[发明专利]一种聚烯烃成核剂及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明属于高分子塑料助剂及其制备技术领域，具体涉及一种聚烯烃成核剂，可应用于制备具有高β晶型含量、高冲击强度的聚丙烯及其他聚烯烃。

背景技术

聚丙烯(PP)虽以其机械性能好、无毒、相对密度低、耐化学药品以及价廉、易加工成型等优良特性，成为了合成树脂中增长速度最快、新产品开发最为活跃的品种之一，但是，由于自身还存在的一些缺陷，如冲击性能不好等，仍然在很大程度上限制了聚丙烯材料的应用范围。

聚丙烯的晶体结构有α、β、γ、δ和拟六方态五种，其中β晶型聚丙烯具有相对较高的冲击强度，在增韧及微孔纤维等方面得到成功应用。添加β晶型成核剂是目前公认的得到高含量β晶型聚丙烯的最佳方法。其作用机理为：在聚丙烯熔体冷却时，成核剂以极其微小的固体颗粒形式均匀分散在聚丙烯熔体中作为异相晶核，减小了聚丙烯成核结晶所需要的界面自由能，促进聚丙烯链段以该种晶核为中心同时结晶。根据晶格匹配理论，β晶型成核剂诱导生成晶型与之相同的β晶型聚丙烯结晶，从而提高聚丙烯冲击强度。同时，由于成核中心数目的增多，使晶核生长余地变小，当晶体生长到遇到另一晶体时停止结晶，从而使聚丙烯晶体变得细小，使聚丙烯结晶度提高，物理性能也相应得到提高。在聚丙烯/β晶型成核剂体系中加入少量纳米无机颗粒很大程度上可以提高β晶型成核剂的有效作用面积，增加其成核效率。

目前常用的β晶型成核剂有喹吖啶酮红颜料、庚二酸类、酰胺化合物等。其中庚二酸类β晶型成核剂具有不着色、β晶型成核效率高、热稳定性高的优点，是一种优秀的β晶型成核剂。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新的高效β晶型成核剂，该成核剂在应用于聚丙烯聚合时能较大程度提高β晶型聚丙烯的结晶度以及冲击性能。

本发明的另一目的是提供一种使用有机酸盐与无机纳米颗粒复合制备上述成核剂的方法，该方法包括如下步骤和条件：

(1)将有机酸按1％～10％的质量分数加入到40～60℃水中，搅拌溶解；

(2)分批加入与有机酸摩尔比为1～2的金属盐，搅拌反应1～2小时，待溶液澄清，得到有机酸盐溶液；

(3)将无机纳米颗粒按0.1％～1％的质量分数加入水中，超声处理0.5～1小时，得到无机纳米颗粒水溶液；

(4)按有机酸盐与无机纳米颗粒1∶0.1～0.5的质量比将上述有机酸盐溶液和无机纳米颗粒水溶液进行混合，超声处理0.5～1小时；

(5)将步骤(4)得到的产物在80～100℃温度下干燥，研磨成粉，即得所述成核剂。

在上述步骤中所述的有机酸为庚二酸或者辛二酸；所述的金属盐为碳酸钠、碳酸钙、碳酸锌、碳酸钡中的一种或者多种；所述的无机纳米颗粒为二氧化硅、氧化锌、二氧化钛纳米颗粒中的一种或多种。

附图说明

图1为本发明实施例1的聚丙烯纯样的XRD分析图谱；

图2为本发明实施例1的聚丙烯+0.1％庚二酸钙的XRD分析图谱；

图3为本发明实施例1的聚丙烯+0.1％复合成核剂的XRD分析图谱。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明进行具体描述。有必要在此指出的是，以下实施例只用于对本发明作进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的专业技术人员根据本发明的内容作出的一些非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。

实施例1

本实施例涉及的成核剂为庚二酸钙和纳米二氧化硅的复合成核剂，可用于制备高β晶型含量的聚丙烯。

称取1g庚二酸加入到装有50ml去离子水的烧杯中，置于温度设定为50℃的恒温水浴槽中，经充分搅拌溶解；再缓慢加入总质量为0.62g的碳酸钙，搅拌反应1.5小时，使其充分反应，溶液澄清；称取0.15g纳米二氧化硅加入到50ml去离子水中，超声0.5小时，将超声处理后得到的悬浮液加入到之前制备的澄清溶液中，超声0.5小时，得到产物；将产物置于90℃烘箱中干燥获得白色粉末固体，即成核剂。

将所制得的成核剂按0.1wt％加入到聚丙烯中挤出造粒，根据GB/T 1843-1996测定材料的缺口冲击强度，结果如表1所示：

表1