一種聚丙烯組合物和聚丙烯材料及其應用
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種聚丙烯組合物、由該聚丙烯組合物制備得到的聚丙烯材料、以及 所述聚丙烯組合物和/或所述聚丙烯材料在制備拉伸土工格柵中的應用。
【背景技術】
[0002] 土工格柵是一種具有方形孔、平行肋條的網格狀結構的塑料格柵。格柵的生產是 將片材沖孔或擠壓出帶有縮痕的片材，然后通過單向或雙向拉伸而成的網孔結構。這種聚 合物格柵產品可用于泥土、沙子、礫石等的保持和穩定，在路側、路基、道路或跑道表面固定 中應用。
[0003] 拉伸土工格柵是以聚丙烯或聚乙烯為原料，經塑化擠出板材、沖孔、加熱、縱向 拉伸、橫向拉伸而成。土工格柵可以采用眾所周知的技術來生產，例如專利US4374798、 US5419659、US4590029、US474348 和 US4756946 中描述了先沖孔后拉伸的工藝，US3252181、 US3317951、US3496965、US4470942、US4808358 和 US5053264 中描述了先擠壓帶有縮痕孔的 板材后拉伸的工藝。
[0004] US2005/0288404A1公開了 一種聚合物土工格柵及其制備方法。該聚合物含有聚丙 烯和β晶型成核劑。盡管由β晶型成核劑形成的聚丙烯格柵表現出增加的撕裂強度，并 且楊氏模量也得到了提高，但仍然難以獲得兼具良好力學性能和較好的耐熱氧老化性能的 聚丙烯格柵。
[0005] CN102093637A公開了一種β成核劑改性聚丙烯土工格柵的制備方法。該方法包 括將β晶型成核劑、色母、合成抗氧劑和聚丙烯進行共混，得到共混物，再將共混物通過螺 桿擠出機經加熱至180-230°C熔融擠出，熔體通過三輥壓光機成型板材，板材經過沖壓機使 用規模居進行沖孔，孔板經過升溫至80-100°C拉伸后得到。但該方法中并沒有對聚丙烯的 結構作進一步限定，并且該方法難以獲得兼具有良好的力學性能以及較好的耐熱氧老化性 能的拉伸土工格柵。
[0006] CN103724811A公開了一種高性能改性聚丙烯及用于雙向拉伸土工格柵專用料加 工方法。該方法通過添加聚丙烯、合成抗氧劑、芳基酰胺類成核劑（自制成核劑）按照一定 的配比在雙螺桿擠出機擠出并通過三輥壓光機獲得板材，然后經過沖孔和拉伸后得到土工 格柵專用料。該方法也難以獲得兼具有良好的力學性能以及較好的耐熱氧老化性能的拉伸 土工格柵。
[0007] 在現有的拉伸土工格柵的制備過程中，雖然可以通過往聚丙烯或聚乙烯基體中添 加成核劑而改善其透明性或力學性能，但是仍然難以獲得兼具有較低的拉伸屈服應力、較 高的拉伸斷裂應力、較高的斷裂拉伸應變以及較好的耐熱氧老化性能的拉伸土工格柵。
【發明內容】
[0008] 本發明的目的是提供一種新的聚丙烯組合物、由該聚丙烯組合物制備得到的聚丙 烯材料、以及所述聚丙烯組合物和/或聚丙烯材料在制備拉伸土工格柵中的應用。
[0009] 本發明提供一種聚丙烯組合物，該聚丙烯組合物含有聚丙烯、成核劑和抗氧劑，其 中，所述聚丙烯為丙烯均聚物或者丙烯與單體B的無規共聚物，所述單體B為乙烯和/或丁 烯，以所述聚丙烯的總重量為基準，所述單體B的結構單元的含量為0-1重量％，丙烯結構 單元的含量為99-100重量％ ;所述聚丙烯在230°C下、2. 16kg載荷作用下的烙體質量流動 速率為0.2-0. 8g/10min;所述成核劑為β晶型成核劑。
[0010] 本發明還提供了一種聚丙烯材料，該聚丙烯材料由所述聚丙烯組合物熔融擠出成 型得到。
[0011] 此外，本發明還提供了所述聚丙烯組合物在制備拉伸土工格柵中的應用。
[0012] 本發明的發明人通過研究發現，將聚丙烯的熔體質量流動速率和共聚單體結構單 元的含量控制在一定的范圍內，能夠使得由含有該聚丙烯的聚丙烯組合物制備得到的聚丙 烯材料兼具有較低的拉伸屈服應力、適宜的屈服拉伸應變、較高的拉伸斷裂應力、較高的斷 裂拉伸應變以及具有良好的耐熱氧老化性能，并且該聚丙烯材料具有良好的拉伸加工性 能。
[0013] 具體地，該聚丙烯材料的拉伸屈服應力為29_31MPa，拉伸屈服應變為8-10%，拉 伸斷裂應力在35MPa以上，斷裂拉伸應變達到600%以上，氧化誘導時間（210°C，A1)在 5min以上。
[0014] 此外，通過該聚丙烯材料制備的片材可以容易地進行沖孔和拉伸操作，同時該聚 丙烯材料擠出沖孔的片材拉伸成肋條使具有減薄效果，同時材料具有良好的拉伸強度。
[0015] 本發明的其它特征和優點將在隨后的【具體實施方式】部分予以詳細說明。
【具體實施方式】
[0016] 以下對本發明的【具體實施方式】進行詳細說明。應當理解的是，此處所描述的具體 實施方式僅用于說明和解釋本發明，并不用于限制本發明。
[0017] 本發明提供一種聚丙烯組合物，該聚丙烯組合物含有聚丙烯、成核劑和抗氧劑，其 中，所述聚丙烯為丙烯均聚物或者丙烯與單體B的無規共聚物，所述單體B為乙烯和/或丁 烯，以所述聚丙烯的總重量為基準，所述單體B的結構單元的含量為0-1重量％，丙烯結構 單元的含量為99-100重量％ ;所述聚丙烯在230°C下、2. 16kg載荷作用下的烙體質量流動 速率為0.2-0. 8g/10min;所述成核劑為β晶型成核劑。
[0018] 在本發明中，所述聚丙烯為丙烯均聚物或者丙烯與單體Β的無規共聚物。丙烯均 聚物是指由單一丙烯單體形成的聚合物。
[0019] 本發明的聚丙烯中共聚單體Β的結構單元的含量對含有該聚丙烯的聚丙烯組合 物的性能具有較大的影響，以所述聚丙烯的總重量為基準，當所述單體Β結構單元的含量 高于1重量％時，即丙烯結構單元含量低于99重量％時，聚丙烯組合物的力學性能和拉伸 加工性能下降。
[0020] 優選情況下，以所述聚丙烯的總重量為基準，所述單體Β的結構單元的含量為 0. 2-0. 7重量％，丙烯結構單元的含量為99. 3-99. 8重量％，進一步優選情況下，以所述聚 丙烯的總重量為基準，所述單體Β結構單元的含量為0. 3-0. 5重量％，丙烯結構單元的含量 為 99. 5-99. 7 重量％。
[0021] 本發明的聚丙烯的熔體質量流動速率對含有該聚丙烯的聚丙烯組合物的性能 具有較大的影響，所述聚丙烯在230°C下、2. 16kg載荷作用下的熔體質量流動速率低于 0. 2g/10min或者高于0. 8g/10min時，聚丙烯組合物的力學性能和拉伸加工性能下降。
[0022] 優選情況下，所述聚丙烯在230°C下、2. 16kg載荷作用下的熔體質量流動速率為 0. 3-0. 7g/10min，進一步優選情況下，所述聚丙烯在230°C下、2. 16kg載荷作用下的烙體質 量流動速率為〇. 45-0. 55g/10min。
[0023] 在本發明中，所述熔體質量流動速率根據IS01133-2005中規定的方法進行測定， 其中，測試溫度為230°C，載荷為2. 16kg。
[0024] 聚丙烯中丙烯結構單元以及單體B的結構單元的含量采用紅外光譜法進行測得。
[0025] 本發明對所述聚丙烯、成核劑和抗氧劑的含量沒有特別地限定，例如，以100重量 份的所述聚丙烯為基準，所述成核劑的含量可以為〇. 01-0. 2重量份，所述抗氧劑的含量 可以為0. 1-1重量份；優選地，以100重量份的所述聚丙烯為基準，所述成核劑的含量為 0. 02-0. 15重量份，所述抗氧劑的含量為0. 2-0. 8重量份；進一步優選地，以100重量份的 所述聚丙烯為基準，所述成核劑的含量為〇. 05-0. 10重量份，所述抗氧劑的含量為0. 5-0. 8 重量份。
[0026] 根據本發明，所述成核劑可以采用本領域中常用的各種β晶型成核劑，只要可以 誘導聚丙烯進行結晶即可。一般地，所述β晶型成核劑為二元羧酸與第II Α族金屬鹽的混 合物、稀土類β晶型成核劑、芳香酰胺類成核劑和環狀二羧酸鹽成核劑中的一種或多種。 優選情況下，所述β晶型成核劑為稀土類β晶型成核劑、芳香酰胺類成核劑和二元羧酸與 第II Α族金屬鹽的混合物中的一種或多種。
[0027] 根據本發明，所述稀土類β晶型成核劑的主要成分為稀土金屬氧化物，所述稀土 金屬氧化物的具體實例可以包括但不限于：氧化鈧、氧化鑭、氧化鈰、氧化釔和氧化鐠等中 的一種或多種。所述稀土類β晶型成核劑可以通過商購獲得，例如，可以為購自廣東煒林 納功能材料公司的牌號為WBG的稀土類β晶型成核劑。
[0028] 根據本發明，所述芳香酰胺類成核劑可以為取代苯酰胺類成核劑。具體地，所述芳 香酰胺類成核劑的實例可以包括但不限于：Ν，Ν-二環己基鄰苯二甲酰胺、Ν，Ν-二環己基對 苯二甲酰胺、Ν，Ν-二苯胺基己二酰胺、Ν，Ν-二苯甲酰基己二胺、Ν，Ν-二苯酰基對苯二胺、 Ν，Ν-二苯基丁二酰胺