本發明涉及高分子技術領域，尤其涉及一種具有低熔體表面張力的聚丙烯復合材料。

背景技術：

聚丙烯(PP)具有密度低、耐溫性較好、價格低、耐化學腐蝕性好、力學性能優異、無毒無臭無味等優點，因此在很多領域得到廣泛應用。但普通PP的分子為非極性且呈線性結構，這使得PP的熔程較短，熔體粘度不高，大大限制了PP材料在發泡領域的應用。

為了改善PP的發泡性能，一些研究人員采用提高熔體強度的方法，來改善其加工性能。專利CN200510101705.3公開了一種高熔體強度PP樹脂及其制備方法，該方法將配方量的接枝PP樹脂與均聚、共聚PP原料、茂金屬聚乙烯樹脂、各種助劑在高速混合釜中混合，并用雙螺桿進行加工，通過精密計量泵在螺桿第四區加入胺類化合物丙酮溶液，抽真空造粒而成。通過這種方法制得的產品具有熔體強度高，無凝膠產生，力學性能不下降，已在涂覆、吹塑、發泡片材制品中得到實際應用，效果良好。專利CN201210528115.9公開了一種高熔體強度PP樹脂及其制備方法，將PP與二烯烴原位熱誘導反應共混，能夠明顯提高PP的熔體強度，又能夠顯著抑制反應過程中PP的降解，還能大大的降低多官能團單體的用量。所制備的高熔體強度PP適應于發泡、熱成型、薄膜吹塑以及擠出涂覆等應用領域。上述提高熔體強度的方法，對提高PP的發泡性能具有良好的效果，但這些方法技術難度較高，過程繁瑣。

技術實現要素：

有鑒于此，本發明要解決的技術問題在于提供一種具有低熔體表面張力的聚丙烯復合材料，組分簡單，且具有良好的發泡性能。

本發明提供了一種具有低熔體表面張力的聚丙烯復合材料，包括：

聚丙烯；

表面張力改進劑。

優選的，所述表面張力改進劑為具有極性結構的分子量低于2000的有機小分子化合物和/或具有極性結構的高分子化合物。

優選的，所述表面張力改進劑的熔點小于等于聚丙烯的熔點。

優選的，所述具有極性結構的有機小分子化合物為：醇和多元醇類化合物及其衍生物；酮和多元酮類化合物及其衍生物；羧酸、多元羧酸和羧酸鹽類化合物及其衍生物；胺(銨)類和多元胺(銨)類化合物及其衍生物；酰胺類化合物及其衍生物；醚、多元醚和環氧類化合物及其衍生物；酯和多元酯類化合物及其衍生物；雜環類化合物及其衍生物；單鹵代和多鹵代烴類化合物及其衍生物；烴基硫酸、烴基硫酸鹽、烴基磺酸和烴基磺酸鹽類化合物及其衍生物；烴基磷(膦)酸、烴基磷(膦)酸鹽和烴基磷(膦)酸酯類化合物及其衍生物；

所述具有極性結構的高分子化合物為：聚氯乙烯，聚乙二醇，聚丙二醇，聚乳酸，聚氨酯，聚醋酸乙烯，聚醋酸乙烯酯，聚丙烯酸，聚丙烯酸酯，乙烯-醋酸乙烯共聚物，馬來酸酐改性的聚烯烴類聚合物，馬來酸酐改性的橡膠類聚合物，氯化改性的聚烯烴類聚合物，氯化改性的橡膠類聚合物，環氧樹脂類聚合物中的任意一種或幾種。

優選的，所述具有極性結構的有機小分子化合物為：C6-C20單元醇，C2～C20多元醇，C7-C30烷基酮，C6～C30芳香酮，C4～C30的烷基羧酸，C4～C30的烷基羧酸鈉鹽、鈣鹽或鋅鹽，C8～C30烷基胺，C6～C30的烷基酰胺，C10～C40的烷基聚氧乙烯醚，C10～C50的烷基酚聚氧乙烯醚，C6～C30羧酸酯，司盤系列表面活性劑，吐溫系列表面活性劑，C4～C30的含氮雜環化合物，C6～C20的鹵代烷烴，C6～C20的烷基磺酸鹽，C6～C30的烷基磷酸酯中的任意一種或幾種；

所述馬來酸酐改性的聚烯烴類聚合物，氯化改性的聚烯烴類聚合物中，所述聚烯烴類聚合物為：聚氯乙烯，聚丙烯，聚乙烯，聚苯乙烯，聚異戊二烯，聚丁二烯，乙烯-辛烯共聚物和多種烯烴單體的共聚物中的任意一種或幾種；

所述馬來酸酐改性的橡膠類聚合物，氯化改性的橡膠類聚合物中，所述橡膠類聚合物為：天然橡膠，丁基橡膠，丁苯橡膠，硅橡膠中的任意一種或幾種。

優選的，所述具有極性結構的有機小分子化合物為：環己醇，十四醇，十六醇，十八醇，乙二醇，丙二醇，甘油，季戊四醇，環己酮，苯乙酮，硬脂酸及其鈉鹽、鈣鹽或鋅鹽，軟脂酸及其鈉鹽、鈣鹽或鋅鹽，己二酸及其鈉鹽、鈣鹽或鋅鹽，辛二酸及其鈉鹽、鈣鹽或鋅鹽，癸二酸及其鈉鹽、鈣鹽或鋅鹽，十四胺，十六胺，十八胺，己二胺，辛二胺，油酸酰胺，芥酸酰胺，十二烷基聚氧乙烯醚，十四烷基聚氧乙烯醚，十六烷基聚氧乙烯醚，十八烷基聚氧乙烯醚，烷基酚聚氧乙烯醚，軟脂酸甘油酯，硬脂酸甘油酯，司盤系列表面活性劑，吐溫系列表面活性劑，溴代十六烷基吡啶，溴代十二烷，十二烷基硫酸鈉，十二烷基苯磺酸鈉，十六烷基磷酸酯，十八烷基磷酸酯中的任意一種或幾種；

優選的，所述具有極性結構的高分子化合物為：聚氯乙烯，聚乙二醇，聚丙二醇，聚乳酸，氯化聚乙烯，氯化聚丙烯，馬來酸酐改性聚丙烯，馬來酸酐改性聚異戊二烯，馬來酸酐改性乙烯-辛烯共聚物，聚丙烯酸，聚醋酸乙烯酯，聚乙烯-醋酸乙烯共聚物，聚氨酯，環氧樹脂中的任意一種或幾種。

優選的，所述表面張力改進劑的含量為0.1wt％～30wt％。

優選的，所述聚丙烯復合材料在200℃的熔體表面張力小于24mJ/m²。

優選的，所述聚丙烯復合材料通過螺桿擠出機熔融混合造粒，密煉機熔融共混后切粒或溶劑溶解-共沉淀的方法制備得到。

與現有技術相比，本發明提供了一種具有低熔體表面張力的聚丙烯復合材料，包括：聚丙烯；表面張力改進劑。本發明通過向PP中加入表面張力改進劑，降低了PP的熔體表面張力，大大提高了PP的發泡加工性能，制備的PP復合材料在較低的壓力下具有較高的發泡倍率。

附圖說明

圖1是測試PP復合材料熔體表面張力的裝置示意圖。

具體實施方式

本發明提供了一種具有低熔體表面張力的聚丙烯復合材料，包括：

聚丙烯；

表面張力改進劑。

本發明通過向PP中加入表面張力改進劑，降低了PP的熔體表面張力，大大提高了PP的發泡加工性能，制備的PP復合材料具有低熔體表面張力，在200℃的熔體表面張力小于24mJ/m²，更優選的，在200℃的熔體表面張力小于21mJ/m²，同時其在較低的壓力下具有較高的發泡倍率。

本發明中，所述聚丙烯可以為均聚聚丙烯和/或共聚聚丙烯。本發明對此并無特殊限定。

所述表面張力改進劑用于降低PP的熔體表面張力。優選的，其熔點小于等于聚丙烯的熔點。例如：PP復合材料中的PP樹脂使用熔點為165℃的均聚PP，則所選用的表面張力改進劑的熔點應不高于165℃。

本發明中，所述表面張力改進劑優選為具有極性結構的有機小分子化合物和/或具有極性結構的高分子化合物。所述具有極性結構的有機小分子化合物優選為分子量低于2000的小分子化合物。

所述具有極性結構的有機小分子化合物優選為以下化合物中的任意一種或幾種：

醇和多元醇類化合物及其衍生物；本發明中，上述醇指具有一個羥基的單元醇；其衍生物指醇類化合物的衍生物或多元醇類化合物的衍生物；上述衍生物為本領域技術人員熟知的衍生物，本發明對此并無特殊限定；上述醇和多元醇類化合物及其衍生物優選為C6～C20單元醇和/或C2～C20多元醇，更優選為環己醇，十四醇，十六醇，十八醇，乙二醇，丙二醇，甘油和季戊四醇中的任意一種或多種，在本發明的某些具體實施例中，其為甘油；

酮和多元酮類化合物及其衍生物；本發明中，上述酮指具有一個羰基的酮類化合物；其衍生物指酮類化合物的衍生物或多元酮類化合物的衍生物；上述衍生物為本領域技術人員熟知的衍生物，本發明對此并無特殊限定；上述酮和多元酮類化合物及其衍生物優選為C7～C30烷基酮和/或C6～C30芳香酮，更優選為環己酮和/或苯乙酮，在本發明的某些具體實施例中，其為苯乙酮；

羧酸、多元羧酸和羧酸鹽類化合物及其衍生物；上述羧酸指含有一個羧基的羧酸類化合物；羧酸鹽類化合物指羧酸的鈉鹽、鈣鹽或鋅鹽；上述衍生物指羧酸、多元羧酸或羧酸鹽類化合物的衍生物；上述衍生物為本領域技術人員熟知的衍生物，本發明對此并無特殊限定；上述羧酸、多元羧酸和羧酸鹽類化合物及其衍生物優選為C4～C30的烷基羧酸和C4～C30的烷基羧酸鈉鹽、鈣鹽或鋅鹽中的任意一種或幾種，更優選為硬脂酸，軟脂酸，己二酸，辛二酸，癸二酸，以及上述酸類化合物的鈉鹽、鈣鹽或鋅鹽中的任意一種或幾種，在本發明的某些具體實施例中，其為油酸；

胺(銨)類和多元胺(銨)類化合物及其衍生物；本發明中，所述胺(銨)類化合物指含有一個氨基的胺類化合物或銨類化合物，所述多元胺(銨)類化合物指多元胺類化合物或多元銨類化合物，所述衍生物為胺類化合物、銨類化合物、多元胺類化合物或多元銨類化合物的衍生物；上述衍生物為本領域技術人員熟知的衍生物，本發明對此并無特殊限定。上述胺(銨)類和多元胺(銨)類化合物及其衍生物優選為C8～C30烷基胺，更優選為十四胺，十六胺，十八胺，己二胺，辛二胺中的任意一種或幾種；在本發明的某些具體實施例中，其為十八烷基胺；

酰胺類化合物及其衍生物；其優選為C6～C30的烷基酰胺，在本發明的某些具體實施例中，其為油酸酰胺或芥酸酰胺；

醚、多元醚和環氧類化合物及其衍生物；所述醚指含有一個醚鍵的醚；所述衍生物指醚、多元醚或環氧類化合物的衍生物；上述衍生物為本領域技術人員熟知的衍生物，本發明對此并無特殊限定。其優選為C10～C40的烷基聚氧乙烯醚，C10～C50的烷基酚聚氧乙烯醚中的任意一種或多種，更優選為十二烷基聚氧乙烯醚，十四烷基聚氧乙烯醚，十六烷基聚氧乙烯醚和十八烷基聚氧乙烯醚，烷基酚聚氧乙烯醚中的任意一種或幾種；在本發明的某些具體實施例中，其為OP-10，即烷基酚聚氧乙烯醚；

酯和多元酯類化合物及其衍生物；本發明中，所述酯為含有一個酯基的化合物，所述衍生物為酯類化合物衍生物或多元酯類化合物衍生物；上述衍生物為本領域技術人員熟知的衍生物，本發明對此并無特殊限定。所述酯和多元酯類化合物及其衍生物優選為C6～C30羧酸酯，更優選為軟脂酸甘油酯和硬脂酸甘油酯中的任意一種或多種；在本發明的某些具體實施例中，其為硬脂酸甘油酯；

司盤系列表面活性劑，吐溫系列表面活性劑中的任意一種或幾種；

雜環類化合物及其衍生物；其優選為C4～C30的含氮雜環化合物，在本發明的某些具體實施例中，其為溴代十六烷基吡啶；

單鹵代和多鹵代烴類化合物及其衍生物；其優選為C6～C20的鹵代烷烴，更優選為溴代十二烷；

烴基硫酸、烴基硫酸鹽、烴基磺酸和烴基磺酸鹽類化合物及其衍生物；其優選為C6～C20的烷基磺酸鹽，在本發明的某些具體實施例中，其為十二烷基苯磺酸鈉或十二烷基硫酸鈉；

烴基磷(膦)酸、烴基磷(膦)酸鹽和烴基磷(膦)酸酯類化合物及其衍生物；所述烴基磷(膦)酸指烴基磷酸或烴基膦酸，所述烴基磷(膦)酸鹽指烴基磷酸鹽或烴基膦酸鹽，所述烴基磷(膦)酸酯類化合物指烴基磷酸酯類化合物或烴基膦酸酯類化合物；其優選為C6～C30的烷基磷酸酯，在本發明的某些具體實施例中，其為十六烷基磷酸酯、十八烷基磷酸酯；

所述具有極性結構的高分子化合物優選為以下化合物中的任意一種或幾種：

聚氯乙烯；聚乙二醇；聚丙二醇；聚乳酸；聚氨酯；聚醋酸乙烯；聚醋酸乙烯酯；聚丙烯酸；聚丙烯酸酯；乙烯-醋酸乙烯共聚物；

馬來酸酐改性的聚烯烴類聚合物；所述聚烯烴類聚合物優選為聚丙烯，聚乙烯，聚苯乙烯，聚異戊二烯，聚丁二烯，乙烯-辛烯共聚物和多種烯烴單體的共聚物中的任意一種或幾種；所述烯烴單體優選為C2～C30的烯烴單體；在本發明的某些具體實施例中，其為馬來酸酐改性聚異戊二烯、馬來酸酐改性聚丙烯，馬來酸酐改性乙烯-辛烯共聚物；

馬來酸酐改性的橡膠類聚合物；所述橡膠類聚合物優選為天然橡膠，丁基橡膠，丁苯橡膠和硅橡膠中的任意一種或幾種；

氯化改性的聚烯烴類聚合物；所述聚烯烴類聚合物優選為聚丙烯，聚乙烯，聚苯乙烯，聚異戊二烯，聚丁二烯，乙烯-辛烯共聚物和多種烯烴單體的共聚物中的任意一種或幾種；所述烯烴單體優選為C2～C30的烯烴單體；在本發明的某些具體實施例中，其為優選為氯化聚丙烯、氯化聚乙烯；

氯化改性的橡膠類聚合物；所述橡膠類聚合物優選為天然橡膠，丁基橡膠，丁苯橡膠和硅橡膠中的任意一種或幾種；在本發明的某些具體實施例中，其為氯化丁基橡膠；

環氧樹脂類聚合物中的任意一種或幾種；其優選為環氧樹脂E51。

所述表面張力改進劑的含量優選為0.1wt％～30wt％，更優選為0.5wt％～10wt％。

本發明對上述聚丙烯復合材料的制備方法并無特殊限定，可以為本領域技術人員公知的常規制備方法，如通過螺桿擠出機熔融混合造粒，密煉機熔融共混后切粒或溶劑溶解-共沉淀的方法制備即可得到，制備方法簡單。

本發明提供的上述聚丙烯復合材料具有良好的發泡性能，可以作為制備PP發泡材料的原料應用。制備PP發泡材料是，其適用于擠出發泡，模壓發泡，超臨界(或亞臨界)釜式發泡等多種發泡工藝，具有比其他PP材料更好的發泡性能。

本發明提供的上述聚丙烯復合材料可用于制備聚丙烯泡沫材料。

所述聚丙烯泡沫材料，優選還包括：適用于泡沫材料的功能助劑。

所述功能助劑可以為本領域技術人員公知的泡沫材料功能助劑，如成核劑、潤滑劑、增塑劑、抗氧化劑、防老劑、抗靜電劑、阻燃劑、導電助劑等功能助劑，本發明對其具體型號以及添加量并無特殊限定，可以根據需要自行添加。

本發明對上述PP泡沫材料的發泡方法并無特殊限定，可以為本領域技術人員熟知的發泡方法。

本發明對制備的PP復合材料熔體表面張力進行測試，方法如下：

利用圖1所示的裝置，將PP復合材料或添加了功能助劑的復合材料熔融至200℃，利用熔體馬達將復合材料從毛細管口擠出，形成完整液滴，此時用高清圖像采集器采集液滴輪廓信息。利用電腦軟件，對液滴邊界信息進行分析，并利用公式(1)算出熔體的表面張力。

公式(1)；

公式(1)中的ΔP為熔體表面兩側壓力差，γ為熔體表面張力，R₁和R₂為液滴的兩個曲率半徑。

圖1是測試PP復合材料熔體表面張力的裝置示意圖，其中，1是光源；2是恒溫箱；3是觀察窗；4是熔體馬達；5是毛細管；6是熔體液滴；7是高清圖像采集器；8是電腦。

為了進一步說明本發明，下面結合實施例對本發明提供的具有低熔體表面張力的聚丙烯復合材料進行詳細描述。

實施例1：

均聚PP(燕山石化T30S)中加入0.1％甘油和0.2％抗氧劑B215，其在200℃空氣中的表面張力為20mJ/m²。該PP復合材料進行擠出發泡，泡孔穩定性提高，得到較好產品；該PP復合材料進行釜式發泡，CO₂壓力5MPa，發泡溫度窗口164～167℃，發泡倍率8～20倍。

實施例2：

均聚PP(燕山石化T30S)中加入5％苯乙酮和0.2％抗氧劑B215，其在200℃空氣中的表面張力為19mJ/m²，利用該PP復合材料進行擠出發泡，泡孔穩定，可得到良好產品；利用其進行釜式發泡，CO₂壓力5MPa，發泡溫度窗口162～167℃，發泡倍率15～25倍。

實施例3：

共聚PP(燕山石化4220)中加入10％十八烷基胺和0.2％抗氧劑B215，其在200℃空氣中的表面張力為16mJ/m²。利用該PP復合材料擠出發泡，泡孔穩定，可得到良好產品；利用其進行釜式發泡，CO₂壓力5MPa，發泡溫度窗口133～139℃，發泡倍率10～20倍。

實施例4：

均聚PP(燕山石化T30S)中加入5％油酸和0.2％抗氧劑B215，其在200℃空氣中的表面張力為20mJ/m²。利用該PP復合材料擠出發泡，泡孔穩定，可得到良好產品；利用其進行釜式發泡，CO₂壓力5MPa，發泡溫度窗口162～167℃，發泡倍率10～30倍。

實施例5：

均聚PP(燕山石化T30S)中加入5％芥酸酰胺和0.2％抗氧劑B215，其在200℃空氣中的表面張力為20mJ/m²。利用該PP復合材料擠出發泡，泡孔穩定，可得到良好產品；利用其進行釜式發泡，CO₂壓力5MPa，發泡溫度窗口162～167℃，發泡倍率10～30倍。

實施例6：

均聚PP(燕山石化T30S)中加入10％OP-10、5％硬脂酸甘油酯和0.2％抗氧劑B215，其在200℃空氣中的表面張力為16mJ/m²。利用該PP復合材料擠出發泡，泡孔穩定，可得到良好產品；利用其進行釜式發泡，CO₂壓力5MPa，發泡溫度窗口在162～167℃，發泡倍率10～35倍。

實施例7：

均聚PP(燕山石化T30S)中加入3％溴代十六烷基吡啶和0.2％抗氧劑B215，其在200℃空氣中的表面張力為19mJ/m²。利用該PP復合材料擠出發泡，泡孔穩定，可得到良好產品；利用其進行釜式發泡，CO₂壓力5MPa，發泡溫度窗口在162～167℃，發泡倍率10～35倍。

實施例8：

共聚PP(燕山石化4220)中加入4％十六烷基磷酸酯、6％十二烷基苯磺酸鈉和0.2％抗氧劑B215，其在200℃空氣中的表面張力為17mJ/m²。利用該PP復合材料擠出發泡，泡孔穩定，可得到良好產品；利用其進行釜式發泡，CO₂壓力5MPa，發泡溫度窗口在131～136℃，發泡倍率10～30倍。

實施例9：

均聚PP(燕山石化T30S)中加入10％聚乳酸、0.2％抗氧劑B215和2％高導電性石墨，其在200℃空氣中的表面張力為17mJ/m²。利用該PP復合材料擠出發泡，泡孔穩定，可得到良好產品；利用其進行釜式發泡，CO₂壓力5MPa，發泡溫度窗口在161～166℃，發泡倍率15～35倍。

實施例10：

均聚PP(燕山石化T30S)中加入30％氯化聚丙烯、0.2％抗氧劑B215和2％阻燃劑膨脹石墨，其在200℃空氣中的表面張力為18mJ/m²。利用該PP復合材料擠出發泡，泡孔穩定，可得到良好產品；利用其進行釜式發泡，CO₂壓力5MPa，發泡溫度窗口在162～167℃，發泡倍率10～25倍。

實施例11：

均聚PP(燕山石化T30S)中加入5％馬來酸酐改性聚異戊二烯、2％聚丙烯酸、3％聚醋酸乙烯酯、0.2％抗氧劑B215，其在200℃空氣中的表面張力為19mJ/m²。利用該PP復合材料擠出發泡，泡孔穩定，可得到良好產品；利用其進行釜式發泡，CO₂壓力5MPa，發泡溫度窗口在161～167℃，發泡倍率12～30倍。

實施例12：

均聚PP(燕山石化T30S)中加入5％馬來酸酐改性聚異戊二烯、2％聚丙烯酸、3％聚醋酸乙烯酯和0.2％抗氧劑B215，這種PP在200℃空氣中的表面張力為18mJ/m²。利用該PP復合材料擠出發泡，泡孔穩定，可得到良好產品；利用其進行釜式發泡，CO₂壓力5MPa，發泡溫度窗口在161～166℃，發泡倍率10～25倍。

實施例13：

共聚PP(燕山石化4220)中加入10％聚氨酯、2％環氧樹脂E51、2％氯化丁基橡膠和0.2％抗氧劑B215，其在200℃空氣中的表面張力為15mJ/m²。利用該PP復合材料擠出發泡，泡孔穩定，可得到良好產品；利用其進行釜式發泡，CO₂壓力5MPa，發泡溫度窗口在130～138℃，發泡倍率10～30倍。

比較例1

均聚PP(燕山石化T30S)中加入0.2％抗氧劑B215，其在200℃空氣中的表面張力為25mJ/m²。利用這種均聚PP進行擠出發泡，泡孔塌陷、破裂嚴重；利用該PP進行釜式發泡，CO₂壓力5MPa，發泡溫度窗口在165～167℃，發泡倍率3～12倍。

比較例2：

共聚PP(燕山石化4220)中加入0.2％抗氧劑B215，其在200℃空氣中的表面張力為24mJ/m²。利用這種共聚PP進行擠出發泡，泡孔塌陷、破裂嚴重；利用該共聚PP進行釜式發泡，CO₂壓力5MPa，發泡溫度窗口在135～137℃，發泡倍率5～15倍。

由上述實施例及比較例可知，加入表面張力改進劑后，復合材料在熔融狀態下的表面張力明顯降低。且發泡性能得到改善，發泡窗口變寬，發泡倍率增大。同時加入功能助劑后，PP復合材料依然可以保持良好的發泡性能。

以上實施例的說明只是用于幫助理解本發明的方法及其核心思想。應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以對本發明進行若干改進和修飾，這些改進和修飾也落入本發明權利要求的保護范圍內。