CN109265818A - 一种耐洗涤、抗黄变聚丙烯复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及高分子技术领域，具体涉及一种耐洗涤、抗黄变聚丙烯复合材料及其制备方法，所述耐洗涤、抗黄变聚丙烯复合材料由原料组合物制成，所述原料组合物包括：聚丙烯45～68重量份、相容剂5～10重量份、玻璃纤维20～30重量份、浸润剂0.5～1重量份、疏水型二氧化硅3～8重量份、耐候剂1.0～1.5重量份、抗菌剂0.5～1.0重量份、抗氧剂1.0～1.5重量份、成核剂0.5～1.0重量份、润滑剂0.5～1重量份。本发明的聚丙烯复合材料具有优异的疏水性、耐磨型和弯曲性能，具有良好的耐洗涤、抗菌、抗黄变性，具有广阔的应用前景。

Description

一种耐洗涤、抗黄变聚丙烯复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及高分子技术领域，具体涉及一种耐洗涤、抗黄变聚丙烯复合材料及其制备方法。
背景技术
聚丙烯作为五大通用塑料之一，具有优良的综合性能，良好的化学稳定性，较好的成型加工性和相对低廉的价格，但也存在着强度，模量，硬度低，耐低温冲击强度差，成型收缩大，易老化等缺点。聚丙烯通过加入玻璃纤维材料，机械强度能够得到成倍甚至数倍的提高，耐热性能和尺寸稳定性也得到显著提高，从而扩大材料的使用范围，玻纤增强聚丙烯材料可以起到以塑待钢，应用在产品的结构零件上，符合国家提倡的产品轻量化，绿色环保，节能减排政策要求。
随着现代生活节奏的加快和消费者需求增加，许多产品消费升级，消费者对那些具有功能和外观质感的产品趋之若鹜。普通玻纤增强聚丙烯材料，虽然在使用要求不苛刻的地方通常可以应用，但在那些高性能要求：如一方面经常与水接触，另一方面经常遭受日光照晒，材料在受到水洗涤抽提和日光照晒的双重作用下，普通玻纤增强聚丙烯材料容易出现变形，开裂，黄变现象，不能满足消费者日益增加的消费需求。此外，随着人们对产品安全与卫生意识的增强，全球抗菌塑料市场的规模不断扩大，抗菌塑料是一类在使用环境中对玷污其本身的细菌、霉菌、酵母菌、藻类甚至病毒等起到抑制或杀灭作用的塑料，是公知的宜于健康、卫生的新型材料。综合上述，开发一种耐洗涤抗黄变抗菌玻纤增强聚丙烯复合料，越来越重要。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的之一是提供一种耐洗涤、抗黄变聚丙烯复合材料，它具有良好的耐洗涤、抗变色性能和持久的抗菌性能。
本发明的目的之二是提供一种耐洗涤、抗黄变聚丙烯复合材料的制备方法。
为了实现上述目的，本发明提供一种耐洗涤、抗黄变聚丙烯复合材料，所述耐洗涤、抗黄变聚丙烯复合材料由原料组合物制成，所述原料组合物包括以下物质：
本发明还提供一种所述耐洗涤、抗黄变聚丙烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：
将聚丙烯、相容剂、浸润剂、疏水型二氧化硅、耐候剂、抗菌剂、抗氧剂、成核剂、润滑剂混合均匀后投入平行双螺杆挤出机中熔融，同时从侧喂玻纤口加入玻璃纤维，挤出造粒得聚丙烯复合料。
通过上述技术方案，本发明具有以下技术效果：
(1)本发明通过在原料中加入浸润剂，在熔融挤出过程中能够使浸润剂包覆在玻璃纤维的表面，一方面可以提高玻璃纤维与聚丙烯的结合强度，另一方面还可以提高聚丙烯复合材料的疏水性，从而提高复合材料的耐洗涤性能；通过添加疏水的二氧化硅不仅能够提高复合材料的耐磨性和机械强度，还可以提高复合材料的疏水性，从而达到提高复合材料耐洗涤能力。
(2)采用高分子量主辅抗氧剂能够提高复合材料的抗氧化性，能够提高复合材料的耐水洗涤抽提性，延长玻璃纤维的使用寿命。
(3)本发明的聚丙烯复合材料具有优异的疏水性、耐磨型和弯曲性能，具有良好的耐洗涤、抗菌、抗黄变性，具有广阔的应用前景。
本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
本发明提供一种耐洗涤、抗黄变聚丙烯复合材料，其特征在于，由原料组合物制成，所述原料组合物包括以下物质：
优选条件下，所述聚丙烯为均聚聚丙烯和/或共聚聚丙烯。
相容剂能够提高其它原材料与聚丙烯的相容度，优选条件下，所述相容剂为马来酸酐改性聚丙烯(PP-g-MAH)。
本发明中通过加入玻璃纤维能够提高聚丙烯的强度和耐洗涤能力，优选条件下，所述玻璃纤维为的长度为3.5～4.5mm，直径为10～13μm。
在原料中加入浸润剂，在熔融挤出过程中能够使浸润剂包覆在玻璃纤维的表面，一方面可以提高玻璃纤维与聚丙烯的结合强度，另一方面还可以提高聚丙烯复合材料的疏水性，从而提高复合材料的耐洗涤性能，优选条件下，所述浸润剂选自γ-缩水甘油基丙烷三甲氧基硅烷、γ-脲基丙基三已氧基硅烷、乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷、乙烯基三乙氧机硅烷、芳香改性的聚氨烷基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧硅烷中的至少一种，进一步优选的，所述浸润剂包括γ-缩水甘油基丙烷三甲氧基硅烷，芳香改性的聚氨烷基硅烷，乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷，且所述γ-缩水甘油基丙烷三甲氧基硅烷，芳香改性的聚氨烷基硅烷，乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷的重量比为(3～5)：(1～3)：1，例如可以为4:2:1。
通过添加疏水的二氧化硅不仅能够提高复合材料的耐磨性和机械强度，还可以提高复合材料的疏水性，从而达到进一步提高复合材料耐洗涤能力，优选条件下，所述疏水型二氧化硅的粒径为5～25nm。
本发明通过加入耐候剂能够进一步提高所述复合材料的使用寿命，优选条件下，所述耐候剂包括光稳定剂和紫外线吸收剂，进一步的，所述光稳定剂为受阻胺光稳定剂2020；所述紫外线吸收剂选自UV944、UV-326和UV531中的至少一种。
优选条件下，所述抗菌剂为银系无机抗菌剂，由在无机磷酸盐离子交换体上负载银离子构成，它的物理化学性能十分稳定，是一种具有高效，高安全的超耐热广谱型抗菌剂，具有良好的抗变色性能和持久的抗菌性能。
成核剂在聚丙烯中起到结晶增长点的作用，使结晶细化，从而大幅提高复合材料的弯曲强度、弹性模量和热变形性能，优选条件下，所述成核剂为2,2’-亚甲基双(4，6-特丁基苯酚)膦铝盐(NA-21)和/或二环庚烷二羧酸盐(HPN-68)。
为了优化所述复合材料的抗氧化性，优选条件下，所述抗氧剂选自抗氧剂1330、抗氧剂1010、抗氧剂PS802和抗氧剂168中的至少一种，优选为抗氧剂1330、抗氧剂1010、抗氧剂PS802和抗氧剂168按重量比2:1:1:1配置得到。
优选条件下，所述润滑剂为PE蜡和/或乙撑双硬脂酰胺(EBS)。
本发明还提供一种所述的耐洗涤、抗黄变聚丙烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：
将聚丙烯、相容剂、浸润剂、疏水型二氧化硅、耐候剂、抗菌剂、抗氧剂、成核剂、润滑剂混合均匀后投入平行双螺杆挤出机中熔融，同时从侧喂玻纤口加入玻璃纤维，挤出造粒得聚丙烯复合料。
优选条件下，所述平行双螺杆挤出机的机筒温度为：210～240℃，螺杆转速为400～600r/min，熔体压力为1.5～2.5MPa；真空度为-0.04～-0.1MPa。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。以下实施例中，玻璃纤维选用巨石集团高强耐洗涤专用纤维ECS13-4.5-508H，其长度范围为3.5～4.5mm，直径范围为10～13μm；PP-g-MAH相容剂为以色列BONDYRAM 1001；疏水型纳米二氧化硅JY100-05购自安徽敬业纳米科技有限公司，其粒径范围为5～25nm；抗氧剂1330，抗氧剂1010，抗氧剂PS802，抗氧剂168、光稳定剂2020，UV944，UV326，UV531均购自BASF公司；银系无机抗菌剂RHA-1购自上海润和纳米材料科技有限公司；HPN-68L成核剂购自美林肯工业有限公司。
实施例1
一种耐洗涤、抗黄变聚丙烯复合材料，由以下物质制成：
其中，抗氧剂由抗氧剂1330，抗氧剂1010，抗氧剂PS802，抗氧剂168按重量比为1:1:2:2组成。
耐候剂由光稳定剂2020，UV944，UV326，UV531按重量比为2:1:1:1组成。
浸润剂由γ-缩水甘油基丙烷三甲氧基硅烷、芳香改性的聚氨烷基硅烷和乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷的按重量比为4:2:1组成。
所述耐洗涤、抗黄变聚丙烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：
将68重量份聚丙烯(PP HJ730)、5重量份相容剂PP-g-MAH、0.5重量份浸润剂、3重量份疏水型二氧化硅、1重量份耐候剂、0.5重量份银系无机抗菌剂RHA-1、1重量份抗氧剂、0.5重量份成核剂NA-21、0.5重量份润滑剂EBS在高混机中高速混合2min，然后投入平行双螺杆挤出机中熔融，同时从侧喂玻纤口加入20重量份玻璃纤维，挤出造粒得聚丙烯复合料，其中，所述平行双螺杆挤出机的机筒温度为：240℃，螺杆转速为400r/min，熔体压力为2.5MPa；真空度为-0.04MPa。
实施例2
一种耐洗涤、抗黄变聚丙烯复合材料，由以下物质制成：
本实施例中抗氧剂、耐候剂和浸润剂的物质组成同实施例1。
所述耐洗涤、抗黄变聚丙烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：
将63.3重量份聚丙烯(PP HJ730)、6重量份相容剂PP-g-MAH、0.6重量份浸润剂、4重量份疏水型二氧化硅、1.1重量份耐候剂、0.6重量份银系无机抗菌剂RHA-1、1.2重量份抗氧剂、0.6重量份成核剂NA-21、0.6重量份PE蜡在高混机中高速混合2min，然后投入平行双螺杆挤出机中熔融，同时从侧喂玻纤口加入22重量份玻璃纤维，挤出造粒得聚丙烯复合料，其中，所述平行双螺杆挤出机的机筒温度为：210℃，螺杆转速为600r/min，熔体压力为1.5MPa；真空度为-0.1MPa。
实施例3
本实施例中抗氧剂、耐候剂和浸润剂的物质组成同实施例1。
所述耐洗涤、抗黄变聚丙烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：
将57.7重量份聚丙烯(PP HJ730)、7重量份相容剂PP-g-MAH、0.7重量份浸润剂、5重量份疏水型二氧化硅、1.2重量份耐候剂、0.7重量份银系无机抗菌剂RHA-1、1.3重量份抗氧剂、0.7重量份成核剂HPN-68、0.7重量份润滑剂EBS在高混机中高速混合2min，然后投入平行双螺杆挤出机中熔融，同时从侧喂玻纤口加入25重量份玻璃纤维，挤出造粒得聚丙烯复合料，其中，所述平行双螺杆挤出机的机筒温度为：220℃，螺杆转速为500r/min，熔体压力为2MPa；真空度为-0.08MPa。
实施例4
本实施例中抗氧剂、耐候剂和浸润剂的物质组成同实施例1。
所述耐洗涤、抗黄变聚丙烯复合材料的制备方法同实施例3。
实施例5
本实施例中抗氧剂、耐候剂和浸润剂的物质组成同实施例1。
所述耐洗涤、抗黄变聚丙烯复合材料的制备方法同实施例3。
实施例6
按照实施例3的方法，不同的是，抗氧剂由抗氧剂1010和抗氧剂168按重量比为1:2复配得到。
耐候剂由光稳定剂2020，UV531按重量比为2:1复配得到。
浸润剂由γ-缩水甘油基丙烷三甲氧基硅烷、芳香改性的聚氨烷基硅烷和乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷的按重量比为3:1:1复配制成。
实施例7
按照实施例3的方法，不同的是，抗氧剂为抗氧剂168。
耐候剂由UV944和UV326按重量比为1:1复配得到。
浸润剂由γ-缩水甘油基丙烷三甲氧基硅烷、芳香改性的聚氨烷基硅烷和乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷的按重量比为5:3:1复配制成。
对比例1
按照实施例3的方法，不同的是，不含有浸润剂。
对比例2
按照实施例3的方法，不同的是，采用常规未改性的二氧化硅(MG-SiO2-20，购自上海茂果纳米科技有限公司)代替疏水型二氧化硅。
力学性能测试：将实施例1～7和对比例1～3中所制备的聚丙烯复合材料根据相关检测标准测试其拉伸强度、断裂伸长率、弯曲强度、弯曲模量、悬臂梁缺口冲击强度检测标准与检测结果如表1所示。
表1：实施例1～7和对比例1～3中聚丙烯复合材料的力学性能指标
测试2：将实施例1～7和对比例1～3中所制备的聚丙烯复合材料根据相关检测标准测试其熔体流动速率(MFR)、密度、抗菌率、耐黄变性能检测标准与检测结果如表2所示。
其中耐水性的测试方法为：将实施例1～7和对比例1～2中所制备的聚丙烯复合材料浸入82±5℃的热水中，洗涤剂溶液浓度2.5％，浸泡洗涤2000h，测试材料悬臂梁缺口冲击强度性能保留率。
表2：实施例1～7和对比例1～3中聚丙烯复合材料的性能指标
综上，本发明的聚丙烯复合材料具有优异的疏水性、耐磨型和弯曲性能，具有良好的耐洗涤、抗菌、抗黄变性，具有广阔的应用前景。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (10)

1.一种耐洗涤、抗黄变聚丙烯复合材料，其特征在于，由原料组合物制成，所述原料组合物包括以下物质：
2.根据权利要求1所述的耐洗涤、抗黄变聚丙烯复合材料，其中，所述聚丙烯为均聚聚丙烯和/或共聚聚丙烯；和/或
所述相容剂为PP-g-MAH相容剂。
3.根据权利要求1所述的耐洗涤、抗黄变聚丙烯复合材料，其中，所述玻璃纤维为的长度为3.5～4.5mm，直径为10～13μm；和/或
所述疏水型纳米二氧化硅的粒径为5～25nm。
4.根据权利要求1所述的耐洗涤、抗黄变聚丙烯复合材料，其中，所述浸润剂选自γ-缩水甘油基丙烷三甲氧基硅烷、γ-脲基丙基三已氧基硅烷、乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷、乙烯基三乙氧机硅烷、芳香改性的聚氨烷基硅烷和γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧硅烷中的至少一种。
5.根据权利要求4所述的耐洗涤、抗黄变聚丙烯复合材料，其中，所述浸润剂包括γ-缩水甘油基丙烷三甲氧基硅烷、芳香改性的聚氨烷基硅烷和乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷。
6.根据权利要求1所述的耐洗涤、抗黄变聚丙烯复合材料，其中，所述耐候剂包括光稳定剂和紫外线吸收剂。
7.根据权利要求6所述的耐洗涤、抗黄变聚丙烯复合材料，其中，所述光稳定剂为受阻胺光稳定剂2020；和/或
所述紫外线吸收剂选自UV944、UV-326和UV531中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的耐洗涤、抗黄变聚丙烯复合材料，其中，所述抗菌剂为银系无机抗菌剂；和/或
所述成核剂为2,2’-亚甲基双(4，6-特丁基苯酚)膦铝盐和/或二环庚烷二羧酸盐；和/或
所述抗氧剂选自抗氧剂1330、抗氧剂1010、抗氧剂PS802和抗氧剂168中的至少一种；和/或
所述润滑剂为PE蜡和/或乙撑双硬脂酰胺。
9.根据权利要求1至8中任意一项所述的耐洗涤、抗黄变聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将聚丙烯、相容剂、浸润剂、疏水型二氧化硅、耐候剂、抗菌剂、抗氧剂、成核剂、润滑剂混合均匀后投入平行双螺杆挤出机中熔融，同时从侧喂玻纤口加入玻璃纤维，挤出造粒得聚丙烯复合料。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其中，所述平行双螺杆挤出机的机筒温度为：210～240℃，螺杆转速为400～600r/min，熔体压力为1.5～2.5MPa；真空度为-0.04～-0.1MPa。
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