一種聚丙烯成核劑組合物及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種聚丙烯成核劑組合物，具體來說，涉及一種有機成核劑與無機納米石墨稀材料的復合成核劑，屬于新型材料領域。
【背景技術】
[0002]聚丙烯(PP)是一種應用廣泛的通用熱塑性塑料，盡管其具有很多優(yōu)點，但也存在一些不足之處，比如結晶速度較慢、透明性較差等缺點。在PP中添加成核劑改善PP力學性能和光學性能，加快PP結晶速度，縮短制品成型周期等，是目前應用最廣泛的改性方法。
[0003]聚丙烯的成核劑可以改善聚丙烯結晶行為，從而提高其物理機械性能和熱力學性能。成核劑可以分為無機類、磷酸金屬鹽類、羧酸金屬鹽類、山梨醇類高分子類成核劑。近年來成核劑發(fā)展迅速，目前廣泛應用的高效成核劑主要包括芳基雜環(huán)磷酸鹽和山梨醇衍生物兩大類，但是也有其缺陷，比如與PP的相容性較差、PP的剛性改善效果不明顯等。
[0004]有機成核劑I，3，5-苯三甲酰胺類成核劑對聚丙烯熱性能和力學性能有著很大的改善，尤其是剛性的提升很明顯，并且可使聚丙烯的霧度大幅度下降。納米石墨烯材料可以很大程度提高PP的機械性能(屈服強度，楊氏模量等)，但是納米石墨烯材料在PP中的分散性限制了其大規(guī)模應用，將I，3，5_苯三甲酰胺類成核劑與納米石墨烯材料通過微乳液的方法制備成核劑組合物，不僅可以改善納米石墨烯材料在聚丙烯中的分散性，使成核效果更加明顯，而且因為I，3，5_苯三甲酰胺類成核劑的存在可以使其霧度大幅度降低，同時兩種成核劑對聚丙烯的力學性能也有著明顯的改善。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明提供了一種新型、高效、制備工藝簡單的聚丙烯用成核劑組合物。采用有機成核劑I，3，5_苯三甲酰胺類成核劑與無機納米石墨烯材料共混形成微乳液的方法來制備成核劑，兩者具有協(xié)同效應，方法簡單、分散性好、成核效果優(yōu)良、改善力學性能、降低霧度等優(yōu)點。
[0006]本發(fā)明所述有機成核劑I，3，5_苯三甲酸三(環(huán)己胺)由以下步驟合成:環(huán)己胺與干燥氯化鋰攪拌后加入N-甲基吡咯烷酮和吡啶，在冰水浴中恒溫至5°C，再向體系中加入I，3，5-苯三甲酰氯，迅速將反應溫度升高至75 °C，不斷攪拌使混合物充分反應2.5h，最后將反映產物倒入冰水中析出沉淀，過濾后進行重結晶。其中環(huán)己胺，氯化鋰和I，3，5_苯三甲酰氯的重量比為8.9-9.2:0.9-1.1:8.0-8.2,加入N-甲基吡咯烷酮和吡啶與氯化鋰的份數(shù)比為290-310:45-55:0.9-1.1 ο該產品為白色晶體。
[0007]本發(fā)明所述成核劑組合物的具體制備步驟為:將納米石墨烯材料分散于去離子水中，超聲30分鐘，得到均勻分散的納米石墨烯材料分散液。超聲頻率為70kHz?90kHz，超聲次數(shù)I次?2次，超聲時間15min?30min。
[0008]將I，3，5_苯三甲酰胺類成核劑溶于N，N_二甲基甲酰胺中，然后與上述納米石墨烯材料分散液共同混合成微乳液，加入表面活性劑。其中I，3，5_苯三甲酰胺類成核劑與納米石墨稀材料重量比為5:1?1: 5。
[0009]上述所制備的成核劑組合物狀態(tài)為微乳液，將成核劑組合物加入聚丙烯粉料混合，干燥后同時加入抗氧劑1010和168，進行成型加工，擠出、注塑成標準樣條。其具體組成為:聚丙烯100份，成核劑組合物0.05-0.2份，抗氧劑0.1份。
【具體實施方式】
[0010]實施例1
制備I，3，5_苯三甲酸三(環(huán)己胺)(BTCA-TCHA):環(huán)己胺與干燥氯化鋰攪拌后加入N-甲基吡咯烷酮和吡啶，在冰水浴中恒溫至5°C，再向體系中加入I，3，5_苯三甲酰氯，迅速將反應溫度升高至75°C，不斷攪拌使混合物充分反應2.5h，最后將反映產物倒入冰水中析出沉淀，過濾后進行重結晶。其中環(huán)己胺，氯化鋰和I，3，5-苯三甲酰氯的重量比為9.1:1:8.1，加入N-甲基吡咯烷酮和吡啶與氯化鋰的份數(shù)比300: 50:1，將制備好的BTCA-TCHA溶于N，N-二甲基甲酰胺中。
[0011]將納米石墨烯材料分散于去離子水中，超聲30分鐘，得到均勻分散的納米石墨烯材料分散液。超聲頻率為80kHz，超聲次數(shù)I次，超聲時間20min。
[0012]將溶有I，3，5_苯三甲酸三(環(huán)己胺)的N，N_二甲基甲酰胺與納米石墨烯材料分散液共同混合，加入表面活性劑，其中I，3，5_苯三甲酸三(環(huán)己胺)與納米石墨烯材料重量比為5:1，混合后采用磁力攪拌器攪拌lOmin，然后超聲lOmin，得到成核劑組合物分散液。
[0013]將成核劑組合物加入聚丙烯粉料混合，同時加入抗氧劑1010和168，干燥后進行成型加工，擠出、注塑成標準樣條。其具體組成為:聚丙烯100份，成核劑組合物0.06份，抗氧劑0.1份，得到標準樣條I。
[0014]實施例2
本實施例與實施例1不同的是I，3，5_苯三甲酸三(環(huán)己胺)與納米石墨烯材料重量比為4:2，得到標準樣條2，其余與實施例1相同。
[0015]實施例3
本實施例與實施例1不同的是I，3，5_苯三甲酸三(環(huán)己胺)與納米石墨烯材料重量比為3:3，得到標準樣條3，其余與實施例1相同。
[0016]實施例4
本實施例與實施例1不同的是I，3，5_苯三甲酸三(環(huán)己胺)與納米石墨烯材料重量比為2:4，得到標準樣條4，其余與實施例1相同。
[0017]實施例5
本實施例與實施例1不同的是I，3，5_苯三甲酸三(環(huán)己胺)與納米石墨烯材料重量比為1:5，得到標準樣條5，其余與實施例1相同。
【主權項】
1.一種聚丙烯成核劑組合物，其特征在于所述成核劑組合物由有機成核劑I，3，5-苯三甲酰胺類成核劑和納米石墨烯材料組成，其重量比為5:1?1:5。2.根據(jù)權利要求1所述的聚丙烯成核劑組合物，其特征在于所述有機成核劑I，3，5-苯三甲酰胺類成核劑為I，3，5_苯三甲酸三(環(huán)己胺)(BTCA-TCHA)。3.根據(jù)權利要求1所述的聚丙烯成核劑組合物，其特征在于所述納米石墨烯材料為氧化石墨烯或石墨烯。4.根據(jù)權利要求1所述的聚丙烯成核劑組合物，其制備方法包括如下步驟:(I)將納米石墨烯材料分散于去離子水中，將I，3，5_苯三甲酰胺類成核劑溶于N，N-二甲基甲酰胺中；(2)將上述步驟得到的納米石墨烯材料水相分散液以及溶有I，3，5_苯三甲酰胺類成核劑的N，N-二甲基甲酰胺與表面活性劑均勻混合，形成微乳液。5.根據(jù)權利要求4所述的聚丙烯成核劑組合物的制備方法，其特征在于所述成核劑組合物為微乳液狀態(tài)。6.根據(jù)權利要求4所述的聚丙烯成核劑組合物的制備方法，其特征在于所述表面活性劑為單硬脂酸甘油酯。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種聚丙烯成核劑組合物及其制備方法。該成核劑組合物由有機成核劑1,3,5-苯三甲酰胺類成核劑和納米石墨烯材料組成，二者的重量比為5:1~1:5，本成核劑組合物為微乳液狀態(tài)。本成核劑的制備方法包括如下步驟：（1）將納米石墨烯材料分散于去離子水中，將1,3,5-苯三甲酰胺類成核劑溶于N,N-二甲基甲酰胺中；（2）將上述步驟得到的納米石墨烯材料水相分散液及溶有1,3,5-苯三甲酰胺類成核劑的N,N-二甲基甲酰胺，與表面活性劑均勻混合，形成微乳液。本發(fā)明成核劑具有高效、制備工藝簡單、顯著改善聚丙烯力學性能和提高聚丙烯透明度等優(yōu)點。
【IPC分類】C08L23/12, C08K3/04, C08K5/20
【公開號】CN105602115
【申請?zhí)枴緾N201610174573
【發(fā)明人】張躍飛, 劉抱, 何彬, 李丹, 侯煥煥
【申請人】長沙理工大學
【公開日】2016年5月25日
【申請日】2016年3月25日