[发明专利]一种具有晶核密度自调控的聚乙烯材料及其制备方法

说明书

本发明属于材料领域，涉及一种具有晶核密度自调控的聚乙烯材料及其制备方法。所述聚乙烯材料由线型低密度聚乙烯树脂形成，并且，红外测定的聚乙烯材料的964cmsupgt;‑1/supgt;处的吸收强度与1367cmsupgt;‑1/supgt;处的吸收强度之比Asubgt;1/subgt;与红外测定的线型低密度聚乙烯树脂的964cmsupgt;‑1/supgt;处的吸收强度与1367cmsupgt;‑1/supgt;处的吸收强度之比Asubgt;2/subgt;的差值Asubgt;1/subgt;‑Asubgt;2/subgt;为0.04～0.15。与现有加成核剂或者溶剂处理的技术相比，本发明采用双螺杆挤出造粒制备，操作更加简便，重复性和稳定性好。

技术领域

本发明属于材料领域，具体地，涉及一种具有晶核密度自调控的聚乙烯材料及其制备方法。

背景技术

控制聚合物的结晶动力学，不仅具有学术研究的意义，还具有工业应用的价值。因为聚合物从熔体快速固化不仅能保证材料尺寸的稳定性，还会节约成本。这个固化过程对线型聚乙烯来说是快速的，然而对于线型低密度聚乙烯，由于支链通常要被排除在晶区之外，因此结晶结果需要不断从缠结的熔体中选择和运输合适的结晶序列，这种动力学的限制会使得线型低密度聚乙烯的结晶速率变慢。外加成核剂常用来降低成核自由能位垒，增加结晶速率和晶核密度。

结晶的熔体记忆被定义为在熔融温度以上仍然存在一定的晶体残留或者有序的聚集体。在随后的降温过程中，由于这些残留晶体降低了成核自由能，使得结晶速率变快。由于存在以前晶体的部分有序结构，均聚物从这样的熔体中结晶，其结晶速率会比从完全无规熔体中结晶速率快。这种显示以前有序状态“记忆”的熔体区域来源也可能是一些不太缠结的聚合物链或者剪切熔体(它们没有松弛到平衡的无规线团状态)的残余。熔体记忆效应通常影响接下来的结晶，例如结晶温度或者结晶速率的增加，形态的变化，整体晶粒尺寸变小，甚至在存在多晶型的体系中会出现晶型的转变。研究发现出现熔体记忆效应的聚乙烯样品几乎都是提前进行溶液处理的。例如将聚乙烯树脂在0.01％w/v浓度的120℃的二甲苯溶液中再结晶，使用丙酮作为共聚物的沉淀剂。大部分添加剂溶解在二甲苯中，因此从溶液中的沉淀移除了大量添加剂，包括加工助剂、抗氧化剂等，这些添加剂的存在会干预共聚物的熔体记忆。没有经过溶液处理的初始样品中观察不到熔体记忆效应。这说明只有将添加剂去除后，这种熔体记忆效应才能显现出来。这是因为添加剂会干预自成核。很少见在未去除添加剂的情况下观察到商品化线型低密度聚乙烯的熔体记忆效应。

发明内容

本发明提供了一种聚乙烯材料及其制备方法。该聚乙烯材料具有微交联结构，可通过调控熔融温度实现调控聚乙烯的晶核密度化以及最终性能的目的。

本发明的第一方面提供一种具有晶核密度自调控的聚乙烯材料，所述聚乙烯材料由线型低密度聚乙烯树脂形成，并且，红外测定的聚乙烯材料的964cm^-1处的吸收强度与1367cm^-1处的吸收强度之比A₁与红外测定的线型低密度聚乙烯树脂的964cm^-1处的吸收强度与1367cm^-1处的吸收强度之比A₂的差值A₁-A₂为0.04～0.15，优选为0.07～0.11。

本发明的第二方面提供一种具有晶核密度自调控的聚乙烯材料的制备方法，包括将线型低密度聚乙烯树脂通过双螺杆挤出造粒，得到该聚乙烯材料；所述线型低密度聚乙烯树脂具有以下特征：密度为0.900～0.940g/cm³；熔融指数为0.50～5.0g/10min；升温淋洗分级TREF曲线中45％以上的分子在35～90℃范围内流出，其余低于55％的分子在90～105℃流出；红外测定的964cm^-1处峰的吸收强度与1367cm^-1处峰的吸收强度之比A₂为0.001～0.030。

本发明的第三方面提供由上述制备方法制得的聚乙烯材料。