添加剂和聚丙烯材料及其制备方法与流程

本发明涉及聚丙烯材料制备领域，具体而言，涉及一种添加剂和聚丙烯材料及其制备方法。

背景技术：

1、聚丙烯(pp)因其轻质、耐化学腐蚀、易加工和成本效益高等特点，已成为现代工业中不可或缺的材料之一。它在包装、汽车、纺织品、医疗器械和建筑等多个领域都有广泛的应用。特别是在熔喷非织造布的生产中，聚丙烯因其高熔融指数(hmfi)和高流动性而成为首选材料。熔喷技术是一种将聚合物熔体通过高速热气流拉伸成超细纤维的工艺，这些纤维随后会形成具有高过滤效率和低阻力特性的非织造布。

2、然而，传统的超高熔融指数聚丙烯材料制备过程中，通常需要加入过氧化物作为降解剂来降低聚合物的分子量，从而提高其流动性。这一过程虽然有效，但也存在一些缺陷：

3、环境影响：过氧化物降解过程中产生的低分子量有机物，如挥发性有机化合物(vocs)，在生产和使用过程中会释放到空气中，对环境造成污染。

4、健康风险：这些有机物的散发不仅对空气质量构成威胁，还可能对人体健康产生不利影响，尤其是对于长时间接触这些材料的工人和消费者。

5、材料性能下降：低分子量有机物的存在还可能导致聚丙烯材料发生黄变，影响其外观和性能，进而缩短其使用寿命。

6、安全性问题：某些低分子量有机物可能具有毒性或刺激性，增加了材料使用过程中的潜在风险，威胁消费者健康。

7、因此，亟需开发一种绿色、安全的超高熔融指数聚丙烯材料的制备方法。

技术实现思路

1、本发明的主要目的在于提供一种添加剂和聚丙烯材料及其制备方法，以解决现有技术中的用于熔喷的聚丙烯材料具有高散发性，污染空气的问题。

2、为了实现上述目的，根据本发明的第一个方面，提供了一种添加剂的制备方法，该制备方法包括：s1)将羰基化合物和氨基化合物混合发生聚合反应，获得第一聚合物；s2)将聚合物与助剂在超重力条件下混合，获得添加剂。

3、进一步地，羰基化合物包括不饱和羰基化合物，不饱和羰基化合物中含有2个反应官能团；反应官能团为-o-c(＝o)-ch＝ch2，不饱和羰基化合物具有式i所示结构，

4、其中，l为-亚烷基或亚杂烷基；优选地，烷烃含有1-5个碳原子；优选地，杂烷烃含有3-5个碳原子，具有式ii所示结构，

5、其中，a和b为正整数，a和b相加的值为3、4或5，x中至少含有1个n原子或1个s原子；优选地，不饱和羰基化合物包括三乙二醇二甲基丙烯酸酯、1,6-己二醇二甲基丙烯酸酯或硫醇二甘醇二丙烯酸酯中的一种或多种。

6、进一步地，氨基化合物具有式iii、式iv或式v所示结构，

7、

8、其中，a为-nh2，r各自独立选自c1-c6直链烷基，r上的远离a的末端c原子上的h可选地被-nh2取代；优选地，氨基化合物包括二己撑三胺、三乙胺或二乙烯三胺中的一种或多种。

9、进一步地，s1)包括，在反应气氛下，将羰基化合物、氨基化合物和引发剂在溶剂中混合，发生聚合反应，获得第一聚合物；优选地，引发剂包括氢氧化钠、叔丁醇钾或乙醇钠；优选地，溶剂包括dmf、dmac或四氢呋喃中的一种或多种；优选地，反应气氛包括氮气和/或惰性气体，更优选地，惰性气体包括、氩气和/或氦气；优选地，聚合反应的温度为30-80℃，聚合反应的时间为8-19小时；优选地，引发剂与溶剂的质量比为0.01-0.5：100；优选地，第一聚合物的支化度0.5-0.6，第一聚合物的熔点为120-145℃。

10、进一步地，羰基化合物和氨基化合物的质量比为4：5-3：5；优选地，羰基化合物与溶剂的质量比为1.2-3：100；优选地，氨基化合物与溶剂的质量比为1.5-5：100。

11、进一步地，s2)包括，超重力条件中，离心力场的离心力为500g-800g；优选地，助剂为水、乙醇或丙酮中的一种或多种；优选地，聚合物和助剂的质量比为3：7-1：1。

12、为了实现上述目的，根据本发明的第二个方面，提供了一种添加剂，该添加剂为利用上述任一种的添加剂的制备方法制备获得的添加剂，添加剂中含有第一聚合物和助剂，第一聚合物包裹所述助剂。

13、进一步地，添加剂为利用上述的添加剂的制备方法制备获得的添加剂。

14、为了实现上述目的，根据本发明的第三个方面，提供了一种聚丙烯材料的制备方法，该制备方法包括：将上述添加剂的制备方法制备获得的添加剂，或上述的添加剂，与聚丙烯树脂在180-200℃下混合，获得聚丙烯材料。

15、进一步地，添加剂和聚丙烯树脂的质量比为：0.5：99.5-30：70；优选地，聚丙烯材料的熔融指数为500-3200g/10min；优选地，tvoc含量≤100μg/g；优选地，聚丙烯树脂的聚合度为10000-50000。

16、为了实现上述目的，根据本发明的第四个方面，提供了一种聚丙烯材料，该聚丙烯材料为权利要求8或9中的聚丙烯材料的制备方法制备获得的聚丙烯材料。

17、进一步地，聚丙烯材料中，第一聚合物和聚丙烯树脂的质量比为：0.1-3：100；优选地，聚丙烯材料的熔融指数为500-3200g/10min；优选地tvoc含量≤100μg/g。

18、应用本发明的技术方案，通过利用羰基化合物和氨基化合物产生聚合反应，能够获得第一聚合物，在超重力条件下该第一聚合物与助剂混合，即可制备获得本申请的添加剂，该种添加剂能够与聚丙烯进一步结合制备聚丙烯材料，在应用该种添加剂的聚丙烯材料的制备过程中，减少了低分子量有机物的散发，减少了材料黄变的风险，更为绿色环保。

技术特征：

1.一种添加剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述羰基化合物包括不饱和羰基化合物，所述不饱和羰基化合物中含有2个反应官能团；

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述氨基化合物具有式iii、式iv或式v所示结构，

4.根据权利要求1-3中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述s1)包括，在反应气氛下，将所述羰基化合物、所述氨基化合物和引发剂在溶剂中混合，发生所述聚合反应，获得所述第一聚合物；

5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述羰基化合物和所述氨基化合物的质量比为3-4：5；

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述s2)包括，所述超重力条件为离心力500g-800g的离心力场；

7.一种添加剂，其特征在于，所述添加剂为利用权利要求1-6中任一项所述的添加剂的制备方法制备获得的添加剂，所述添加剂中含有所述第一聚合物和所述助剂，所述第一聚合物包裹所述助剂。

8.一种聚丙烯材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述添加剂和所述聚丙烯树脂的质量比为：0.5：99.5-30：70；

10.一种聚丙烯材料，其特征在于，所述聚丙烯材料为权利要求8或9中所述的聚丙烯材料的制备方法制备获得的聚丙烯材料。

11.根据权利要求10所述的聚丙烯材料，其特征在于，所述聚丙烯材料中，第一聚合物和聚丙烯树脂的质量比为0.1-3：100；

技术总结
本发明提供了一种添加剂和聚丙烯材料及其制备方法。该制备方法包括：S1)将羰基化合物和氨基化合物混合发生聚合反应，获得第一聚合物；S2)将聚合物与助剂在超重力条件下混合，获得添加剂。能够解决现有技术中用于熔喷的聚丙烯材料具有高散发性，污染空气的问题，适用于聚丙烯材料制备领域。

技术研发人员：高云飞,董大鹏,李瑞龙,宋程鹏,吴媛,陈凑喜,李磊,孟永智,霍珊珊
受保护的技术使用者：国家能源集团宁夏煤业有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/11/26