一种高效环保的双单体固相接枝PP的制备方法

摘要

本发明公开了一种高效环保的双单体固相接枝PP的制备方法，包括以下步骤：制备反应混合体：聚丙烯粉100份、甲基丙烯酸缩水甘油酯1.0～2.0份、马来酸酐0.8～1.5份、过氧化苯甲酰1.0～1.5份，将上述原料导入混料罐内；预接枝：将混料罐中的温度设为50℃～60℃，加热0.5h～1.0h；固相接枝PP的制备：将预接枝的反应物料导入螺杆挤出机中反应；接枝后处理：反应产物经蛇形水槽，采用10℃～30℃的水冲洗6～15min，导入振动筛，振动筛干后装袋。本发明，将反应物混合-预接枝-反应接枝-接枝后处理一体化，反应连续化，操作方便简单；提高了产品的生产效率和接枝率，使生产成本更加低廉，去除了接枝PP产品存在的未反应的游离性单体。

说明书

技术领域

本发明涉及塑料相容剂制备和塑料改性，具体涉及一种高效环保的双单 体固相接枝PP的制备方法。

背景技术

PP(聚丙烯)是一种具有优异性能且价格低廉的通用高分子材料，但 由于聚丙烯为非极性聚合物，其染色性、亲水性、粘结性等均较差，且与 其它材料的相容性也很差，这些缺点限制了聚丙烯的应用。相容剂技术是 塑料合金开发研究的核心，即利用功能单体如丙烯酸及其酯类，马来酸酐、 马来酸亚胺等小分子烯烃化合物接枝到聚丙烯上，得到极性聚丙烯，然后 将此极性材料添加到聚丙烯基材中，便可增大基材的整体极性，大大提高 性能。接枝相容剂在合金、共混、粘合剂、涂料等领域正发挥越来越大的 作用，使通用PP产生了良好的经济效益。

接枝改性的工艺方法包括溶液接枝、固相接枝、熔融接枝、气相接枝、 悬浮接枝等。其中固相接枝法不仅可以在保持聚丙烯原有优异性能的情况 下引入极性官能团，并且在低温低压下即可完成，具有低成本、高接枝率 和无需溶剂回收等优点。现有的加工方式一般采用间歇式反应器，操作较 为繁琐，成本较高，时间冗长，且其中存在较多的未反应的游离性单体， 影响聚丙烯的性能。

因此，目前接枝PP的制备方法主要存在成本高、含有较多未反应的游 离性单体等问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是固相接枝PP的制备方法繁琐、时间冗长、 副反应物多等问题。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是提供了一种高效 环保的双单体固相接枝PP的制备方法，包括以下步骤：

制备反应混合体：准备重量份数为100份的聚丙烯粉、1.0～2.0份的 甲基丙烯酸缩水甘油酯、0.8～1.5份的马来酸酐、1.0～1.5份的过氧化苯 甲酰，将上述原料导入混料罐内，得到混合均匀的反应混合体；

预接枝：将混料罐中的温度设为50℃～60℃，加热0.5h～1.0h；

固相接枝PP的制备：将预接枝的反应物料导入螺杆挤出机，去掉出料 口初始的反应产物，外观稳定后开始接料；

接枝后处理：将反应产物经蛇形水槽，采用10℃～30℃的水清洗6～ 15min，去除残余未反应的游离性酸酐等小分子，导入过振动筛，振动筛干 后装袋。

在上述一种高效环保的双单体固相接枝PP的制备方法中，甲基丙烯酸 缩水甘油酯、马来酸酐、过氧化苯甲酰的重量份数分别为1.6份、1.2份、 1.2份。

在上述一种高效环保的双单体固相接枝PP的制备方法中，甲基丙烯酸 缩水甘油酯、马来酸酐、过氧化苯甲酰的重量份数分别为1.42份、1.16 份、1.42份。

在上述一种高效环保的双单体固相接枝PP的制备方法中，甲基丙烯酸 缩水甘油酯、马来酸酐、过氧化苯甲酰的重量份数分别为1.0份、1.5份、 1.5份。

在上述一种高效环保的双单体固相接枝PP的制备方法中，甲基丙烯酸 缩水甘油酯、马来酸酐、过氧化苯甲酰的重量份数分别为2.0份、0.8份、 1.2份。

在上述一种高效环保的双单体固相接枝PP的制备方法中，甲基丙烯酸 缩水甘油酯、马来酸酐、过氧化苯甲酰的重量份数分别为1.5份、1.5份、 1.0份。

本发明，将反应物混合-预接枝-反应接枝-接枝后处理进行一体化设计， 各环节依次连续进行，不需要人工转换反应器具，与现有的间歇式反应技 术相比，各反应环节连接紧凑，只需定时加料就能保证反应连续，无需频 繁启动或关闭设备，降低了设备故障停机的概率，反应连续化，操作方便 简单，完全满足了批量生产的要求；采用预接枝不仅极大地提高了生产效 率和产品的接枝率，而且使接枝相容剂产品保持本色，避免了黑点和黄粒 的出现；采用螺杆挤出机作为密封的反应容器，使反应成本更加的低廉； 接枝后处理工艺通过水处理和振动筛筛干过程除掉了接枝PP产品存在的未 反应的游离性单体，使得接枝产品在实际应用中具有性能高和外观佳的优 点。

附图说明

图1为本发明的处理过程示意图。

具体实施方式

本发明提供了一种高效环保的双单体固相接枝PP的制备方法，接枝反 应连续化，操作方便简单，有效去除了未反应的游离性单体。下面结合具体 实施例对本发明予以详细说明。

本发明提供了一种高效环保的双单体固相接枝PP的制备方法包括以下 步骤，结合图1所示：

反应混合体：准备重量份数为以下比例的原料：聚丙烯粉100份、甲基 丙烯酸缩水甘油酯1.0～2.0份、马来酸酐0.8～1.5份、过氧化苯甲酰1.0～ 1.5份，将上述原料导入混料罐1内，得到混合均匀的反应混合体，其中， 混合的功率和时间可根据实际情况人工设定；

预接枝：将混料罐1中的温度设为50℃～60℃，加热0.5h～1.0h；可 将单体变为熔融态，不仅可以包覆在PP粉的外表面，还可以起到浸润溶胀 PP的作用，增大反应界面，随溶胀时间的延长，渗透进入PP中的单体不断 增加，增大了单体在PP中的浓度，接枝率提高；

固相接枝PP的制备：将经过预接枝的反应物料导入螺杆挤出机2，去掉 出料口初始的反应产物，外观稳定后开始接料；

接枝产物后处理：将反应产物经蛇形水槽3中，采用10℃～30℃的水清 洗6～15min，去除残余未反应的马来酸酐等游离小分子化合物，导入振动筛 4，振动筛干后装袋。

实施例1

准备重量份数为以下比例的原料：甲基丙烯酸缩水甘油酯、马来酸酐、 过氧化苯甲酰的重量份数分别为1.6份、1.2份、1.2份，将上述原料导入 混料罐1内低混，得到混合均匀的反应混合体；

预接枝：将混料罐1中的温度设为50℃，加热1.0h；可将单体变为熔 融态，有助于提高接枝率；

固相接枝PP的制备：将预接枝的反应物料导入螺杆挤出机2，去掉出料 口初始的反应产物，5min后外观稳定开始接料；反应区温度为130℃，下料 区温度为0℃，开机后调整工艺参数为50r/min，喂料具体根据电流调整；

接枝产物后处理：将反应产物经蛇形水槽3中，采用10℃的水冲洗15min， 去除残余未反应的马来酸酐等小分子，导入振动筛4中，振动筛干后装袋。

实施例2

与实施例1不同的是：

准备重量份数为以下比例的原料：甲基丙烯酸缩水甘油酯、马来酸酐、 过氧化苯甲酰的重量份数分别为1.42份、1.16份、1.42份；

预接枝：将混料罐1中的温度设为55℃，加热0.8h；

接枝产物后处理：将反应产物经蛇形水槽3中，采用20℃的水冲洗10min。

实施例1和实施例2为本发明的较佳实施例，将上述2个实施例得到的 接枝PP分别与PPT30S、玻纤635B混合均匀，比例为1:13:6，经过1#35增 强双螺杆挤出机在工工艺参数为240℃/400rpm/7Hz时挤出造粒，再经过68 注塑机注塑得国标B1型样条，25℃放置48h后，分别测试拉伸、弯曲和冲 击等力学性能，性能指标见表1：

表1改性聚丙烯材料物理性能

将本发明制备的接枝PP与化工企业阿科玛和普利朗利用传统法制备的 接枝PP进行比较分析，具体方法是以1:13:6的比例将接枝PPCA100和1001 分别与PPT30S、玻纤635B混合均匀后双螺杆挤出造粒制备标准样条。性指 标具体见表2。

表2现有聚丙烯材料物理性能

通过与表1和表2对比可知，在玻纤增强PP的应用中，本发明的拉伸 强度、弯曲强度明显高于阿科玛CA100和普利朗1001产品，说明了此固相 接枝PP的制备方法不仅生产效率高，而且接枝率大于阿科玛CA100和普利 朗1001；具有较高的熔融指数，表示增强PP材料的加工性越佳；具有较高 的热变形温度，可以提高复合材料的长期使用温度。因此该法制备的接枝PP 在实际应用中，能够满足严苛的力值指标和热力学性能指标要求，有利于延 长使用寿命。

本发明还可以有如下几种实施例：

实施例3

与实施例1不同的是：

准备重量份数为以下比例的原料：甲基丙烯酸缩水甘油酯、马来酸酐、 过氧化苯甲酰的重量份数分别为1.0份、1.5份、1.5份；

预接枝：将混料罐1内的温度设为60℃，加热0.5h；

接枝产物后处理：将反应产物经蛇形水槽3中，采用30℃的水冲洗6min。

实施例4

与实施例1不同的是：

准备重量份数为以下比例的原料：甲基丙烯酸缩水甘油酯、马来酸酐、 过氧化苯甲酰的重量份数分别为2.0份、0.8份、1.2份。

实施例5

与实施例1不同的是：

准备重量份数为以下比例的原料：甲基丙烯酸缩水甘油酯、马来酸酐、 过氧化苯甲酰的重量份数分别为1.5份、1.5份、1.0份。

本发明，将反应物混合-预接枝-反应接枝-接枝后处理进行一体化设计， 各环节依次连续进行，不需要人工转换反应器具，与现有的间歇式反应技术 相比，各反应环节连接紧凑，只需定时加料就能保证反应连续，无需频繁启 动或关闭设备，降低了设备故障停机的概率，反应连续化，操作方便简单， 完全满足了批量生产的要求；采用预接枝不仅极大地提高了生产效率和产品 的接枝率，而且使接枝相容剂产品保持本色，避免了黑点和黄粒的出现；采 用螺杆挤出机作为密封的反应容器，使反应成本更加的低廉；接枝后处理工 艺通过水处理和振动筛筛干过程除掉了接枝PP产品存在的未反应的游离性 单体，使得接枝产品在实际应用中具有性能高和外观佳的优点。

本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人应该得知在本发明的启示下 作出的结构变化，凡是与本发明具有相同或相近的技术方案，均落入本发明 的保护范围之内。