一種聚丙烯組合物和聚丙烯材料及其應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種聚丙烯組合物、由該聚丙烯組合物制備得到聚丙烯材料、以及所 述聚丙烯組合物和/或聚丙烯材料在制備雙向拉伸土工格柵或雙向拉伸電容器膜中的應(yīng) 用。
【背景技術(shù)】
[0002] 聚丙烯（PP)自從上世紀60年代投入使用以來，以其優(yōu)良的機械性能和抗化學(xué)腐 蝕性能，而成為在工業(yè)應(yīng)用上的重要材料。聚丙烯有多種晶型，如α、β、Y、S和擬六方 晶。成核劑通常分為無機成核劑、有機成核劑和高熔點聚合物成核劑，也常分為α晶型成 核劑和β晶型成核劑。按照結(jié)構(gòu)細分α晶型成核劑和β晶型成核劑又可以分為羧酸及 其金屬鹽類、苯亞甲基山梨糖醇及其衍生物二芳基磷金屬鹽類聚合物等。自從β晶聚丙烯 問世以來，其在商業(yè)應(yīng)用上已顯現(xiàn)出良好的發(fā)展前景。與傳統(tǒng)的α晶型聚丙烯相比，β晶 聚丙烯具有較好的室溫和低溫沖擊強度，較高的熱變形溫度高(能夠提高15_20°C )，在高速 拉伸下表現(xiàn)出較高的韌性和延展性，不易脆裂。這些特點大大拓展了聚丙烯的應(yīng)用領(lǐng)域。
[0003] α晶型成核劑分為無機類和有機類。其中，無機類的α晶型成核劑主要有滑石 粉、氧化鈣、炭黑、碳酸鈣、云母等無機顏料，高嶺土及催化劑殘渣等；而有機類的α晶型成 核劑大多屬于山梨醇類，是應(yīng)用于聚丙烯透明改性中應(yīng)用廣泛的一類透明成核劑，尤其是 Milliken化學(xué)公司的Millad3988。山梨醇類成核劑具有自行物理聚合的聚集性質(zhì)，可溶解 在熔融聚丙烯中形成均相溶液。當聚合物冷卻時，成核劑先通過自聚集作用形成均勻分散 的具有極大表面積的纖維狀網(wǎng)絡(luò)；當進一步冷卻，聚丙烯首先在取向作用下結(jié)成層狀晶體， 然后其它的鏈段沿纖維軸向排列結(jié)晶，因此提高了的成核密度，形成均一細化的球晶，減少 對光散射和折射，透明性增大。此外，有機類α晶型成核劑還包括有機磷酸鹽類成核劑。其 中，所述有機磷酸鹽類中的烷基苯和聚丙烯樹脂具有良好的親和性，通過聚丙烯骨架鏈合 苯環(huán)作用，使聚丙烯形成具有規(guī)則螺旋結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定晶體，能夠顯著提高材料的力學(xué)性能。
[0004] β晶型成核劑也分為有機類和無機類，根據(jù)分子結(jié)構(gòu)也可分為具有準平面結(jié)構(gòu)的 稠環(huán)化合物(最具代表性的是g-喹啶酮紅顏料)、第II A族金屬元素的某些鹽類及二元羧酸 的復(fù)合物(如硬脂酸鈣/庚二酸體系)、金屬氧化物三類。山西化工研究所開發(fā)出高效的β 晶型成核劑ΤΜΒ-4 (取代芳酰胺類)和ΤΜΒ-5 (取代苯酰胺類)。我國廣東煒林納功能材料公 司生產(chǎn)的稀土配合物β晶型成核劑WBG (在稀土絡(luò)合復(fù)合物的基礎(chǔ)上合成了鑭的配合物)。 日本理化公司新推出的NUSTAR-100成核劑，屬芳香族胺類化合物。
[0005] CN85100465A公開了一種β晶型聚丙烯的生產(chǎn)方法，該方法包括將聚丙烯與雙組 分的β晶型成核劑混合并熔融加工。所述雙組分的β晶型成核劑由組分A與組分B組 成，其中，組分A為有機二元酸及其鹽，其中，有機二元酸可以為鄰位、對位或間位取代的苯 二甲酸，也可以為分子式為C nH2n(COOH)2的脂肪族二元酸，其中，η=1-10。組分B為周期表 第二族的堿土金屬化合物，可以為氧化物，如氧化鎂、氧化鈣、氧化鋇，也可以為相應(yīng)的有機 酸的鹽，如硬脂酸鈣、硬脂酸鋇或相應(yīng)的無機酸的鹽，如碳酸鋇。
[0006] CN1210103A公開了一種含有β狀晶體的成核(作用）劑的PP組合物，其中，所用 成核劑為元素周期表第II A族元素的金屬鹽類。
[0007] CN1473869A公開了一種β類稀土成核劑，該β類稀土成核劑含有由一種或多種 稀土元素與一種或多種有機化合物所形成的稀土有機配合物，并具體公開了所述稀土元素 是鑭系元素，用于形成稀土有機配合物的有機化合物是有機雜環(huán)化合物、稠環(huán)化合物、脂肪 族羧酸及其衍生物、芳香族羧酸及其衍生物，所述脂肪族羧酸為一元或多元、飽和或不飽和 的C 4-C36羧酸。
[0008] CN102093637A公開了一種β晶型成核劑改性聚丙烯土工格柵的方法，該方法包 括先采用〇. 1-1. 〇%的β晶型成核劑、3-6%的色母、0. 2-1. 0%的合成抗氧劑與100%的聚 丙烯進行共混，得到混合均勻的共混物，再將共混物通過雙螺桿擠出機經(jīng)180_230°C熔融 擠出，熔體通過三輥壓光機成型板材，板材經(jīng)過沖壓機使用模具進行沖孔，孔板經(jīng)過升溫至 SO-KKTC拉伸后制得。其中，并沒有公開所述β晶型成核劑的具體種類。
[0009] 雙向拉伸土工格柵和雙向拉伸電容器膜是以聚丙烯或聚乙烯而原料，經(jīng)塑化擠出 板材、沖孔、加熱、縱向拉伸、橫向拉伸而成。然而，在現(xiàn)有的雙向拉伸土工格柵和雙向拉伸 電容器膜的制備過程中，雖然可以通過往聚丙烯或聚乙烯基體中添加成核劑而改善其透明 性或力學(xué)性能，但是仍然難以獲得兼具有較低的拉伸應(yīng)變、較高的拉伸強度以及較好的耐 熱性和長期蠕變強度的雙向拉伸土工格柵和雙向拉伸電容器膜。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 本發(fā)明的目的是為了提供一種新的一種聚丙烯組合物、由該聚丙烯組合物制備得 到聚丙烯材料、以及所述聚丙烯組合物和/或聚丙烯材料在雙向拉伸土工格柵或雙向拉伸 電容器膜中的應(yīng)用。由所述聚丙烯組合物制備得到的聚丙烯材料能夠很好地兼具較低的拉 伸應(yīng)變、較高的拉伸強度以及較好的耐熱性和長期蠕變強度，極具工業(yè)應(yīng)用前景。
[0011] 本發(fā)明提供了一種聚丙烯組合物，該聚丙烯組合物含有聚丙烯、成核劑和抗氧劑， 其中，所述成核劑含有α晶型成核劑和β晶型成核劑，且所述α晶型成核劑為無機類α 晶型成核劑、山梨醇類成核劑和有機磷酸鹽類成核劑中的一種或多種，所述β晶型成核劑 為二元酸與第II A族金屬鹽的混合物、稀土類β晶型成核劑和酰胺類成核劑中的一種或多 種。
[0012] 本發(fā)明還提供了一種聚丙烯材料，該聚丙烯材料由所述聚丙烯組合物混合均勻并 擠出成型得到。
[0013] 此外，本發(fā)明還提供了所述聚丙烯組合物和/或聚丙烯材料在制備雙向拉伸土工 格柵或雙向拉伸電容器膜中的應(yīng)用。
[0014] 本發(fā)明的發(fā)明人經(jīng)過深入的研究后發(fā)現(xiàn)，當所述成核劑中同時含有特定種類的α 晶型成核劑與特定種類的β晶型成核劑時，能夠使得由所述聚丙烯組合物制備得到的聚 丙烯材料兼具有較低的拉伸應(yīng)變、較高的拉伸強度以及較好的耐熱性和長期蠕變強度，極 具工業(yè)應(yīng)用前景。
[0015] 具體地，從實施例的結(jié)果可以看出，一方面，由所述聚丙烯組合物制備得到的聚丙 烯材料的屈服應(yīng)變能夠降至7. 9%以下，斷裂應(yīng)變能夠降至430%以下，S卩，具有較低的拉伸 應(yīng)變。另一方面，由所述聚丙烯組合物制備得到的聚丙烯材料的拉伸模量高達1690MPa以 上，即，具有較高的拉伸強度。此外，由所述聚丙烯組合物制備得到的聚丙烯材料在0. 45MPa 負荷下的變形溫度高達118°C以上，S卩，具有較好的耐熱性和長期蠕變強度。
[0016] 根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式，當所述α晶型成核劑為山梨醇類成核劑，且所 述β晶型成核劑為稀土類β晶型成核劑和酰胺類成核劑的混合物時，能夠得到拉伸應(yīng)變 更低、拉伸強度更高、耐熱性以及長期蠕變強度更好的聚丙烯材料。具體體現(xiàn)在，在其他條 件均相同的情況下，實施例1采用成核劑為山梨醇類成核劑與酰胺類成核劑的混合成核 齊U，而實施例5采用的成核劑為山梨醇類成核劑、稀土類β晶型成核劑與酰胺類成核劑的 混合成核劑。從表1的結(jié)果可以看出，實施例1的屈服應(yīng)變?yōu)?. 9%，斷裂應(yīng)變?yōu)?30%，拉伸 模量為1730MPa，0. 45MPa載荷下的變形溫度為125°C;而實施例5的屈服應(yīng)變?yōu)?. 2%，斷裂 應(yīng)變?yōu)?80%，拉伸模量為1735MPa，0. 45MPa載荷下的變形