] 聚丙烯作為重要的聚烯烴領(lǐng)域的重要成員，因其原料來源豐富、質(zhì)量輕、耐溶劑、 易加工等優(yōu)異的綜合性能，已廣泛應(yīng)用于汽車工業(yè)、家用電器、食品包裝、建筑裝潢等多個 領(lǐng)域，是通用塑料產(chǎn)品的重要組成部分。然而，聚丙烯屬于脆性材料，沖擊強度較差，成型收 縮率較大，并且表面硬度相對于其它材料要低，耐劃傷性能差，在抗沖、低收縮以及耐劃傷 方面的應(yīng)用受到限制。因此，需要通過添加橡膠、熱塑性彈性體增韌以及無機填料增剛等方 法對聚丙烯進行共混改性，這樣能夠在一定程度上解決聚丙烯的剛韌平衡。
[0003] 此外，常規(guī)高流動聚丙烯樹脂通常是采用過氧化物對原分子量分布較寬的聚丙烯 原料進行降解得到(得到的聚丙烯通常稱為控制流變聚丙烯)，然而，由采用這種降解的方 法得到的聚丙烯制成的聚丙烯材料的強度較低。此外，過氧化物的使用一方面會增加產(chǎn)品 的成本，另一方面會因有機過氧化物的殘留所導(dǎo)致的化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生有機揮發(fā)物，造成不愉 快的氣味的產(chǎn)生，在高溫條件下使用時，有機揮發(fā)物的遷出揮發(fā)更加明顯，氣味也就更加嚴(yán) 重，因此，會使最終得到的聚丙烯產(chǎn)品產(chǎn)生不愉快的味道而限制其在某些領(lǐng)域(如醫(yī)療衛(wèi) 生、食品等領(lǐng)域）的應(yīng)用。針對此問題，目前通常的解決辦法主要是在聚丙烯材料中添加氣 味吸收劑。如，CN1840576A公開了通過添加多孔分子篩等吸附劑來降低聚丙烯材料的氣味 問題，然而，該方法存在吸附平衡的問題。CN101255252A公開了通過添加低分子有機物驅(qū)除 劑來降低聚丙烯材料的氣味問題，然而，該方法存在相容性和持久性的問題。因此，上述方 法不能從根本上解決材料本身帶來的氣味問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有的聚丙烯材料抗沖擊強度較差的缺陷，而提供一種 具有較高的抗沖擊強度的聚丙烯組合物和聚丙烯材料。
[0005] 本發(fā)明提供了一種聚丙烯組合物，其中，所述聚丙烯組合物含有聚丙烯和增韌劑； 所述聚丙烯的分子量分布指數(shù)為2. 5-5. 5,分子量分布寬度中的高分子拖尾指數(shù)PIHT大于 1. 9 ;所述增韌劑含有熱塑性彈性體和/或粉末橡膠。
[0006] 本發(fā)明提供的聚丙烯的分子量分布指數(shù)較窄且高分子拖尾指數(shù)較大，這樣能夠使 得到的聚丙烯組合物和聚丙烯材料具有較高的抗沖擊強度。推測其原因，可能是由于：一方 面，分子量分布指數(shù)較窄的聚丙烯在流動過程中具有更寬的牛頓平臺區(qū)，其粘度隨剪切速 率波動的變化較小，擠出量更容易穩(wěn)定控制，并能夠降低在聚丙烯材料制備過程中表面缺 陷發(fā)生的可能性。另一方面，高分子拖尾指數(shù)PIHT越高表明聚丙烯中存在更顯著的大分子 鏈尾端。根據(jù)聚丙烯均相成核理論，大分子鏈尾端在結(jié)晶中能夠優(yōu)先成核，使聚丙烯的結(jié)晶 溫度升高、結(jié)晶速度加快，有利于提高剛性、縮短成型周期并提高成型效率。
[0007] 根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式，采用兩步聚合法制備聚丙烯，第一步在較低的 溫度下進行預(yù)聚合，而第二步則提高了聚合反應(yīng)的溫度，這樣能夠使得到的聚丙烯不僅具 有較窄的分子量分布和較大的高分子拖尾指數(shù)PIHT，還具有較高的等規(guī)度，從而使聚丙烯本 身具有較高的結(jié)晶度和結(jié)晶規(guī)整度，使聚丙烯中僅有少量的無定形區(qū)，有利于抗沖擊性能 的進一步提高。此外，采用該優(yōu)選的方法制備聚丙烯，還解決了過氧化物殘留的問題，所得 的聚丙烯基本無味，可滿足更多領(lǐng)域應(yīng)用的需要。
[0008] 根據(jù)本發(fā)明的另一種優(yōu)選實施方式，當(dāng)所述增韌劑為熱塑性彈性體和粉末橡膠的 混合物時，不僅能夠起到更好的增韌作用，還能夠促進其他助劑如無機填料在聚丙烯基體 中的分散，得到的聚丙烯組合物具有更為優(yōu)異的力學(xué)性能。
[0009] 此外，本發(fā)明還提供了由所述聚丙烯組合物中的各組分熔融擠出成型得到的聚丙 烯材料。
[0010] 本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點將在隨后的【具體實施方式】部分予以詳細(xì)說明。

【具體實施方式】
[0011] 以下對本發(fā)明的【具體實施方式】進行詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描述的具體 實施方式僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。
[0012] 本發(fā)明提供的聚丙烯組合物含有聚丙烯和增韌劑；所述聚丙烯的分子量分布指數(shù) 為2. 5-5. 5,分子量分布寬度中的高分子拖尾指數(shù)PIHT大于1. 9 ;所述增韌劑含有熱塑性彈 性體和/或粉末橡膠。
[0013]PIHT越高則表明聚丙烯中存在更顯著的大分子鏈尾端。所述高分子拖尾指數(shù)PIHT 按以下公式計算得到：PIHT=105X(Mz/Mp)/Mw，其中，Mp為峰位分子量，Mw為重均分子量，Mz 為Z均分子量，單位為g/mol。所述Mp、Mw、Mz以及分子量分布指數(shù)可以通過凝膠滲透色譜 儀（GPC)進行測定。
[0014] 本發(fā)明對上述聚丙烯組合物中的增韌劑的含量沒有特別地限定，例如，以100重 量份的所述聚丙烯為基準(zhǔn)，所述增韌劑的含量為15-60重量份、優(yōu)選為20-50重量份、更優(yōu) 選為25-40重量份。
[0015] 根據(jù)本發(fā)明，為了進一步提高所述聚丙烯組合物的力學(xué)性能，所述聚丙烯的全同 立構(gòu)五單元組[mnimm]的含量優(yōu)選大于85%，進一步優(yōu)選大于90%，更優(yōu)選大于93%。
[0016] 根據(jù)本發(fā)明，在所述聚丙烯的制備過程中，由于丙烯單體可能發(fā)生"2, 1"插入和/ 或" 1，3"插入，導(dǎo)致聚丙烯分子鏈結(jié)構(gòu)的規(guī)整性破壞，熔點降低，從而影響聚丙烯的使用溫 度。如此引起的缺陷結(jié)構(gòu)這里統(tǒng)稱為區(qū)位異構(gòu)結(jié)構(gòu)（regio-irregularity)。等規(guī)聚丙烯的 區(qū)位異構(gòu)結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)式示意如下：

【權(quán)利要求】
1. 一種聚丙烯組合物，其特征在于，所述聚丙烯組合物含有聚丙烯和增韌劑；所述聚 丙烯的分子量分布指數(shù)為2. 5-5. 5,分子量分布寬度中的高分子拖尾指數(shù)PIHT大于1. 9 ;所 述增韌劑含有熱塑性彈性體和/或粉末橡膠。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚丙烯組合物，其中，所述聚丙烯的全同立構(gòu)五單元組 [mmmm]的含量大于85%，優(yōu)選大于90%，更優(yōu)選大于93%。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚丙烯組合物，其中，所述聚丙烯不含有丙烯2, 1插入和1，3 插入所引起的區(qū)位異構(gòu)結(jié)構(gòu)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1-3中任意一項所述的聚丙烯組合物，其中，所述聚丙烯的結(jié)晶溫度 Tc大于115°C，優(yōu)選大于120°C。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1-3中任意一項所述的聚丙烯組合物，其中，所述聚丙烯中二甲苯可 溶物的含量小于4. 4重量％，優(yōu)選小于2. 3重量％，更優(yōu)選小于1. 6重量％。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1-3中任意一項所述的聚丙烯組合物，其中，所述聚丙烯在230°C下、 2. 16kg載荷作用下的熔體質(zhì)量流動速率MFR為10-50g/10min，優(yōu)選30-50g/10min。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1-3中任意一項所述的聚丙烯組合物，其中，所述聚丙烯由包括以下 步驟的方法制備得到： (1) 在齊格勒-納塔催化劑存在下，將丙烯在-l〇°C至50°C、0. l-100MPa下進行預(yù)聚合， 得到預(yù)聚倍數(shù)為2-3000克聚合物/克催化劑、優(yōu)選為3-2000克聚合物/克催化劑、更優(yōu)選 為50-300克聚合物/克催化劑的丙烯預(yù)聚物； (2) 在91-150°C、l_6MPa下，將所述丙烯預(yù)聚物和丙烯進行聚合。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚丙烯組合物，其中，以100重量份的所述聚丙烯為基準(zhǔn)，所 述增韌劑的含量為15-60重量份，優(yōu)選為20-50重量份，更優(yōu)選為25-40重量份。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的聚丙烯組合物，其中，所述增韌劑為熱塑性彈性體和粉末橡 膠的混合物，且所述熱塑性彈性體與粉末橡膠的重量比為1-2 :1。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1、8或9所述的聚丙烯組合物，其中，所述熱塑性彈性體為乙烯-丁 烯共聚物、乙烯-己烯共聚物、乙烯-辛烯共聚物、乙烯-丙烯-辛烯三元共聚物、乙烯-丁 二烯-苯乙烯三元共聚物和乙烯-丙烯-環(huán)戊二烯三元共聚物中的一種或多種，優(yōu)選為乙 烯-辛烯共聚物。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1、8或9所述的聚丙烯組合物，其中，所述粉末橡膠為硫化粉末橡 膠和/或非硫化粉末橡膠；所述硫化粉末橡膠為硫化天然橡膠、硫化丁苯橡膠、硫化丁腈橡 膠、硫化氯丁橡膠、硫化聚丁二烯橡膠、硫化聚丙烯酸酯類橡膠、硫化丁苯吡橡膠、硫化異戊 橡膠、硫化乙丙橡膠和硫化聚氨酯橡膠中的一種或多種；所述非硫化粉末橡膠為交聯(lián)型丁 苯粉末橡膠、交聯(lián)型聚丁二烯粉末橡膠、交聯(lián)型丁腈粉末橡膠、交聯(lián)型氯丁粉末橡膠和交聯(lián) 型丙烯酸酯粉末橡膠中的一種或多種。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚丙烯組合物，其中，所述聚丙烯組合物還含有無機填料、 潤滑劑、光穩(wěn)定劑和抗氧劑中的一種或多種。
13. 由權(quán)利要求1-12中任意一項所述的聚丙烯組合物熔融擠出成型得到的聚丙烯材 料。
【文檔編號】C08F110/06GK104448539SQ201310432398
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2013年9月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月22日
【發(fā)明者】初立秋, 張師軍, 李 杰, 鄒浩, 邵靜波, 王良詩, 楊芝超 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司北京化工研究院