专利快讯｜中石油：丙烯酸酯改性聚丙烯及其制备方法与应用

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丙烯酸酯改性聚丙烯及其制备方法与应用

申请人：中国石油天然气股份有限公司

首次公开日：2023-02-17

 

专利摘要

本发明涉及一种丙烯酸酯改性聚丙烯的制备方法，包括以下步骤：1)将第一烯烃单体与催化剂接触进行第一聚合，得包含第一聚合物的浆液；所述第一烯烃单体为丙烯与乙烯的混合物、丙烯中的一种，其中，所述混合物中丙烯的摩尔百分含量≥96％；2)将第二烯烃单体与催化剂接触进行第二聚合，得包含第二聚合物的浆液；所述第二烯烃单体选自碳链长度为C1～C18的丙烯酸烷基酯；3)将所述包含第一聚合物的浆液和所述包含第二聚合物的浆液混合进行第三聚合；4)加入链终止剂终止反应，得丙烯酸酯改性聚丙烯。本发明提供的制备方法通过采用特定的催化剂体系分别控制两种单体的自聚进程，再将自聚产物共聚，获得综合性能优异的丙烯酸酯改性聚丙烯。

 

背景技术

聚丙烯是目前应用最为广泛的聚合物之一，具有优异的机械性能和加工性能，同时也是公认的环境友好型材料。但是，聚丙烯也存在明显的缺点，如，制品的耐寒性差，低温冲击强度低，同时由于其结构为非极性分子结构，其与极性材料的相容性和粘结性均不好，使其应用范围受到极大地限制。

多年来，很多研究人员都希望解决上述的技术问题。有的研究人员希望通过化学改性在聚丙烯分子中引入一些极性基团以提高上述性能。但是，由于聚丙烯分子为非极性的分子，通过接枝等化学改性手段将大量的含极性基团单体接枝于聚丙烯分子中却是不容易的。

也有的研究人员希望通过物理改性将其与其他聚合物或助剂共混以改善其性能。现有技术中的共混方法是通过聚合物分别聚合，获得不同性能的共聚物之后，再将此两种或多种不同性能的共聚物共混，得到烯烃共聚物的组合物；此种方法的烯烃聚合物通过共混改性聚合物的性能，但是一方面极性不同的聚合物之间相容很难，并且由于聚合物的分子本身具有流动性，因此即使暂时看起来相容在一起的聚合物，此时其性能看起来也能够达到要求了，但是随着时间的推移，不同的聚合物分子之间相互迁移，严重时可能会使组成共混物的分子迁移成两相，严重地影响产品的性能。

也有专利报道，可以通过反应器共混物，即在不同的反应器中制备不同的聚合物，再将各种聚合物的熔体或溶液流出至一起将其共混，此种方法与一般熔融共混物相比，性能更均匀；但是，此种反应器共混物依然难以在分子结构的层面从根本上获得综合性能优异的高附加值烯烃聚合物。

 

发明内容

基于以上所述，本发明的目的在于提供一种丙烯酸酯改性聚丙烯的制备方法，能够制备得到性能优异的丙烯酸酯改性聚丙烯。

为此，本发明提供一种丙烯酸酯改性聚丙烯的制备方法，其包括以下步骤：

1)将第一烯烃单体与催化剂接触进行第一聚合，得包含第一聚合物的浆液；所述第一烯烃单体为丙烯，或者为丙烯与乙烯的混合物，其中，所述混合物中丙烯的摩尔百分含量≥96％；

2)将第二烯烃单体与催化剂接触进行第二聚合，得包含第二聚合物的浆液；所述第二烯烃单体选自丙烯酸烷基酯，其中，所述烷基酯的碳链长度为C1～C18；

借由上述技术方案，本发明提出的一种丙烯酸酯改性聚丙烯及其制备方法与应用至少具有下列优点：

(1)本发明提供的丙烯酸酯改性聚丙烯的制备方法，通过控制丙烯或者丙烯和乙烯混合物的聚合进程，以及控制丙烯酸烷基酯单体的聚合进程，再将第一聚合的聚丙烯分子和第二聚合的聚丙烯酸酯分子共聚，获得分子链中包含聚丙烯长嵌段和聚丙烯酸酯短嵌段的聚丙烯，所述的聚丙烯综合性能优异；同时，还可以通过控制催化剂的进料方法，将催化剂进料工序对聚合反应的影响减至最小程度，使聚合反应的工艺条件受控，制得分子结构可设计的高性能聚丙烯，提高产品分子结构的均匀性与综合性能，同时还能够避免进料管道的堵塞，提高生产效率，从而更加适于实用。

(2)本发明提出的丙烯酸酯改性聚丙烯的制备方法，通过合理选择和应用全杂环非茂金属化合物作为催化剂制备丙烯酸酯改性聚丙烯，可以在第一聚合中有效地催化丙烯或其与乙烯的混合物的自聚合、在第二聚合中有效地催化丙烯酸酯单体的自聚合，以及将第一聚合获得的控制分子量的聚丙烯和第二聚合获得的控制分子量的聚丙烯酸酯混合后共聚；所述催化剂对于聚丙烯和聚丙烯酸酯均聚合、共聚合的催化活性高，共聚性能优越，能够用于聚丙烯等高附加值产品的结构设计和聚合物制造过程中，获得综合性能优异的丙烯酸酯改性聚丙烯，且两种嵌段在分子结构的水平上进行化学键合，能够持久性地保持丙烯酸酯改性聚丙烯的优异性能；

(3)本发明提出的丙烯酸酯改性聚丙烯，通过将长链烷基引入聚丙烯的分子结构的侧链上，所述长链烷基属于柔软的链段，其大量填充于聚丙烯分子链之间，能够有效地改善了聚丙烯本身的脆性和低温抗冲击性；同时，与分子主链连接的大量酯基具有强的极性，使所述聚丙烯在与其他极性聚合物共混时表现出好的相容性以及粘结性；且长链烷基和酯基均是在分子结构的水平上进行化学键合，能够持久性地保持聚丙烯的优异性能。

（数据来源：智慧芽）