一种耐高温PP材料的制备工艺的制作方法

一种耐高温pp材料的制备工艺
技术领域
1.本发明涉及塑料技术领域，具体为一种耐高温pp材料的制备工艺。


背景技术：

2.pp材料是丙烯通过加聚而成的聚合物，是一种热塑性合成树脂，具有耐化学性、电绝缘性、高机械强度和良好的耐磨加工特性、优异的力学性能、广泛应用于各类纤维制品、汽车、化工、建筑等领域。但pp材料存在耐热性差的问题，严重限制了它的应用范围，如何提高pp材料的耐热性成为研究重点。如专利申请号为cn114702758a的专利《一种阻燃耐热型改性pp塑料粒子的制备方法》公开了一种阻燃耐热型改性pp塑料粒子的制备方法，在基础的pp中加入了玻璃纤维、少量的三元乙丙橡胶增韧剂、膨胀型阻燃剂，使改性之后的pp可以在高温的环境下保持硬度与形状，且阻燃效果大幅度提高。
3.交联剂又称架桥剂，分子中含有多个官能团或者分子内含有多个不饱和双键的物质，与聚烃类树脂相互作用，在聚合物分子链间形成桥键，进行交联，变成三维网状结构的物质，能够提高聚合物的强度、耐热性、表面附着力等力学性能，如文献《助交联剂三(甲基丙烯酸)三羟甲基丙烷酯在丁腈橡胶/热塑性聚酯弹性体共混物中的应用》研究了助交联剂三(甲基丙烯酸)三羟甲基丙烷酯对丁腈橡胶/热塑性聚酯弹性体共混物性能的影响。结果表明，助交联剂不仅有加快硫化速率的作用，也具有一定的增塑效果，并且助交联剂三(甲基丙烯酸)三羟甲基丙烷酯的加入能够提高丁腈橡胶/热塑性聚酯弹性体共混物的拉伸强度、撕裂强度、定伸应力、硬度、耐油性等力学性能。
4.现有技术中的交联剂多为二醇类、二胺类，本发明制备得到的一种新型的三醇类交联剂，能够与更多的酸酐进行开环交联反应，形成较多的末端羧酸。


技术实现要素：

5.(一)解决的技术问题
6.针对现有技术的不足，本发明提供了一种耐高温pp材料的制备工艺，制备得到的pp塑料具有优良的耐高温和力学性能。
7.(二)技术方案
8.一种耐高温pp材料的制备工艺，所述制备工艺为：
9.(1)在-10℃至0℃下，将环氧苯乙烷溶于装有乙醚溶剂的烧瓶中，保持通入氨气，向其中加入氨基钠，反应20-30h，升温至20-35℃，再向其中加入去离子水，搅拌反应20-50min，静置、分层、乙醚萃取、干燥、减压、旋蒸得到2-氨基-1-苯乙醇。
10.(2)在55-75℃下，向烧瓶中依次加入2-氨基-1-苯乙醇、环氧苯乙烷搅拌反应3-6h，冷却至室温，得到三(2-苯基)三醇胺交联剂。
11.(3)在20-35℃下，向装有n-甲基吡咯烷酮溶剂的烧瓶中依次加入三(2-苯基)三醇胺、芳基二醇的混合醇和联苯二酐、均苯四甲酸二酐的混合二酐，控制保持氮气氛围下，搅拌反应5-10h，再升温至75-95℃，继续反应30-40h，再向其中加入偏苯三酸酐反应2-5h，真
空干燥，得到聚酯酸改性剂。
12.(4)在200-300℃下，将干燥后的pp、聚酯酸改性剂、甲基丙烯酸缩水甘油酯增容剂在高速混炼机中进行混合均匀，双螺杆挤出机挤出造粒，烘干箱烘干、注射机注射成型，得到耐高温pp塑料。
13.进一步地，所述步骤(1)中环氧苯乙烷与氨基钠的摩尔比为1:4.5-5.2。
14.进一步地，所述步骤(2)中2-氨基-1-苯乙醇、环氧苯乙烷的摩尔比为1:1-1.2。
15.进一步地，所述步骤(3)中三(2-苯基)三醇胺、芳基二醇的摩尔比为1:0.5-1.2。
16.进一步地，所述步骤(3)中联苯二酐、均苯四甲酸二酐的摩尔比为1:1-1.6。
17.进一步地，所述步骤(3)中偏苯三酸酐的物质的量分数为3％-6％。
18.进一步地，所述步骤(4)中pp、聚酯酸改性剂、甲基丙烯酸缩水甘油酯增容剂的质量比为1:0.04-0.06:0.02-0.025。
19.(三)有益的技术效果
20.环氧苯乙烷在氨气的氛围下，与氨基钠反应进行开环反应，其中氨基钠中的氨基进攻环氧集团中位阻较小的一端，且氧的电负性更大，与苯环的超共轭能力更强，反应得到2-氨基-1-苯乙醇。再与环氧苯乙烷反应，得到三(2-苯基)三醇胺交联剂。三(2-苯基)三醇胺、芳基二醇的混合醇和联苯二酐、均苯四甲酸二酐的混合二酐、与偏苯三酸酐反应，得到一种新型聚酯酸改性剂。将聚丙烯、聚酯酸改性剂、甲基丙烯酸缩水甘油酯增容剂混合均匀，挤出造粒，烘干、注射成型，得到耐高温pp塑料。
21.其中制备得到的三(2-苯基)三醇胺交联剂具有的三醇结构能够与混合酐进行开环成酸反应，提高了反应中末端羧基的含量，聚酯酸改性剂中的末端羧基受热脱羧交联，具有立体网状结构，聚合物内部的分子链间和分子链内，通过物理缠扰、化学交联形成超分子聚集体，相互碰撞形成更大范围、更致密的网络结构，增强分子链间的作用，提升了塑料的热稳定性、玻璃化转变温度、热分解速度，并且由于分子链间的形成，塑料制品具有较强的水分子吸附能力、耐高温和抗剪切性能。
附图说明
22.图1是三(2-苯基)三醇胺交联剂的制备路线。
23.图2是耐高温pp塑料的缺口冲击强度测试图。
24.图3是耐高温pp塑料的差示扫描量热分析(dsc)曲线。
具体实施方式
25.实施例1
26.(1)在-5℃下，将6mol的环氧苯乙烷溶于装有乙醚溶剂的烧瓶中，保持通入氨气，向其中加入28mol的氨基钠，反应24h，升温至30℃，再向其中加入去离子水，搅拌反应40min，静置、分层、乙醚萃取、干燥、减压、旋蒸得到2-氨基-1-苯乙醇。
27.(2)在55℃下，向烧瓶中依次加入8mol的2-氨基-1-苯乙醇、8mol的环氧苯乙烷搅拌反应3h，冷却至室温，得到三(2-苯基)三醇胺交联剂。
28.(3)在30℃下，向装有n-甲基吡咯烷酮溶剂的烧瓶中依次加入20mol的三(2-苯基)三醇胺、20mol的芳基二醇的混合醇和15mol的联苯二酐、20mol的均苯四甲酸二酐的混合二
酐，控制保持氮气氛围下，搅拌反应8h，再升温至80℃，继续反应35h，再向其中加入物质的量分数为4％的偏苯三酸酐反应4h，真空干燥，得到聚酯酸改性剂。
29.(4)在300℃下，将干燥后的120g的聚丙烯、6g的聚酯酸改性剂、3g的甲基丙烯酸缩水甘油酯增容剂在高速混炼机中进行混合均匀，双螺杆挤出机挤出造粒，烘干箱烘干、注射机注射成型，得到耐高温pp塑料。
30.实施例2
31.(1)在0℃下，将6mol的环氧苯乙烷溶于装有乙醚溶剂的烧瓶中，保持通入氨气，向其中加入30mol的氨基钠，反应25h，升温至30℃，再向其中加入去离子水，搅拌反应40min，静置、分层、乙醚萃取、干燥、减压、旋蒸得到2-氨基-1-苯乙醇。
32.(2)在60℃下，向烧瓶中依次加入8mol的2-氨基-1-苯乙醇、9mol的环氧苯乙烷搅拌反应5h，冷却至室温，得到三(2-苯基)三醇胺交联剂。
33.(3)在30℃下，向装有n-甲基吡咯烷酮溶剂的烧瓶中依次加入20mol的三(2-苯基)三醇胺、24mol的芳基二醇的混合醇和15mol的联苯二酐、15mol的均苯四甲酸二酐的混合二酐，控制保持氮气氛围下，搅拌反应10h，再升温至75℃，继续反应35h，再向其中加入物质的量分数为4％的偏苯三酸酐反应3h，真空干燥，得到聚酯酸改性剂。
34.(4)在300℃下，将干燥后的120g的聚丙烯、7.2g的聚酯酸改性剂、3g的甲基丙烯酸缩水甘油酯增容剂在高速混炼机中进行混合均匀，双螺杆挤出机挤出造粒，烘干箱烘干、注射机注射成型，得到耐高温pp塑料。
35.实施例3
36.(1)在-5℃下，将6mol的环氧苯乙烷溶于装有乙醚溶剂的烧瓶中，保持通入氨气，向其中加入30mol的氨基钠，反应26h，升温至30℃，再向其中加入去离子水，搅拌反应45min，静置、分层、乙醚萃取、干燥、减压、旋蒸得到2-氨基-1-苯乙醇。
37.(2)在60℃下，向烧瓶中依次加入8mol的2-氨基-1-苯乙醇、9mol的环氧苯乙烷搅拌反应3h，冷却至室温，得到三(2-苯基)三醇胺交联剂。
38.(3)在20℃下，向装有n-甲基吡咯烷酮溶剂的烧瓶中依次加入20mol的三(2-苯基)三醇胺、10mol的芳基二醇的混合醇和15mol的联苯二酐、15mol的均苯四甲酸二酐的混合二酐，控制保持氮气氛围下，搅拌反应5h，再升温至75℃，继续反应30h，再向其中加入物质的量分数为3％的偏苯三酸酐反应2h，真空干燥，得到聚酯酸改性剂。
39.(4)在250℃下，将干燥后的120g的聚丙烯、6g的聚酯酸改性剂、2.8g的甲基丙烯酸缩水甘油酯增容剂在高速混炼机中进行混合均匀，双螺杆挤出机挤出造粒，烘干箱烘干、注射机注射成型，得到耐高温pp塑料。
40.实施例4
41.(1)在-10℃下，将6mol的环氧苯乙烷溶于装有乙醚溶剂的烧瓶中，保持通入氨气，向其中加入27mol的氨基钠，反应20h，升温至20℃，再向其中加入去离子水，搅拌反应20min，静置、分层、乙醚萃取、干燥、减压、旋蒸得到2-氨基-1-苯乙醇。
42.(2)在60℃下，向烧瓶中依次加入8mol的2-氨基-1-苯乙醇、9mol的环氧苯乙烷搅拌反应5h，冷却至室温，得到三(2-苯基)三醇胺交联剂。
43.(3)在30℃下，向装有n-甲基吡咯烷酮溶剂的烧瓶中依次加入20mol的三(2-苯基)三醇胺、20mol的芳基二醇的混合醇和15mol的联苯二酐、15mol的均苯四甲酸二酐的混合二
酐，控制保持氮气氛围下，搅拌反应8h，再升温至75℃，继续反应35h，再向其中加入物质的量分数为6％的偏苯三酸酐反应3h，真空干燥，得到聚酯酸改性剂。
44.(4)在250℃下，将干燥后的120g的聚丙烯、6g的聚酯酸改性剂、2.8g的甲基丙烯酸缩水甘油酯增容剂在高速混炼机中进行混合均匀，双螺杆挤出机挤出造粒，烘干箱烘干、注射机注射成型，得到耐高温pp塑料。
45.实施例5
46.(1)在0℃下，将6mol的环氧苯乙烷溶于装有乙醚溶剂的烧瓶中，保持通入氨气，向其中加入31.2mol的氨基钠，反应30h，升温至35℃，再向其中加入去离子水，搅拌反应50min，静置、分层、乙醚萃取、干燥、减压、旋蒸得到2-氨基-1-苯乙醇。
47.(2)在75℃下，向烧瓶中依次加入8mol的2-氨基-1-苯乙醇、9.6mol的环氧苯乙烷搅拌反应6h，冷却至室温，得到三(2-苯基)三醇胺交联剂。
48.(3)在35℃下，向装有n-甲基吡咯烷酮溶剂的烧瓶中依次加入20mol的三(2-苯基)三醇胺、24mol的芳基二醇的混合醇和15mol的联苯二酐、24mol的均苯四甲酸二酐的混合二酐，控制保持氮气氛围下，搅拌反应10h，再升温至95℃，继续反应40h，再向其中加入物质的量分数为6％的偏苯三酸酐反应5h，真空干燥，得到聚酯酸改性剂。
49.(4)在200℃下，将干燥后的120g的聚丙烯、4.8g的聚酯酸改性剂、2.4g的甲基丙烯酸缩水甘油酯增容剂在高速混炼机中进行混合均匀，双螺杆挤出机挤出造粒，烘干箱烘干、注射机注射成型，得到耐高温pp塑料。
50.对比例1
51.(4)在251℃下，将干燥后的120g的聚丙烯、3g的甲基丙烯酸缩水甘油酯增容剂在高速混炼机中进行混合均匀，双螺杆挤出机挤出造粒，烘干箱烘干、注射机注射成型，得到耐高温pp塑料。
52.按照gb/t1040-2018测试拉伸强度。
53.按照gb/t9341-2008测试弯曲强度。
54.按照gb/t1843-2008测试缺口冲击强度。
55.使用差示扫描量热仪测试温度变化
[0056] 拉伸强度/mpa弯曲强度/mpa实施例1152261实施例2148248实施例3161259实施例4140252实施例5178250对比例1123185
[0057]
实施例5的耐高温pp塑料拉伸强度最大，为178mpa，实施例的1耐高温pp塑料的弯曲强度最大，为261mpa。对比例1的耐高温pp塑料的拉伸强度和弯曲强度均较小。
[0058]
实施例5的耐高温pp塑料的缺口冲击强度最大，对比例1的耐高温pp塑料的缺口冲击强度最小。
[0059]
实施例5的耐高温pp塑料的耐热性最好，对比例1的耐高温pp塑料耐热性最差。

技术特征：
1.一种耐高温pp材料的制备工艺，其特征在于：所述制备工艺为：(1)在-10℃至0℃下，将环氧苯乙烷溶于装有乙醚溶剂的烧瓶中，保持通入氨气，向其中加入氨基钠，反应20-30h，升温至20-35℃，再向其中加入去离子水，搅拌反应20-50min，静置、分层、乙醚萃取、干燥、减压、旋蒸得到2-氨基-1-苯乙醇；(2)在55-75℃下，向烧瓶中依次加入2-氨基-1-苯乙醇、环氧苯乙烷搅拌反应3-6h，冷却至室温，得到三(2-苯基)三醇胺交联剂；(3)在20-35℃下，向装有n-甲基吡咯烷酮溶剂的烧瓶中依次加入三(2-苯基)三醇胺、芳基二醇的混合醇和联苯二酐、均苯四甲酸二酐的混合二酐，控制保持氮气氛围下，搅拌反应5-10h，再升温至75-95℃，继续反应30-40h，再向其中加入偏苯三酸酐反应2-5h，真空干燥，得到聚酯酸改性剂；(4)在200-300℃下，将干燥后的pp、聚酯酸改性剂、甲基丙烯酸缩水甘油酯增容剂在高速混炼机中进行混合均匀，双螺杆挤出机挤出造粒，烘干箱烘干、注射机注射成型，得到耐高温pp塑料。2.根据权利要求1所述的耐高温pp材料的制备工艺，其特征在于：所述步骤(1)中环氧苯乙烷与氨基钠的摩尔比为1:4.5-5.2。3.根据权利要求1所述的耐高温pp材料的制备工艺，其特征在于：所述步骤(2)中2-氨基-1-苯乙醇、环氧苯乙烷的摩尔比为1:1-1.2。4.根据权利要求1所述的耐高温pp材料的制备工艺，其特征在于：所述步骤(3)中三(2-苯基)三醇胺、芳基二醇的摩尔比为1:0.5-1.2。5.根据权利要求1所述的耐高温pp材料的制备工艺，其特征在于：所述步骤(3)中联苯二酐、均苯四甲酸二酐的摩尔比为1:1-1.6。6.根据权利要求1所述的耐高温pp材料的制备工艺，其特征在于：所述步骤(3)中偏苯三酸酐的物质的量分数为3％-6％。7.根据权利要求1所述的耐高温pp材料的制备工艺，其特征在于：所述步骤(4)中pp、聚酯酸改性剂、甲基丙烯酸缩水甘油酯增容剂的质量比为1:0.04-0.06:0.02-0.025。

技术总结
本发明涉及塑料技术领域，且公开了一种耐高温PP材料的制备工艺。2-氨基-1-苯乙醇与环氧苯乙烷反应，得到三(2-苯基)三醇胺交联剂。三(2-苯基)三醇胺、芳基二醇的混合醇和联苯二酐、均苯四甲酸二酐的混合二酐与偏苯三酸酐反应，得到一种新型聚酯酸改性剂。将PP、聚酯酸改性剂、甲基丙烯酸缩水甘油酯增容剂混合均匀，挤出造粒，烘干、注射成型，得到耐高温PP塑料。其中聚合物内部的分子链间和分子链内，通过物理缠扰、化学交联形成超分子聚集体，形成更大范围、更致密的网络结构，提升了塑料的热稳定性、玻璃化转变温度、热分解速度，塑料制品具有较强的水分子吸附能力、耐高温和抗剪切性能。耐高温和抗剪切性能。耐高温和抗剪切性能。


技术研发人员：黄妙如
受保护的技术使用者：揭阳市良伟塑料模具厂有限公司
技术研发日：2023.04.27
技术公布日：2023/8/9