一種苯乙烯/異戊二烯原位增韌聚丙烯的制備方法。本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種通過反應(yīng)擠出制備苯乙烯/異戊二烯原位增韌聚丙烯的方法，其原料包括：聚丙烯、苯乙烯、異戊二烯和過氧化物引發(fā)劑。其特征在于：將聚丙烯從擠出機(jī)第一段的主加料口加入；苯乙烯、異戊二烯單體和過氧化物引發(fā)劑由計(jì)量泵注入擠出機(jī)第三段；反應(yīng)溫度為170～230℃，熔融接枝得到一種原位增韌且具有高熔體強(qiáng)度的聚丙烯材料；單體用量很低即可明顯改善聚丙烯的韌性，斷裂伸長率增加可達(dá)65％，拉伸強(qiáng)度與純聚丙烯相當(dāng)甚至略高；本發(fā)明專利技術(shù)可做到聚丙烯與5％SBS共混體系的增韌效果；本發(fā)明專利技術(shù)工藝簡單易于控制、成本低、環(huán)境友好，產(chǎn)物可用于發(fā)泡和作為工程受力材料應(yīng)用于汽車工業(yè)領(lǐng)域。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及一種原位增韌聚丙烯的制備方法，特別涉及一種反應(yīng)擠出制備苯乙烯和異戊二烯共接枝聚丙烯的方法。
技術(shù)介紹
聚丙烯(PP)以其優(yōu)異的耐熱性和環(huán)境友好性而在塑料家族中日益重要。但是由于PP的半結(jié)晶型結(jié)構(gòu)導(dǎo)致了其低溫脆性，沖擊性能差，限制了它在工程受力材料領(lǐng)域的應(yīng)用，因此對聚丙烯進(jìn)行增韌改性以期提高其韌性成為技術(shù)關(guān)鍵。目前對于聚丙烯增韌改性的手段為共混增韌、形態(tài)控制增韌、交聯(lián)增韌、低發(fā)泡增韌等，其中，共混改性最為常見，它是利用溶度參數(shù)相近和反應(yīng)原理在反應(yīng)器或擠出機(jī)中將兩種或兩種以上的聚合物材料及其助劑通過混合，最終形成宏觀上均相、微觀上分相的新 材料。中國專利CN102504406A采用雙叔丁基過氧化異丙基苯為硫化劑、硫磺作助硫化齊U、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物作為增韌劑改性聚丙烯，該專利技術(shù)所得產(chǎn)品沖擊強(qiáng)度較純聚丙烯提高了約一倍，融指也大幅下降，增韌劑在聚丙烯基體中以較小粒徑均勻分散，但是由于其使用硫磺，氣味很重。中國專利CN102174270A提供了一種改善木塑復(fù)合材料加工流動(dòng)性和沖擊韌性的制備方法，通過將納米粒子在增塑劑中預(yù)分散成納米溶膠，再對木粉/聚丙烯復(fù)合材料進(jìn)行增塑增韌，進(jìn)而影響聚丙烯的結(jié)晶行為，達(dá)到提高木塑復(fù)合材料的加工流動(dòng)性和沖擊韌性的目的。但該專利工藝復(fù)雜，且納米粒子增加成本。中國專利CN101698722A提供了一種制備乙丙橡膠接枝馬來酸酐改性聚丙烯增韌母料的方法，產(chǎn)物零下沖擊強(qiáng)度可提高20倍，但是乙丙橡膠的加入量為15 25份，勢必犧牲聚丙烯基體的拉伸強(qiáng)度和模量。中國專利CN102432762A提供了一種具有高熔體強(qiáng)度的接枝聚丙烯的制備方法，以馬來酸酐、異戊二烯、苯乙烯為改性單體，所得產(chǎn)物融指下降最高可達(dá)85%，190°C熔垂值為12 19. 5cm，熔體強(qiáng)度大幅提高，但該專利技術(shù)未涉及產(chǎn)物的力學(xué)性能。異戊二烯(Isoprene)是高活性的低分子量二烯烴，空間位阻小，與聚丙烯分子鏈相容性好，且分子柔順性好，可起到提高聚丙烯韌性的作用。苯乙烯(St)是剛性分子，且可在一定程度上提高供電子基團(tuán)的活性單體，可與聚丙烯大分子自由基快速反應(yīng)抑制聚丙烯降解，同時(shí)還能有效減緩室溫下異戊二烯的揮發(fā)。本專利技術(shù)同時(shí)使用苯乙烯/異戊二烯單體進(jìn)行擠出加工，可形成苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯接枝聚丙烯(PP-SIS)，增加了分子鏈長度和分子量，且熱塑性彈性體SIS可顯著改善聚丙烯基體的韌性，原位增韌增強(qiáng)聚丙烯。單體用量很低即可得到與聚丙烯和5%熱塑性彈性體苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物(SBS)共混所得增韌效果，斷裂伸長率與之持平甚至稍高，而拉伸強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度反而有所上升，可能是剛性苯乙烯分子直接接枝到聚丙烯大分子自由基上，對聚丙烯基體產(chǎn)生了增強(qiáng)作用。熔融指數(shù)都有不同程度的下降，加工時(shí)聚丙烯降解得到抑制，從而熔體強(qiáng)度也相應(yīng)提高。本專利技術(shù)采用苯乙烯和異戊二烯單體直接通過反應(yīng)擠出改善聚丙烯韌性，工藝簡單易于控制、成本低、環(huán)境友好，產(chǎn)物可用于發(fā)泡和汽車工業(yè)等領(lǐng)域。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)需要解決的技術(shù)問題是一種原位增韌且具有高熔體強(qiáng)度的聚丙烯的制備方法，該聚丙烯斷裂伸長率較純聚丙烯增大近I倍，熔融指數(shù)減少高達(dá)70%，彈性模量有所下降，拉伸強(qiáng)度卻沒有太大變化甚至稍高，可滿足發(fā)泡要求及汽車工業(yè)等領(lǐng)域應(yīng)用。本專利技術(shù)解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案如下使用同向九段加熱筒式雙螺桿擠出機(jī)作為連續(xù)反應(yīng)器，雙螺桿擠出機(jī)的螺桿轉(zhuǎn)速為60 120r/min，將聚丙烯樹脂從擠出機(jī)主加料口加入；苯乙烯、異戊二烯和過氧化物引發(fā)劑由計(jì)量泵注入擠出機(jī)第三段；于一定工藝條件下，實(shí)現(xiàn)對聚丙烯分子鏈的接枝改性，熔 融接枝得到一種增韌且具有高熔體強(qiáng)度的聚丙烯。所述的各原料，以重量份數(shù)計(jì)，配比為聚丙烯100份，苯乙烯O. 50 I. 50份，異戊二烯O. 50 I. 50份，引發(fā)劑O. 04 O. 10份；所述的聚丙烯的熔融指數(shù)在I. 80 2. 50g/10min,優(yōu)選熔融指數(shù)為2. 20g/10min的聚丙烯；所述引發(fā)劑選自過氧化二叔丁基、2，5- 二甲基-2，5- 二叔丁基過氧化己烷的一種或多種的混合物；所述擠出的工藝條件為擠出機(jī)螺桿轉(zhuǎn)速60 120r/min，第一段溫度70°C、第二段溫度170°C、第三段溫度至第九段溫度200 205°C，并在擠出機(jī)尾部進(jìn)行真空脫揮。本專利技術(shù)的技術(shù)特征為加入苯乙烯可有效抑制異戊二烯的揮發(fā)，且抑制聚丙烯分子鏈降解，同時(shí)還可以形成PP-SIS，原位增韌聚丙烯。本專利技術(shù)的技術(shù)特征為使用低劑量的單體即可達(dá)到PP與5% SBS共混體系的增韌效果O本專利技術(shù)的技術(shù)特征為不需要添加抗氧劑，即能有效控制聚丙烯的降解。本專利技術(shù)的技術(shù)特征為在擠出機(jī)尾部進(jìn)行真空脫揮，于環(huán)境友好。本專利技術(shù)所得的原位增韌且具有高熔體強(qiáng)度的聚丙烯，具有成本低、性能好等特點(diǎn)，可直接用來發(fā)泡，或者作為工程受力材料應(yīng)用于汽車工業(yè)中。本專利技術(shù)參照標(biāo)準(zhǔn)GB/T3682-2000《熱塑性塑料熔體質(zhì)量流動(dòng)速率和熔體體積流動(dòng)速率的測定》測試擠出產(chǎn)物的熔融指數(shù)。測試溫度230°C，負(fù)荷2. 16Kg ；本專利技術(shù)參照標(biāo)準(zhǔn)GB/T1040. 1-2006對擠出產(chǎn)物進(jìn)行制樣和拉伸測試，拉伸速率為50mm/mino具體實(shí)施例方式下面的實(shí)施實(shí)例是對本專利技術(shù)的進(jìn)一步說明，而不是限制本專利技術(shù)。實(shí)施例I室溫下,將O. 030kg異戍二烯、O. 030kg苯乙烯和O. 003kg過氧化二叔丁基混合均勻；預(yù)先設(shè)定雙螺桿擠出機(jī)的九段加熱筒溫度，沿著擠出方向分別為70°C、170°C、200°C、200 V、200 V、200 V、200 V、200 V、205 V，螺桿轉(zhuǎn)速為100r/min ；加熱筒溫度達(dá)設(shè)定溫度時(shí)，將3kg熔融指數(shù)為2. 20g/10min的聚丙烯粒料從擠出機(jī)第一段主加料口加入擠出機(jī)中，喂料速度為O. lkg/min ;同時(shí)將苯乙烯、異戊二烯和過氧化二叔丁基通過計(jì)量泵從第三段液體加料口以O(shè). 002kg/min的速度注入；在擠出機(jī)的第八段處進(jìn)行真空脫揮。所得樣品造粒、制樣，并進(jìn)行熔融指數(shù)和力學(xué)性能測試，結(jié)果見表I。實(shí)施例2室溫下,將O. 045kg異戍二烯、O. 015kg苯乙烯和O. 0024kg過氧化二叔丁基混合均勻；預(yù)先設(shè)定雙螺桿擠出機(jī)的九段加熱筒溫度，沿著擠出方向分別為70°C、170°C、200 V、200 V、200 V、200 V、200 V、200 V、205 V，螺桿轉(zhuǎn)速為100r/min ；加熱筒溫度達(dá)設(shè)定溫度時(shí)，將3kg熔融指數(shù)為2. 20g/10min的聚丙烯粒料從擠出機(jī)第一段主加料口加入擠出機(jī)中，喂料速度為O. lkg/min ;同時(shí)將苯乙烯、異戊二烯和過氧化二叔丁基通過計(jì)量泵從第三段液體加料口以O(shè). 002kg/min的速度注入；在擠出機(jī)的第八段處進(jìn)行真空脫揮。所得樣品造粒、制樣，并進(jìn)行熔融指數(shù)和力學(xué)性能測試，結(jié)果見表I。實(shí)施例3 室溫下,將O. 015kg異戍二烯、O. 015kg苯乙烯和O. 0012kg過氧化二叔丁基混合均勻；預(yù)先設(shè)定雙螺桿擠出機(jī)的九段加熱筒溫度，沿著擠出方向分別為70°C、170°C、200 V、200 V、200 V、200 V、200 V、200 V、205 V，螺桿轉(zhuǎn)速為100r/min ；加熱筒溫度達(dá)設(shè)定溫度時(shí)，將3kg熔融指數(shù)為2. 20g/1本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種苯乙烯/異戊二烯原位增韌聚丙烯的制備方法，其特征在于，使用九段加熱筒式雙螺桿擠出機(jī)作連續(xù)反應(yīng)器，雙螺桿擠出機(jī)的螺桿轉(zhuǎn)速為60～120r/min，將聚丙烯從擠出機(jī)第一段的主加料口加入；苯乙烯、異戊二烯和過氧化物引發(fā)劑由計(jì)量泵注入擠出機(jī)第三段；熔融接枝得到一種原位增韌且具有高熔體強(qiáng)度的聚丙烯；所述的各原料，以重量份數(shù)計(jì)，配比為：聚丙烯100份，苯乙烯0.50～1.50份，異戊二烯0.50～1.50份，引發(fā)劑0.04～0.10份。
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：夏浙安，胡吉霞，陳建定，王彥華，丁銳，
申請(專利權(quán))人：華東理工大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：
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