CN109721810A - 一种长效耐候色母粒及其制备方法 - Google Patents

一种长效耐候色母粒及其制备方法 Download PDF

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陈海
袁婷
何修文
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Abstract

本发明涉及一种长效耐候色母粒及其制备方法。该制备方法为：将高密度聚乙烯45％～65％、抗氧剂4％～6％、氧化锆1％～3％、紫外吸收剂2％～5％、分散剂3％～5％、受阻胺光稳定剂5％～10％、钛白粉15％～25％以及颜料1％～10％混合均匀制得混配物料，混合时间15～20分钟，混合温度40～50℃；然后将上述混配物料加入挤出机中熔融挤出获得所述长效耐候色母粒。本发明长效耐候色母粒与高密度聚乙烯的具有良好的相容性，且在紫外光能量作用下，不仅能保护高密度聚乙烯的C‑C主链免受高能辐射的破坏外，而且还能作为一类增韧剂进一步改善改性高密度聚乙烯的总体力学性能。

Description

一种长效耐候色母粒及其制备方法
技术领域
本发明属于高分子领域，具体是涉及一种长效耐候色母粒及其制备方法。
背景技术
高密度聚乙烯材料(HDPE)为白色颗粒状，无毒、无味、无臭，结晶度较高(80％以上)，密度较大(0.941～0.960g/cm3)，相对分子质量常为十几万到几十万，具有较高的刚性和韧性，优良的机械性能，还具有较好的耐溶剂性、耐蒸汽渗透性等，广泛应用于各领域。而采用高分子量高密度聚乙烯材料生产的浮筒，不仅重量轻、浮力大、耐酸碱、零维护、组合变换灵活、寿命长、颜色鲜艳美观，而且抗腐、防冻、不受海水、化学品、药剂、油渍及水生物的侵蚀，无污染、不破坏环境，因而普遍应用于浮桥、浮码头等水上浮动平台项目的建设，具有很好地应用前景。然而在紫外线、高能辐射的作用下，置于户外的浮筒会在空气中发生降解，导致变色、表面龟裂直至脆化、失去强度而丧失使用价值。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种长效耐候色母粒的制备方法。该制备方法获得的长效耐候色母粒与高密度聚乙烯的具有良好的相容性，且在紫外光能量作用下，不仅能保护高密度聚乙烯的C-C主链免受高能辐射的破坏外，而且还能作为一类增韧剂进一步改善改性高密度聚乙烯的总体力学性能。
为了实现本发明的目的，本发明采用了以下技术方案：
一种长效耐候色母粒的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，将以下重量配比的原料混合均匀制得混配物料，混合时间15～20分钟，混合温度40～50℃；
高密度聚乙烯45％～65％、抗氧剂4％～6％、氧化锆1％～3％、紫外吸收剂2％～5％、分散剂3％～5％、受阻胺光稳定剂5％～10％、钛白粉15％～25％以及颜料1％～10％；
步骤2，将上述混配物料加入挤出机中熔融挤出获得所述长效耐候色母粒。
优选方案：所述步骤1中高密度聚乙烯为1-己烯共聚高密度聚乙烯。
优选方案：所述步骤1中抗氧剂由主抗氧剂和助抗氧剂组成，所述主抗氧剂为受阻酚抗氧剂1010或受阻胺抗氧剂1076，所述助抗氧剂为亚磷酸酯抗氧剂168。
优选方案：所述步骤1中氧化锆为纳米级二氧化锆，所述钛白粉为纳米级金红石型钛白粉。
优选方案：所述步骤1中紫外吸收剂为UV531、UV326、UV327、UV328中的一种或多种。
优选方案：所述步骤1中分散剂为乙撑双硬脂酸酰胺、乙撑双油酸酰胺、聚乙烯蜡中的一种或多种。
优选方案：所述步骤1中受阻胺光稳定剂为受阻胺光稳定剂783、受阻胺光稳定剂119、受阻胺光稳定剂2020中的一种或多种。
优选方案：所述步骤1中颜料为酞菁类颜料或杂环颜料。
所述步骤2中挤出机加工温度设置如下：
一区100℃，二区170℃，三区180℃，四区185℃，五区190℃，六区185℃，七区185℃，八区190℃，九区195℃，十区200℃，机头205℃。
本发明的另一个目的是提供一种如所述制备方法获得的长效耐候色母粒。
本发明的有益效果在于：
(1)本发明制备所得长效耐候色母粒的特点：a、无臭，无毒，具有优良的耐低温性能，能耐大多数酸碱侵蚀。常温下不溶于一般溶剂，吸水性小，电绝缘性优良，耐冲击性好；b、耐长期光热氧老化、臭氧分解，相对于常规的高分子材料，本发明色母粒具有耐光氧化、热氧化、抗紫外线等防御性能，用于相应制品(比如：浮筒)中可以使得制品更耐用、使用寿命更长；c、力学性能满足使用环境的要求，包括材料强度，低温韧性，延伸率和所获得制品的浮力等。
(2)本发明采用惰性的纳米遮光增强复合体系，并引入HDPE的增容体系进行合金化改性，在提高材料强度和刚性同时，保持或提升HDPE材料的韧性、延伸率，以及长期耐挠曲抗疲劳破坏能力和环境应力开裂性能；
(3)本发明采用的光稳定剂和紫外吸收剂能很好地吸收紫外光线(300-400nm波段光线)，通过高效遮光，吸光和反光技术，以及长效抗氧体系以避免在高温加工和长期户外使用过程中自由基对HDPE分子链的氧化和降解；
(4)本发明采用的抗光热老化助剂与聚乙烯分子具有高度相容性，且其分子量较大，从而能避免在长期使用过程中因析出对水环境产生的负面影响。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明技术方案做出更为具体的说明：
以下实施例中所用原料均来自普通市售产品。
实施例1
步骤1，称取以下重量配比原料：
高密度聚乙烯50kg、主抗氧剂(受阻酚抗氧剂1010)3kg、助抗氧剂(亚磷酸酯抗氧剂168)3kg、氧化锆2kg、紫外吸收剂(UV531)5kg、分散剂乙撑双硬脂酸酰胺3kg、受阻胺光稳定剂(783)9kg、钛白粉20kg以及颜料(酞菁蓝15:3)5kg；
先将分散剂与颜料混合，然后依次加入所述高密度聚乙烯、抗氧剂、氧化锆、紫外吸收剂、受阻胺光稳定剂以及钛白粉，然后在高速搅拌条件下混合均匀制得混配物料，混合时间18分钟，混合温度50℃；
步骤2，将上述混配物料加入双螺杆挤出机中熔融挤出，双螺杆挤出机各部分温度分别设置为：一区100℃，二区170℃，三区180℃，四区185℃，五区190℃，六区185℃，七区185℃，八区190℃，九区195℃，十区200℃，机头205℃，螺杆转速为400～450rpm，螺杆长径比为44:1，经冷拉条切后成颗粒料，该颗粒料即为本发明所述长效耐候色母粒。
实施例2
步骤1，称取以下重量配比原料：
高密度聚乙烯53kg、主抗氧剂(受阻胺抗氧剂1076)4kg、助抗氧剂(亚磷酸酯抗氧剂168)2kg、氧化锆1kg、紫外吸收剂(UV326)5kg、分散剂乙撑双硬脂酸酰胺3kg、受阻胺光稳定剂(783)9kg、钛白粉18kg以及颜料(酞菁蓝15:3)5kg；
先将分散剂与颜料混合，然后依次加入所述高密度聚乙烯、抗氧剂、氧化锆、紫外吸收剂、受阻胺光稳定剂以及钛白粉，然后在高速搅拌条件下混合均匀制得混配物料，混合时间15分钟，混合温度45℃；
步骤2，将上述混配物料加入双螺杆挤出机中熔融挤出，双螺杆挤出机各部分温度分别设置为：一区100℃，二区170℃，三区180℃，四区185℃，五区190℃，六区185℃，七区185℃，八区190℃，九区195℃，十区200℃，机头205℃，螺杆转速为400～450rpm，螺杆长径比为44:1，经冷拉条切后成颗粒料，该颗粒料即为本发明所述长效耐候色母粒。
实施例3
步骤1，称取以下重量配比原料：
高密度聚乙烯52kg、主抗氧剂(受阻酚抗氧剂1010)4kg、助抗氧剂(亚磷酸酯抗氧剂168)1kg、氧化锆1kg、紫外吸收剂(UV327)3kg、分散剂聚乙烯蜡2kg、受阻胺光稳定剂(2020)10kg、钛白粉20kg以及颜料(吡咯并吡咯254红)7kg；
先将分散剂与颜料混合，然后依次加入所述高密度聚乙烯、抗氧剂、氧化锆、紫外吸收剂、受阻胺光稳定剂以及钛白粉，然后在高速搅拌条件下混合均匀制得混配物料，混合时间20分钟，混合温度40℃；
步骤2，将上述混配物料加入双螺杆挤出机中熔融挤出，双螺杆挤出机各部分温度分别设置为：一区100℃，二区170℃，三区180℃，四区185℃，五区190℃，六区185℃，七区185℃，八区190℃，九区195℃，十区200℃，机头205℃，螺杆转速为400～450rpm，螺杆长径比为44:1，经冷拉条切后成颗粒料，该颗粒料即为本发明所述长效耐候色母粒。
实施例4
步骤1，称取以下重量配比原料：
高密度聚乙烯48kg、主抗氧剂(受阻胺抗氧剂1076)4kg、助抗氧剂(亚磷酸酯抗氧剂168)2kg、氧化锆2kg、紫外吸收剂(UV328)4kg、分散剂乙撑双硬脂酸酰胺2kg、受阻胺光稳定剂(2020)10kg、钛白粉22kg以及颜料(酞菁G绿)6kg；
先将分散剂与颜料混合，然后依次加入所述高密度聚乙烯、抗氧剂、氧化锆、紫外吸收剂、受阻胺光稳定剂以及钛白粉，然后在高速搅拌条件下混合均匀制得混配物料，混合时间20分钟，混合温度50℃；
步骤2，将上述混配物料加入双螺杆挤出机中熔融挤出，双螺杆挤出机各部分温度分别设置为：一区100℃，二区170℃，三区180℃，四区185℃，五区190℃，六区185℃，七区185℃，八区190℃，九区195℃，十区200℃，机头205℃，螺杆转速为400～450rpm，螺杆长径比为44:1，经冷拉条切后成颗粒料，该颗粒料即为本发明所述长效耐候色母粒。
实施例5
步骤1，称取以下重量配比原料：
高密度聚乙烯46kg、主抗氧剂(受阻酚抗氧剂1010)3kg、助抗氧剂(亚磷酸酯抗氧剂168)2kg、氧化锆1kg、紫外吸收剂(UV328)3kg、分散剂硅酮粉2kg、受阻胺光稳定剂(119)8kg、钛白粉25kg以及颜料(喹酞酮138黄)10kg；
先将分散剂与颜料混合，然后依次加入所述高密度聚乙烯、抗氧剂、氧化锆、紫外吸收剂、受阻胺光稳定剂以及钛白粉，然后在高速搅拌条件下混合均匀制得混配物料，混合时间16分钟，混合温度50℃；
步骤2，将上述混配物料加入双螺杆挤出机中熔融挤出，双螺杆挤出机各部分温度分别设置为：一区100℃，二区170℃，三区180℃，四区185℃，五区190℃，六区185℃，七区185℃，八区190℃，九区195℃，十区200℃，机头205℃，螺杆转速为400～450rpm，螺杆长径比为44:1，经冷拉条切后成颗粒料，该颗粒料即为本发明所述长效耐候色母粒。
实施例6
步骤1，称取以下重量配比原料：
高密度聚乙烯65kg、主抗氧剂(受阻酚抗氧剂1010)3kg、助抗氧剂(亚磷酸酯抗氧剂168)1kg、氧化锆1kg、紫外吸收剂(UV328)2kg、分散剂硅酮粉5kg、受阻胺光稳定剂(119)5kg、钛白粉15kg以及颜料(喹酞酮138黄)3kg；
先将分散剂与颜料混合，然后依次加入所述高密度聚乙烯、抗氧剂、氧化锆、紫外吸收剂、受阻胺光稳定剂以及钛白粉，然后在高速搅拌条件下混合均匀制得混配物料，混合时间16分钟，混合温度50℃；
步骤2，将上述混配物料加入双螺杆挤出机中熔融挤出，双螺杆挤出机各部分温度分别设置为：一区100℃，二区170℃，三区180℃，四区185℃，五区190℃，六区185℃，七区185℃，八区190℃，九区195℃，十区200℃，机头205℃，螺杆转速为400～450rpm，螺杆长径比为44:1，经冷拉条切后成颗粒料，该颗粒料即为本发明所述长效耐候色母粒。
实施例7
步骤1，称取以下重量配比原料：
高密度聚乙烯45kg、主抗氧剂(受阻酚抗氧剂1010)4kg、助抗氧剂(亚磷酸酯抗氧剂168)2kg、氧化锆3kg、紫外吸收剂(UV327)5kg、分散剂聚乙烯蜡5kg、受阻胺光稳定剂(2020)10kg、钛白粉25kg以及颜料(吡咯并吡咯254红)1kg；
先将分散剂与颜料混合，然后依次加入所述高密度聚乙烯、抗氧剂、氧化锆、紫外吸收剂、受阻胺光稳定剂以及钛白粉，然后在高速搅拌条件下混合均匀制得混配物料，混合时间20分钟，混合温度40℃；
步骤2，将上述混配物料加入双螺杆挤出机中熔融挤出，双螺杆挤出机各部分温度分别设置为：一区100℃，二区170℃，三区180℃，四区185℃，五区190℃，六区185℃，七区185℃，八区190℃，九区195℃，十区200℃，机头205℃，螺杆转速为400～450rpm，螺杆长径比为44:1，经冷拉条切后成颗粒料，该颗粒料即为本发明所述长效耐候色母粒。
根据以上实施制得的色母粒按重量比10％添加到高密度聚乙烯(HDPE)中，压塑或注塑相应样条样板进行检测，检测结果如下表所示。
按照国家光伏产品质量检测中心要求，材料的基本性能如拉伸强度和拉伸延伸率以及冲击强度保持率大于70％以上，浮筒才能满足二十年使用寿命。由本发明的检测结果可知，本发明具有使高密度聚乙烯(HDPE)材料获得优异的长期耐户外环境老化，耐环境应力开裂等特性。该色母粒材料无有害析出物，对环境友好等特点，能使HDPE达到二十年以上使用寿命的要求，具有良好的应用价值。

Claims (10)

1.一种长效耐候色母粒的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤1，将以下重量配比的原料混合均匀制得混配物料，混合时间15～20分钟，混合温度40～50℃；
高密度聚乙烯45％～65％、抗氧剂4％～6％、氧化锆1％～3％、紫外吸收剂2％～5％、分散剂3％～5％、受阻胺光稳定剂5％～10％、钛白粉15％～25％以及颜料1％～10％；
步骤2，将上述混配物料加入挤出机中熔融挤出获得所述长效耐候色母粒。
2.如权利要求1所述的长效耐候色母粒的制备方法，其特征在于：所述步骤1中高密度聚乙烯为1-己烯共聚高密度聚乙烯。
3.如权利要求1所述的长效耐候色母粒的制备方法，其特征在于：所述步骤1中抗氧剂由主抗氧剂和助抗氧剂组成，所述主抗氧剂为受阻酚抗氧剂1010或受阻胺抗氧剂1076，所述助抗氧剂为亚磷酸酯抗氧剂168。
4.如权利要求1所述的长效耐候色母粒的制备方法，其特征在于：所述步骤1中氧化锆为纳米级二氧化锆，所述钛白粉为纳米级金红石型钛白粉。
5.如权利要求1所述的长效耐候色母粒的制备方法，其特征在于：所述步骤1中紫外吸收剂为UV531、UV326、UV327、UV328中的一种或多种。
6.如权利要求1所述的长效耐候色母粒的制备方法，其特征在于：所述步骤1中分散剂为乙撑双硬脂酸酰胺、乙撑双油酸酰胺、聚乙烯蜡中的一种或多种。
7.如权利要求1所述的长效耐候色母粒的制备方法，其特征在于：所述步骤1中受阻胺光稳定剂为受阻胺光稳定剂783、受阻胺光稳定剂119、受阻胺光稳定剂2020中的一种或多种。
8.如权利要求1所述的长效耐候色母粒的制备方法，其特征在于：所述步骤1中颜料为酞菁类颜料或杂环颜料。
9.如权利要求1所述的长效耐候色母粒的制备方法，其特征在于：所述步骤2中挤出机加工温度设置如下：
一区100℃，二区170℃，三区180℃，四区185℃，五区190℃，六区185℃，七区185℃，八区190℃，九区195℃，十区200℃，机头205℃。
10.一种如权利要求1～9任一项所述制备方法获得的长效耐候色母粒。
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