一种核桃状聚丙烯微米颗粒的制备方法及应用

1.本发明属于高分子超细粉体领域，具体涉及一种通过物理方法控制聚丙烯造粒过程，核桃状聚丙烯微米颗粒的制备方法及应用。

背景技术：

2.聚合物微米颗粒的常用制备方法主要包括乳液聚合、微乳液聚合、细乳液聚合、无皂乳液聚合、悬浮聚合、分散聚合、沉淀聚合和种子溶胀聚合法等。聚丙烯(polypropylene ,简称pp）是最常见通用塑料之一，由于聚丙烯具有优异的性能，其密度较低、耐高温、且拉伸强度和刚度良好，使得聚丙烯在机械、航空、电子和家具等领域得到广泛的应用。
3.但是聚丙烯不能像聚苯乙烯等聚合物一样利用分散聚合或乳液聚合法等制备微米颗粒，给聚丙烯微米颗粒的制备带来了很大的困难。一些研究人员采用溶液重结晶法，将聚丙烯溶解在二甲苯中获得均匀溶液后，在液氮中经冻结干燥得到聚丙烯微米颗粒。目前关于聚丙烯微米颗粒的制备生产相关研究报道十分有限，对聚丙烯微米颗粒形貌调控的技术更是缺乏。

技术实现要素：

4.针对现有技术的不足，本发明提供一种聚丙烯微米颗粒的制备方法及应用。
5.本发明包括以下步骤：（1）称取一定量的聚丙烯和有机溶剂置于反应釜中，加热搅拌至聚丙烯完全溶解。
6.（2）将步骤（1）中所得透明溶液置于特定氛围中，在一定温度下使聚丙烯溶液发生温致相分离一定时间，然后在一定温度下去除溶剂。
7.（3）将步骤（2）中所得产物在一定温度下干燥即得一种核桃状聚丙烯微米颗粒。
8.优选地，所述步骤（1）中聚丙烯原料为等规或间规聚丙烯，重均分子量为12000-340000；进一步所述步骤（1）中聚丙烯原料为等规聚丙烯。
9.优选地，所述步骤（1）中所述有机溶剂为氯代烃或芳烃，进一步，有机溶剂为十氢萘（顺/反式混合异构体）。
10.优选地，所述步骤（1）中聚丙烯与有机溶剂的质量比为0.5~10%。
11.优选地，所述步骤（2）中特定氛围为空气。
12.优选地，所述步骤（2）中温致相分离时长2分钟至2小时，与投料量有关；温致相分离设定温度为80℃。
13.优选地，所述步骤（2）中有机溶剂去除温度设定为50-60℃；时长30分钟至48小时，与投料量有关。
14.优选地，所述步骤（3）中干燥时长1-48小时，与投料量有关；干燥温度为70℃。
15.上述步骤所制得核桃状聚丙烯微米颗粒可在吸附材料、疏水材料中应用。
16.本发明具如下有益效果：1、制备材料仅需聚丙烯和有机溶剂，原材料简单易得，能保证产品的纯度。
17.2、可以通过溶剂去除温度调控所得微米颗粒的表面结构，聚丙烯与溶剂的质量比调控颗粒的平均直径。
18.3、操作简单，可行度高，对设备要求低，所得核桃状聚丙烯微米颗粒，具有超疏水表面。
附图说明
19.图1是实施例1制得聚丙烯微米颗粒的sem图；图2是实施例2制得核桃状聚丙烯微米颗粒的sem图；图3是实施例3制得核桃状聚丙烯微米颗粒的sem图；图4是实施例4制得聚丙烯膜的sem图；图5是实施例5制得核桃状聚丙烯微米颗粒的sem图；图6是实施例6制得核桃状聚丙烯微米颗粒的sem图；图7是聚丙烯与溶剂的质量比为10%，不同溶剂去除温度下聚丙烯微米颗粒的bet表面积；图8是核桃状聚丙烯微米颗粒的水接触角图。
具体实施方式
20.为了进一步理解本发明，下面将结合实施例和对比例对本发明的实施方案作进一步详细的描述，但是本发明的实施方式并不限于此。
21.实施例1（1）将一定量的聚丙烯加入到十氢萘中，聚丙烯与溶剂的质量比为10%，在140 ℃下加热搅拌至完全溶解。
22.（2）将步骤（1）中所得透明溶液置于空气氛围中，相分离温度设为80℃，相分离时间10分钟。接着，进入溶剂去除阶段，溶剂去除温度为40℃，时长12小时。
23.（3）将步骤（2）中所得产物在70℃干燥12小时，得到非核桃状聚丙烯微米颗粒，如图1所示。
24.实施例2（1）将一定量的聚丙烯加入到十氢萘中，聚丙烯与溶剂的质量比为10%，在140 ℃下加热搅拌至完全溶解。
25.（2）将步骤（1）中所得透明溶液置于空气氛围中，相分离温度设为80℃，相分离时间10分钟。接着，进入溶剂去除阶段，溶剂去除温度为50℃，时长12小时。
26.（3）将步骤（2）中所得产物在70℃干燥12小时，即得到核桃状聚丙烯微米颗粒，如图2所示。
27.实施例3（1）将一定量的聚丙烯加入到十氢萘中，聚丙烯与溶剂的质量比为10%，在140 ℃下加热搅拌至完全溶解。
28.（2）将步骤（1）中所得透明溶液置于空气氛围中，相分离温度设为80℃，相分离时间10分钟。接着，进入溶剂去除阶段，溶剂去除温度为60℃，时长12小时。
29.（3）将步骤（2）中所得产物在70℃干燥12小时，即得到核桃状聚丙烯微米颗粒，如
图3所示。
30.实施例4（1）将一定量的聚丙烯加入到十氢萘中，聚丙烯与溶剂的质量比为10%，在140 ℃下加热搅拌至完全溶解。
31.（2）将步骤（1）中所得透明溶液置于空气氛围中，相分离温度设为80℃，相分离时间10分钟。接着，进入溶剂去除阶段，溶剂去除温度为80℃，时长12小时。
32.（3）将步骤（2）中所得产物在70℃干燥12小时，得到聚丙烯膜，如图4所示，由于溶剂去除温度过高而导致成膜，并未形成核桃状聚丙烯微米颗粒。
33.实施例5（1）将一定量的聚丙烯加入到十氢萘中，聚丙烯与溶剂的质量比为0.5%，在140 ℃下加热搅拌至完全溶解。
34.（2）将步骤（1）中所得透明溶液置于空气氛围中，相分离温度设为80℃，相分离时间10分钟。接着，进入溶剂去除阶段，溶剂去除温度为60℃，时长12小时。
35.（3）将步骤（2）中所得产物在70℃干燥12小时，即得到核桃状聚丙烯微米颗粒，如图5所示。
36.实施例6（1）将一定量的聚丙烯加入到十氢萘中，聚丙烯与溶剂的质量比为5%，在140 ℃下加热搅拌至完全溶解。
37.（2）将步骤（1）中所得透明溶液置于空气氛围中，相分离温度设为80℃，相分离时间10分钟。接着，进入溶剂去除阶段，溶剂去除温度为60℃，时长12小时。
38.（3）将步骤（2）中所得产物在70℃干燥12小时，即得到核桃状聚丙烯微米颗粒，如图6所示。
39.图7显示的是聚丙烯与溶剂的质量比固定为10%，聚丙烯微米颗粒的bet表面积数据随不同溶剂去除温度的变化趋势。可以看出，当溶剂去除温度为40℃时，bet表面积仅为2.6573 m2/g，当溶剂去除温度为50℃，bet表面积显著增加至5.7639 m2/g，而当溶剂去除温度为60℃时，bet表面积增速减缓，至6.2111m2/g。结合三者的sem图（图1、图2、图3）可以推断出，聚丙烯颗粒的形貌结构对其bet表面积有决定性的影响，当溶剂去除温度为40℃时，非核桃状机构，表面孔隙少，而溶剂去除温度为50-60℃时，颗粒呈现核桃状，孔隙明显增多，导致bet表面积显著增加；而形貌结构可以由溶剂去除温度调控，即可以通过溶剂去除温度调控表面结构形貌，进而改变其bet表面积。
40.图8显示的是核桃状聚丙烯微米颗粒的水接触角，可以看出核桃状聚丙烯微米颗粒形成的铺层的水接触角为147
°
，这是因为核桃状聚丙烯颗粒表面多孔隙易形成空气层，使其获得超疏水性，未来可应用在疏水材料领域。
41.综上，本发明以聚丙烯和相应有机溶剂为原料，通过温致相分离获得含聚丙烯颗粒的有机溶剂悬浮液，再通过去除有机溶剂将聚丙烯微米颗粒提取出来。其中，可以利用聚丙烯与溶剂的质量比调控颗粒的平均直径（5-20μm），同时可以通过溶剂去除时的温度调控表面结构形貌，获得核桃状聚丙烯微米颗粒。本发明具有原料简单，工艺简单，设备要求低等优点，未来有望用于吸附材料、疏水材料等领域。

技术特征：

1.一种核桃状聚丙烯微米颗粒的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）称取一定量的聚丙烯和有机溶剂置于反应釜中，加热搅拌至聚丙烯完全溶解；（2）将步骤（1）中所得透明溶液置于特定氛围中，在一定温度下使聚丙烯溶液发生温致相分离一定时间，然后在一定温度下去除有机溶剂；（3）将步骤（2）中所得产物在一定温度下干燥即得一种核桃状聚丙烯微米颗粒。2.根据权利要求1所述的一种核桃状聚丙烯微米颗粒的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中聚丙烯原料为等规或间规聚丙烯，重均分子量为12000-340000。3.根据权利要求1所述的一种核桃状聚丙烯微米颗粒的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中所述有机溶剂为十氢萘。4.根据权利要求1所述的一种核桃状聚丙烯微米颗粒的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中聚丙烯与有机溶剂的质量比为0.5%-10%。5.根据权利要求1所述的一种核桃状聚丙烯微米颗粒的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中特定氛围为空气。6.根据权利要求1所述的一种核桃状聚丙烯微米颗粒的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中温致相分离设定温度为80℃，时长为2分钟至2小时。7.根据权利要求1所述的一种核桃状聚丙烯微米颗粒的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中有机溶剂去除温度设定为50-60℃；时长30分钟至48小时。8.根据权利要求1所述的一种核桃状聚丙烯微米颗粒的制备方法，其特征在于：所述步骤（3）中干燥温度为70℃，时长1-48小时。9.根据权利要求1-8任一所述的方法得到的聚丙烯微米颗粒。10.根据权利要求9所述聚丙烯微米颗粒在吸附材料、疏水材料中的应用。

技术总结

本发明公开了一种核桃状聚丙烯微米颗粒的制备方法及应用。本发明的步骤：将聚丙烯溶解于特定溶剂中，然后置于特定气氛中，在一定温度下热致相分离，最后在一定温度下完全去除溶剂并干燥，即得核桃状聚丙烯微米颗粒。通过调节溶剂去除温度可以控制聚丙烯微米颗粒的形貌结构，通过调节聚丙烯与溶剂的质量比可以控制聚丙烯微米颗粒的平均粒径。本发明原料易得，工艺简单，对设备要求低，除聚丙烯及溶剂外无其它助剂参与，所得聚丙烯微米颗粒呈现核桃状。本发明所得产物在吸附材料、疏水材料等领域具有广泛的应用前景。域具有广泛的应用前景。域具有广泛的应用前景。