CN109111618A - 一种抗紫外线高分子复合材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种抗紫外线高分子复合材料，其原料组成及重量份比为：改性基础树脂60～80、纳米二氧化铈组分8～10、助剂11.3～16.5，其中，改性基础树脂的原料组成及其重量份比为：基础树脂50～80、氢氧化镁8～10、水40～60、改性助剂4～6，该复合材料的制备方法为：先在常温下将各原料按所需比例混合，再将混合料排入双螺杆挤出机中进行挤出造粒即可。该设计有效提高了复合材料抗紫外线的持久性。

Description

一种抗紫外线高分子复合材料及其制备方法

技术领域

本发明属于高分子材料领域，具体涉及一种抗紫外线高分子复合材料及其制备方法，主要应用于车用装饰材料。

背景技术

目前一些车用装饰高分子材料在使用过程中容易变色、发黄，比如：扶手材料、面板、顶棚装饰等，与配套附件产生色差，影响美观和使用寿命，其原因主要是光线中紫外线导致的老化。车用高分子材料常常暴露于光线下，在紫外光照射下会出现力学性能或者其他性能上的下降，发生老化，降解，外观上看就是变色发黄、开裂。高分子材料因吸收紫外线而引发自我氧化，导致聚合物降解，由于太阳光线中含有大量有害的紫外光，其波长约190-400纳米，这些有害的紫外光通过化学上的氧化还原作用，使对高分子材料分子分解或变色。而车用装饰材料大部分是本色或浅色的材料，更容易光老化，却不能添加深色比如炭黑等防紫外线助剂。目前的解决方法是在高分子材料中添加紫外线吸收剂，比如：水杨酸酯类、苯酮类、苯并三唑类、取代丙烯腈类、三嗪类和受阻胺类。以上传统类紫外线吸收剂存在的缺点是本身为有机物，容易受紫外线破坏，影响其使用的持久性，且对人体有一定毒害作用，达不到环保要求，同时，上述紫外线吸收剂价格昂贵，会大幅增加材料成本。

纳米二氧化铈作为一种新型的无机紫外吸收剂，不仅对紫外线具有较好的屏蔽作用，而且对可见光具有较好的透过性，是一种宽波长的紫外线屏蔽材料，对车用材料的颜色无影响，其本身是无机物，在紫外线下的生存周期长，不易受侵害。但是，由于纳米二氧化铈粒径小，比表面积大，表面活性高，极易团聚，不能均匀分散在高分子材料中。而传统的方法多通过对纳米二氧化铈进行表面改性来降低粒子的表面能，消除粒子的表面电荷，减弱粒子的表面极性，从而达到均匀分散的目的，但是效果并不明显，因此抗紫外线的持久性不佳。

发明内容

本发明的目的是克服现有方法存在的产品抗紫外线的持久性不佳的问题，提供一种可有效提高产品抗紫外线的持久性的抗紫外线高分子复合材料及其制备方法。

为实现以上目的，本发明提供了以下技术方案：

一种抗紫外线高分子复合材料，其原料组成及重量份比为：改性基础树脂60～80、纳米二氧化铈组分8～10、助剂11.3～16.5，其中，所述改性基础树脂的原料组成及其重量份比为：基础树脂50～80、氢氧化镁8～10、水40～60、改性助剂4～6。

所述纳米二氧化铈组分为改性纳米二氧化铈，其原料组成及重量份比为：纳米二氧化铈80～100、偶联剂6～8、溶剂60～80。

所述基础树脂为聚乙烯树脂、聚丙烯树脂、ABS树脂或PS树脂。

所述助剂包括聚乙烯蜡、滑石粉、硅油、抗氧剂1010，所述聚乙烯蜡、滑石粉、硅油、抗氧剂1010与改性基础树脂的重量份比为3～5:6～8:2～3:0.3～0.5:60～80。

所述改性助剂为油酸聚氧乙烯酯，所述偶联剂为钛酸酯偶联剂，所述溶剂为无水乙醇。

一种抗紫外线高分子复合材料的制备方法，为：先在常温下将各原料按所需比例混合，再将混合料排入双螺杆挤出机中进行挤出造粒即可；

其中，所述改性基础树脂的制备方法为：先将基础树脂和改性助剂按所需比例置于容器中，再加入氢氧化镁和水混合以得到改性物料，然后对改性物料依次进行脱水、干燥，得到改性基础树脂。

所述纳米二氧化铈组分为改性纳米二氧化铈，其原料组成及重量份比为：纳米二氧化铈80～100、偶联剂6～8、溶剂60～80；

所述纳米二氧化铈组分的制备方法为：先将各原料对按所需比例混合，再对混合料依次进行烘干、研磨以得到改性纳米二氧化铈。

所述复合材料的制备方法中，混合时间为6～8min；

所述改性基础树脂的制备方法中，混合时间为1～2h，干燥温度为70～90℃，干燥时间为20～30min；

所述纳米二氧化铈组分的制备方法中，混合温度为70～90℃，混合时间为20～30min。

所述基础树脂为聚乙烯树脂、聚丙烯树脂、ABS树脂或PS树脂；

当基础树脂为聚乙烯树脂时，双螺杆挤出机的工作温度为：一区140±5℃、二区150±5℃、三区160±5℃、四区170±5℃、五区180±5℃、六区190±5℃、机头185±5℃；

当基础树脂为聚丙烯树脂时，双螺杆挤出机的工作温度为：一区180±5℃、二区200±5℃、三区210±5℃、四区220±5℃、五区230±5℃、六区210±5℃、机头210±5℃；

当基础树脂为ABS树脂时，双螺杆挤出机的工作温度为：一区190±5℃、二区200±5℃、三区210±5℃、四区220±5℃、五区230±5℃、六区210±5℃、机头220±5℃；

当基础树脂为PS树脂时，双螺杆挤出机的工作温度为：一区190±5℃、二区200±5℃、三区220±5℃、四区230±5℃、五区235±5℃、六区230±5℃、机头230±5℃。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明一种抗紫外线高分子复合材料的原料组成及其重量份比为：改性基础树脂60～80、改性纳米二氧化铈8～10、助剂11.3～16.5，其中，改性基础树脂的原料组成及其重量份比为：基础树脂50～80、氢氧化镁8～10、水40～60、改性助剂4～6，改性纳米二氧化铈的原料组成及其重量份比为：纳米二氧化铈80～100、偶联剂6～8、溶剂60～80，本设计采用氢氧化镁作为表面能改性剂对基础树脂进行表面改性，通过提高基础树脂的表面能，使基础树脂的表面能大于纳米二氧化铈，保证了纳米二氧化铈能够完全均匀分散在基础树脂中，从而改善了材料抗紫外线的持久性。因此，本发明产品有效提高了复合材料抗紫外线的持久性。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步说明。

一种抗紫外线高分子复合材料，其原料组成及重量份比为：改性基础树脂60～80、纳米二氧化铈组分8～10、助剂11.3～16.5，其中，所述改性基础树脂的原料组成及其重量份比为：基础树脂50～80、氢氧化镁8～10、水40～60、改性助剂4～6。

所述纳米二氧化铈组分为改性纳米二氧化铈，其原料组成及重量份比为：纳米二氧化铈80～100、偶联剂6～8、溶剂60～80。

所述基础树脂为聚乙烯树脂、聚丙烯树脂、ABS树脂或PS树脂。

所述助剂包括聚乙烯蜡、滑石粉、硅油、抗氧剂1010，所述聚乙烯蜡、滑石粉、硅油、抗氧剂1010与改性基础树脂的重量份比为3～5:6～8:2～3:0.3～0.5:60～80。

所述改性助剂为油酸聚氧乙烯酯，所述偶联剂为钛酸酯偶联剂，所述溶剂为无水乙醇。

一种抗紫外线高分子复合材料的制备方法，为：先在常温下将各原料按所需比例混合，再将混合料排入双螺杆挤出机中进行挤出造粒即可；

其中，所述改性基础树脂的制备方法为：先将基础树脂和改性助剂按所需比例置于容器中，再加入氢氧化镁和水混合以得到改性物料，然后对改性物料依次进行脱水、干燥，得到改性基础树脂。

所述纳米二氧化铈组分为改性纳米二氧化铈，其原料组成及重量份比为：纳米二氧化铈80～100、偶联剂6～8、溶剂60～80；

所述纳米二氧化铈组分的制备方法为：先将各原料对按所需比例混合，再对混合料依次进行烘干、研磨以得到改性纳米二氧化铈。

所述复合材料的制备方法中，混合时间为6～8min；

所述改性基础树脂的制备方法中，混合时间为1～2h，干燥温度为70～90℃，干燥时间为20～30min；

所述纳米二氧化铈组分的制备方法中，混合温度为70～90℃，混合时间为20～30min。

所述基础树脂为聚乙烯树脂、聚丙烯树脂、ABS树脂或PS树脂；

当基础树脂为聚乙烯树脂时，双螺杆挤出机的工作温度为：一区140±5℃、二区150±5℃、三区160±5℃、四区170±5℃、五区180±5℃、六区190±5℃、机头185±5℃；

当基础树脂为聚丙烯树脂时，双螺杆挤出机的工作温度为：一区180±5℃、二区200±5℃、三区210±5℃、四区220±5℃、五区230±5℃、六区210±5℃、机头210±5℃；

当基础树脂为ABS树脂时，双螺杆挤出机的工作温度为：一区190±5℃、二区200±5℃、三区210±5℃、四区220±5℃、五区230±5℃、六区210±5℃、机头220±5℃；

当基础树脂为PS树脂时，双螺杆挤出机的工作温度为：一区190±5℃、二区200±5℃、三区220±5℃、四区230±5℃、五区235±5℃、六区230±5℃、机头230±5℃。

本发明中各原料说明如下：

聚乙烯树脂：低密度聚乙烯树脂或者线性低密度聚乙烯树脂。

聚丙烯树脂：型号：T30S、F401。

ABS树脂：熔融指数2.0-4.0。

PS树脂：熔融指数2.0-4.0。

油酸聚氧乙烯酯：白色至淡黄色膏体至固体，非离子表面活性剂。

氢氧化镁：白色无定形粉末，表面改性剂。

纳米二氧化铈：淡黄色或白色粉末，紫外线吸收剂。

钛酸酯偶联剂：单烷氧基型。

聚乙烯蜡：润滑剂，蜡状片状粉末。

滑石粉：白色粉末，填充剂，润滑剂。

硅油：甲基苯基硅油，透明油状液体，润滑剂，脱模剂。

抗氧剂1010：白色晶状。

无水乙醇：本发明所述无水乙醇作为钛酸酯偶联剂的溶剂使用，待钛酸酯偶联剂分散均匀后，无水乙醇会在烘干过程中挥发掉。

实施例1：

一种抗紫外线高分子复合材料，其原料组成及重量份比为：改性基础树脂60、改性纳米二氧化铈8、聚乙烯蜡3、滑石粉6、硅油2、抗氧剂10100.3，其中，所述改性基础树脂的原料组成及其重量份比为：基础树脂聚乙烯树脂50、氢氧化镁8、水40、油酸聚氧乙烯酯4，所述改性纳米二氧化铈的原料组成及其重量份比为：纳米二氧化铈80、钛酸酯偶联剂6、无水乙醇60。

一种抗紫外线高分子复合材料的制备方法，为：先在常温下将各原料按所需比例混合8min，再将混合料排入双螺杆挤出机中进行挤出造粒即可，其中，所述双螺杆挤出机的工作温度为：一区140±5℃、二区150±5℃、三区160±5℃、四区170±5℃、五区180±5℃、六区190±5℃、机头185±5℃；

所述改性基础树脂的制备方法为：先将基础树脂和改性助剂按所需比例置于容器中，再加入氢氧化镁和水混合1h以得到改性物料，然后对改性物料依次进行脱水、80℃干燥20min，得到改性基础树脂；

所述改性纳米二氧化铈的制备方法为：先将各原料对按所需比例在80℃下混合20min，再对混合料依次进行烘干、研磨以得到改性纳米二氧化铈。

实施例2：

与实施例1的不同之处在于：

所述复合材料的原料组成及重量份比为：改性基础树脂70、改性纳米二氧化铈9、聚乙烯蜡4、滑石粉7、硅油2.5、抗氧剂10100.4，其中，所述改性基础树脂的原料组成及其重量份比为：基础树脂聚乙烯树脂70、氢氧化镁9、水50、油酸聚氧乙烯酯5，所述改性纳米二氧化铈的原料组成及其重量份比为：纳米二氧化铈90、钛酸酯偶联剂7、无水乙醇70。

所述复合材料的制备方法中，混合时间为6min；

所述改性基础树脂的制备方法中，混合时间为2h，干燥温度为70℃，干燥时间为30min。

实施例3：

与实施例1的不同之处在于：

所述复合材料的原料组成及重量份比为：改性基础树脂80、改性纳米二氧化铈10、聚乙烯蜡5、滑石粉8、硅油3、抗氧剂10100.5，其中，所述改性基础树脂的原料组成及其重量份比为：基础树脂聚乙烯树脂80、氢氧化镁10、水60、油酸聚氧乙烯酯6，所述改性纳米二氧化铈的原料组成及其重量份比为：纳米二氧化铈100、钛酸酯偶联剂8、无水乙醇80。

所述改性基础树脂的制备方法中，干燥温度为90℃，干燥时间为20min。

实施例4：

与实施例2的不同之处在于：

所述基础树脂为聚丙烯树脂。

所述复合材料的制备方法中，双螺杆挤出机的工作温度为：一区180±5℃、二区200±5℃、三区210±5℃、四区220±5℃、五区230±5℃、六区210±5℃、机头210±5℃；

所述改性纳米二氧化铈的制备方法中，混合温度为90℃。

实施例5：

与实施例2的不同之处在于：

所述基础树脂为ABS树脂。

所述复合材料的制备方法中，双螺杆挤出机的工作温度为：一区190±5℃、二区200±5℃、三区210±5℃、四区220±5℃、五区230±5℃、六区210±5℃、机头220±5℃。

实施例6：

与实施例2的不同之处在于：

所述基础树脂为PS树脂。

所述复合材料的制备方法中，双螺杆挤出机的工作温度为：一区190±5℃、二区200±5℃、三区220±5℃、四区230±5℃、五区235±5℃、六区230±5℃、机头230±5℃；

所述改性基础树脂的制备方法中，干燥温度为90℃。

为检测本发明产品的各项性能，进行以下测试：

Claims (10)

1.一种抗紫外线高分子复合材料，其特征在于：

所述复合材料的原料组成及其重量份比为：改性基础树脂60～80、纳米二氧化铈组分8～10、助剂11.3～16.5，其中，所述改性基础树脂的原料组成及其重量份比为：基础树脂50～80、氢氧化镁8～10、水40～60、改性助剂4～6。

2.根据权利要求1所述的一种抗紫外线高分子复合材料，其特征在于：所述纳米二氧化铈组分为改性纳米二氧化铈，其原料组成及重量份比为：纳米二氧化铈80～100、偶联剂6～8、溶剂60～80。

3.根据权利要求1或2所述的一种抗紫外线高分子复合材料，其特征在于：所述基础树脂为聚乙烯树脂、聚丙烯树脂、ABS树脂或PS树脂。

4.根据权利要求1或2所述的一种抗紫外线高分子复合材料，其特征在于：所述助剂包括聚乙烯蜡、滑石粉、硅油、抗氧剂1010，所述聚乙烯蜡、滑石粉、硅油、抗氧剂1010与改性基础树脂的重量份比为3～5:6～8:2～3:0.3～0.5:60～80。

5.根据权利要求1或2所述的一种抗紫外线高分子复合材料，其特征在于：所述改性助剂为油酸聚氧乙烯酯，所述偶联剂为钛酸酯偶联剂，所述溶剂为无水乙醇。

6.一种权利要求1所述的抗紫外线高分子复合材料的制备方法，其特征在于：

所述复合材料的制备方法为：先在常温下将各原料按所需比例混合，再将混合料排入双螺杆挤出机中进行挤出造粒即可；

其中，所述改性基础树脂的制备方法为：先将基础树脂和改性助剂按所需比例置于容器中，再加入氢氧化镁和水混合以得到改性物料，然后对改性物料依次进行脱水、干燥，得到改性基础树脂。

7.根据权利要求6所述的一种抗紫外线高分子复合材料的制备方法，其特征在于：

所述纳米二氧化铈组分为改性纳米二氧化铈，其原料组成及重量份比为：纳米二氧化铈80～100、偶联剂6～8、溶剂60～80；

所述纳米二氧化铈组分的制备方法为：先将各原料对按所需比例混合，再对混合料依次进行烘干、研磨以得到改性纳米二氧化铈。

8.根据权利要求6或7所述的一种抗紫外线高分子复合材料的制备方法，其特征在于：

所述复合材料的制备方法中，混合时间为6～8min；

所述改性基础树脂的制备方法中，混合时间为1～2h，干燥温度为70～90℃，干燥时间为20～30min。

9.根据权利要求7所述的一种抗紫外线高分子复合材料的制备方法，其特征在于：

所述纳米二氧化铈组分的制备方法中，混合温度为70～90℃，混合时间为20～30min。

10.根据权利要求6或7所述的一种抗紫外线高分子复合材料的制备方法，其特征在于：

所述基础树脂为聚乙烯树脂、聚丙烯树脂、ABS树脂或PS树脂；

当基础树脂为聚乙烯树脂时，双螺杆挤出机的工作温度为：一区140±5℃、二区150±5℃、三区160±5℃、四区170±5℃、五区180±5℃、六区190±5℃、机头185±5℃；

当基础树脂为聚丙烯树脂时，双螺杆挤出机的工作温度为：一区180±5℃、二区200±5℃、三区210±5℃、四区220±5℃、五区230±5℃、六区210±5℃、机头210±5℃；

当基础树脂为ABS树脂时，双螺杆挤出机的工作温度为：一区190±5℃、二区200±5℃、三区210±5℃、四区220±5℃、五区230±5℃、六区210±5℃、机头220±5℃；

当基础树脂为PS树脂时，双螺杆挤出机的工作温度为：一区190±5℃、二区200±5℃、三区220±5℃、四区230±5℃、五区235±5℃、六区230±5℃、机头230±5℃。