CN102070835A

CN102070835A - 一种耐染色聚丙烯改性材料及其制备方法

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Publication number: CN102070835A
Application number: CN2010106133278A
Authority: CN
Inventors: 阳范文; 肖鹏; 叶南飚; 陶四平; 何浏炜; 杨志骅
Original assignee: Mianyang Dongfang Special Engineering Plastic Co ltd; Kingfa Science and Technology Co Ltd; Shanghai Kingfa Science and Technology Co Ltd
Current assignee: SICHUAN KINGFA TECHNOLOGY DEVELOPMENT Co Ltd; Kingfa Science and Technology Co Ltd; Shanghai Kingfa Science and Technology Co Ltd
Priority date: 2010-12-30
Filing date: 2010-12-30
Publication date: 2011-05-25
Anticipated expiration: 2030-12-30
Also published as: CN102070835B

Abstract

本发明公开了一种耐染色聚丙烯改性材料及其制备方法。所述的改性材料主要由聚丙烯50～96％、填料1～40％、耐热改性剂0.5～10％、填料包覆改性剂0.5～20％、抗氧剂0.01～2％和加工助剂0.01～10％组成。采用熔融共混法通过挤出机、密炼机或双转子连续混炼设备将各种组分熔融共混、造粒制成。本发明相对于现有的聚丙烯改性材料具有较高的防污染耐染色性能，可提升产品品质及附加值，且造价低廉，可广泛应用于洗碗机或果汁机等家电产品的内胆，市场应用前景广阔。

Description

一种耐染色聚丙烯改性材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及聚丙烯改性材料，尤其是一种耐染色聚丙烯改性材料及其制备方法。

背景技术

聚丙烯相对于通用塑料具有比重轻、价格低廉、机械性能好和耐热性能佳等优点，常作为填充、增韧或增强改性材料广泛应用于汽车、家电、医疗、日用品等领域。为降低成本，洗碗机或果汁机等家电的内胆材料大都采用改性聚丙烯取代不锈钢。但不足之处是，现有改性聚丙烯材料的防污染，特别是防染色性能不够好，多次使用后，内胆容易显脏。原因在于，内胆材料在使用过程中直接与果汁、食物残渣等含有色素的污染组分接触后受到污染所致。例如，番茄酱中含有大量的番茄红素、葡萄中含有大量的紫色色素等，这些色素浸入材料表面引起内胆表面颜色变化，当颜色变化到一定程度后就会显脏，甚至作为污染源污染下批食物，降低产品的使用品质。因此，针对性地研制防染色的聚丙烯改性材料是业界人士一直希望攻克的技术问题。

发明内容

为克服以上技术缺陷，本发明提供了一种具有耐染色性能的聚丙烯改性材料及其制备方法。

为了达到以上目的，本发明的技术方案是：采用熔融共混方法，将如下组分按重量百分比熔融共混制成：聚丙烯50～96％、填料1～40％，耐热改性剂0.5～10％，填料包覆改性剂0.5～20％，抗氧剂0.01～2％，加工助剂0.01～10％。

所述的聚丙烯是全同立构聚丙烯，其特征在于两个结构链之间的缺陷具有大于70的作为统计平均值的平均全同立构嵌段长度。优选大于75，更优选大于80，特别优选大于85的平均全同立构嵌段长度。最优选大于90平均全同立构嵌段长度。

所述的全同立构聚丙烯重均分子量（Mw）为10000～700000g/mol，优选Mw为20000～600000g/mol。

所述的全同立构聚丙烯数均分子量（Mn）为6000～400000g/mol，优选Mn为10000～300000g/mol。

所述聚丙烯的分子量分布宽度（MWD）用重均分子量（Mw）和数均分子量（Mn）的比值来表示，优选分子量分布宽度比较低的聚丙烯，MWD的范围为2～5，更优选的MWD范围为2.5～4。

所述的聚丙烯的熔点至少163℃，优选165℃以上的。

所述的填料可以是滑石粉、硫酸钡、碳酸钙、硅灰石、高岭土、粘土、陶瓷微珠、玻璃纤维等其中的一种或几种的混合物，优选滑石粉、硅灰石、陶瓷微珠中的一种或几种的混合物。

所述的耐热改性剂通过诱导聚丙烯在冷却过程中分子链规整排列水平提高，或者加快分子链从无序到相对有序的排列速度，优选有机磷酸盐化合物。

所述的填料包覆剂是指分子量不高，能对填料表面产生良好的润湿效果，同时与聚丙烯具有一定相容性的烯烃类化合物。所述填料包覆剂的重均分子量Mw为3000～100000，优选Mw为5000～50000的烯烃类化合物。

所述填料包覆剂的烯烃类化合物是含有乙烯、丙烯或α烯烃低聚物，或者它们的组合物的低聚物，优选丙烯和α烯烃及组合物。

所述的抗氧剂是指酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂、含硫类抗氧化剂中的一种，或者其中多种的组合物。酚类抗氧剂如BHT、1010、1076等，亚磷酸酯类抗氧剂如168、626等，含硫抗氧剂如PS802、DLTP、DLSP等。

所述的加工助剂为硬脂酸、硬脂酸盐、白矿油、硅油或聚硅酮中的一种或多种混合物，在熔融混合或后续成型加工过程中能改善加工性能。

此外，根据需要，本发明不排除在上述组分特征的基础上添加各种着色剂，着色剂的加入在于赋予材料一定的颜色，着色剂可包含无机着色剂、有机着色剂等组分。

所述聚丙烯改性材料的制备方法是：采用熔融共混法制备，使用密炼机或双转子连续混炼设备实现混炼步骤，利用单螺杆挤出机或双螺杆挤出机挤出，实现造粒步骤。所述的熔融共混法是指在加工温度在聚丙烯熔点以上的温度，加工温度160～250℃、转速50～1200rpm，通过熔融混炼设备将各种组分混合均匀，并造粒成型。设备包括单螺杆挤出机、双螺杆挤出、密炼机、双转子连续混炼设备，本发明优选挤出机，更优选双螺杆挤出机。

上述聚丙烯改性材料的耐染色性能采用如下方法进行评价：

首先将上述聚丙烯改性料注塑色板，然后将色板浸泡在含有污染的模拟液中浸泡一定时间，取出后冲洗、干燥后测试表面的变色程度。

由于有关聚合物及其改性材料在受到果汁或蔬菜等色素污染后，其变色的难易和变色的程度目前没有相关的标准。本发明根据材料最终使用环境，设计表1的模拟组分进行浸泡污染。

表1 染色模拟组分及其用量

方案特征

花生油

酱油

食用盐

番茄酱

洗碗粉

自来水

含量

1.5％

11.5％

00.75％

11.5％

00.6％

994.15％

采用2000ml的烧杯配备污染液，将待测色板放入烧杯中浸泡在污染液中，在65℃的恒温水浴中浸泡24-48h，然后将样板取出用自来水冲洗干净，晾干后目测并测定色差。采用肉眼直接观察浸泡前后颜色的变化，根据需要可用数码相机拍照保存。

色差评价法是采用X-rite 公司的color eye 7000A进行测试，以未浸泡样板为标准，采用污染液浸泡后的样板测试3个不同位置的色差值，其平均值代表污染液浸泡后颜色的变化，DL、Da、Db、DE分别代表深浅、红绿、黄蓝和总色差的变化，总色差越大，说明越容易受污染，耐染色效果越差。

采用目测法直观、简单和方便，但受个人主观影响大、无法量化，特别是不同的人对不同颜色的敏感性不同，同一制件的评价结果可能因人而异。采用电脑测色仪分析和评价样板的变色程度具有快速、准确、客观和可量化等优点，本发明优选色差评价法。

通过色差评价实验证明，本发明相对于现有技术，具有较高的防污染耐染色性能，可提升产品品质及附加值，且造价低廉，具有良好的市场应用前景。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明。

实施例1

按重量比将74.5％的PP、20％的滑石粉、2％的有机磷酸盐、3％的乙丙共聚物、0.1％的抗氧剂1010和0.4％的硬脂酸锌混合均匀。

将上述组分用双螺杆挤出熔融混合制备耐染色聚丙烯改性材料，双螺杆挤出机加热区的温度设定为：160℃、170℃、190℃、210℃、220℃、230℃、250℃、250℃、190℃（顺序为从下料口至机头），转速400rpm。

上述材料采用注塑成型机在200℃条件下注塑色板，在自然条件下放置48h，然后将色板置于污染模拟液中浸泡24h，取出冲洗，晾干后测试色差。

浸泡前后色差值分别为：DL＝-0.59、Da＝-0.6、Db＝1.85、DE＝2.23。

实施例2

按重量比将61.3％的PP、30％的硫酸钡、3％的有机磷酸盐、5％的乙丙共聚物、0.1％的抗氧剂1010、0.2％的抗氧剂168和0.4％的硬脂酸锌混合均匀。

将上述组分用双转子连续混炼设备熔融混合、单螺杆挤出造粒机制备耐染色聚丙烯改性，双转子连续混炼设备的温度设定180℃、转速800rpm，单双螺杆挤出机加热区的温度设定为：160℃、180℃、190℃、190℃、190℃、190℃、190℃（顺序为从下料口至机头），转速120rpm。

浸泡前后色差值分别为：DL＝-0.75、Da＝-0.86、Db＝2.32、DE＝2.72。

实施例3

按重量比将51.3％的PP、40％的陶瓷微珠、3％的有机磷酸盐、5％的乙丙共聚物、0.1％的抗氧剂1010、0.2％的抗氧剂PS802、0.2％的抗氧剂168和0.2％的硬脂酸锌混合均匀。

将上述组分用密炼机熔融混合、单螺杆挤出机造粒制备耐染色聚丙烯改性，密炼机温度设定180℃、转速40rpm，单双螺杆挤出机加热区的温度设定为：160℃、180℃、190℃、190℃、190℃、180℃（顺序为从下料口至机头），转速150rpm。

浸泡前后色差值分别为：DL＝-0.78、Da＝-0.92、Db＝2.72、DE＝3.25。

实施例4

按重量比将94.5％的PP、2％的有机磷酸盐、3％的乙丙共聚物、0.1％的抗氧剂1010、0.2％的抗氧剂PS802和0.2％的硬脂酸锌混合均匀。

制备方法同实施例1。

浸泡前后色差值分别为：DL＝-0.45、Da＝-0.53、Db＝1.57、DE＝1.85。

对比例1

按重量比将79.5％的PP、20％的滑石粉、0.1％的抗氧剂1010和0.4％硬脂酸锌混合均匀。

将上述组分用双螺杆挤出熔融混合制备聚丙烯改性材料，双螺杆挤出机加热区的温度设定为：160℃、170℃、190℃、210℃、230℃、220℃、220℃、220℃、190℃（顺序为从下料口至机头），转速400rpm。

浸泡前后色差值分别为：DL＝-1.11、Da＝-1.19、Db＝3.82、DE＝4.48。

对比例2

按重量比将69.3％的PP、30％的硫酸钡、0.1％的抗氧剂1010、0.2％的抗氧剂168和0.4％的硬脂酸锌混合均匀。

将上述组分用双转子连续混炼设备熔融混合、单螺杆挤出造粒机制备聚丙烯改性材料，双转子连续混炼设备的温度设定180℃、转速400rpm，单双螺杆挤出机加热区的温度设定为：160℃、180℃、190℃、190℃、190℃、190℃、190℃（顺序为从下料口至机头），转速120rpm。

浸泡前后色差值分别为：DL＝-1.02、Da＝-1.22、Db＝4.58、DE＝5.01。

对比例3

按重量比将59.3％的PP、40％的陶瓷微珠、0.1％的抗氧剂1010、0.2％的抗氧剂PS802、0.2％的抗氧剂168和0.2％的硬脂酸锌混合均匀。

将上述组分用密炼机熔融混合、单螺杆挤出机造粒制备聚丙烯改性材料，密炼机温度设定180℃、转速40rpm，单双螺杆挤出机加热区的温度设定为：160℃、180℃、190℃、190℃、190℃、180℃（顺序为从下料口至机头），转速150rpm。

浸泡前后色差值分别为：DL＝-1.15、Da＝-1.35、Db＝5.28、DE＝6.79。

综上所述，本发明的聚丙烯改性材料经污染组分浸泡染色后，采用测色仪测试浸泡前后的色差值来评价耐染色性能，测试结果表明：本发明的聚丙烯改性材料较对比例的色差值较小、即颜色变化减小，耐染色性能得以明显改善，可广泛应用于洗碗机、果汁机或洗衣机等家电产品的内胆或其他部件。

Claims

1.一种耐染色聚丙烯改性材料，主要由以下组分组成：聚丙烯50～96％、填料1～40％，耐热改性剂0.5～10％，填料包覆改性剂0.5～20％，抗氧剂0.01～2％，加工助剂0.01～10％。

2.如权利要求1所述的改性材料，其特征在于，所述的聚丙烯是全同立构聚丙烯，诉述的全同立构聚丙烯的两个结构链之间的缺陷具有大于70的作为统计平均值的平均全同立构嵌段长度。

3.如权利要求2所述的改性材料，其特征在于，所述的全同立构聚丙烯的重均分子量（Mw）为10000～700000g/mol；分子量分布宽度（MWD）用重均分子量（Mw）和数均分子量（Mn）的比值来表示，所述的全同立构聚丙烯的MWD要求小于5。

4.如权利要求2所述的改性材料，其特征在于，所述的全同立构聚丙烯的熔点大于163℃。

5.如权利要求1所述的改性材料，其特征在于，所述的填料是滑石粉、硫酸钡、碳酸钙、硅灰石、高岭土、粘土、陶瓷微珠或玻璃纤维中的一种或几种混合物。

6.如权利要求1所述的改性材料，其特征在于，所述的耐热改性剂是能诱导聚丙烯在冷却过程中分子链规整排列水平提高，或者加快分子链从无序到相对有序的排列速度的物质。

7.如权利要求1所述的改性材料，其特征在于，所述的填料包覆剂，其特征是重均分子量Mw为3000～100000，并与聚丙烯具有相容性的烯烃类化合物。

8.如权利要求1所述的改性材料，其特征在于，所述的抗氧剂是酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂、含硫类抗氧化剂中的一种或者其中多种的组合物。

9.如权利要求1所述的改性材料，其特征在于，所述的加工助剂是硬脂酸、硬脂酸盐、白矿油、硅油或聚硅酮中的一种或多种混合物。

10.权利要求1所述的改性材料的制备方法，采用熔融共混法制备，使用密炼机或双转子连续混炼设备实现混炼步骤，共混温度为160～250℃，熔融混合转速为50～1200rpm；利用单螺杆挤出机或双螺杆挤出机挤出，实现造粒步骤。