[发明专利]一种三维动态聚丙烯的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于高分子材料的制备，涉及一种三维动态聚丙烯的制备方法。本发明制备的三维动态聚丙烯可应用于包装、交通运输、航天等高性能韧性领域。

背景技术

聚丙烯原料丰富，价格低廉，并具有熔点高、密度小、耐水性强、化学稳定性好、机械性能和力学性能优异且易于成型加工等特点，是一种用途极广的通用热塑性塑料，广泛应用于汽车、家电、日用品及家具、包装等领域。但聚丙烯也存在低温脆性、机械强度和硬度较低、成型收缩率大、易老化、耐温性差、与其他极性聚合物和无机填料的相容性差等缺点。为了长期使用并扩大其应用范围，须对聚丙烯塑料进行化学改性或物理改性。化学改性是指通过嵌段共聚、接枝共聚、交联或氯代等化学反应，使高分子化合物具有更好或全新的性能。物理该性则在改性过程中不发生化学反应，依靠不同组分相互之间和各组分本身的物理特性、力学形变特性、形态的变化等实现其性能的改善或获得新的功能。

交联改性是聚丙烯化学改性的一个重要发展方向。将塑料中的线型或轻度支化的聚合物转化为三维网状的体型结构的过程，称为塑料的交联。聚丙烯交联是为了改善其形态稳定性、耐蠕变性，提高强度和耐热性以及熔体强度，缩减成型周期、降低成型收缩率等。聚丙烯的交联可分为辐射交联和化学交联两种。辐射交联是由γ射线、X射线、紫外线、红外线和微波等光能与中子线、电子束等给予能量进行，而化学交联是采用有机过氧化物、硅烷、叠氮化合物等作交联剂进行反应。辐射交联往往需要昂贵的设备，缺乏现实可行性。化学交联则须在合适的交联助剂作用下才能有效地进行。众所周知，聚乙烯的交联反应已在工业上得到应用。由于聚丙烯自身结构的特点，在化学交联中易发生β-裂解和歧化作用，导致聚丙烯降解和氧化等。

现有技术中，一般采用多官能团体化合物作为聚丙烯的交联助剂。常用的多官能团交联助剂有二乙烯基苯(DVB)、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯(TMPTMA)、三烯丙基氰尿酸酯(TAIC)等。目前，虽然部分交联方法制备的交联聚丙烯已经实用或接近实用，但所制备的交联聚丙烯没有塑性，存在无法重新塑型、无法回收利用或无法可控修复等问题。

综上，现有的交联聚丙烯虽然具有良好的物理化学性能，但通常不具有热塑性，也无法溶解，因而很难重复使用。

发明内容

本发明的目的旨在克服现有技术中的不足，提供一种三维动态聚丙烯的制备方法。本发明以芳基二硼酸酯双官能团单体为交联助剂，在聚丙烯中引入芳基硼酸酯交联片段，实现聚丙烯的化学交联，进而改善其形态稳定性、耐蠕变性，提高强度和耐热性以及熔体强度，缩减成型周期、降低成型收缩率等。硼酸酯键在加热的条件下会发生快速的酯交换反应，从而导致硼酸酯键的动态断裂和生成，赋予该交联聚丙烯热塑性，解决了交联聚丙烯聚合物的重新塑型、可控修复和低温使用等问题。本发明三维动态聚丙烯即交联聚丙烯的交联片段可以在一定条件下不断发生键的交换反应，从而有效解决现有交联聚丙烯无热塑性的问题，实现交联聚丙烯多次重复使用。

本发明的内容是：一种三维动态聚丙烯的制备方法，其特征是步骤为：

a、配料：取原料聚丙烯或丙烯共聚物，自由基引发剂，以及不饱和芳基二硼酸酯；自由基引发剂的质量用量为聚丙烯或丙烯共聚物质量的0.005％～5.0％，不饱和芳基二硼酸酯的质量用量为聚丙烯或丙烯共聚物质量的0.5％～10.0％；

b、交联反应：将原料自由基引发剂和不饱和芳基二硼酸酯与聚丙烯或丙烯共聚物混合均匀，加热至60～200℃的温度下反应0.01～100h，即制得三维动态聚丙烯。

本发明的内容较好的是：一种三维动态聚丙烯的制备方法，其特征是：

步骤a中所述配料是：自由基引发剂的质量用量为聚丙烯或丙烯共聚物质量的0.01％～1.0％，不饱和芳基二硼酸酯的质量用量为聚丙烯或丙烯共聚物质量的2.0％～5.0％；

步骤b中所述交联反应是：将原料自由基引发剂和不饱和芳基二硼酸酯与聚丙烯或丙烯共聚物混合均匀，加热至120～170℃的温度下反应0.1～5.0h。

本发明的内容中：步骤a所述配料中还可以添加有溶剂，溶剂的质量用量为聚丙烯或丙烯共聚物质量的5～100倍；所述溶剂为甲苯、二甲苯或氯苯；

步骤b所述交联反应是：将原料溶剂、自由基引发剂和不饱和芳基二硼酸酯与聚丙烯或丙烯共聚物混合均匀，加热至60～200℃的温度下反应0.01～100h。

本发明的内容中：步骤a所述配料中还可以添加有溶剂，溶剂的质量用量为聚丙烯或丙烯共聚物质量的5～100倍；所述溶剂为甲苯、二甲苯或氯苯；