CN108570188A - 一种高强度耐老化聚丙烯材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高强度耐老化聚丙烯材料及其制备方法，包括以下重量份的原料：均聚聚丙烯15‑19.6份、共聚聚丙烯7.6‑9.5份、玻璃纤维1.2‑1.7份、抗氧剂0.35‑0.58份、石蜡5.5‑7.8份、球形石墨烯3.4‑4.7份、光稳定剂0.2‑0.45份、增塑剂3.8‑6.5份、滑石粉12‑16份、葱白5‑6.4份、布洛芬0.2‑0.4份和乙烯‑丙烯共聚物10‑14.4份。本发明通过采用不同的聚丙烯和乙烯‑丙烯共聚物为基体，利用玻璃纤维和球形石墨烯进行增强，再利用葱白煎煮液、布洛芬、抗氧剂等进行改性，改变分子链之间的缠绕，改变分子之间的范德华力，制备的成品不仅在使用强度和耐老化性能上优越，还保持了良好的韧性。

Description

一种高强度耐老化聚丙烯材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及聚丙烯生产领域，具体是一种高强度耐老化聚丙烯材料。
背景技术
PP即聚丙烯，是由丙烯聚合而制得的一种热塑性树脂。按甲基排列位置分为等规聚丙烯、无规聚丙烯和间规聚丙烯三种。甲基排列在分子主链的同一侧称等规聚丙烯，若甲基无秩序的排列在分子主链的两侧称无规聚丙烯，当甲基交替排列在分子主链的两侧称间规聚丙烯。聚丙烯也包括丙烯与少量乙烯的共聚物在内。通常为半透明无色固体，无臭无毒。由于结构规整而高度结晶化，故熔点可高达167摄氏度，耐热、耐腐蚀，制品可用蒸汽消毒是其突出优点，密度小，是最轻的通用塑料，可以用作多种汽车零部件和家用电器，现在典型的乘用车中，PP塑料部件占60多个，包括有多种外饰件和内饰件，如保险杠、仪表板、门内饰板、空调器零部件、蓄电池外壳、冷却风扇、方向盘，其中前五种占全车PP用量的一半以上。
但是聚丙烯材料的不足之处在于缺口冲击强度低，耐老化性差，人们也在研究如何克服这些缺点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高强度耐老化聚丙烯材料，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种高强度耐老化聚丙烯材料，包括以下重量份的原料：均聚聚丙烯15-19.6份、共聚聚丙烯7.6-9.5份、玻璃纤维1.2-1.7份、抗氧剂0.35-0.58份、石蜡5.5-7.8份、球形石墨烯3.4-4.7份、光稳定剂0.2-0.45份、增塑剂3.8-6.5份、滑石粉12-16份、葱白5-6.4份、布洛芬0.2-0.4份和乙烯-丙烯共聚物10-14.4份。
作为本发明进一步的方案：抗氧剂包括二苯胺、二氢喹啉和硫酯类抗氧剂中的至少一种，光稳定剂采用受阻胺类光稳定剂。
作为本发明进一步的方案：球形石墨烯的粒径为24-46um，滑石粉的粒径为0.18-0.34mm。
作为本发明进一步的方案：乙烯-丙烯共聚物中乙烯的质量分数为22-28％。
所述高强度耐老化聚丙烯材料的制备方法，具体步骤如下：
步骤一，将葱白切碎并且放入其重量5-7倍的水中浸泡25-30分钟，然后在72-88摄氏度下煎煮2-3次，每次22-30分钟，过滤并且合并煎煮液，得到葱白煎煮液，将布洛芬粉碎后加入葱白煎煮液中并且搅拌均匀，得到第一混合物；
步骤二，将均聚聚丙烯、共聚聚丙烯、玻璃纤维和乙烯-丙烯共聚物放入球磨机中并且球磨至50-70目，得到第二混合物；
步骤三，将球形石墨烯加入第一混合物中并且超声波辅助分散，然后在80-110W的微波中保持12-16分钟，得到第三混合物；
步骤四，将抗氧剂、石蜡、光稳定剂和增塑剂在450-600rpm的转速下混合搅拌均匀，得到第四混合物；
步骤五，将第二混合物、第三混合物和第四混合物放入高速混合机中混合均匀，然后放入双螺杆挤出机进行熔融混炼，经过模头挤出造粒后，得到成品。
作为本发明进一步的方案：双螺杆挤出机长径比为30-70∶1，双螺杆温度设置为140摄氏度，160摄氏度，180摄氏度，200摄氏度，220摄氏度，240摄氏度，挤出机转速为30-60rpm。
作为本发明进一步的方案：高速混合机的转速为1350-1650rpm，高速混合机的温度为36-48摄氏度。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明原料来源广泛，通过采用不同的聚丙烯和乙烯-丙烯共聚物为基体，利用玻璃纤维和球形石墨烯进行增强，再利用葱白煎煮液、布洛芬、抗氧剂等进行改性，改变分子链之间的缠绕，改变分子之间的范德华力，制备的成品不仅在使用强度和耐老化性能上优越，还保持了良好的韧性，可以满足人们的使用需求。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。
实施例1
一种高强度耐老化聚丙烯材料，包括以下重量份的原料：均聚聚丙烯15份、共聚聚丙烯7.6份、玻璃纤维1.2份、抗氧剂0.35份、石蜡5.5份、球形石墨烯3.4份、光稳定剂0.2份、增塑剂3.8份、滑石粉12份、葱白5份、布洛芬0.2份和乙烯-丙烯共聚物10份。抗氧剂采用二氢喹啉，光稳定剂采用受阻胺类光稳定剂。乙烯-丙烯共聚物中乙烯的质量分数为22-24％。
所述高强度耐老化聚丙烯材料的制备方法，具体步骤如下：
步骤一，将葱白切碎并且放入其重量6倍的水中浸泡28分钟，然后在77摄氏度下煎煮2次，每次28分钟，过滤并且合并煎煮液，得到葱白煎煮液，将布洛芬粉碎后加入葱白煎煮液中并且搅拌均匀，得到第一混合物；
步骤二，将均聚聚丙烯、共聚聚丙烯、玻璃纤维和乙烯-丙烯共聚物放入球磨机中并且球磨至60目，得到第二混合物；
步骤三，将球形石墨烯加入第一混合物中并且超声波辅助分散，然后在96W的微波中保持14分钟，得到第三混合物；
步骤四，将抗氧剂、石蜡、光稳定剂和增塑剂在540rpm的转速下混合搅拌均匀，得到第四混合物；
步骤五，将第二混合物、第三混合物和第四混合物放入高速混合机中混合均匀，然后放入双螺杆挤出机进行熔融混炼，双螺杆挤出机长径比为38∶1，双螺杆温度设置为140摄氏度，160摄氏度，180摄氏度，200摄氏度，220摄氏度，240摄氏度，挤出机转速为30rpm，经过模头挤出造粒后，得到成品。
实施例2
一种高强度耐老化聚丙烯材料，包括以下重量份的原料：均聚聚丙烯16.8份、共聚聚丙烯8.4份、玻璃纤维1.4份、抗氧剂0.42份、石蜡6.6份、球形石墨烯3.8份、光稳定剂0.33份、增塑剂5份、滑石粉13.7份、葱白5.6份、布洛芬0.29份和乙烯-丙烯共聚物11.8份。抗氧剂包括二苯胺和硫酯类抗氧剂的混合物，光稳定剂采用受阻胺类光稳定剂。球形石墨烯的粒径为35um，滑石粉的粒径为0.23mm。
所述高强度耐老化聚丙烯材料的制备方法，具体步骤如下：
步骤一，将葱白切碎并且放入其重量6倍的水中浸泡27分钟，然后在80摄氏度下煎煮3次，每次22分钟，过滤并且合并煎煮液，得到葱白煎煮液，将布洛芬粉碎后加入葱白煎煮液中并且搅拌均匀，得到第一混合物；
步骤二，将均聚聚丙烯、共聚聚丙烯、玻璃纤维和乙烯-丙烯共聚物放入球磨机中并且球磨至60目，得到第二混合物；
步骤三，将球形石墨烯加入第一混合物中并且超声波辅助分散，然后在100W的微波中保持14分钟，得到第三混合物；
步骤四，将抗氧剂、石蜡、光稳定剂和增塑剂在570rpm的转速下混合搅拌均匀，得到第四混合物；
步骤五，将第二混合物、第三混合物和第四混合物放入高速混合机中混合均匀，高速混合机的转速为1500rpm，高速混合机的温度为42摄氏度，然后放入双螺杆挤出机进行熔融混炼，经过模头挤出造粒后，得到成品。
实施例3
一种高强度耐老化聚丙烯材料，包括以下重量份的原料：均聚聚丙烯18.9份、共聚聚丙烯9.1份、玻璃纤维1.6份、抗氧剂0.54份、石蜡7.2份、球形石墨烯4.5份、光稳定剂0.4份、增塑剂6.2份、滑石粉15.5份、葱白6份、布洛芬0.36份和乙烯-丙烯共聚物13.8份。球形石墨烯的粒径为35um，滑石粉的粒径为0.28mm。乙烯-丙烯共聚物中乙烯的质量分数为25-28％。
所述高强度耐老化聚丙烯材料的制备方法，具体步骤如下：
步骤一，将葱白切碎并且放入其重量6倍的水中浸泡29分钟，然后在85摄氏度下煎煮2次，每次25分钟，过滤并且合并煎煮液，得到葱白煎煮液，将布洛芬粉碎后加入葱白煎煮液中并且搅拌均匀，得到第一混合物；
步骤二，将均聚聚丙烯、共聚聚丙烯、玻璃纤维和乙烯-丙烯共聚物放入球磨机中并且球磨至50目，得到第二混合物；
步骤三，将球形石墨烯加入第一混合物中并且超声波辅助分散，然后在90W的微波中保持15分钟，得到第三混合物；
步骤四，将抗氧剂、石蜡、光稳定剂和增塑剂在480rpm的转速下混合搅拌均匀，得到第四混合物；
步骤五，将第二混合物、第三混合物和第四混合物放入高速混合机中混合均匀，然后放入双螺杆挤出机进行熔融混炼，双螺杆挤出机长径比为54∶1，双螺杆温度设置为140摄氏度，160摄氏度，180摄氏度，200摄氏度，220摄氏度，240摄氏度，挤出机转速为60rpm，经过模头挤出造粒后，得到成品。
实施例4
一种高强度耐老化聚丙烯材料，包括以下重量份的原料：均聚聚丙烯19.6份、共聚聚丙烯9.5份、玻璃纤维1.7份、抗氧剂0.58份、石蜡7.8份、球形石墨烯4.7份、光稳定剂0.45份、增塑剂6.5份、滑石粉16份、葱白6.4份、布洛芬0.4份和乙烯-丙烯共聚物14.4份。抗氧剂包括二苯胺、二氢喹啉和硫酯类抗氧剂的混合物，光稳定剂采用受阻胺类光稳定剂。球形石墨烯的粒径为40um，滑石粉的粒径为0.32mm。乙烯-丙烯共聚物中乙烯的质量分数为22-28％。
所述高强度耐老化聚丙烯材料的制备方法，具体步骤如下：
步骤一，将葱白切碎并且放入其重量6倍的水中浸泡30分钟，然后在80摄氏度下煎煮3次，每次24分钟，过滤并且合并煎煮液，得到葱白煎煮液，将布洛芬粉碎后加入葱白煎煮液中并且搅拌均匀，得到第一混合物；
步骤二，将均聚聚丙烯、共聚聚丙烯、玻璃纤维和乙烯-丙烯共聚物放入球磨机中并且球磨至60目，得到第二混合物；
步骤三，将球形石墨烯加入第一混合物中并且超声波辅助分散，然后在105W的微波中保持14分钟，得到第三混合物；
步骤四，将抗氧剂、石蜡、光稳定剂和增塑剂在600rpm的转速下混合搅拌均匀，得到第四混合物；
步骤五，将第二混合物、第三混合物和第四混合物放入高速混合机中混合均匀，高速混合机的转速为1350rpm，高速混合机的温度为38摄氏度，然后放入双螺杆挤出机进行熔融混炼，双螺杆挤出机长径比为65∶1，双螺杆温度设置为140摄氏度，160摄氏度，180摄氏度，200摄氏度，220摄氏度，240摄氏度，挤出机转速为60rpm，经过模头挤出造粒后，得到成品。
对比例1
除不含有布洛芬和葱白，其余原料和制备方法均与实施例2相同。
对比例2
采用现有PP材料作为对比例2。
分别对实施例1-4的产品和对比例1-2的产品进行力学性能测试和老化性能测试，老化性能测试为160摄氏度下保持，力学性能测试的结果见表1，老化性能测试的结果见表2。
表1
表2
从表1和表2中均可以看出，实施例1-4的产品在拉伸强度、弯曲强度、缺口冲击强度、断裂伸长率和耐老化性能上均优于对比例1-2的产品。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (7)

1.一种高强度耐老化聚丙烯材料，其特征在于，包括以下重量份的原料：均聚聚丙烯15-19.6份、共聚聚丙烯7.6-9.5份、玻璃纤维1.2-1.7份、抗氧剂0.35-0.58份、石蜡5.5-7.8份、球形石墨烯3.4-4.7份、光稳定剂0.2-0.45份、增塑剂3.8-6.5份、滑石粉12-16份、葱白5-6.4份、布洛芬0.2-0.4份和乙烯-丙烯共聚物10-14.4份。
2.根据权利要求1所述的高强度耐老化聚丙烯材料，其特征在于，所述抗氧剂包括二苯胺、二氢喹啉和硫酯类抗氧剂中的至少一种，光稳定剂采用受阻胺类光稳定剂。
3.根据权利要求1所述的高强度耐老化聚丙烯材料，其特征在于，所述球形石墨烯的粒径为24-46um，滑石粉的粒径为0.18-0.34mm。
4.根据权利要求1所述的高强度耐老化聚丙烯材料，其特征在于，所述乙烯-丙烯共聚物中乙烯的质量分数为22-28％。
5.一种如权利要求1-4任一所述的高强度耐老化聚丙烯材料的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：
步骤一，将葱白切碎并且放入其重量5-7倍的水中浸泡25-30分钟，然后在72-88摄氏度下煎煮2-3次，每次22-30分钟，过滤并且合并煎煮液，得到葱白煎煮液，将布洛芬粉碎后加入葱白煎煮液中并且搅拌均匀，得到第一混合物；
步骤二，将均聚聚丙烯、共聚聚丙烯、玻璃纤维和乙烯-丙烯共聚物放入球磨机中并且球磨至50-70目，得到第二混合物；
步骤三，将球形石墨烯加入第一混合物中并且超声波辅助分散，然后在80-110W的微波中保持12-16分钟，得到第三混合物；
步骤四，将抗氧剂、石蜡、光稳定剂和增塑剂在450-600rpm的转速下混合搅拌均匀，得到第四混合物；
步骤五，将第二混合物、第三混合物和第四混合物放入高速混合机中混合均匀，然后放入双螺杆挤出机进行熔融混炼，经过模头挤出造粒后，得到成品。
6.根据权利要求5所述的高强度耐老化聚丙烯材料的制备方法，其特征在于，所述双螺杆挤出机长径比为30-70∶1，双螺杆温度设置为140摄氏度，160摄氏度，180摄氏度，200摄氏度，220摄氏度，240摄氏度，挤出机转速为30-60rpm。
7.根据权利要求5所述的高强度耐老化聚丙烯材料的制备方法，其特征在于，所述高速混合机的转速为1350-1650rpm，高速混合机的温度为36-48摄氏度。
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