一種聚丙烯組合物和聚丙烯薄膜的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種聚丙烯組合物以及由該聚丙烯組合物制成的聚丙烯薄膜。所述聚丙烯組合物含有聚丙烯、填料和成核劑;所述聚丙烯的分子量分布指數(shù)為2.5-5.5,分子量分布寬度中的高分子拖尾指數(shù)PIHT大于1.9。所述聚丙烯薄膜具有較高的力學(xué)強(qiáng)度。
【專利說(shuō)明】一種聚丙烯組合物和聚丙烯薄膜
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種聚丙烯組合物以及一種聚丙烯薄膜。
【背景技術(shù)】
[0002] 聚丙烯樹(shù)脂以其優(yōu)異的機(jī)械性能、光學(xué)性能和質(zhì)輕價(jià)優(yōu)的特點(diǎn)得到了廣泛的應(yīng) 用。特別是雙向拉伸聚丙烯(Β0ΡΡ)薄膜,由于其具有質(zhì)軟、透明度高、無(wú)毒、防水性好和機(jī) 械強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn),可以被用于包裝、復(fù)合、印刷等許多領(lǐng)域。
[0003] 近年來(lái),為了提高Β0ΡΡ薄膜的性能,拓寬產(chǎn)品的用途,人們往往通過(guò)向薄膜聚丙 烯基體中填充各種功能性填料來(lái)實(shí)現(xiàn)。例如,CN101676324A公開(kāi)了一種雙向拉伸聚丙烯 薄膜珠光合成紙專用母料,該母料含有27-40重量%的聚丙烯樹(shù)脂、58-70重量%的功能性 填料、0. 2-0. 5重量%的抗氧劑、0. 2-1重量%的潤(rùn)滑劑、0. 2-0. 5重量%的熒光增白劑以及 0. 5-1. 5重量%的鈦白粉。雖然采用該方法得到的雙向拉伸聚丙烯薄膜具有較好的珠光效 果、裝飾性較強(qiáng),但是,其中所用的聚丙烯樹(shù)脂為普通聚丙烯樹(shù)脂,隨著填料含量的升高,特 別是加入大量無(wú)機(jī)填料后,聚丙烯薄膜制品往往會(huì)出現(xiàn)力學(xué)性能的大幅降低,韌性變差,使 其應(yīng)用受到了諸多限制。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004] 本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有的聚丙烯薄膜在添加填料后力學(xué)強(qiáng)度會(huì)變差的缺 點(diǎn),而提供一種在添加填料后仍然具有較高的力學(xué)強(qiáng)度的聚丙烯組合物和聚丙烯薄膜。
[0005] 本發(fā)明提供了一種聚丙烯組合物,其中,該聚丙烯組合物含有聚丙烯、填料和成核 齊U ;所述聚丙烯的分子量分布指數(shù)為2. 5-5. 5,分子量分布寬度中的高分子拖尾指數(shù)?11"大 于 1. 9。
[0006] 本發(fā)明還提供了一種由所述聚丙烯組合物制成的聚丙烯薄膜。
[0007] 由本發(fā)明提供的聚丙烯組合物制備得到的聚丙烯薄膜具有較好的力學(xué)強(qiáng)度。從 實(shí)施例的結(jié)果可以看出,本發(fā)明提供的聚丙烯薄膜的縱向拉伸模量能夠達(dá)到3. 49GPa以 上,橫向拉伸模量能夠達(dá)到5. 32GPa以上,縱向斷裂強(qiáng)度能夠達(dá)到72MPa以上,橫向斷裂強(qiáng) 度能夠達(dá)到l〇5MPa以上。推測(cè)其原因,可能是由于:一方面,分子量分布指數(shù)較窄的聚丙烯 在流動(dòng)過(guò)程中具有更寬的牛頓平臺(tái)區(qū),其粘度隨剪切速率波動(dòng)的變化較小,擠出量更容易 穩(wěn)定控制,并能夠降低在成膜過(guò)程中表面缺陷發(fā)生的可能性,從而提高聚丙烯薄膜的力學(xué) 強(qiáng)度。此外,成核劑的加入能夠改善由填料加入所帶來(lái)的力學(xué)強(qiáng)度下降的缺陷,具有較窄分 子量分布指數(shù)和較高高分子拖尾指數(shù)的聚丙烯能更好地發(fā)揮成核劑的作用,得到力學(xué)強(qiáng)度 較高的聚丙烯薄膜。另一方面,高分子拖尾指數(shù)PI HT越高表明聚丙烯中存在更顯著的大分 子鏈尾端。根據(jù)聚丙烯均相成核理論,大分子鏈尾端在結(jié)晶中能夠優(yōu)先成核,使聚丙烯的結(jié) 晶溫度升高、結(jié)晶速度加快,有利于提高剛性、縮短成型周期并提高成型效率??傊景l(fā)明 提供的聚丙烯與填料的相容性好,利于高含量填料的均勻分散,配合很少量的成核劑就能 夠顯著提高聚丙烯薄膜的結(jié)晶性能,從而顯著提高薄膜的力學(xué)強(qiáng)度。
[0008] 根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施方式,當(dāng)所述聚丙烯的全同立構(gòu)五單元組[mmmm]的 含量大于85%時(shí),能夠使得聚丙烯熔體在流動(dòng)過(guò)程中具有更寬的牛頓平臺(tái)區(qū),從而能夠更 為顯著地降低在成膜過(guò)程中表面缺陷發(fā)生的可能性,并且有利于提高薄膜的結(jié)晶性,使得 薄膜的拉伸更加均勻,薄膜取向度更高,從而提高雙向拉伸高填充聚丙烯薄膜的力學(xué)性能。
[0009] 根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施方式,采用兩步聚合法制備聚丙烯,第一步在較低的 溫度下進(jìn)行預(yù)聚合,而第二步則提高了聚合反應(yīng)的溫度,這樣能夠使得到的聚丙烯具有較 窄的分子量分布、較高的立構(gòu)規(guī)整度和較大的高分子拖尾指數(shù)PI HT,從而使聚丙烯本身具有 較高的結(jié)晶性能和結(jié)晶規(guī)整度,使得聚丙烯中僅有少量的無(wú)定形區(qū),有利于薄膜力學(xué)強(qiáng)度 的進(jìn)一步提1?。
[0010] 根據(jù)本發(fā)明的另一種優(yōu)選實(shí)施方式,在所述聚丙烯的制備過(guò)程中,當(dāng)所述齊格 勒-納塔(Ziegler-Natta)催化劑優(yōu)選含有外給電子體化合物時(shí),不僅能夠使得到的聚丙 烯立構(gòu)規(guī)整度的進(jìn)一步提高,而且還能夠顯著降低二甲苯可溶物的含量,從而拓寬了所述 聚丙烯組合物和聚丙烯薄膜的應(yīng)用領(lǐng)域。
[0011] 本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的【具體實(shí)施方式】部分予以詳細(xì)說(shuō)明。
【具體實(shí)施方式】
[0012] 以下對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解的是,此處所描述的具體 實(shí)施方式僅用于說(shuō)明和解釋本發(fā)明,并不用于限制本發(fā)明。
[0013] 本發(fā)明提供的聚丙烯組合物含有聚丙烯、填料和成核劑;所述聚丙烯的分子量分 布指數(shù)為2. 5-5. 5,優(yōu)選為3. 0-4. 9 ;分子量分布寬度中的高分子拖尾指數(shù)PIHT大于1. 9,優(yōu) 選大于2. 1。
[0014] PIHT越高則表明聚丙烯中存在更顯著的大分子鏈尾端。所述高分子拖尾指數(shù)PIHT 按以下公式計(jì)算得到:PIHT=105X (Mz/Mp)/Mw,其中,Mp為峰位分子量,Mw為重均分子量,Mz 為Z均分子量,單位為g/mol。所述Mp、Mw、Mz以及分子量分布指數(shù)可以通過(guò)凝膠滲透色譜 儀(GPC)進(jìn)行測(cè)定。
[0015] 本發(fā)明對(duì)所述聚丙烯組合物中各物質(zhì)的含量沒(méi)有特別地限定,例如,以100重量 份的所述聚丙烯為基準(zhǔn),所述填料的含量可以為10-85重量份,優(yōu)選為20-55重量份;所述 成核劑的含量可以為〇. 01-0. 5重量份,優(yōu)選為0. 05-0. 25重量份。
[0016] 根據(jù)本發(fā)明,為了使得由所述聚丙烯組合物制備得到的聚丙烯薄膜具有更高的強(qiáng) 度,所述聚丙烯的全同立構(gòu)五單元組[mmmm]的含量?jī)?yōu)選大于85%,進(jìn)一步優(yōu)選大于90%,更 優(yōu)選大于93%。
[0017] 根據(jù)本發(fā)明,在所述聚丙烯的制備過(guò)程中,由于丙烯單體可能發(fā)生"2, 1"插入和/ 或" 1,3"插入,導(dǎo)致聚丙烯分子鏈結(jié)構(gòu)的規(guī)整性破壞,熔點(diǎn)降低,從而影響聚丙烯的使用溫 度。如此引起的缺陷結(jié)構(gòu)這里統(tǒng)稱為區(qū)位異構(gòu)結(jié)構(gòu)(regio-irregularity)。等規(guī)聚丙烯的 區(qū)位異構(gòu)結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)式如下:
[0018]
【權(quán)利要求】
1. 一種聚丙烯組合物,其特征在于,該聚丙烯組合物含有聚丙烯、填料和成核劑;所述 聚丙烯的分子量分布指數(shù)為2. 5-5. 5,分子量分布寬度中的高分子拖尾指數(shù)PIHT大于1. 9。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚丙烯組合物,其中,以100重量份的所述聚丙烯為基準(zhǔn),所 述填料的含量為10-85重量份,所述成核劑的含量為0. 01-0. 5重量份。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚丙烯組合物,其中,所述聚丙烯的全同立構(gòu)五單元組 [mmmm]的含量大于85%,優(yōu)選大于90%,更優(yōu)選大于93%。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚丙烯組合物,其中,所述聚丙烯不含有丙烯2, 1插入和1,3 插入所引起的區(qū)位異構(gòu)結(jié)構(gòu)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1-4中任意一項(xiàng)所述的聚丙烯組合物,其中,所述聚丙烯的結(jié)晶溫度 Tc大于113°C,優(yōu)選大于115°C。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1-4中任意一項(xiàng)所述的聚丙烯組合物,其中,所述聚丙烯中二甲苯可 溶物的含量小于4. 4重量%,優(yōu)選小于2. 3重量%,更優(yōu)選小于1. 6重量%。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1-4中任意一項(xiàng)所述的聚丙烯組合物,其中,所述聚丙烯在230°C下、 2. 16kg載荷作用下的熔體質(zhì)量流動(dòng)速率MFR為2-5g/10min。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1-4中任意一項(xiàng)所述的聚丙烯組合物,其中,所述聚丙烯由包括以下 步驟的方法制備得到: (1) 在齊格勒-納塔催化劑存在下,將丙烯在-l〇°C至50°C、0. l-100MPa下進(jìn)行預(yù)聚合, 得到預(yù)聚倍數(shù)為2-3000克聚合物/克催化劑、優(yōu)選為3-2000克聚合物/克催化劑、更優(yōu)選 為50-300克聚合物/克催化劑的丙烯預(yù)聚物; (2) 在91-150°C、l_6MPa下,將所述丙烯預(yù)聚物和丙烯進(jìn)行聚合。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的聚丙烯組合物,其中,所述填料選自碳酸鈣、粘土、硅石、 礬土、硫酸鋇、硫酸鈣、滑石、硫酸鎂、二氧化鈦、沸石、硫酸鋁、硅藻土、碳酸鎂、高嶺土、氧化 鈣和氧化鎂中的一種或多種。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的聚丙烯組合物,其中,所述填料是中位粒徑為0. 1-0. 3 μ m的 納米碳酸鈣。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的聚丙烯組合物,其中,所述成核劑為山梨醇類成核劑和 /或芳基磷酸鹽類成核劑。
12. 由權(quán)利要求1-11中任意一項(xiàng)所述的聚丙烯組合物制成的聚丙烯薄膜。
【文檔編號(hào)】C08L23/12GK104250396SQ201310269010
【公開(kāi)日】2014年12月31日 申請(qǐng)日期:2013年6月28日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月28日
【發(fā)明者】高達(dá)利, 鄒浩, 張師軍, 徐萌, 于魯強(qiáng), 王良詩(shī), 郭梅芳, 張麗英 申請(qǐng)人:中國(guó)石油化工股份有限公司, 中國(guó)石油化工股份有限公司北京化工研究院