專利名稱：發(fā)泡聚丙烯的制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及發(fā)泡材料領域，特別涉及一種發(fā)泡聚丙烯的制備方法。
背景技術：
碳五餾分是由煉廠氣和烴類裂解氣分離得到的主要含有C5烴類的混合物，其在常溫下為易揮發(fā)的液體。碳五餾分的組成因來源不同而異，主要包括C5的烷烴、烯烴、二烯烴、炔烴和環(huán)烷烴等，其中用途較多的組分包括1-戊烯、異戊二烯、環(huán)戊二烯和間戊二烯等，其中ι-戊烯是重要的農(nóng)用化學中間品；異戊二烯主要用于合成橡膠和熱塑性彈性體， 其還是重要的藥物中間體和香料中間體；環(huán)戊二烯是脂環(huán)族石油樹脂、加氫石油樹脂的中間體；間戊二烯是重要的環(huán)族石油樹脂和香料的中間體。由于碳五餾分的主要來源為石油煉廠催化裂化裝置副產(chǎn)物和烴類裂解制乙烯副產(chǎn)物，其產(chǎn)量較大。然而，兩種不同來源的C5餾分的組成和用途有著很大的差別。石油煉廠催化裂化裝置來的C5餾分中的烯烴主要是單烯烴，在化工利用中價值較高的組分為異戊烯。烴類裂解制乙烯過程的副產(chǎn)C5餾分中利用價值較高的組分是異戊二烯、環(huán)戊二烯和間戊二烯。例如，在我國，年加工1.2Mt油品的催化裂解裝置，每年可產(chǎn)生 10 15kt碳五餾分副產(chǎn)物，其中異戊烷和異戊烯的含量約35%，其余為正構的C5烷烴和烯烴；年加工能力150kt的催化重整裝置，每年可產(chǎn)生3 5kt的C5餾分，其組成主要為正戊烷和異戊烷。又如以輕柴油為裂解原料進行裂解，年產(chǎn)300kt乙烯，同時可副產(chǎn)50 60kt裂解C5餾分，其中含異戊二烯約為15% 25%、環(huán)戊二烯約為10% 15%、間戊二烯約為10% 15%。目前，碳五餾分的主要處理方式為部分分離得到異戊二烯、環(huán)戊二烯等化工原料，其余大部分直接用作裂解爐和蒸汽鍋爐的燃料。此種處理方式的缺陷在于浪費了碳五餾分的其他組分，原料綜合利用水平低。加之近年來，隨著我國工業(yè)發(fā)展速度的不斷提升， 副產(chǎn)品碳五餾分的產(chǎn)量也隨之增加，因此，如何實現(xiàn)碳五餾分綜合利用率的提升具有重大
眉、ο

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)泡聚丙烯耐高溫性能優(yōu)異，具有強度高、抗沖擊強度好、變形小、耐腐蝕和價格低廉等優(yōu)點，被廣泛應用于日用品、包裝、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通運輸業(yè)等行業(yè)。普通聚丙烯由于其熔體強度低，因此發(fā)泡聚丙烯的制備工藝較為困難，通常需要預先對聚丙烯進行改性，或者使用價格較為昂貴的高熔體強度的聚丙烯為原料，由此也提高了生產(chǎn)成本。本發(fā)明考慮利用碳五餾分一步法來制備發(fā)泡聚丙烯而不需先對聚丙烯進行改性，一方面提升了碳五餾分的綜合利用率，另一方面也降低了發(fā)泡聚丙烯的生產(chǎn)成本。有鑒于此，本發(fā)明提供一種發(fā)泡聚丙烯的制備方法，包括將原料混合熔融擠出，得到發(fā)泡聚丙烯；所述原料包括重量比為100 (0.5 50) (0.01 10)的聚丙烯、反應助劑和引發(fā)劑；所述反應助劑至少包括碳五餾分；所述反應助劑中烯烴和烷烴的摩爾比為1 0 50)。優(yōu)選的，所述反應助劑還包括C4烷烴、C5烷烴和C6烷烴中的一種或多種。優(yōu)選的，所述C4烷烴為正丁烷和/或異丁烷。優(yōu)選的，所述C5烷烴為戊烷、異戊烷、新戊烷中的一種或幾種。優(yōu)選的，所述C6烷烴為2-甲基戊烷、3-甲基戊烷、2，3-二甲基丁烷、2，2-二甲基丁烷中的一種或幾種。優(yōu)選的，所述引發(fā)劑為在170 230°C下半衰期為5秒 5分鐘的有機過氧化物和 /或在170 230°C下半衰期為5秒 5分鐘的偶氮類引發(fā)劑。優(yōu)選的，所述引發(fā)劑為過氧化苯甲酸叔丁酯、2，5_ 二甲基-2，5_雙(過氧化叔丁基)己烷或過氧化二異丙苯。優(yōu)選的，還包括其它烯烴聚合物。優(yōu)選的，還包括其它助劑，所述其它助劑為成核劑、抗氧劑、光穩(wěn)定劑、抗靜電劑、 阻燃劑和著色劑中的一種或多種。優(yōu)選的，所述熔融擠出的溫度為120°C 250°C。本發(fā)明提供一種發(fā)泡聚丙烯的制備方法，其為將原料混合熔融擠出，得到發(fā)泡聚丙烯；原料包括重量比為100 (0.5 50) (0.01 10)的聚丙烯、反應助劑和引發(fā)劑； 反應助劑至少包括碳五餾分，反應助劑中烯烴和烷烴的摩爾比為1 0 50)。本發(fā)明考慮使用碳五餾分作為反應助劑來制備發(fā)泡聚丙烯，發(fā)泡過程中，碳五餾分中的烯烴起交聯(lián)劑的作用，其雙鍵可以接枝到聚丙烯主鏈上，提高聚丙烯的熔體強度，改善其發(fā)泡性能。碳五餾分中的烷烴主要起到物理發(fā)泡劑的作用。同時，本發(fā)明控制反應助劑中烯烴和烷烴的摩爾比為1 O 50)，以使制備發(fā)泡聚丙烯時聚丙烯熔體具有合適的粘度，易于進行發(fā)泡。相對于現(xiàn)有的碳五餾分的處理方法，該方法對于碳五餾分的綜合利用率較高，其產(chǎn)品為發(fā)泡聚丙烯，具有較高的經(jīng)濟價值，由此也實現(xiàn)了碳五餾分的高值化。相對于現(xiàn)有的發(fā)泡聚丙烯的制備方法，本發(fā)明提供的方法使用價格較為低廉的普通聚丙烯作為反應原料和價格較為低廉的碳五餾分作為反應助劑，一步制備出發(fā)泡聚丙烯，降低聚丙烯發(fā)泡材料制備難度的同時又降低了生產(chǎn)成本。綜上所述，采用本發(fā)明提供的上述方法制備發(fā)泡聚丙烯，在提高碳五餾分綜合利用率的同時降低了發(fā)泡聚丙烯的生產(chǎn)成本。
具體實施例方式為了進一步理解本發(fā)明，下面結合實施例對本發(fā)明優(yōu)選實施方案進行描述，但是應當理解，這些描述只是為進一步說明本發(fā)明的特征和優(yōu)點，而不是對本發(fā)明權利要求的限制。本發(fā)明實施例公開了一種發(fā)泡聚丙烯的制備方法，包括將原料混合熔融擠出，得到發(fā)泡聚丙烯；所述原料包括重量比為100 (0.5 50) (0. 01 10)的聚丙烯、反應助劑和引發(fā)劑；
所述反應助劑至少包括碳五餾分；所述反應助劑中烯烴和烷烴的摩爾比為1 0 50)。本發(fā)明是直接利用碳五餾分作為反應助劑制備發(fā)泡聚丙烯，制備過程中，碳五餾分中的烯烴起交聯(lián)劑的作用，其雙鍵可以接枝到聚丙烯主鏈上，提高聚丙烯的熔體強度，改善其發(fā)泡性能。碳五餾分中的烷烴主要起到物理發(fā)泡劑的作用。為了使制備時聚丙烯熔體具有合適的粘度，易于進行發(fā)泡，本發(fā)明需要控制反應助劑中烯烴和烷烴的摩爾比為1 O 50)，優(yōu)選為1 (5 40)，更優(yōu)選為1 (5 20)。反應助劑中若烷烴過多，則可能導致發(fā)泡過程中熔體強度過低，泡孔易塌陷；反應助劑中若烯烴過多，則易造成聚丙烯粘度過大，發(fā)泡劑用量少，發(fā)泡困難，嚴重時甚至無法發(fā)泡。碳五餾分的組成因來源不同而異，為了保證反應助劑中烯烴和烷烴的比例，本領域技術人員可以向碳五餾分中加入烷烴來調(diào)節(jié)反應助劑中烯烴和烷烴的比例。本發(fā)明中優(yōu)選加入C4烷烴、C5烷烴和C6烷烴中的一種或多種。其中，C4烷烴優(yōu)選為正丁烷和/或異丁烷。C5烷烴優(yōu)選為戊烷、異戊烷、新戊烷中的一種或幾種。C6烷烴優(yōu)選為2-甲基戊烷、3-甲基戊烷、2，3_ 二甲基丁烷、2，2_ 二甲基丁烷中的一種或幾種。為調(diào)節(jié)發(fā)泡聚丙烯產(chǎn)品柔韌性，本發(fā)明還優(yōu)選向原料中加入其它烯烴聚合物，所述其它烯烴聚合物是指除去聚丙烯之外的烯烴聚合物，加入的烯烴聚合物優(yōu)選為低密度聚乙烯(LDPE)、高密度聚乙烯(HDPE)、線性低密度聚乙烯(LLDPE)、茂金屬線性低密度聚乙烯 (mLLDPE)、乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)、聚烯烴彈性體(POE)、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)、三元乙丙橡膠(EPDM)中的一種或幾種。本領域技術人員可以根據(jù)期望產(chǎn)品的性能選擇具體的烯烴聚合物類型，例如，為了增加發(fā)泡聚丙烯材料的柔軟性，加入POE 彈性體。烯烴聚合物的加入量優(yōu)選不超過聚丙烯的50%，優(yōu)選為聚丙烯含量的 50%。同時，本發(fā)明為了改善發(fā)泡聚丙烯產(chǎn)品的力學、抗氧性、穩(wěn)定性、抗靜電性、阻燃性和著色等方面的性能，本發(fā)明還優(yōu)選向原料中加入其它助劑，其它助劑相應的可以為成核劑、抗氧劑、光穩(wěn)定劑、抗靜電劑、阻燃劑和著色劑中的一種或多種。上述助劑中，成核劑優(yōu)選為滑石粉、檸檬酸、碳酸鈉、碳酸鈣、二氧化硅、蒙脫土、高嶺土和二氧化鈦中的一種或幾種?？寡鮿﹥?yōu)選為抗氧劑B215、2215、1010中的一種或幾種。 光穩(wěn)定劑優(yōu)選為炭黑、氧化鋅、二氧化鈦，二苯甲酮類、水楊酸類、苯并三唑類、受阻胺類衍生物中的一種或幾種。抗靜電劑可以為陽離子抗靜電劑、陰離子抗靜電劑或非離子抗靜電劑如乙氧基化脂肪族烷基胺。原料中引發(fā)劑的作用在于引發(fā)交聯(lián)。本發(fā)明采用的引發(fā)劑優(yōu)選為170 230°C下半衰期為5秒 5分鐘的有機過氧化物和/或在170 230°C下半衰期為5秒 5分鐘的偶氮類引發(fā)劑。更優(yōu)選為過氧化苯甲酸叔丁酯(TBPB)、2，5-二甲基-2，5-雙(過氧化叔丁基)己烷(DHBP)或過氧化二異丙苯(DCP)。制備過程中，將上述原料送入擠出機中混合熔融擠出，上述熔融擠出發(fā)泡過程可以在雙螺桿擠出機、單螺桿擠出機、雙螺桿擠出機串聯(lián)單螺桿擠出機或兩臺串聯(lián)式單螺桿擠出機中進行。熔融擠出的溫度優(yōu)選設為120°C 250°C，作為優(yōu)選方案，本發(fā)明設置加料段的溫度為120 190°C，熔融段溫度為180 230°C，反應段溫度為180 250°C，擠出段溫度為120 200°C，模頭溫度為50 180°C。
原料中的聚丙烯可以采用均聚聚丙烯或共聚聚丙烯，得到的產(chǎn)品可以為發(fā)泡聚丙烯片材、發(fā)泡聚丙烯板材或發(fā)泡聚丙烯珠粒。由上述方案可知，本發(fā)明直接利用碳五餾分一步法來制備發(fā)泡聚丙烯，制備過程中碳五餾分中的烯烴起交聯(lián)劑的作用，其雙鍵可以接枝到聚丙烯主鏈上，提高聚丙烯的熔體強度，改善其發(fā)泡性能。碳五餾分中的烷烴主要起到物理發(fā)泡劑的作用。相對于現(xiàn)有的碳五餾分的處理方法，該方法碳五餾分的綜合利用率較高，其產(chǎn)品發(fā)泡聚丙烯具有較高的經(jīng)濟價值，由此也實現(xiàn)了碳五餾分的高值化。相對于現(xiàn)有的發(fā)泡聚丙烯的制備方法，本發(fā)明提供的方法使用價格較為低廉的普通聚丙烯作為原料和價格較為低廉的碳五餾分作為反應助劑，一步制備出發(fā)泡聚丙烯，降低聚丙烯發(fā)泡材料制備難度的同時又減少了生產(chǎn)成本。 綜上所述，采用本發(fā)明提供的上述方法制備發(fā)泡聚丙烯，在提高碳五餾分綜合利用率的同時降低了發(fā)泡聚丙烯的生產(chǎn)成本。為了進一步理解本發(fā)明，下面結合實施例對本發(fā)明提供的發(fā)泡聚丙烯的制備方法進行描述。本發(fā)明的保護范圍不受以下實施例的限制。實施例1向碳五餾分中加入正戊烷至烯烴和烷烴的摩爾比為1 10，得到反應助劑；取100重量份熔融指數(shù)為2. 2g/10min的均聚聚丙烯粉料、10重量份的上述反應助劑、0. 3重量份的DHBP、0. 2重量份抗氧劑B215和0. 5重量份成核劑滑石粉，均勻混合后得到原料；將上述原料加入到雙螺桿擠出機中熔融擠出，設置加料段溫度為150°C，熔融段溫度為230°C，反應段溫度為230°C，擠出段溫度為190°C，口模溫度160°C，片材口模。熔融擠出后得到發(fā)泡倍率為10倍，泡孔直徑為100 300微米的發(fā)泡聚丙烯片材。實施例2向碳五餾分中加入正己烷至烯烴和烷烴的摩爾比為1 20，得到反應助劑；取100重量份的熔融指數(shù)為0. 8g/10min共聚聚丙烯粉料、20重量份的上述反應助劑、20重量份的POE彈性體、0. 3重量份的ΤΒΡΒ、0. 2重量份抗氧劑1010和0. 5重量份的成核劑二氧化硅，均勻混合后得到原料；將上述原料加入到單螺桿擠出機中熔融擠出，設置加料段溫度為150°C，熔融段溫度為230°C，反應段溫度為230°C，擠出段溫度為200°C，口模溫度130°C，片材口模，熔融擠出后得到發(fā)泡倍率為30倍，泡孔直徑為500 800微米的發(fā)泡聚丙烯片材。實施例3向碳五餾分中加入異戊烷至烯烴和烷烴的摩爾比為1 30，得到反應助劑；取100重量份熔融指數(shù)為0. 8g/10min的共聚聚丙烯粉料、10重量份的EPDM、30重量份的上述反應助劑、0. 5重量份的ΤΒΡΒ、0. 2重量份抗氧劑B215、0. 2重量份的光穩(wěn)定劑 770和0. 5重量份的成核劑滑石粉，均勻混合后得到原料；將上述原料加入到兩臺串聯(lián)式單螺桿擠出機中熔融擠出，設置加料段溫度為 180°C，熔融段溫度為220°C，反應段溫度為M0°C，擠出段溫度為180°C，口模溫度120°C，板材口模，熔融擠出后得到發(fā)泡倍率為20倍，泡孔直徑為300 500微米，厚度為2厘米的發(fā)泡聚丙烯板材。實施例4
向碳五餾分中加入3-甲基戊烷至烯烴和烷烴的摩爾比為1 5，得到反應助劑；取100重量份的熔融指數(shù)為4. 2g/10min的均聚聚丙烯粉料、20重量份的上述反應助劑、1重量份的DHBP、0. 2重量份抗氧劑B215、0. 5重量份的抗靜電劑N，N- 二羥乙基十八胺和0. 5重量份的滑石粉，均勻混合后得到原料；將上述原料加入到雙螺桿串聯(lián)單螺桿擠出機中熔融擠出，設置加料段溫度為 150°C，熔融段溫度為230°C，反應段溫度為230°C，擠出段溫度為190°C，口模溫度140°C，噴絲口模，熔融擠出后得到發(fā)泡倍率為20倍，泡孔直徑為300 500微米的，直徑為5毫米的圓絲，經(jīng)切粒得到發(fā)泡聚丙烯珠粒。實施例5向碳五餾分中加入正丁烷至烯烴和烷烴的摩爾比為1 20，得到反應助劑；取100重量份熔融指數(shù)為4. 2g/10min的均聚聚丙烯、0. 5重量份的DCP、0. 2重量份抗氧劑B215、5重量份的阻燃劑六溴環(huán)十二烷和2重量份的滑石粉，均勻混合后得到原料；將上述原料加入到單螺桿擠出機中熔融擠出，設置加料段溫度為150°C，熔融段溫度為230°C，反應段溫度為230°C，擠出段溫度為190°C，口模溫度120°C，片材口模，在螺桿熔融段注入20重量份上述反應助劑，熔融擠出發(fā)泡，得到發(fā)泡倍率為30倍，泡孔直徑為 300 500微米，厚度為5毫米的發(fā)泡聚丙烯片材。以上實施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想。應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以對本發(fā)明進行若干改進和修飾，這些改進和修飾也落入本發(fā)明權利要求的保護范圍內(nèi)。對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業(yè)技術人員能夠實現(xiàn)或使用本發(fā)明。 對這些實施例的多種修改對本領域的專業(yè)技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。
權利要求
1.一種發(fā)泡聚丙烯的制備方法，其特征在于，包括 將原料混合熔融擠出，得到發(fā)泡聚丙烯；所述原料包括重量比為100 (0.5 50) (0.01 10)的聚丙烯、反應助劑和引發(fā)劑；所述反應助劑至少包括碳五餾分；所述反應助劑中烯烴和烷烴的摩爾比為1 0 50)。
2.根據(jù)權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述反應助劑還包括C4烷烴、C5烷烴和C6烷烴中的一種或多種。
3.根據(jù)權利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述C4烷烴為正丁烷和/或異丁烷。
4.根據(jù)權利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述C5烷烴為戊烷、異戊烷、新戊烷中的一種或幾種。
5.根據(jù)權利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述C6烷烴為2-甲基戊烷、3-甲基戊烷、2，3_ 二甲基丁烷、2，2_ 二甲基丁烷中的一種或幾種。
6.根據(jù)權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述引發(fā)劑為在170 230°C下半衰期為5秒 5分鐘的有機過氧化物和/或在170 230°C下半衰期為5秒 5分鐘的偶氮類引發(fā)劑。
7.根據(jù)權利要求6所述的制備方法，其特征在于，所述引發(fā)劑為過氧化苯甲酸叔丁酯、 2，5-二甲基-2，5-雙(過氧化叔丁基)己烷或過氧化二異丙苯。
8.根據(jù)權利要求1所述的制備方法，其特征在于，還包括其它烯烴聚合物。
9.根據(jù)權利要求1所述的制備方法，其特征在于，還包括其它助劑，所述其它助劑為成核劑、抗氧劑、光穩(wěn)定劑、抗靜電劑、阻燃劑和著色劑中的一種或多種。
10.根據(jù)權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述熔融擠出的溫度為120°c 250 °C。
全文摘要
本發(fā)明提供一種發(fā)泡聚丙烯的制備方法，包括將原料混合熔融擠出，得到發(fā)泡聚丙烯；原料包括重量比為100∶(0.5～50)∶(0.01～10)的聚丙烯、反應助劑和引發(fā)劑；反應助劑至少包括碳五餾分；反應助劑中烯烴和烷烴的摩爾比為1∶(2～50)。本發(fā)明直接利用碳五餾分來制備發(fā)泡聚丙烯，反應過程中碳五餾分中的烯烴起交聯(lián)劑的作用，利用其雙鍵可以將烯烴組分接枝到聚丙烯主鏈上，提高聚丙烯的熔體強度，改善其發(fā)泡性能。碳五餾分中的烷烴主要起到物理發(fā)泡劑的作用。該方法對于碳五餾分的綜合利用率較高，實現(xiàn)了碳五餾分的高值化利用。此外，本發(fā)明提供的方法使用價格較為低廉的碳五餾分作為反應助劑，由此又降低了生產(chǎn)成本。
文檔編號C08J9/14GK102504325SQ20111036892
公開日2012年6月20日 申請日期2011年11月18日 優(yōu)先權日2011年11月18日
發(fā)明者唐濤, 邢海平 申請人:中國科學院長春應用化學研究所