一種聚丙烯組合物和聚丙烯材料及其應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種聚丙烯組合物、由該聚丙烯組合物制備得到的聚丙烯材料、以及 所述聚丙烯組合物和/或所述聚丙烯材料在制備拉伸土工格柵中的應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 土工格柵是一種具有方形孔、平行肋條的網(wǎng)格狀結(jié)構(gòu)的塑料格柵。格柵的生產(chǎn)是 將片材沖孔或擠壓出帶有縮痕的片材，然后通過單向或雙向拉伸而成的網(wǎng)孔結(jié)構(gòu)。這種聚 合物格柵產(chǎn)品可用于泥土、沙子、礫石等的保持和穩(wěn)定，在路側(cè)、路基、道路或跑道表面固定 中應(yīng)用。
[0003] 拉伸土工格柵是以聚丙烯或聚乙烯為原料，經(jīng)塑化擠出板材、沖孔、加熱、縱向 拉伸、橫向拉伸而成。土工格柵可以采用眾所周知的技術(shù)來生產(chǎn)，例如專利US4374798、 US5419659、US4590029、US474348 和 US4756946 中描述了先沖孔后拉伸的工藝，US3252181、 US3317951、US3496965、US4470942、US4808358 和 US5053264 中描述了先擠壓帶有縮痕孔的 板材后拉伸的工藝。
[0004] US2005/0288404A1公開了 一種聚合物土工格柵及其制備方法。該聚合物含有聚丙 烯和β晶型成核劑。盡管由β晶型成核劑形成的聚丙烯格柵表現(xiàn)出增加的撕裂強(qiáng)度，并 且楊氏模量也得到了提高，但仍然難以獲得兼具良好力學(xué)性能和較好的耐熱氧老化性能的 聚丙烯格柵。
[0005] CN102093637A公開了一種β成核劑改性聚丙烯土工格柵的制備方法。該方法包 括將β晶型成核劑、色母、合成抗氧劑和聚丙烯進(jìn)行共混，得到共混物，再將共混物通過螺 桿擠出機(jī)經(jīng)加熱至180-230°C熔融擠出，熔體通過三輥壓光機(jī)成型板材，板材經(jīng)過沖壓機(jī)使 用規(guī)模居進(jìn)行沖孔，孔板經(jīng)過升溫至80-100°C拉伸后得到。但該方法中并沒有對(duì)聚丙烯的 結(jié)構(gòu)作進(jìn)一步限定，并且該方法難以獲得兼具有良好的力學(xué)性能以及較好的耐熱氧老化性 能的拉伸土工格柵。
[0006] CN103724811A公開了一種高性能改性聚丙烯及用于雙向拉伸土工格柵專用料加 工方法。該方法通過添加聚丙烯、合成抗氧劑、芳基酰胺類成核劑（自制成核劑）按照一定 的配比在雙螺桿擠出機(jī)擠出并通過三輥壓光機(jī)獲得板材，然后經(jīng)過沖孔和拉伸后得到土工 格柵專用料。該方法也難以獲得兼具有良好的力學(xué)性能以及較好的耐熱氧老化性能的拉伸 土工格柵。
[0007] 在現(xiàn)有的拉伸土工格柵的制備過程中，雖然可以通過往聚丙烯或聚乙烯基體中添 加成核劑而改善其透明性或力學(xué)性能，但是仍然難以獲得兼具有較低的拉伸屈服應(yīng)力、較 高的拉伸斷裂應(yīng)力、較高的斷裂拉伸應(yīng)變以及較好的耐熱氧老化性能的拉伸土工格柵。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明的目的是提供一種新的聚丙烯組合物、由該聚丙烯組合物制備得到的聚丙 烯材料、以及所述聚丙烯組合物和/或聚丙烯材料在制備拉伸土工格柵中的應(yīng)用。
[0009] 本發(fā)明提供一種聚丙烯組合物，該聚丙烯組合物含有聚丙烯、成核劑和抗氧劑，其 中，所述聚丙烯為丙烯均聚物或者丙烯與單體B的無規(guī)共聚物，所述單體B為乙烯和/或丁 烯，以所述聚丙烯的總重量為基準(zhǔn)，所述單體B的結(jié)構(gòu)單元的含量為0-1重量％，丙烯結(jié)構(gòu) 單元的含量為99-100重量％ ;所述聚丙烯在230°C下、2. 16kg載荷作用下的烙體質(zhì)量流動(dòng) 速率為0.2-0. 8g/10min;所述成核劑為β晶型成核劑。
[0010] 本發(fā)明還提供了一種聚丙烯材料，該聚丙烯材料由所述聚丙烯組合物熔融擠出成 型得到。
[0011] 此外，本發(fā)明還提供了所述聚丙烯組合物在制備拉伸土工格柵中的應(yīng)用。
[0012] 本發(fā)明的發(fā)明人通過研究發(fā)現(xiàn)，將聚丙烯的熔體質(zhì)量流動(dòng)速率和共聚單體結(jié)構(gòu)單 元的含量控制在一定的范圍內(nèi)，能夠使得由含有該聚丙烯的聚丙烯組合物制備得到的聚丙 烯材料兼具有較低的拉伸屈服應(yīng)力、適宜的屈服拉伸應(yīng)變、較高的拉伸斷裂應(yīng)力、較高的斷 裂拉伸應(yīng)變以及具有良好的耐熱氧老化性能，并且該聚丙烯材料具有良好的拉伸加工性 能。
[0013] 具體地，該聚丙烯材料的拉伸屈服應(yīng)力為29_31MPa，拉伸屈服應(yīng)變?yōu)?-10%，拉 伸斷裂應(yīng)力在35MPa以上，斷裂拉伸應(yīng)變達(dá)到600%以上，氧化誘導(dǎo)時(shí)間（210°C，A1)在 5min以上。
[0014] 此外，通過該聚丙烯材料制備的片材可以容易地進(jìn)行沖孔和拉伸操作，同時(shí)該聚 丙烯材料擠出沖孔的片材拉伸成肋條使具有減薄效果，同時(shí)材料具有良好的拉伸強(qiáng)度。
[0015] 本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的【具體實(shí)施方式】部分予以詳細(xì)說明。
【具體實(shí)施方式】
[0016] 以下對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描述的具體 實(shí)施方式僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。
[0017] 本發(fā)明提供一種聚丙烯組合物，該聚丙烯組合物含有聚丙烯、成核劑和抗氧劑，其 中，所述聚丙烯為丙烯均聚物或者丙烯與單體B的無規(guī)共聚物，所述單體B為乙烯和/或丁 烯，以所述聚丙烯的總重量為基準(zhǔn)，所述單體B的結(jié)構(gòu)單元的含量為0-1重量％，丙烯結(jié)構(gòu) 單元的含量為99-100重量％ ;所述聚丙烯在230°C下、2. 16kg載荷作用下的烙體質(zhì)量流動(dòng) 速率為0.2-0. 8g/10min;所述成核劑為β晶型成核劑。
[0018] 在本發(fā)明中，所述聚丙烯為丙烯均聚物或者丙烯與單體Β的無規(guī)共聚物。丙烯均 聚物是指由單一丙烯單體形成的聚合物。
[0019] 本發(fā)明的聚丙烯中共聚單體Β的結(jié)構(gòu)單元的含量對(duì)含有該聚丙烯的聚丙烯組合 物的性能具有較大的影響，以所述聚丙烯的總重量為基準(zhǔn)，當(dāng)所述單體Β結(jié)構(gòu)單元的含量 高于1重量％時(shí)，即丙烯結(jié)構(gòu)單元含量低于99重量％時(shí)，聚丙烯組合物的力學(xué)性能和拉伸 加工性能下降。
[0020] 優(yōu)選情況下，以所述聚丙烯的總重量為基準(zhǔn)，所述單體Β的結(jié)構(gòu)單元的含量為 0. 2-0. 7重量％，丙烯結(jié)構(gòu)單元的含量為99. 3-99. 8重量％，進(jìn)一步優(yōu)選情況下，以所述聚 丙烯的總重量為基準(zhǔn)，所述單體Β結(jié)構(gòu)單元的含量為0. 3-0. 5重量％，丙烯結(jié)構(gòu)單元的含量 為 99. 5-99. 7 重量％。
[0021] 本發(fā)明的聚丙烯的熔體質(zhì)量流動(dòng)速率對(duì)含有該聚丙烯的聚丙烯組合物的性能 具有較大的影響，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)速率低于 0. 2g/10min或者高于0. 8g/10min時(shí)，聚丙烯組合物的力學(xué)性能和拉伸加工性能下降。
[0022] 優(yōu)選情況下，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)速率為 0. 3-0. 7g/10min，進(jìn)一步優(yōu)選情況下，所述聚丙烯在230°C下、2. 16kg載荷作用下的烙體質(zhì) 量流動(dòng)速率為〇. 45-0. 55g/10min。
[0023] 在本發(fā)明中，所述熔體質(zhì)量流動(dòng)速率根據(jù)IS01133-2005中規(guī)定的方法進(jìn)行測定， 其中，測試溫度為230°C，載荷為2. 16kg。
[0024] 聚丙烯中丙烯結(jié)構(gòu)單元以及單體B的結(jié)構(gòu)單元的含量采用紅外光譜法進(jìn)行測得。
[0025] 本發(fā)明對(duì)所述聚丙烯、成核劑和抗氧劑的含量沒有特別地限定，例如，以100重量 份的所述聚丙烯為基準(zhǔn)，所述成核劑的含量可以為〇. 01-0. 2重量份，所述抗氧劑的含量 可以為0. 1-1重量份；優(yōu)選地，以100重量份的所述聚丙烯為基準(zhǔn)，所述成核劑的含量為 0. 02-0. 15重量份，所述抗氧劑的含量為0. 2-0. 8重量份；進(jìn)一步優(yōu)選地，以100重量份的 所述聚丙烯為基準(zhǔn)，所述成核劑的含量為〇. 05-0. 10重量份，所述抗氧劑的含量為0. 5-0. 8 重量份。
[0026] 根據(jù)本發(fā)明，所述成核劑可以采用本領(lǐng)域中常用的各種β晶型成核劑，只要可以 誘導(dǎo)聚丙烯進(jìn)行結(jié)晶即可。一般地，所述β晶型成核劑為二元羧酸與第II Α族金屬鹽的混 合物、稀土類β晶型成核劑、芳香酰胺類成核劑和環(huán)狀二羧酸鹽成核劑中的一種或多種。 優(yōu)選情況下，所述β晶型成核劑為稀土類β晶型成核劑、芳香酰胺類成核劑和二元羧酸與 第II Α族金屬鹽的混合物中的一種或多種。
[0027] 根據(jù)本發(fā)明，所述稀土類β晶型成核劑的主要成分為稀土金屬氧化物，所述稀土 金屬氧化物的具體實(shí)例可以包括但不限于：氧化鈧、氧化鑭、氧化鈰、氧化釔和氧化鐠等中 的一種或多種。所述稀土類β晶型成核劑可以通過商購獲得，例如，可以為購自廣東煒林 納功能材料公司的牌號(hào)為WBG的稀土類β晶型成核劑。
[0028] 根據(jù)本發(fā)明，所述芳香酰胺類成核劑可以為取代苯酰胺類成核劑。具體地，所述芳 香酰胺類成核劑的實(shí)例可以包括但不限于：Ν，Ν-二環(huán)己基鄰苯二甲酰胺、Ν，Ν-二環(huán)己基對(duì) 苯二甲酰胺、Ν，Ν-二苯胺基己二酰胺、Ν，Ν-二苯甲酰基己二胺、Ν，Ν-二苯酰基對(duì)苯二胺、 Ν，Ν-二苯基丁二酰胺