一种聚丙烯组合物及其制备方法和应用与流程

1.本发明属于聚合物领域，具体涉及一种聚丙烯组合物及其制备方法和应用。

背景技术：

2.聚丙烯(pp)具有密度低、易加工、力学性能优异等优点，已广泛应用在汽车工业、家电及医疗领域。但是普通的聚丙烯在应用医疗设备和器械时，除了有透明要求外，在设备日常消毒和使用过程中还要求透紫外线，而普通的透明聚丙烯在透过可见光方面还尚可，紫外线则很难透过，一般紫外透过率只有10％以下；另外，普通聚丙烯对紫外线敏感，容易发生老化，紫外线消毒2小时后就出现明显黄变，甚至老化变脆。因此，在紫外线应用环境中，聚丙烯的应用受到了限制。

技术实现要素：

3.本发明旨在提供一种聚丙烯组合物及其制备方法和应用。本发明聚丙烯组合物不仅具有较高的可见光透过率，还具有良好的紫外光透光率，同时耐紫外老化。
4.为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：一种聚丙烯组合物，包括以下重量份计的组分：无规共聚聚丙烯树脂40～95份、均聚聚丙烯树脂5～55份、氯化聚丙烯树脂2～8份、抗氧剂0.1～0.5份、光稳定剂0.24～0.4份、成核剂0.1～0.5份、润滑剂0.1～0.5份；所述氯化聚丙烯树脂的氯含量为20％～26wt％；所述均聚聚丙烯树脂的等规度mmmm》97％。
5.所述氯化聚丙烯树脂的氯含量通过氧瓶燃烧-电位滴定法进行测定；所述均聚聚丙烯树脂的等规度按照gb 2412-2008进行测定。
6.均聚聚丙烯的等规度代表大分子链中丙烯分子的排列规整性，规整性越高，均聚聚丙烯结晶越快，有利于使球晶变小。
7.优选地，所述的聚丙烯组合物，包括以下重量份计的组分：无规共聚聚丙烯树脂50～75份、均聚聚丙烯树脂20～44份、氯化聚丙烯树脂4～6份、抗氧剂0.2～0.4份、光稳定剂0.25～0.3份、成核剂0.2～0.3份、润滑剂0.2～0.3份。
8.优选地，所述的聚丙烯组合物，至少包含以下(1)～(3)中的一项：
9.(1)所述无规共聚聚丙烯树脂在230℃，2.16kg负荷下，熔体质量流动速率为0.2～13g/10min；
10.(2)所述无规共聚聚丙烯的共聚单体含量为3％～7％；无规共聚单体插入到聚丙烯长分子链中，破坏了分子链的规整度，使整体结晶度降低、生成的球晶尺寸相对较小；
11.(3)所述均聚聚丙烯树脂在230℃，2.16kg负荷下，熔体质量流动速率为45～150g/10min；
12.上述无规共聚聚丙烯树脂和均聚聚丙烯树脂的熔体质量流动速率均按照iso 1133-12011进行测定。
13.优选地，所述成核剂为第四代山梨醇类透明成核剂。成核剂的加入能够使聚丙烯复合物的结晶受到限制并使尺寸减小，当结晶尺寸低于紫外光波长时，有利于紫外光通过，
从而提高紫外光透过率，当不添加成核剂时，材料的紫外光透光率会有所降低。同时，成核剂的重量比对聚丙烯组合物的最终性能也具有较大影响，当成核剂用量较少时，聚丙烯的球晶仍较大，无法达到较高紫外光透过率的要求。
14.优选地，所述的聚丙烯组合物，至少包含以下(1)～(3)中的一项：
15.(1)所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂中的至少一种，更优选地，所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂的复配物；
16.(2)所述光稳定剂为紫外线吸收剂和受阻胺类光稳定剂；
17.(3)所述润滑剂为单硬脂酸甘油酯和硬脂酸金属盐类化合物中的至少一种。
18.一种所述聚丙烯组合物的制备方法，包括以下步骤：
19.s1、将部分无规共聚聚丙烯树脂、抗氧剂、光稳定剂、成核剂均匀混合，之后进行熔融混炼、挤出造粒、得到混合物a；
20.s2、将混合物a与剩余的无规共聚聚丙烯树脂、均聚聚丙烯树脂、氯化聚丙烯树脂、润滑剂混合，之后进行熔融混炼、挤出造粒、即得聚丙烯组合物。
21.优选地，所述步骤s1中部分无规共聚聚丙烯树脂为无规共聚聚丙烯树脂总重量份数的20％～40％。
22.优选地，所述步骤s1中熔融混炼的温度为170～250℃，螺杆转速为450～550rpm。
23.优选地，所述步骤s2中熔融混炼的温度为160～180℃，螺杆转速为350～600rpm。
24.优选地，所述步骤s1和s2中均采用双螺杆挤出机进行熔融混炼、挤出造粒。
25.一种所述聚丙烯组合物在医疗容器(试管盒、工具盒、药品盒等)和消耗品(紫外线固化反应过程中的一次性反应容器)领域中的应用。
26.本发明选用无规共聚聚丙烯作为树脂基体能够具有较好的力学性能和结晶性，使其能够实现光线的透过，在无规共聚聚丙烯中添加均聚聚丙烯树脂时，可以抑制聚丙烯结晶以及较大球晶的生成，进一步提高光线的透过率。
27.本发明在树脂基体组分中加入成核剂，进一步抑制聚丙烯组分结晶的形成，并使结晶尺寸减小，当结晶尺寸低于紫外光波长时，有利于紫外光通过，但聚丙烯内部球晶与球晶、球晶与非晶区之间的界面太明显，折射和反射损失太多，导致紫外光光通过率降低。于是发明人还加入了氯化聚丙烯树脂组分，对无规共聚聚丙烯、成核剂、抗氧剂、光稳定剂等组分体系进行改性，氯化聚丙烯树脂中的氯官能团极性很大，只能小部分参与结晶，未结晶的部分留在球晶的外面并保留一定长度，由于极性氯官能团的存在，使得球晶与球晶之间存在一定作用力，再加上球晶表面剩余的氯化聚丙烯链段，使球晶与球晶之间界面、球晶与非晶区之间的界面弱化，降低折射和反射损失，从而有效提高制得聚丙烯组合物的紫外光透过率。
28.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
29.本发明通过在无规共聚聚丙烯树脂、均聚聚丙烯树脂中加入成核剂和氯化聚丙烯树脂，再复配以抗氧剂、光稳定剂、润滑剂得到的聚丙烯组合物具有较高的可见光透光率和紫外光透光率，较高的透光率特性可以提高光线的透过性，降低聚丙烯材料对光能的吸收，减少分子基态到激发态度跃迁，从而降低分子链断链的几率，延长产品的抗老化性能，可以有效延长制得产品的使用寿命。因此，本技术的聚丙烯组合物能够更好的应用于医疗容器和消耗品领域中。
附图说明
30.图1为本发明弱化界面后对光的反射(a)以及普通球晶对光的反射(b)反应机理图。
31.图2为本发明弱化界面后(a)与未弱化界面时(b)结晶的照片。
32.图3为本发明透光改性后(a)和透光改性前(b)球晶大小照片。
具体实施方式
33.下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
34.下述实施例和对比例中，所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法，如无特别说明，抗氧剂、光稳定剂、润滑剂均通过市售获得，且平行实验中使用的是相同的抗氧剂、光稳定剂、润滑剂。
35.实施例及对比例所用原料说明见表1。
36.表1
37.[0038][0039]
实施例1-9和对比例1-8
[0040]
实施例1-9和对比例1-8的聚丙烯组合物，组分、重量份如表2和表3所示。
[0041]
实施例1-9和对比例1-8的聚丙烯组合物的制备方法包括以下步骤：
[0042]
s1、将无规共聚聚丙烯树脂总重量份数25％的无规共聚聚丙烯树脂、抗氧剂、光稳定剂、成核剂均匀混合，之后加入双螺杆挤出机中，熔融混炼，熔融混炼的温度为200℃，螺杆转速为500rpm，挤出造粒、得到混合物a；
[0043]
s2、将混合物a与剩余的无规共聚聚丙烯树脂、均聚聚丙烯树脂、氯化聚丙烯树脂、润滑剂混合，之后加入双螺杆挤出机中，进行熔融混炼，熔融混炼的温度为170℃，螺杆转速为400rpm，挤出造粒、即得聚丙烯组合物。
[0044]
表2实施例中组分用量(重量份)
[0045]
[0046][0047]
表3对比例中组分用量(重量份)
[0048][0049][0050]
性能测试
[0051]
对实施例1～9和对比例1～8的聚丙烯组合物制备成型2mm厚度的方板，然后进行
可见光透光率、紫外光透过率、紫外线照射后黄变指数测试。实验结果如表4所示。
[0052]
测试方法：
[0053]
(1)透光率：使用透光率雾度仪/ndh7000ii进行测试；
[0054]
(2)紫外线透过率：采用lh-206型光学透过率测定仪进行测定。
[0055]
(3)紫外线照射后黄变指数测试：在碳弧灯老化箱内照射后，参考astm d 6290标准，在实验板背面增加标准白板后，采用sc-p45分光度仪进行测量。
[0056]
表4性能测试结果
[0057][0058][0059]
从表4中的数据可以得知，本发明实施例制得的聚丙烯组合物不仅可以保持在80～87.5％较高的可见光透光率范围内，还具有良好的紫外光透光率，紫外光透光率可保持在41.9％～48.1％，最高紫外光透光率可达48.1％，实现优异的耐紫外老化性能。
[0060]
对比例1～2中不加入氯化聚丙烯或者用氯化聚乙烯对其进行替换，导致制得的聚丙烯组合物具有可见光透光率和紫外光透光率均明显下降，且对比例2的抗紫外老化性能
远远差于本发明实施例；对比例3～4中加入的氯化聚丙烯树脂的含氯量过高或过低，导致制得擦材料所具有的紫外光透光率较低；对比例5中加入的成核剂重量份数不合适，导致聚丙烯组合物具有的可见光透光率和紫外光透光率较低，均差于实施例，具有的耐紫外老化性能也较差。对比例6选用的均聚聚丙烯树脂的等规度小于97％，制得的聚丙烯组合物具有的可见光透光率、紫外光透光率和抗紫外老化性能均差于实施例；对比例7和对比例8加入的氯化聚丙烯树脂的重量份数不合适，导致制得的聚丙烯组合物具有的可见光透光率和紫外光透光率均差于实施例，且对比例8制得的聚丙烯组合物产品自身发黄严重。
[0061]
从以上实验结果可以得知，本发明实施例通过选用无规共聚聚丙烯或无规共聚聚丙烯和均聚聚丙烯作为基体树脂组分，同时加入成核剂、抗氧化剂等组分，并选用氯化聚丙烯树脂对组分体系进行改性，制得的聚丙烯组合物能够具有较高的可见光透光率和紫外光透光率，实现优异的耐紫外老化性能。
[0062]
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

技术特征：

1.一种聚丙烯组合物，其特征在于，包括以下重量份计的组分：无规共聚聚丙烯树脂40～95份、均聚聚丙烯树脂5～55份、氯化聚丙烯树脂2～8份、抗氧剂0.1～0.5份、光稳定剂0.24～0.4份、成核剂0.1～0.5份、润滑剂0.1～0.5份；所述氯化聚丙烯树脂的氯含量为20％～26wt％；所述均聚聚丙烯树脂的等规度mmmm>97％。2.如权利要求1所述的聚丙烯组合物，其特征在于，包括以下重量份计的组分：无规共聚聚丙烯树脂50～75份、均聚聚丙烯树脂20～44份、氯化聚丙烯树脂4～6份、抗氧剂0.2～0.4份、光稳定剂0.25～0.3份、成核剂0.2～0.3份、润滑剂0.2～0.3份。3.如权利要求1所述的聚丙烯组合物，其特征在于，至少包含以下(1)～(3)中的一项：(1)所述无规共聚聚丙烯树脂在230℃，2.16kg负荷下，熔体质量流动速率为0.2～13g/10min；(2)所述无规共聚聚丙烯树脂的共聚单体含量为3％～7％；(3)所述均聚聚丙烯树脂在230℃，2.16kg负荷下，熔体质量流动速率为45～150g/10min。4.如权利要求1所述的聚丙烯组合物，其特征在于，所述成核剂为山梨醇类透明成核剂。5.如权利要求1所述的聚丙烯组合物，其特征在于，至少包含以下(1)～(3)中的一项：(1)所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂中的至少一种；(2)所述光稳定剂为紫外线吸收剂和受阻胺类光稳定剂；(3)所述润滑剂为单硬脂酸甘油酯和硬脂酸金属盐类化合物中的至少一种。6.一种如权利要求1～5任一所述聚丙烯组合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：s1、将部分无规共聚聚丙烯树脂、抗氧剂、光稳定剂、成核剂均匀混合，之后进行熔融混炼、挤出造粒、得到混合物a；s2、将混合物a与剩余的无规共聚聚丙烯树脂、均聚聚丙烯树脂、氯化聚丙烯树脂、润滑剂混合，之后进行熔融混炼、挤出造粒、即得聚丙烯组合物。7.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述步骤s1中部分无规共聚聚丙烯树脂为无规共聚聚丙烯树脂总重量份数的20％～40％。8.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述步骤s1中熔融混炼的温度为170～250℃，螺杆转速为450～550rpm。9.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述步骤s2中熔融混炼的温度为160～180℃，螺杆转速为350～600rpm。10.一种如权利要求1～5任一所述聚丙烯组合物在医疗容器和消耗品领域中的应用。

技术总结

本发明属于聚合物领域，具体涉及一种聚丙烯组合物及其制备方法和应用。所述聚丙烯组合物包括以下重量份计的组分：无规共聚聚丙烯树脂40～95份、均聚聚丙烯树脂5～55份、氯化聚丙烯树脂2～8份、抗氧剂0.1～0.5份、光稳定剂0.24～0.4份、成核剂0.1～0.5份、润滑剂0.1～0.5份；所述氯化聚丙烯树脂的氯含量为20％～26wt％；所述均聚聚丙烯树脂的等规度mmmm>97％。本发明在无规共聚聚丙烯树脂和均聚聚丙烯树脂组分中通过加入氯化聚丙烯树脂、成核剂等进行改性，得到的聚丙烯组合物具有较高的可见光透光率和紫外光透光率，同时具有优异的耐紫外老化性能，可以有效延长制得产品的使用寿命。命。