[发明专利]一种通过剪切温度调控β成核剂诱导等规聚丙烯β晶型的方法

说明书

本发明提供一种通过剪切温度调控β成核剂诱导等规聚丙烯β晶型的方法，采用TMB‑5作为等规聚丙烯的单一成核剂，将其与等规聚丙烯初混均匀后再熔融共混后，升温至160‑240℃保温，再降温至135‑170℃后向其施加剪切力，待剪切结束后于130‑140℃下等温结晶10‑14h，所述TMB‑5的添加量为等规聚丙烯和TMB‑5质量之和的0.05‑0.2％。利用WAXS对结晶结构进行表征，结果显示相同剪切条件下，iPP/TMB‑5(0.05wt％)比iPP/TMB‑5(0.1wt％)更利于制备较高含量的β型等规聚丙烯。本发明所述方法在降低成核剂用量的条件下实现了高含量β型等规聚丙烯的制备，对改善制品韧性、抗冲击等性能具有重要意义。

技术领域

本发明属于高分子材料物理技术领域，涉及一种通过剪切温度调控β成核剂诱导等规聚丙烯β晶型的方法及其应用。

背景技术

等规聚丙烯(iPP)是一种同质多晶型结晶高分子，在不同结晶条件下可形成α型、β型、γ型以及近晶型。其中以α晶型和β晶型最为常见，虽然前者热力学稳定性好、有较高的弯曲强度、弯曲模量、硬度等性能，但是与后者相比，韧性、延展性以及低温抗冲击性等性能明显不足。通过提高聚丙烯制品中β晶的含量可以有效地弥补传统聚丙烯制品脆性大、缺口冲击强度差等缺点。

等规聚丙烯熔体中添加β成核剂可以有效地诱导形成β晶，然而β成核剂种类有限。芳香酰胺类成核剂是第一类实现商品化的β聚丙烯成核剂。目前市场上主要是日本新理化公司的产品，如NJS NU-100。虽然这种成核剂结构稳定，β晶型转化率高，但存在价格不菲、制品色相不稳、与聚丙烯相容性差等问题。图1所示的化学结构是近年来我国山西化工研究院开发的商品牌号为TMB-5的β聚丙烯成核剂。它是一类取代芳香酰胺类化合物，能够有效地将聚丙烯α晶型转变为β晶型。高分子材料通常是在熔体状态下进行成型加工的，聚合物熔体在冷却固化之前不可避免地会受到剪切流场的作用。大量的研究表明剪切对β成核剂诱导β等规聚丙烯具有抑制作用。

发明内容

本发明克服了现有技术中的不足，提供了一种一种简单有效的方法实现剪切条件下β成核剂诱导形成较高含量的β聚丙烯，削弱剪切对β成核剂诱的抑制作用，弥补制品因α晶型过高导致的韧性及抗冲击强度等力学性能上的不足。

本发明的目的通过下述技术方案予以实现。

一种通过剪切温度调控β成核剂诱导等规聚丙烯β晶型的方法，采用TMB-5作为等规聚丙烯的单一成核剂，将其与等规聚丙烯初混均匀后再熔融共混后，升温至160-240℃保温，再降温至135-170℃后向其施加剪切力，待剪切结束后于130-140℃下等温结晶10-14h，所述TMB-5的添加量为等规聚丙烯和TMB-5质量之和的0.05-0.2％。

所述TMB-5的添加量为等规聚丙烯和TMB-5质量之和的0.05％或者0.1％。

所述剪切速率为大于零小于等于10/s，优选5/s，剪切时间为4-6s，优选5s。

TMB-5与等规聚丙烯熔融共混温度为170-200℃。

升温速率为20-40℃/min，优选30℃/min，升温至190-210℃，降温速率为20-40℃/min，优选30℃/min，降温至135-170℃。

剪切结束后于135℃下等温结晶11-13h，优选12h。

一种通过剪切温度调控β成核剂诱导等规聚丙烯β晶型方法的应用，TMB-5的添加量为等规聚丙烯和TMB-5质量之和的0.05％、剪切温度为167.5℃-170℃，结晶温度为135℃时，制备得到的β型等规聚丙烯的含量最高。