CN104098832B - 一种聚丙烯耐热耐侯母粒、制备方法及其应用 - Google Patents

一种聚丙烯耐热耐侯母粒、制备方法及其应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种聚丙烯耐热耐侯母粒、制备方法及其应用，属于高分子材料领域。该材料包含以下原料：聚丙烯、抗氧剂、光稳剂、光稳辅助剂、耐热稳定剂、加工助剂。本发明所制得的聚丙烯耐热耐侯母粒具有以下优点：（1）本发明所制得的聚丙烯耐热耐候母粒可用于改善玻纤增强聚丙烯材料的耐热耐侯性能。无毒无害，可以直接添加使用，节约了生产成本，提高了生产效率。（2）本发明使用了高耐热高耐候的配方体系，经实验证明，将本发明材料添加到普通的玻纤增强聚丙烯材料中，材料在150℃，1000小时不粉化；在氙灯照射3000小时条件下，材料的缺口冲击强度保持率≥90%。

Description

一种聚丙烯耐热耐侯母粒、制备方法及其应用
技术领域
本发明属于高分子材料改性技术领域和加工技术领域，具体涉及一种聚丙烯耐热耐侯母粒制备方法及其应用。
背景技术
玻纤增强聚丙烯（PP）材料具有高强度、低密度、低翘曲蠕变性等优异的性能，被广泛应用到汽车、家电等结构零部件。但是聚丙烯的耐候性能非常差。PP主链上有叔碳原子，在造粒加工、贮存和使用过程中，受光、热、氧的作用下极易老化降解，甚至失去优良的综合物理性能和使用价值。国内目前使用的玻纤增强聚丙烯材料的耐热耐候性能更差，这是由于其生产时使用的相容剂中残留的马来酸酐和过氧化物加速了聚丙烯分子链段的降解。许多产品都对玻纤增强聚丙烯材料的长期耐热和耐候性能提出要求，因此改善玻纤增强聚丙烯材料的耐热耐候性能非常重要。
发明内容
本发明的目的是提供一种具备高耐热高耐侯性能的聚丙烯母粒、以及该母粒材料的制备方法及其应用。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种聚丙烯耐热耐侯母粒，该复合材料由以下重量份的组分制成：
聚丙烯： 68~87份
抗氧剂： 6~10份
光稳剂： 1~5份
光稳辅助剂：5~15份
加工助剂： 0.1~0.5份；
耐热稳定剂：1~5份。
所述的聚丙烯为流动性不同的共聚聚丙烯、均聚聚丙烯中的一种或者几种的混合物，在230℃×2.16kg的条件下，其熔体流动速率为10~100g/10min，优选熔体流动速率即熔指在30~50/10min范围内的均聚聚丙烯或共聚聚丙烯。
所述的抗氧剂包括抗氧剂A和抗氧剂B；所述的抗氧剂A可以选用受阻酚和/或硫酯类抗氧剂；所述的受阻酚类抗氧剂优选四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯（抗氧剂1010）、β-（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸正十八碳醇酯（抗氧剂1076）、1，3，5-三甲基-2，4，6-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯甲基）苯（抗氧剂1330）和1,3,5-三甲基-2,4,6-三（3,5-二叔丁基-4-羟基苄基）苯（抗氧剂330）中一种或两种以上的混合物；所述的硫酯类抗氧剂优选硫代二丙酸双十八醇酯（抗氧剂DSTDP）和硫代二丙酸双十二醇酯(抗氧剂DLTDP)中一种或两种；所述的抗氧剂B选自亚磷酸酯类抗氧剂中的一种或者两种以上；所述的亚磷酸酯类抗氧剂优选三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯（抗氧剂168）和二亚磷酸季戊四醇二硬脂醇酯（抗氧剂618）。
所述的光稳定剂为受阻胺类光稳定剂如双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶)癸二酸酯（光稳剂770）、聚-{[6-[(1,1,3,3,-四甲基丁基)-胺基]1,3,5,-三嗪-2,4-二基][(2,2,6,6-四甲基哌啶基)-亚胺基]-1,6-己烷二基-[(2,2,6,6-四甲基哌啶基)-亚胺基]}（光稳剂944）等。
所述的光稳辅助剂为炭黑。
所述的耐热稳定剂为N’N-4’4-二苯甲烷双马来酰亚胺。
所述的加工助剂为润滑剂，优选N’N-乙撑双硬脂酰胺、聚乙烯蜡、硬脂酸钙、硬脂酸锌中的一种或者几种。
一种聚丙烯耐热耐侯母粒，包括以下步骤：
（1）按比例将各原料组分放入高速混合机中混合3~5分钟；
（2）然后将上述混合物加入挤出机中挤出，控制双螺杆挤出机的料筒温度在170~230℃范围内；
（3）挤出条通过循环水槽冷却至室温，经过吹风机干燥后进入切粒机造粒得到上述耐应力发白的填充改性聚丙烯耐热耐侯母粒。
本发明的聚丙烯耐热耐侯母粒，能够有效的提高玻纤增强聚丙烯材料的耐热耐候性能，因此，本发明的技术方案包括本发明的聚丙烯耐热耐侯母粒用于改善玻纤增强聚丙烯材料的耐热耐候性能的用途。
本发明的优点是：
（1）本发明所制得的聚丙烯耐热耐候母粒可用于改善玻纤增强聚丙烯材料的耐热耐侯性能。无毒无害，可以直接添加使用，节约了生产成本，提高了生产效率。
（2）本发明使用了高耐热高耐候的配方体系，经实验证明，将本发明材料添加到普通的玻纤增强聚丙烯材料中，材料在150℃，1000小时不粉化；在氙灯照射3000小时条件下，材料的力学性能保持率≥90%。
附图说明
图1a为将对比例1所得母粒应用于玻纤增强改性聚丙烯材料样条在老化前的SEM照片；
图1b为对比例1所得母粒应用于玻纤增强改性聚丙烯材料样条在氙灯加速（0.55W/m2@340nm，1000小时）老化后的SEM照片；
图2a为实施例2所得母粒应用于玻纤增强改性聚丙烯材料样条在老化前的SEM照片；
图2b为实施例2所得母粒应用于玻纤增强改性聚丙烯材料样条在热（150℃，1000小时）老化后的SEM照片；
图2c为实施例2所得母粒应用于玻纤增强改性聚丙烯材料样条在氙灯加速（0.55W/m2@340nm，3000小时）老化后的SEM照片。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步的说明，其中，如无特别说明，各实施例中所述份数比均为重量份。
实施例1
将聚丙烯：87份，抗氧剂：6份，光稳剂：1份，光稳辅助剂：5份，耐热稳定剂：1份，加工助剂0.1份，放入高速混合机中混5分钟，然后将混合物加入双螺杆挤出机中挤出，双螺杆挤出机的料筒各区段温度分别设置为：一区170℃、二区175℃、三区185℃、四区185℃、五区190℃、六区190℃、机头195℃。挤出条通过循环水槽冷却至室温，经过吹风机干燥后进入切粒机造粒。所述的聚丙烯为上海赛科石油化工有限责任公司的PP S2040，所述的抗氧剂为3份的抗氧剂1010和3份的抗氧剂168，所述的光稳剂为巴斯夫的光稳剂770，所述的光稳辅助剂为美国卡博特公司的炭黑M717，所述耐热稳定剂为湖北洪湖市双马新材料科技有限公司生产的N’N-4’4-二苯甲烷双马来酰亚胺，所述的加工助剂为硬脂酸钙。
实施例2
将聚丙烯：76份，抗氧剂：8份，光稳剂：3份，光稳辅助剂：10份，耐热稳定剂：3份，加工助剂0.3份，放入高速混合机中混5分钟，然后将混合物加入双螺杆挤出机中挤出，双螺杆挤出机的料筒各区段温度分别设置为：一区180℃、二区185℃、三区185℃、四区190℃、五区195℃、六区195℃、机头200℃。挤出条通过循环水槽冷却至室温，经过吹风机干燥后进入切粒机造粒。
所述的聚丙烯为上海赛科石油化工有限责任公司的PP K7926，所述的抗氧剂为2份的抗氧剂1076、2份的抗氧剂618和4份的抗氧剂DSTDP，所述的光稳剂为巴斯夫的光稳剂770，所述的光稳辅助剂为美国卡博特公司的炭黑660R，所述耐热稳定剂为湖北洪湖市双马新材料科技有限公司生产的N’N-4’4-二苯甲烷双马来酰亚胺，所述的加工助剂为聚乙烯蜡。
实施例3
将聚丙烯：65份，抗氧剂：10份，光稳剂：5份，光稳辅助剂：15份，耐热稳定剂：5份，加工助剂0.5份，放入高速混合机中混3分钟，然后将混合物加入双螺杆挤出机中挤出，双螺杆挤出机的料筒各区段温度分别设置为：一区170℃、二区195℃、三区210℃、四区210℃、五区220℃、六区225℃、机头230℃。挤出条通过循环水槽冷却至室温，经过吹风机干燥后进入切粒机造粒。。
所述的聚丙烯为燕山石化的PP K7726H，所述的抗氧剂为3份的抗氧剂1076、3份的抗氧剂618和4份的抗氧剂DLTDP，所述的光稳剂为3份巴斯夫的光稳剂770和2份巴斯夫的光稳剂944，所述的光稳辅助剂为德国德固赛公司的炭黑50L，所述耐热稳定剂为湖北洪湖市双马新材料科技有限公司生产的N’N-4’4-二苯甲烷双马来酰亚胺，所述的加工助剂为0.3份 N’N-乙撑双硬脂酰胺和0.2份硬脂酸锌。
对比例1：
将聚丙烯：100份，抗氧剂：0.2份，加工助剂0.5份，放入高速混合机中混5分钟，然后将混合物加入双螺杆挤出机中挤出。
所述的聚丙烯为上海赛科石油化工有限责任公司的PP K7926，所述的抗氧剂为0.1份的抗氧剂1010和0.1份的抗氧剂168，所述的加工助剂为聚乙烯蜡。
双螺杆挤出机的料筒各区段温度分别设置为：一区170℃、二区195℃、三区210℃、四区210℃、五区220℃、六区225℃、机头225℃。挤出条通过循环水槽冷却至室温，经过吹风机干燥后进入切粒机造粒。
对比例2
将聚丙烯：86份，抗氧剂：8份，光稳剂：3份，耐热稳定剂：3份，加工助剂0.3份，放入高速混合机中混5分钟，然后将混合物加入双螺杆挤出机中挤出。
所述的聚丙烯为上海赛科石油化工有限责任公司的PP K7926，所述的抗氧剂为2份的抗氧剂1076、2份的抗氧剂618和4份的抗氧剂DSTDP，所述的光稳剂为巴斯夫的光稳剂770，所述耐热稳定剂为湖北洪湖市双马新材料科技有限公司生产的N’N-4’4-二苯甲烷双马来酰亚胺，所述的加工助剂为聚乙烯蜡。
双螺杆挤出机的料筒各区段温度分别设置为：一区180℃、二区185℃、三区185℃、四区190℃、五区195℃、六区195℃、机头200℃。挤出条通过循环水槽冷却至室温，经过吹风机干燥后进入切粒机造粒。
对比例3
将聚丙烯：79份，抗氧剂：8份，光稳剂：3份，光稳辅助剂：10份，加工助剂0.3份，放入高速混合机中混5分钟，然后将混合物加入双螺杆挤出机中挤出。
所述的聚丙烯为上海赛科石油化工有限责任公司的PP K7926，所述的抗氧剂为2份的抗氧剂1076、2份的抗氧剂618和4份的抗氧剂DSTDP，所述的光稳剂为巴斯夫的光稳剂770，所述的光稳辅助剂为美国卡博特公司的炭黑660R，所述的加工助剂为聚乙烯蜡。
双螺杆挤出机的料筒各区段温度分别设置为：一区180℃、二区185℃、三区185℃、四区190℃、五区195℃、六区195℃、机头200℃。挤出条通过循环水槽冷却至室温，经过吹风机干燥后进入切粒机造粒。
将上述实施例1~3和对比例1~3得到的材料，分别通过与市售玻纤增强改性聚丙烯材料按照1：9比例进行混合，然后将材料注塑成样条，进行性能测定和SEM扫描。
主要进行热老化实验和氙灯加速老化实验。热老化实验的条件为：150℃，1000小时，实验标准：GB/T 7141。氙灯加速老化实验的条件为：0.55W/m2@340nm，3000小时，实验标准：GB/T 16422.2。
热老化测试结果见表1，氙灯加速老化测试结果见表2。SEM照片见图1a~2c。
表1：实施例1~3、对比例1和对比例3热老化前后力学性能表
表2：实施例1~3和对比例1~2光老化前后力学性能表
从实施例1~3可以看出，本发明所制得的聚丙烯耐热耐候母粒可以有效的改善玻纤增强聚丙烯材料的耐热和耐候性能。同时该母粒无毒无害，可以直接添加使用，节约了生产成本，提高了生产效率。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种聚丙烯耐热耐候母粒，其特征在于：由以下重量份的组分制成：
聚丙烯： 68~87份
抗氧剂： 6~10份
光稳剂：1~5份
光稳辅助剂：5~15份
加工助剂： 0.1~0.5份
耐热稳定剂：1~5份；
所述的抗氧剂包括抗氧剂A和抗氧剂B；所述的抗氧剂A选用受阻酚类抗氧剂和/或硫酯类抗氧剂；所述的受阻酚类抗氧剂选自四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯、β-（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸正十八碳醇酯、1，3，5-三甲基-2，4，6-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯甲基）苯和1,3,5-三甲基-2,4,6-三（3,5-二叔丁基-4-羟基苄基）苯中一种或两种以上的混合物；所述的硫酯类抗氧剂选自抗氧剂硫代二丙酸双十八醇酯和硫代二丙酸双十二醇酯中一种或两种；所述的抗氧剂B选自三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯和二亚磷酸季戊四醇二硬脂醇酯中一种或两种；所述的光稳定剂为受阻胺类光稳定剂；所述的光稳辅助剂为炭黑。
2.根据权利要求1所述的聚丙烯耐热耐候母粒，其特征在于：所述的聚丙烯在230℃×2.16kg的条件下，其熔体流动速率为10~100 g/10min。
3.根据权利要求1所述的聚丙烯耐热耐候母粒，其特征在于：所述的耐热稳定剂为N’N-4’4-二苯甲烷双马来酰亚胺。
4.根据权利要求1所述的聚丙烯耐热耐候母粒，其特征在于：所述的加工助剂为润滑剂，选自N’N-乙撑双硬脂酰胺、聚乙烯蜡、硬脂酸钙、硬脂酸锌中的一种或者几种。
5.权利要求1-4中任一所述的聚丙烯耐热耐候母粒的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）按比例将各原料组分放入高速混合机中混合3~5分钟；
（2）然后将上述混合物加入挤出机中挤出，控制双螺杆挤出机的料筒温度在170~230℃范围内；
（3）挤出条通过循环水槽冷却至室温，经过吹风机干燥后进入切粒机造粒得到上述聚丙烯耐热耐侯母粒。
6.权利要求1-4中任一所述的聚丙烯耐热耐候母粒在改善玻纤增强聚丙烯材料耐热耐侯性能中的应用。
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