CN110172211A

CN110172211A - 一种耐热氧老化有色填充聚丙烯材料及其制备方法

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Publication number: CN110172211A
Application number: CN201910383904.XA
Authority: CN
Inventors: 金闪; 石耀琦; 周威; 严建华; 魏佳伟; 赵茜菁
Original assignee: SUZHOU HECHANG JUHE MATERIAL Co Ltd; Suzhou Herunchang New Materials Co Ltd
Current assignee: SUZHOU HECHANG JUHE MATERIAL Co Ltd; Suzhou Herunchang New Materials Co Ltd
Priority date: 2019-05-09
Filing date: 2019-05-09
Publication date: 2019-08-27

Abstract

本发明公开了一种耐热氧老化有色填充聚丙烯材料，其制备原料按质量百分计包括以下组分：聚丙烯树脂35～80％、聚乙烯0～30％、填料10～50％、增韧剂0～10％、颜料1～10％、抗氧剂0.1～1.5％、紫外吸收剂0～1.5％、光稳定剂0～1.5％、分散助剂0.5～10％和润滑剂0～1.5％；所述分散助剂为聚硬脂酸乙烯酯或硼酸酯偶联分散剂。该耐热氧老化有色填充聚丙烯材料不仅具有较优良的耐冲击性和尺寸稳定性，较高的机械强度，而且具有较优异的耐热氧老化能力，使用寿命长，可以广泛应用于汽车等领域。

Description

一种耐热氧老化有色填充聚丙烯材料及其制备方法

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，特别涉及一种耐热氧老化有色填充聚丙烯材料及其制备方法。

背景技术

目前，塑料着色一般需要在塑料熔融的状态下通过机械混炼在塑料中加入颜料来实现。颜料可以分为无机颜料和有机颜料两大类。无机颜料如钛白粉、炭黑等，具有热稳定性好、耐候性好、价格低等优点；但同时也有找色力差、添加量大、密度相对大等缺点。有机颜料具有着色力高、添加量小、色彩鲜艳、色谱齐全、密度相对小等优点；但也有热稳定性差、耐候性差、价格高等缺点。

聚丙烯(PP)材料具有良好的加工性能及比较高的性价比。通常只要加入0.1％-1.0％左右的色粉就可以使聚丙烯材料达到所需的颜色要求。但是纯聚丙烯材料刚性比较低、热变形温度低、耐冲击性能差。因此在许多汽车应用中，如汽车仪表板、门板，常常需要加入增强填料。这些填料本身有颜色，以及填料的表面也常常会和颜料发生物理及化学的相互作用。因此，在聚丙烯材料中有填料的情况下，特别是填料含量比较高的情况下，为达到目标颜色，所要添加的颜料的量也要相应的增多。颜料虽然一般不会对常规力学性能产生显著影响，但往往会加速氧化降解。许多颜料的成分是金属盐、金属氧化物或金属有机化合物属性，这些化合物会更显著加速聚丙烯热氧老化过程。而抗热氧老化性能决定了产品的长期耐用性。因此，如何在保证有色聚丙烯较优异的机械性能、热稳定性和耐冲击性的同时又可提高其耐热氧老化能力显得尤为重要。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种耐热氧老化有色填充聚丙烯材料及其制备方法，该耐热氧老化有色填充聚丙烯材料不仅具有较优良的耐冲击性和尺寸稳定性，较高的机械强度，而且具有较优异的耐热氧老化能力，使用寿命长，可以广泛应用于汽车等领域。

为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：一种耐热氧老化有色填充聚丙烯材料，其制备原料按质量百分计包括以下组分：聚丙烯树脂35～80％、聚乙烯0～30％、填料10～50％、增韧剂0～10％、颜料1～10％、抗氧剂0.1～1.5％、紫外吸收剂0～1.5％、光稳定剂0～1.5％、分散助剂0.5～10％和润滑剂0～1.5％；所述分散助剂为聚硬脂酸乙烯酯或硼酸酯偶联分散剂。

优选的，所述聚丙烯树脂为均聚聚丙烯树脂、共聚聚丙烯树脂或者两者的组合物。

优选的，所述聚乙烯为高密度聚乙烯、低密度聚乙烯或者两者的组合物。

优选的，所述填料为滑石粉、碳酸钙、玻璃纤维、硫酸钡、云母、硅灰石、高岭土、氢氧化铝或氢氧化镁中的一种或两种以上的混合物。

优选的，所述增韧剂为乙烯-辛烯共聚物、乙烯-丁烯共聚物或乙丙橡胶中的一种或两种以上的组合物。

优选的，所述抗氧剂为抗氧剂1024、抗氧剂1010或者抗氧剂168中的一种或两种以上的混合物。

优选的，所述润滑剂为硬脂酸钙、硬脂酸镁或硬脂酸锌中的一种。

优选的，所述颜料为有机颜料、无机颜料或者有机颜料和无机颜料的组合物。

本发明还提供了一种耐热氧老化有色填充聚丙烯材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)按质量配比分别称取聚丙烯树脂、聚乙烯、填料、增韧剂、颜料、抗氧剂、紫外吸收剂、光稳定剂、分散助剂和润滑剂；

(2)将步骤(1)称取的制备原料加入到高速混合机中，搅拌混合3-10分钟；

(3)将混合后的制备原料加入双螺杆挤出机中进行熔融混练，混练结束后，通过双螺杆挤出机挤出混合熔体，再经冷却、风干、切粒、干燥后即得该耐热氧老化有色填充聚丙烯材料。

优选的，所述双螺杆挤出机分为四区，一区的温度控制在190～200℃，二区的温度控制在200～210℃，三区的温度控制在210～220℃，四区的温度控制在205～215℃。

本发明的有益效果是：

(1)本发明的制备原料中加入了分散助剂，该分散助剂为聚硬脂酸乙烯酯或硼酸酯偶联分散剂；聚硬脂酸乙烯酯可以提高颜料及抗氧剂在聚丙烯树脂基体中的分散性，从而可以减少颜料所引发的应力集中，延缓材料的氧化降解，进而提高有色填充聚丙烯材料的抗热氧老化性能；硼酸酯偶联分散剂是一种新型的偶联分散剂，也有助于优化颜料及抗氧剂在聚丙烯树脂基体中的分散性，从而提高有色填充聚丙烯材料的抗热氧老化性能；

(2)本发明的制备原料中加入的填料可以提升复合材料的拉伸强度、弯曲性能、冲击强度和热变形温度；

(3)本发明中的抗氧剂可以阻止复合材料的老化，延长复合材料的使用寿命；本发明的制备原料中加入的光稳定剂，可以和抗氧剂产生协同作用，显著提高了复合材料的光稳定性，提高了复合材料在紫外线光照下的抗老化能力；

(4)本发明中加入的聚乙烯，与聚丙烯共混，可以形成互穿网络结构，增加晶体之间的连接，从而提高了复合材料的冲击强度，使复合材料具有较优异的刚而韧的特性。

(5)本发明通过双螺杆挤出机的熔融挤出方法制备该耐热氧老化有色填充聚丙烯材料，其制备工艺简单，生产成本低，生产效率高，适于产业化生产。

具体实施方式

下面对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

实施例1

一种耐热氧老化有色填充聚丙烯材料，其制备原料按质量百分计包括以下组分：聚丙烯树脂71.5％、聚乙烯5％、滑石粉15％、增韧剂3％、黑色母2.5％、酞青兰0.6％、酞青绿1.1％、抗氧剂1024 0.2％、抗氧剂1010 0.2％、抗氧剂168 0.1％、聚硬脂酸乙烯酯0.5％、硬脂酸钙0.2％、紫外吸收剂0.05％和光稳定剂0.05％。

实施例2

一种耐热氧老化有色填充聚丙烯材料，其制备原料按质量百分计包括以下组分：聚丙烯树脂74％、聚乙烯2％、滑石粉15％、增韧剂3％、黑色母2.5％、酞青兰0.6％、酞青绿1.1％、抗氧剂1024 0.2％、抗氧剂1010 0.2％、抗氧剂168 0.1％、聚硬脂酸乙烯酯1％、硬脂酸钙0.2％、紫外吸收剂0.05％和光稳定剂0.05％。

实施例3

一种耐热氧老化有色填充聚丙烯材料，其制备原料按质量百分计包括以下组分：聚丙烯树脂74％、聚乙烯2％、滑石粉15％、增韧剂3％、黑色母2.5％、酞青兰0.6％、酞青绿1.1％、抗氧剂1024 0.2％、抗氧剂1010 0.2％、抗氧剂168 0.1％、硼酸酯偶联分散剂1％、硬脂酸钙0.2％、紫外吸收剂0.05％和光稳定剂0.05％。

实施例4

一种耐热氧老化有色填充聚丙烯材料，其制备原料按质量百分计包括以下组分：聚丙烯树脂80％、聚乙烯4％、滑石粉10％、增韧剂3％、黑色母1.0％、酞青兰0.4％、酞青绿0.3％、抗氧剂1024 0.2％、抗氧剂1010 0.2％、抗氧剂168 0.1％、聚硬脂酸乙烯酯0.5％、硬脂酸钙0.2％、紫外吸收剂0.05％和光稳定剂0.05％。

对比例1

一种有色填充聚丙烯材料，其制备原料按质量百分计包括以下组分：聚丙烯树脂78％、滑石粉15％、增韧剂3％、黑色母2.5％、酞青兰0.6％、酞青绿0.6％、硬脂酸钙0.2％、紫外吸收剂0.05％和光稳定剂0.05％。

对比例2

一种有色填充聚丙烯材料，其制备原料按质量百分计包括以下组分：聚丙烯树脂77.5％、滑石粉15％、增韧剂3％、黑色母2.5％、酞青兰0.6％、酞青绿1.1％、硬脂酸钙0.2％、紫外吸收剂0.05％和光稳定剂0.05％。

对比例3

一种有色填充聚丙烯材料，其制备原料按质量百分计包括以下组分：聚丙烯树脂77％、滑石粉15％、增韧剂3％、黑色母2.5％、酞青兰0.6％、酞青绿1.1％、抗氧剂10240.2％、抗氧剂1010 0.2％、抗氧剂168 0.1％、硬脂酸钙0.2％、紫外吸收剂0.05％和光稳定剂0.05％。

实施例1-4以及对比例1-3的制备原料的配方见表1。

表1实施例1-4以及对比例1-3的制备原料配方表

实施例1-4和对比例1-3的制备方法均为相同步骤，具体步骤如下：

(1)按质量配比分别称取各个原料；

上述制备方法中，步骤(3)中的双螺杆挤出机分为四区，一区的温度控制在190～200℃，二区的温度控制在200～210℃，三区的温度控制在210～220℃，四区的温度控制在205～215℃。

实施例1-4以及对比例1-3中所使用的制备原料的种类及生产厂家如下：

聚丙烯树脂：天津中沙石化公司生产的共聚聚丙烯，商品名为511MK40T，其熔体流动速率(230℃×2.16kg)为33g/10min。

增韧剂：陶氏公司生产的乙烯-辛烯共聚物，商品名为Engage8150，密度为0.868g/cm3，其熔体流动速率(230℃×2.16kg)为0.5g/10min。

填料：苏州一微纳化工公司生产的YW-1250滑石粉。

颜料为黑色母、酞青兰和酞青绿的组合，其中，黑色母为卡博特公司生产的2772黑色母，炭黑含量约40％，聚烯烃为载体；酞青兰为印度凯文公司的533兰；酞青绿为江苏双乐化工颜料股份公司生产。

抗氧剂：天津利安隆生产的RIANOX 1010，RIANOX 168，RIANOX 1024。

聚硬脂酸乙烯酯：湖北永阔科技生产。

硼酸酯偶联分散剂：青岛四维化工有限公司SB-618T。

性能测试

将实施例1～4以及对比例1-3所制备的有色填充聚丙烯材料进行注塑成型，得到标准测试样条，放入150度老化烘箱中一定时间后取出，比较热老化前后的外观及力学性能差异。热老化之前的性能测试结果见表2，热老化之后的性能测试结果见表3。

表2实施例1-4以及对比例1-3的材料在热老化之前的性能测试结果

表3实施例1-4以及对比例1-3的材料在热老化之后的性能测试结果

由表2和表3可知，实施例1-4和对比例1-3相比较，本发明实施例1-4所制得的有色填充聚丙烯材料，由于加入了聚硬脂酸乙烯酯、硼酸酯偶联分散剂以及抗氧剂等，在经过长时间的热老化之后，仍然具有较高的拉伸强度，且具有较高的拉伸强度保留率和屈服伸长率保留率。这说明本发明制备的有色填充聚丙烯材料在经过长时间热老化之后，其性能损失较少，具有较优异的耐热氧老化性能。而对比例1-3的有色填充聚丙烯材料在经过长时间老化后，其拉伸强度和屈服伸长率均损失较大。另外，在未进行热老化之前，本发明实施例1-4的拉伸强度也高于对比例1-3，这是由于本发明实施例中均加入了聚乙烯，从而起到了较好的增韧作用。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims

1.一种耐热氧老化有色填充聚丙烯材料，其特征在于，其制备原料按质量百分计包括以下组分：聚丙烯树脂35～80％、聚乙烯0～30％、填料10～50％、增韧剂0～10％、颜料1～10％、抗氧剂0.1～1.5％、紫外吸收剂0～1.5％、光稳定剂0～1.5％、分散助剂0.5～10％和润滑剂0～1.5％；所述分散助剂为聚硬脂酸乙烯酯或硼酸酯偶联分散剂。

2.根据权利要求1所述的一种耐热氧老化有色填充聚丙烯材料，其特征在于，所述聚丙烯树脂为均聚聚丙烯树脂、共聚聚丙烯树脂或两者的组合物。

3.根据权利要求1所述的一种耐热氧老化有色填充聚丙烯材料，其特征在于，所述聚乙烯为高密度聚乙烯、低密度聚乙烯或者两者的组合物。

4.根据权利要求1所述的一种耐热氧老化有色填充聚丙烯材料，其特征在于，所述填料为滑石粉、碳酸钙、玻璃纤维、硫酸钡、云母、硅灰石、高岭土、氢氧化铝或氢氧化镁中的一种或两种以上的混合物。

5.根据权利要求1所述的一种耐热氧老化有色填充聚丙烯材料，其特征在于，所述增韧剂为乙烯-辛烯共聚物、乙烯-丁烯共聚物或乙丙橡胶中的一种或两种以上的组合物。

6.根据权利要求1所述的一种耐热氧老化有色填充聚丙烯材料，其特征在于，所述抗氧剂为抗氧剂1024、抗氧剂1010或者抗氧剂168中的一种或两种以上的混合物。

7.根据权利要求1所述的一种耐热氧老化有色填充聚丙烯材料，其特征在于，所述润滑剂为硬脂酸钙、硬脂酸镁或硬脂酸锌中的一种。

8.根据权利要求1所述的一种耐热氧老化有色填充聚丙烯材料，其特征在于，所述颜料为有机颜料、无机颜料或者有机颜料和无机颜料的组合物。

9.如权利要求1至8任一项所述的一种耐热氧老化有色填充聚丙烯材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

10.根据权利要求9所述的一种耐热氧老化有色填充聚丙烯材料的制备方法，其特征在于，所述双螺杆挤出机分为四区，一区的温度控制在190～200℃，二区的温度控制在200～210℃，三区的温度控制在210～220℃，四区的温度控制在205～215℃。