一种氧化铝的改性方法转让专利
申请号 : CN201711212814.1
文献号 : CN109836618B
文献日 : 2021-03-30
发明人 : 张文学 , 朱博超 , 辛忠 , 徐人威 , 黄安平 , 赵世成 , 高琳 , 董万卓 , 蒋晓峰 , 李忠 , 刘永军 , 巨娟霞 , 王卓妮 , 王霞 , 宋赛楠 , 刘小燕 , 刘强 , 邓守军 , 段成龙
申请人 : 中国石油天然气股份有限公司
摘要 :
权利要求 :
1.一种氧化铝的改性方法,其特征在于,在反应器中于搅拌条件下,将芳香族羧酸和氧化铝颗粒加入有机溶剂中,在90℃-130℃下反应2-12h,所得产物经洗涤、干燥得到表面芳香族羧酸改性氧化铝,所述芳香族羧酸包括苯甲酸、对甲基苯甲酸、邻甲基苯甲酸、间甲基苯甲酸、对乙基苯甲酸、对叔丁基苯甲酸、间叔丁基苯甲酸、对乙烯基苯甲酸、对甲氧基苯甲酸、对羟基苯甲酸、邻羟基苯甲酸、对氯苯甲酸、间溴苯甲酸、对氨基苯甲酸、对苯二甲酸、1-萘甲酸、2-萘甲酸、4-甲基-1-萘甲酸、4-甲氧基-1-萘甲酸、2-羟基-3-萘甲酸、6-溴-2-萘甲酸。
2.根据权利要求1所述的氧化铝的改性方法,其特征在于,基于100质量份氧化铝颗粒,所述芳香族羧酸添加量为50至100质量份。
3.根据权利要求1所述的氧化铝的改性方法,其特征在于,所述氧化铝颗粒为纳米级氧化铝颗粒。
4.根据权利要求1所述的氧化铝的改性方法,其特征在于,所述氧化铝颗粒为1-100纳米的氧化铝纳米颗粒。
5.根据权利要求1所述的氧化铝的改性方法,其特征在于,所述表面芳香族羧酸改性氧化铝能够作为成核剂应用。
6.根据权利要求5所述的氧化铝的改性方法,其特征在于,所述表面芳香族羧酸改性氧化铝作为成核剂,以基础树脂质量为基准,其添加量为0.01wt%至1wt%。
7.根据权利要求6所述的氧化铝的改性方法,其特征在于,所述基础树脂为聚丙烯树脂。
8.一种氧化铝的改性方法,其特征在于,在反应器中于搅拌条件下,将芳香族羧酸和氧化铝颗粒加入有机溶剂中,在90℃-130℃下反应2-12h,所得产物经洗涤、干燥得到表面芳香族羧酸改性氧化铝,当芳香族羧酸为苯甲酸类时,所述表面芳香族羧酸改性氧化铝具有通式(I)的结构,
其中,R11,R12,R13,R14和R15各自独立地表示氢原子、C1-C10的烷基、C2-C10的链烯基、C2-C10的烷氧基或者羟基、卤素、氨基。
9.一种氧化铝的改性方法,其特征在于,在反应器中于搅拌条件下,将芳香族羧酸和氧化铝颗粒加入有机溶剂中,在90℃-130℃下反应2-12h,所得产物经洗涤、干燥得到表面芳香族羧酸改性氧化铝,当芳香族羧酸为萘甲酸类时,所述表面芳香族羧酸改性氧化铝具有通式(Ⅱ)的结构,
其中,通式(Ⅱ)R21,R22,R23,R24,R25,R26和R27各自独立地表示氢原子、C1-C10的烷基、C2-C10的链烯基、C2-C10的烷氧基或者羟基、卤素、氨基。
10.根据权利要求8或9所述的氧化铝改性方法,其特征在于,所述通式(I)或通式(Ⅱ)中C1-C10的烷基包括甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基或环丙基。
11.根据权利要求8或9所述的氧化铝改性方法,其特征在于所述通式(I)或通式(Ⅱ)中C2-C10的链烯基包括乙烯基、丙烯基、烯丙基、1-正丁烯基。
12.根据权利要求8或9所述的氧化铝改性方法,其特征在于,所述通式(I)或通式(Ⅱ)中C2-C10的烷氧基包括甲氧基、乙氧基、丙氧基、异丙氧基、环丙氧基。
13.根据权利要求8或9所述的氧化铝改性方法,其特征在于,所述卤素包括氟、氯、溴。
说明书 :
一种氧化铝的改性方法
技术领域
背景技术
性差、抗蠕变性差、抗冲击性能差、容易老化等缺点,限制了PP的推广和使用。为此,国内外
对PP的改性进行了广泛而深入的研究。与其他聚合物混合或者在PP中添加填充剂是简单易
行、成本低廉、效果显著的改性方法。其中,具有成核效果的填充剂被称为成核剂。
酸酯盐类等有机小分子。无机粒子作为成核剂的研究近年来也受到越来越多的关注。但是,
无机粒子自身的范德华吸引力十分强,容易发生团聚,导致最终在聚丙烯中的成核质点数
量下降,降低了成核效率。因此需要对无机粒子颗粒表面进行化学改性,以提高无机粒子颗
粒与聚合物之间的相互作用,从而提高成核效率。
化铝颗粒进行表面改性,一般都是采用硅烷偶联剂对其进行表面修饰。虽然能够改善氧化
铝颗粒与聚合物之间的相互作用,但是仍需要很大的添加量才能达到较好的改性效果。如
文献“Crystallization,mechanical,and fracture behaviors of spherical alumina
filled polypropylene nanocomposites”43(24):3652-3664,Journal of Polymer
Science Part B:Polymer Physics(2005年出版)所述,添加硅烷偶联剂改性的氧化铝颗粒
后,添加量在1.5wt%-5wt%时,聚丙烯的结晶温度和空白聚丙烯树脂相比只提高了4℃,而
当硅烷偶联剂改性后的氧化铝颗粒添加量小于1.5wt%时,聚丙烯的结晶温度无明显提升。
因此对氧化铝颗粒的表面改性的研究仍旧十分迫切,有必要采用新型的表面改性方法,改
善氧化铝颗粒表面的化学环境,促进氧化铝颗粒在聚丙烯中的分散,起到良好的成核剂效
果。
发明内容
果好。
粒。
加量可以是从下限51、55、60、75、80或90质量份至上限55、65、75、85、90或100质量份。例如,
羧酸的添加量可以是在50至100质量份范围内,或者羧酸的添加量可以是在50至90质量份
范围内,或者羧酸的添加量可以是在65至90质量份范围内。
对羟基苯甲酸、邻羟基苯甲酸、对氯苯甲酸、间溴苯甲酸、对氨基苯甲酸、对苯二甲酸、1-萘
甲酸、2-萘甲酸、4-甲基-1-萘甲酸、4-甲氧基-1-萘甲酸、2-羟基-3-萘甲酸、6-溴-2-萘甲
酸。本发明中作为更优选的实施方案,所述芳香族羧酸选自以下物质中的一种:苯甲酸、对
甲基苯甲酸、对羟基苯甲酸、对氨基苯甲酸、2-萘甲酸、2-羟基-3-萘甲酸、6-溴-2-萘甲酸。
连接,得到结构为通式(I)或通式(II)的表面芳香族羧酸改性的氧化铝颗粒。
基、丙烯基、烯丙基或1-正丁烯基;作为优选,所述C2-C10的链烯基为乙烯基或丙烯基。C2-C10
的烷氧基包括但不限于甲氧基、乙氧基、丙氧基、异丙氧基或环丙氧基等;作为优选,所述
C2-C10的烷氧基为甲氧基或乙氧基。所述卤素包括但不限于氟、氯或溴;作为优选,所述卤素
为氯或溴。
中并披露于本申请中;例如,表面羧酸改性氧化铝颗粒的总量可以是从下限0.01、0.015、
0.05、0.1、0.2、0.3、0.6、0.8或0.9wt%至上限0.02、0.025、0.08、0.15、0.3、0.4、0.65、0.9
或1wt%。例如,表面羧酸改性氧化铝颗粒的总量可以是0.01wt%至1wt%范围内,或者表面
羧酸改性氧化铝颗粒的总量可以是在0.03wt%至0.8wt%范围内,或者0.01wt%至0.8wt%
范围内。加入方式可采用现有技术中任一方式进行,如挤出、注塑、模压等。
比提高可以是至少7、8、10、12、14或15℃的下限。而使用未改性氧化铝颗粒,当其添加量小
于1.5wt%时,聚丙烯的结晶温度无明显提升。
有单独的值和子范围内都包括在本申请中并披露于本申请中;例如,结晶温度的相比提高
可以是至少7、8、10、12、14或15℃的下限。而使用硅烷偶联剂改性后的氧化铝颗粒,当其添
加量小于1.5wt%时,聚丙烯的结晶温度无明显提升;硅烷偶联剂改性后的氧化铝颗粒添加
量在1.5wt%至5wt%时,聚丙烯的结晶温度和空白聚丙烯树脂相比才只提高了4℃。
善了氧化铝颗粒表面的微观化学环境,得到了成核效果优异的无机粒子成核剂。通过加入
改性氧化铝颗粒后,有效促进聚丙烯结晶,提高聚丙烯的结晶温度,改善聚丙烯力学性能,
而且在改性氧化铝颗粒添加量极小的情况下就能达到良好的改善效果。
附图说明
具体实施方式
速率为1.3mm/min。
℃干燥得到白色粉末。该样品记为BA-Al2O3。
涤,40℃干燥得到白色粉末。该样品记为PTA-Al2O3。
异丙醇洗涤,80℃干燥得到白色粉末。该样品记为PHBA-Al2O3。
异丙醇和乙醇分别洗涤,80℃干燥得到白色粉末。该样品记为PABA-Al2O3。
和乙醇分别洗涤,90℃干燥得到白色粉末。该样品记为NA-Al2O3。
用异丙醇和乙醇分别洗涤,90℃干燥得到白色粉末。该样品记为HNA-Al2O3。
异丙醇和乙醇分别洗涤,90℃干燥得到白色粉末。该样品记为BNA-Al2O3。
的T30S、独山子石化的K9928H来予以说明实验效果,但聚丙烯并不仅限于T30S和K9928H。
实施例9 T30S BA-Al2O3 0.1
实施例10 T30S BA-Al2O3 0.2
实施例11 K9928H BA-Al2O3 0.5
实施例12 K9928H BA-Al2O3 1.0
实施例13 T30S PTA-Al2O3 0.05
实施例14 T30S PTA-Al2O3 0.1
实施例15 T30S PTA-Al2O3 0.2
实施例16 K9928H PTA-Al2O3 0.5
实施例17 K9928H PTA-Al2O3 1.0
实施例18 T30S PHBA-Al2O3 0.05
实施例19 T30S PHBA-Al2O3 0.1
实施例20 T30S PHBA-Al2O3 0.2
实施例21 K9928H PHBA-Al2O3 0.5
实施例22 K9928H PHBA-Al2O3 1.0
实施例23 T30S PABA-Al2O3 0.05
实施例24 T30S PABA-Al2O3 0.1
实施例25 T30S PABA-Al2O3 0.2
实施例26 K9928H PABA-Al2O3 0.5
实施例27 K9928H PABA-Al2O3 1.0
实施例28 T30S NA-Al2O3 0.05
实施例29 T30S NA-Al2O3 0.1
实施例30 T30S NA-Al2O3 0.2
实施例31 K9928H NA-Al2O3 0.5
实施例32 K9928H NA-Al2O3 1.0
实施例33 T30S HNA-Al2O3 0.05
实施例34 T30S HNA-Al2O3 0.1
实施例35 T30S HNA-Al2O3 0.2
实施例36 K9928H HNA-Al2O3 0.5
实施例37 K9928H HNA-Al2O3 1.0
实施例38 T30S BNA-Al2O3 0.05
实施例39 T30S BNA-Al2O3 0.1
实施例40 T30S BNA-Al2O3 0.2
实施例41 K9928H BNA-Al2O3 0.5
实施例42 K9928H BNA-Al2O3 1.0
比较例1 T30S Al2O3甲 0.05
比较例2 T30S Al2O3甲 0.1
比较例3 T30S Al2O3甲 0.2
比较例4 K9928H Al2O3乙 0.5
比较例5 K9928H Al2O3乙 1.0
比较例6 T30S — 0
比较例7 K9928H — 0
数进行挤出,制备得到含有BA-Al2O3成核剂的聚丙烯树脂组合物,然后按照表2工艺参数注
塑成标准样条(ASTM标准),采用前述方法进行测试,各项性能列于表5。
数进行挤出,制备得到含有PTA-Al2O3成核剂的聚丙烯树脂组合物,然后按照表2工艺参数注
塑成标准样条(ASTM标准),采用前述方法进行测试,各项性能列于表5。
数进行挤出,制备得到含有PHBA-Al2O3成核剂的聚丙烯树脂组合物,然后按照表2工艺参数
注塑成标准样条(ASTM标准),采用前述方法进行测试,各项性能列于表5。
数进行挤出,制备得到含有PABA-Al2O3成核剂的聚丙烯树脂组合物,然后按照表2工艺参数
注塑成标准样条(ASTM标准),采用前述方法进行测试,各项性能列于表5。
数进行挤出,制备得到含有NA-Al2O3成核剂的聚丙烯树脂组合物,然后按照表2工艺参数注
塑成标准样条(ASTM标准),采用前述方法进行测试,各项性能列于表5。
数进行挤出,制备得到含有HNA-Al2O3成核剂的聚丙烯树脂组合物,然后按照表2工艺参数注
塑成标准样条(ASTM标准),采用前述方法进行测试,各项性能列于表5。
数进行挤出,制备得到含有BNA-Al2O3成核剂的聚丙烯树脂组合物,然后按照表2工艺参数注
塑成标准样条(ASTM标准),采用前述方法进行测试,各项性能列于表5。
制备得到含未改性氧化铝纳米颗粒甲的聚丙烯树脂组合物,然后按照表2工艺参数注塑成
标准样条(ASTM标准),采用前述方法进行测试,各项性能列于表5。
制备得到含未改性氧化铝纳米颗粒乙的聚丙烯树脂组合物,然后按照表2工艺参数注塑成
标准样条(ASTM标准),采用前述方法进行测试,各项性能列于表5。
化铝颗粒可以在仅0.1wt%的水平使用,仍然显示以较高水平观察到的结晶性能、力学性能
改善。
与未改性的氧化铝的相比明显上升。
都应属于本发明权利要求的保护范围。