一种β晶型聚丙烯条带及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于复合材料领域，具体地，涉及一种β晶型聚丙烯条带及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 聚丙烯可以作为通用塑料的原因是其原料与加工成本都比较低，同时密度较小， 易于回收等性能特点。但是与工程材料相比，聚丙烯力学性能低，特别是冲击韧性不佳。这 也导致了其在相应的应用领域使用受限。
[0003] 为了解决这个难题，聚丙烯自增强材料得到了广泛的关注。
[0004] 这是由于聚丙烯自增强材料拥有较高的力学性能，其中有国外研究者研究发现本 体增强聚丙烯复合材料的拉伸模量可以达到5GPa，同时由于自增强聚丙烯材料质量较轻， 因此可以极大的降低材料的成本。
[0005] 聚丙烯在不同的加工条件，或者加入成核剂的情况下，可以形成，ct、β、Y、δ和 准晶态等五种晶型。
[0006] 在通常情况下，聚丙烯主要以α晶型存在，α晶型为单斜晶系，具有拉伸模量高， 耐热，回收方便等特点，而β晶型为六方晶系，相比之下，β晶型的韧性更好，同时具有更 高的热变形温度；另外，两种晶型的结构不同也使得它们在性能，拉伸过程中状态都有所不 同。
[0007] 聚丙烯条带的拉伸模量较高，是由于聚丙烯分子链段在慢速拉伸时取向的结果， 因此在不产生银纹的前提下，聚丙烯拉伸倍数越大，在拉伸方向对聚丙烯的拉伸强度增加 幅度也更高。
[0008] 因此，如何利用这种机理制备出具有更高的拉伸倍数，以及更高强度的聚丙烯条 带还有待于进一步研究。
【发明内容】
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[0009] 本发明的目的在于克服现有技术中α晶系聚丙烯条带的拉伸倍率低、强度低的 缺陷，而提供一种β晶型的聚丙烯条带及其制备方法。
[0010] 为了实现以上目标，本发明提供了一种β晶型聚丙烯条带，该β晶型聚丙烯条 带含有聚丙烯和β晶型成核剂，其中，所述β晶型成核剂为芳香胺类成核剂、稀土配合物 类成核剂、喹啉吖啶酮类成核剂、稠环化合物类成核剂和复配成核剂中的一种或多种，且所 述β晶型聚丙烯条带中结晶度xe为20%-80%，β晶型含量为20-90%重量％，以及所 述β晶型聚丙烯条带的熔点可以为140-160°C，熔融指数为0. 5-25g/10min，拉伸强度为 24.5-467MPa。 toon] 本发明还提供了一种β晶型聚丙烯条带的制备方法，该方法包括以下步骤：
[0012] (1)将聚丙烯和β晶型成核剂进行混合造粒；
[0013] (2)将步骤（1)中形成的β晶型聚丙烯粒子干燥后进行挤出成型；
[0014] (3)将步骤⑵中挤出成型的β晶型聚丙烯片材在低温下慢速拉伸以获得β晶 型聚丙烯条带。
[0015] 在本发明中，本发明的发明人经过大量科学研究发现，在制备β晶型聚丙烯条带 的过程中，发现加入β晶型成核剂能够使制备的β晶型聚丙烯条带拉伸更加容易，不易断 裂，拉伸倍率更高，材料力学性能更加稳定。
【具体实施方式】：
[0016] 本发明通过以下实施例进一步阐明，但本发明的范围并不局限于实施例中。
[0017] 本发明提供了一种β晶型聚丙烯条带，该β晶型聚丙烯条带含有聚丙烯和β 晶型成核剂，其中，所述β晶型成核剂可以为芳香胺类成核剂、稀土配合物类成核剂、喹 啉吖啶酮类成核剂、稠环化合物类成核剂和复配成核剂中的一种或多种，且所述β晶型 聚丙烯条带中结晶度X e为20%-80%，β晶型含量为20%-90重量％，以及所述β晶 型聚丙烯条带的熔点可以为140_160°C，熔融指数为0. 5g/10min-25g/10min，拉伸强度为 24.5-467MPa。
[0018] 优选地，所述β晶型聚丙烯条带中结晶度Xe为30-70 %，β晶型含量 为50 % -90 %，以及所述β晶型聚丙烯条带的熔点为145-150°C，熔融指数为 5g/10min-15g/10min，拉伸强度为 30-467MPa。
[0019] 在本发明中，在差示扫描量热仪测试β晶型聚丙烯条带的熔点和熔融指数。
[0020] 具体地，称取5_6mg制品β晶型聚丙烯条带试样，在差示扫描量热仪上，Ν2气氛， 升、降温速率均为l〇°C /min，从熔融曲线上得到α晶型和β晶型的峰值熔点（Τα，Τβ); 对熔融峰面积积分后，得到α晶型和β晶型的熔融焓（Ηα，Ηβ);从结晶曲线上分别得 到起始结晶温度（Τ1)和结晶峰温度（Τ2)。用式（1)-(3)计算α晶型和β晶型的结晶度 (Χα，Χβ)，β 晶型的含量（KDSC);
[0021] Χα = Ηα /Ηα 1X100% (1)
[0022] Χβ = Ηβ/Ηβ 1X100% (2)
[0023] KDSC = Ηβ/(Ηβ+Ηα) Χ100% (2)
[0024] 式中：Ηα 1和Ηβ 1分别是100%结晶度的α晶型聚丙烯条带和β晶型聚丙烯条 带的熔融焓，可以参考分别为177. OJ/g和168. 5J/g。
[0025] 根据本发明，所述β晶型成核剂为芳香胺类成核剂、稀土配合物类成核剂、喹 啉吖啶酮类成核剂、稠环化合物类成核剂和复配成核剂中的一种或多种；优选地，所述 β晶型成核剂为2, 6-苯二甲酸环己酰胺、Ν' Ν-二环己基-2, 6-萘二酰胺和复合成核剂 VP101B中的一种或多种，其中，所述复合成核剂VP101B含有超细橡胶粒子与有机磷酸盐 C29H4202PNa。
[0026] 根据本发明，所述聚丙烯没有具体限定，可以为本领域的常规选择，例如，可以为 均聚聚丙烯、共聚聚丙烯或其它功能性聚丙烯；在本发明中，优选为共聚聚丙烯聚丙烯，例 如，可以选用中国石化扬子石油化工有限公司生产的PPR-F07V。
[0027] 所述聚丙烯的熔点为145-150°C，重均分子量可以为2X105至1X10 6,优选为 2· 5X105 至 4· 5X105。
[0028] 根据本发明，以100重量份的β晶型聚丙烯条带为基准，所述聚丙烯的含量为 90-99. 5重量份，所述β晶型成核剂的含量0.5-10重量份。
[0029] 优选地，以100重量份的β晶型聚丙烯条带为基准,所述聚丙烯的含量为95-99. 5 重量份，所述β晶型成核剂的含量为0.5-5重量份。
[0030] 本发明还提供了一种β晶型聚丙烯条带的制备方法，该方法包括以下步骤：
[0031] (1)将聚丙烯和β晶型成核剂进行混合造粒；
[0032] (2)将步骤（1)中形成的β晶型聚丙烯粒子干燥后进行挤出成型；
[0033] (3)将步骤（2)中挤出成型的β晶型聚丙烯片材在低温下慢速拉伸以获得β晶 型聚丙烯条带。
[0034] 根据本发明，所述β晶型聚丙烯片材的厚度可以为200-500微米，优选为250-400 微米，更优选为280-320微米。
[0035] 根据本发明，在步骤（1)中，在将聚丙烯和β晶型成核剂的混合物进行混合造粒 之前，该方法还包括将该聚丙烯和β晶型成核剂的混合物在高速搅拌机中进行搅拌以使 该聚丙烯和β晶型成核剂充分混合、均匀；其中，该高速搅拌机的型号没有具体限定，可以 为本领域的常规选择；以及在该高速搅拌机进行混合的条件没有具体限定，例如，搅拌可以 为本领域的常规选择，混合时间也没有具体限定，只要能够使聚丙烯和β晶型成核剂充分 混合均匀即可，在本发明中，优选地，混合时间为2-5分钟。
[0036] 根据本发明，在步骤（1)中，可以采用混合造粒机对聚丙烯和β晶型成核剂的 混合物进行混合造粒，其中，进行混合造粒的条件没有具体限定，可以为本领域的常规选 择，在本发明中，在进行混合造粒时，高速搅拌机的转速可以为650rpm-1200rpm，双螺杆挤 出机的电机转速可以为l〇〇rpm-500rpm ;优选地，在进行混合造粒时，高速搅拌机的转速为 800rpm-1000rpm，双螺杆挤出机的电机转速为250rpm-400rpm。
[0037] 根据本发明，在步骤（2)中，可以采用挤出流延机对经混合造粒且干燥后的β晶 型聚丙烯粒子进行挤出成型，其中，进行挤出成型的条件没有具体限定，可以为本领域的 常规选择，在本发明中，进行挤出成型的条件包括：温度为150_20(TC，挤出时螺杆转速为 10rpm-70rpm ;优选地，进行挤出成型的条件包括：温度为180-195°C，挤出时螺杆转速为 30rpm_50rpm〇
[0038] 根据本发明，在步骤（3)中，在低温下慢速拉伸的条件包括：温度为80-130°C，拉 伸速率为〇. lm/min-100m/min，拉伸倍率为1-16倍，优选地，温度为100-1KTC，拉伸速率为 2m/min-5m/min，拉伸倍率为 3_15 倍。
[0039] 根据本发明，以100重量份的β晶型聚丙烯条带为基准，所述聚丙烯的用量为 90-99. 5重量份，所述β晶型成核剂的用量为0. 5-10重量份。
[0040] 以下结合实施例对本发明进行详细的描述。
[0041] 以下实施例中，聚丙烯为中国石化扬子石油化工有限公司生产的PPR-F07V。以下 实施例中没有特殊强调的原料都可以直接从市场采购得到。
[0042] 双螺杆挤出机购自Werner&PFLEIDERER公司，型号为ZSK25 ;
[0043] 挤出流延机购自Labtech Engineering公司，型号为LMCR-300 ;
[0044] 差示扫描量热仪购自PerkinEimer公司，型号为Diamond DSC ;
[0045] 用万能测试机购自美国MTS公司，型号为CMT6104测试制品的拉伸强度。
[0046] 实施例1
[0047] 本实施例用于说