CN1073595C - 一种聚丙烯树脂组合物及其制法和用途 - Google Patents
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Abstract
一种聚丙烯树脂组合物及其制法和用途，涉及到聚丙烯和聚乙烯的组合物领域。本发明的聚丙烯树脂组合物，是由低流动性的聚合级聚丙烯树脂、高流动性的化学降解聚丙烯树脂、一种或几种聚乙烯树脂和加工助剂以适当比例组合而成。它具有良好的纺丝性能，可适用于常规纺丝或高速纺丝技术制造单丝纤度为0.5-2旦的细旦和超细旦聚丙烯纤维，并能制造细旦和超细旦聚丙烯异形纤维。
Description
本发明涉及一种聚烯烃组合物，特别涉及到聚丙烯和聚乙烯的组合物及其加工领域。
聚丙烯纤维细旦化制造技术的关键在于研制出能适应各种加工过程需要的、可纺性好的聚丙烯树脂。传统理论认为，熔融纺丝性能好的高聚物应该是均相的单一高分子体系，对于熔融纺丝性能良好的聚丙烯树脂而言应该是具有较好的熔体流动性、较低的分子量和窄的分子量分布。我们的研究结果(中国专利，专利号：91104649.6和申请号91104650.x)表明用分子量分布窄的高流动性聚丙烯树脂纺丝时降低单丝纤度困难，并提出由分子量较低的高流动性化学降解聚丙烯、分子量较高的低流动性聚合级聚丙烯和加工助剂(包括稳定剂，流动改进剂等)组合而成的聚丙烯树脂组合物可以用常规纺丝技术制成单丝纤度为0.2-2旦的细旦和超细旦聚丙烯纤维(9000米长的纤维重1克，其纤度为1旦)。
本发明的目的是克服根据传统理论用分子量分布窄的高流动性聚丙烯树脂纺细旦纤维难以降低单丝纤度和纺丝稳定性差的缺点，并在中国专利，专利号：91104649.6和申请号：91104650.x的基础上，打破通常认为熔融纺丝性能好的高聚物需是均匀的高分子体系的传统概念，提供一种纺丝性能优良的“合金化”聚丙烯树脂组合物，可适用于纺丝速度为1000米/分左右的常规纺丝或纺丝速度为3000米/分左右的高速纺丝技术制造细旦和超细旦聚丙烯纤维，并能制造截面不是圆形的细旦和超细旦聚丙烯异形纤维。
本发明的“合金化”聚丙烯树脂组合物是由低流动性的聚合级聚丙烯树脂、高流动性的化学降解聚丙烯树脂、一种或几种聚乙烯树脂和加工助剂以适当比例组合而成。各组分的组成和份数如下所述：
1、两种聚丙烯混合物的组成和份数：
组成 重量份数化学降解聚丙烯树脂 80-99.5，较佳为90-98聚合级聚丙烯树脂 0.5-20，较佳为2-10
上述聚合级聚丙烯树脂是指用近十几年来开发成功的高效催化剂制造的高等规度、窄分子量分布的聚丙烯树脂，或指用常规的齐格勒-纳塔催化剂制造的等规聚丙烯树脂，或指二者的混合物，其熔体流动指数MFI为0.5-10克/10分(按ASTM D1238,230℃,2.16公斤)，上述的化学降解聚丙烯树脂是指以少量化学降解促进剂(常用各种有机过氧化物)对聚合级聚丙烯进行控制降解而制成的熔体流动性较高、分子量较小、分子量分布较窄的聚丙烯树脂，其熔体流动指数MFI为15-100克/10分，其分子量分布指数Q为1.2-1.7。(Q值的测定根据：赵得禄等，高分子通讯，1983,3,234)。
2、以聚合级聚丙烯树脂和化学降解聚丙烯树脂混合物的重量为100份时，其它各组份的组成和用量如下所述：
组成 重量份数
聚乙烯 0.1-15，较佳为0.2-10
稳定剂 0.01-1，较佳为0.05-0.5
流动改进剂 0.01-1，较佳为0.05-0.5
着色剂 0-10，较佳为0-5
抗静电剂 0-5，较佳为0-2
助染剂 0-10
上述的聚乙烯包括传统低压法生产的高密度聚乙烯(HDPE)，全密度聚乙烯(包括线型低密度聚乙烯(LLDPE)、中密度聚乙烯和高密度聚乙烯)和高压低密度聚乙烯(LDPE)，其熔体流动指数为5-55克/10分(按ASTM D1238,190℃,2.16公斤)，上述加工助剂是指稳定剂、流动改进剂、抗静电剂、着色剂和助染剂等当中的两种或多种，上述的稳定剂为普通商品，包括受阻酚、受阻胺和二者的混合物，例如：2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚，Irganox1010(四[β-(3,5-二叔丁基-4--羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯)，Ciba-Geigy公司的高分子型防老化剂Tinuvin622、Chimassorb944，中科院化学所的高分子型防老化剂PDS等。上述的流动改进剂为普通商品，包括硬脂酸钙、长链烷基脂肪酰胺和二者混合物。上述的着色剂以色母粒形式加入。上述的抗静电剂为普通商品。上述的助染剂为普通商品。按本发明制造的“合金化”聚丙烯树脂组合物，其熔体流动指数为20-90克/10分(按ASTM D1238,230℃,2.16公斤)，较佳的熔体流动指数为25-75克/10分。
本发明提供“合金化”聚丙烯树脂组合物的制法，是将化学降解聚丙烯树脂、聚合级聚丙烯树脂、聚乙烯树脂、各类加工助剂按表1和表2比例混合均匀，或将上述均匀的混合物用螺杆挤出机造粒，机筒温度160-250℃，机头温度170-240℃，制成合金化聚丙烯树脂切片。
本发明的一种“合金化”聚丙烯树脂组合物用于制造细旦和超细旦聚丙烯纤维。其制造方法是使用该树脂进行熔融纺丝，制成卷绕丝或预取向丝，再经过热牵伸或热牵伸加弹，得到细旦和超细旦聚丙烯复丝或低弹丝。
本发明“合金化”聚丙烯树脂组合物是通过引入聚乙烯来改善聚丙烯的纺丝性能。掺入适量聚乙烯后不但能提高聚丙烯纺丝时的熔体强度，减少纺丝时的飘丝，断头等缺点，改善纺丝稳定性，并能提高聚丙烯卷绕丝或预取向丝的牵伸性能，使细旦和超细旦聚丙烯圆型丝或异形丝的常规纺丝或高速纺丝能顺利进行。
本发明的内容范围可以用下列实施例进一步补充解释，但不能认为本发明仅仅限于这些实施例。
实施例1-9
将下列各组分按表1中所列用量进行混合：(1)化学降解聚丙烯(PP)树脂，其熔体流动指数MFI为43克/10分，其分子量分布指数Q为1.3；(2)聚合级聚丙烯(PP)树脂，其熔体流动指数MFI为1.4克/10分；(3)聚乙烯树脂，其种类、熔体流动指数和用量列于表1。表1、不同MFI的“合金化”聚丙烯树脂组合物的组成和配方
| 实施例序号 | 本发明组合物的组分和用量 | 合金化聚丙烯树脂组合物的NFI(克/10分) | ||||
| 化学降解PP用量(克) | 聚合级PP用量(克) | 聚乙烯树脂 | ||||
| 种类 | MFI(克/10分) | 用量(克) | ||||
| 123456789 | 950950900950950900950950900 | 505055050550505 | HDPEHDPEHDPEHDPEHDPEHDPELLDPELDPELDPE | 18181888855050 | 220100520100420100 | 383751403845404251 |
在上述混合物中添加以下加工助剂：2克2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚，2克Irganox1010和1克硬脂酸钙，仔细混合均匀，用螺杆挤出机造粒，制得九种“合金化”聚丙烯树脂组合物切片，其熔体流动指数也列于表1。实施例10：
将下列各组分仔细均匀：(1)950克化学降解聚丙烯树脂，其熔体流动指数MFI为41克/10分，其分子量分布指数Q为1.3；(2)50克聚合级聚丙烯树脂，其熔体流动指数MFI为1.4克/10分；(3)2克低密度聚乙烯，其熔体流动指数为5克/10分；(4)20克白色聚丙烯色母粒(燕山，CM-PPBa01-01)；(5)1克2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚；(6)1克Irganox1010；(7)1克硬脂酸钙。混合物用螺杆挤出机造粒，制得白色“合金化”聚丙烯树脂切片；其熔体流动指数为35克/10分。
实施例11：
用实施例2制得的“合金化”聚丙烯树脂组合物切片进行熔融纺丝，纺丝温度为248℃，纺丝速度为900米/分，制得截面为三叶形的卷绕丝，将卷绕丝进行热牵伸，牵伸温度为100℃，牵伸倍数为3.2，制成单丝纤度为0.8旦的聚丙烯异形复丝，其抗张强度为5.5克/旦，伸长率为23％。
实施例12：
将950克化学降解聚丙烯树脂，(MFI=43克/10分，Q=1.3)；(2)50克聚合级聚丙烯树脂，其熔体流动指数MFI为1.4克/10分，(3)2克2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚，(4)2克Irganox1010；(5)1克硬脂酸钙。混合物用螺杆挤出机造粒，制得聚丙烯树脂混合物切片，其熔体流动指数为41克/10分，进行熔融纺丝，纺丝温度为248℃，纺丝速度为900米/分，制得截面为三叶形的卷绕丝，将卷绕丝进行热牵伸，牵伸温度为100℃，牵伸倍数为3.2，得到带有毛刺的废品丝。
Claims (16)
1、一种聚丙烯树脂组合物，其特征包括聚合级聚丙烯树脂、化学降解聚丙烯树脂、一种或几种聚乙烯树脂和加工助剂。所述的聚丙烯组合物的熔体流动指数为20-90克/10分，
两种聚丙烯混合物的组成和重量份数如下：
化学降解聚丙烯树脂 80-99.5，
聚合级聚丙烯树脂 0.5-20，
以上述两种聚丙烯混合物重量份为100份时，聚乙烯树脂和加工助剂的组成和重量份数如下：
聚乙烯 0.1-15，
稳定剂 0.01-1，
流动改进剂 0.01-1，
着色剂 0-10，
抗静电剂 0-5，
助染剂 0-10
上述聚合级聚丙烯树脂的熔体流动指数为0.5-10克/10分，
上述的化学降解聚丙烯树脂的熔体流动指数为15-100克/10分，其分子量分布指数为1.2-1.7，
上述的聚乙烯的熔体流动指数为5-55克/10分。
2、根据权利要求1所述的一种聚丙烯树脂组合物，其特征在于所述的聚丙烯树脂组合物的熔体流动指数为25-75克/10分。
3、根据权利要求1所述的一种聚丙烯树脂组合物，其特征在于所述的聚乙烯为高压低密度聚乙烯或高密度聚乙烯或中密度聚乙烯或线性低密度聚乙烯及其二种或二种以上的混合物。
4、根据权利要求1所述的一种聚丙烯树脂组合物，其特征在于所述的聚合级聚丙烯树脂的重量份数为2-10份。
5、根据权利要求1所述的一种聚丙烯树脂组合物，其特征在于所述的化学降解聚丙烯树脂的重量份数为90-98份。
6、根据权利要求1所述的一种聚丙烯树脂组合物，其特征在于所述的聚乙烯重量份数为0.2-10份。
7、根据权利要求1所述的一种聚丙烯树脂组合物，其特征在于所述的稳定剂是受阻酚或受阻胺或其混合物。
8、根据权利要求1所述的一种聚丙烯树脂组合物，其特征在于所述的稳定剂重量份数为0.05-0.5份。
9、根据权利要求1所述的一种聚丙烯树脂组合物，其特征在于所述的流动改进剂为硬脂酸钙或长链烷基脂肪酰胺或其混合物。
10、根据权利要求1所述的一种聚丙烯树脂组合物，其特征在于所述的流动改进剂，重量份数为0.05-0.5份。
11、根据权利要求1所述的一种聚丙烯树脂组合物，其特征在于所述的抗静电剂的重量份数为0-2份。
12、根据权利要求1所述的一种聚丙烯树脂组合物，其特征在于所述的着色剂含量为0-5份。
13、一种聚丙烯树脂组合物的制法，其特征在于将聚合级聚丙烯树脂、化学降解聚丙烯树脂、聚乙烯树脂和加工助剂按权利要求1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11或12所述的组分和用量混合均匀制得。
14、根据权利要求13所述的一种聚丙烯树脂组合物的制法，其特征在于将混合均匀的组合物用螺杆挤出机造粒制得聚丙烯树脂组合物切片，机头温度为170-240℃，机筒温度为160-250℃。
15、根据权利要求1所述的一种聚丙烯树脂组合物的制法，其特征在于所述的着色剂以色母粒形式加入。
16、一种聚丙烯树脂组合物的用途在于制造细旦和超细旦聚丙烯纤维。
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