CN110452457A - 一种抗老化聚丙烯复合材料及其制备方法 - Google Patents

一种抗老化聚丙烯复合材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种抗老化聚丙烯复合材料及其制备方法。该抗老化聚丙烯复合材料，按重量份数计，包括如下原料：聚丙烯树脂100份、补强材料10～30份、纳米二氧化钛5～20份、云母5～20份、光稳定剂0.1～2份、液体石蜡3～10份、钛酸酯偶联剂0.5～2份、抗氧化剂0.5～2份。本发明利用补强材料大大提高了聚丙烯复合材料的力学性能，本发明还利用纳米二氧化硅和云母作为抗老化剂，辅以光稳定剂和抗氧化剂，使制得的聚丙烯复合材料具有优异的抗老化性能，经人工老化2000h后，聚丙烯复合材料仍能保持较高的拉伸强度和冲击强度，大大提高了产品的使用性能，具有良好的经济和使用效益。

Description

一种抗老化聚丙烯复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及高分子功能材料技术领域，特别涉及一种抗老化聚丙烯复合材料及其制备方法。
背景技术
聚丙烯作为一种综合性能优越的热塑性塑料，在工业应用中非常广泛，为了扩大聚丙烯应用范围，对聚丙烯增强增韧做了很多研究。一般情况下都是采用无机刚性粉体、纤维和弹性体。现在聚丙烯制成户外用品的使用率大大的提升，但是，由于聚丙烯链上存在着大量不稳定的叔碳原子，在有氧的情况下，只需要很小的能量就可以将叔碳原子上的氢脱除而成为叔碳自由基，叔碳自由基非常活跃，它能造成分子链的各种反应的发生，从而造成聚丙烯材料原有性能的老化，故其户外使用寿命很短。因此，对聚丙烯抗老化性能研究也成为现阶段一个重要的研究重点和热点。
发明内容
本发明的目的旨在提供一种抗老化聚丙烯复合材料及其制备方法，以解决上述技术问题。
为了实现上述目的，本发明的技术方案为：
第一方面，本发明提供的一种抗老化聚丙烯复合材料，按重量份数计，包括如下原料：聚丙烯树脂100份、补强材料10～30份、纳米二氧化钛5～20份、云母5～20份、光稳定剂0.1～2份、液体石蜡3～10份、钛酸酯偶联剂0.5～2份、抗氧化剂0.5～2份。
优选的，所述补强材料选自竹纤维、玻璃纤维中的至少一种。
进一步优选的，所述补强材料由质量比为1～3:1的玻璃纤维和竹纤维组成。
优选的，所述纳米二氧化硅的平均粒径为20～100nm。
优选的，所述云母的平均粒径为1～5μm。
优选的，所述钛酸酯偶联剂选自三(二辛基焦磷酰氧基)钛酸异丙酯。
优选的，所述光稳定剂选自光稳定剂770、光稳定剂2002、光稳定剂2020中的一种或多种。
优选的，所述抗氧化剂选自抗氧化剂1010、抗氧化剂168、抗氧化剂1076中的一种或多种。
进一步优选的，所述抗氧化剂选自抗氧化剂1010。
第二方面，本发明提供的一种如第一方面所述的抗老化聚丙烯复合材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)将钛酸酯偶联剂和液体石蜡加入高速搅拌机中，搅拌5～30min得到稀释液；
(2)向高速搅拌机中加入到纳米二氧化钛、云母，搅拌5～30min，得到共混改性物料；
(3)向高速搅拌机中加入聚丙烯树脂、光稳定剂、抗氧化剂，搅拌5～30min，得到混合料；
(4)将混合料转入双螺杆挤出机，同时将竹纤维和玻璃纤维加入双螺杆挤出机，在160～210℃下熔融混合分散，挤出造粒，经注塑成型制成抗老化聚丙烯复合材料。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
本发明以低含量的补强材料、纳米二氧化硅和云母填充通过熔融共混方法制得聚丙烯复合材料，本发明利用补强材料大大提高了聚丙烯复合材料的力学性能，本发明还利用纳米二氧化硅和云母作为抗老化剂，辅以光稳定剂和抗氧化剂，使制得的聚丙烯复合材料具有优异的抗老化性能，经人工老化2000h后，聚丙烯复合材料仍能保持较高的拉伸强度和冲击强度，大大提高了产品的使用性能，具有良好的经济和使用效益。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
下面对本发明的具体实施例作进一步说明。
以下实施例和对比例中，纳米二氧化硅的平均粒径为50nm，云母的平均粒径为2μm，抗氧化剂为抗氧化剂1010，光稳定剂为光稳定剂770。
实施例1
称取下述按重量份数计的原料：聚丙烯树脂100份、竹纤维10份、玻璃纤维10份、纳米二氧化钛10份、云母10份、光稳定剂0.5份、液体石蜡8份、三(二辛基焦磷酰氧基)钛酸异丙酯1份、抗氧化剂1份，将三(二辛基焦磷酰氧基)钛酸异丙酯和液体石蜡加入高速搅拌机中，搅拌20min得到稀释液；向高速搅拌机中加入到纳米二氧化钛、云母，搅拌20min，得到共混改性物料；向高速搅拌机中加入聚丙烯树脂、光稳定剂、抗氧化剂，搅拌25min，得到混合料；将混合料转入双螺杆挤出机，同时将竹纤维和玻璃纤维加入双螺杆挤出机，在160～210℃下熔融混合分散，挤出造粒，经注塑成型制成抗老化聚丙烯复合材料，其中，双螺杆挤出机挤出温度为：机筒I区170℃、机筒Ⅱ区175℃，机筒Ⅲ区180℃、模头I区185℃、模头Ⅱ区190℃，模头Ⅲ区200℃。
为了进一步说明本发明的有益效果，本发明还分别改变竹纤维和玻璃纤维的添加量，按照上述方法制得聚丙烯复合材料，并检测其力学性能，检测结果如表1所示。
表1聚丙烯复合材料的力学性能的检测结果
表1的测试结果表明，适量的竹纤维与玻璃纤维混杂能显著增强聚丙烯复合材料的力学性能，这主要是由于适量的竹纤维与玻璃纤维混杂后，能提高两者在聚丙烯复合材料中的分散性，更有利于两者与聚丙烯树脂黏结。
实施例2
称取下述按重量份数计的原料：聚丙烯树脂100份、竹纤维6.66份、玻璃纤维13.34份、纳米二氧化钛10份、云母10份、光稳定剂0.5份、液体石蜡8份、三(二辛基焦磷酰氧基)钛酸异丙酯1份、抗氧化剂1份，将三(二辛基焦磷酰氧基)钛酸异丙酯和液体石蜡加入高速搅拌机中，搅拌20min得到稀释液；向高速搅拌机中加入到纳米二氧化钛、云母，搅拌20min，得到共混改性物料；向高速搅拌机中加入聚丙烯树脂、光稳定剂、抗氧化剂，搅拌25min，得到混合料；将混合料转入双螺杆挤出机，同时将竹纤维和玻璃纤维加入双螺杆挤出机，在160～210℃下熔融混合分散，挤出造粒，经注塑成型制成抗老化聚丙烯复合材料，其中，双螺杆挤出机挤出温度为：机筒I区170℃、机筒Ⅱ区175℃，机筒Ⅲ区180℃、模头I区185℃、模头Ⅱ区190℃，模头Ⅲ区200℃。
为了进一步说明本发明的有益效果，本发明还分别改变纳米二氧化钛和云母的添加量，按照上述方法制得聚丙烯复合材料，并检测抗老化性能：将聚丙烯复合材料放置于紫外老化试验箱内，采用GB/T16422.2-1999的塑料氙灯光源曝露试验方法，老化试验2000h，测试老化试验前后聚丙烯复合材料的拉伸强度和冲击强度，计算出拉伸强度保持率和冲击强度保持率，结果如表2所示。
表2抗老化性能测试结果
实施例3
称取下述按重量份数计的原料：聚丙烯树脂100份、竹纤维6.66份、玻璃纤维13.34份、纳米二氧化钛10份、云母10份、光稳定剂0.5份、液体石蜡3份、三(二辛基焦磷酰氧基)钛酸异丙酯0.5份、抗氧化剂1份，将三(二辛基焦磷酰氧基)钛酸异丙酯和液体石蜡加入高速搅拌机中，搅拌20min得到稀释液；向高速搅拌机中加入到纳米二氧化钛、云母，搅拌20min，得到共混改性物料；向高速搅拌机中加入聚丙烯树脂、光稳定剂、抗氧化剂，搅拌25min，得到混合料；将混合料转入双螺杆挤出机，同时将竹纤维和玻璃纤维加入双螺杆挤出机，在160～210℃下熔融混合分散，挤出造粒，经注塑成型制成抗老化聚丙烯复合材料，其中，双螺杆挤出机挤出温度为：机筒I区170℃、机筒Ⅱ区175℃，机筒Ⅲ区180℃、模头I区185℃、模头Ⅱ区190℃，模头Ⅲ区200℃。
按照实施例2的方法测试本实施例所得产品的抗老化性能：拉伸强度保持率为75.3％，冲击强度保持率为78.5％。
实施例4
称取下述按重量份数计的原料：聚丙烯树脂100份、竹纤维10份、玻璃纤维10份、纳米二氧化钛10份、云母10份、光稳定剂0.5份、液体石蜡10份、三(二辛基焦磷酰氧基)钛酸异丙酯2份、抗氧化剂1份，将三(二辛基焦磷酰氧基)钛酸异丙酯和液体石蜡加入高速搅拌机中，搅拌20min得到稀释液；向高速搅拌机中加入到纳米二氧化钛、云母，搅拌20min，得到共混改性物料；向高速搅拌机中加入聚丙烯树脂、光稳定剂、抗氧化剂，搅拌25min，得到混合料；将混合料转入双螺杆挤出机，同时将竹纤维和玻璃纤维加入双螺杆挤出机，在160～210℃下熔融混合分散，挤出造粒，经注塑成型制成抗老化聚丙烯复合材料，其中，双螺杆挤出机挤出温度为：机筒I区170℃、机筒Ⅱ区175℃，机筒Ⅲ区180℃、模头I区185℃、模头Ⅱ区190℃，模头Ⅲ区200℃。
按照实施例2的方法测试本实施例所得产品的抗老化性能：拉伸强度保持率为84.9％，冲击强度保持率为87.1％。
实施例5
称取下述按重量份数计的原料：聚丙烯树脂100份、竹纤维10份、玻璃纤维10份、纳米二氧化钛10份、云母10份、光稳定剂0.5份、液体石蜡8份、三(二辛基焦磷酰氧基)钛酸异丙酯1份、抗氧化剂1份，向高速搅拌机中加入聚丙烯树脂、纳米二氧化钛、云母、光稳定剂、液体石蜡、三(二辛基焦磷酰氧基)钛酸异丙酯、抗氧化剂，搅拌25min，得到混合料；将混合料转入双螺杆挤出机，同时将竹纤维和玻璃纤维加入双螺杆挤出机，在160～210℃下熔融混合分散，挤出造粒，经注塑成型制成抗老化聚丙烯复合材料，其中，双螺杆挤出机挤出温度为：机筒I区170℃、机筒Ⅱ区175℃，机筒Ⅲ区180℃、模头I区185℃、模头Ⅱ区190℃，模头Ⅲ区200℃。
按照实施例2的方法测试本实施例所得产品的抗老化性能：拉伸强度保持率为62.3％，冲击强度保持率为67.4％。
以上对本发明的实施方式作了详细说明，但本发明不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种抗老化聚丙烯复合材料，其特征在于，按重量份数计，包括如下原料：聚丙烯树脂100份、补强材料10～30份、纳米二氧化钛5～20份、云母5～20份、光稳定剂0.1～2份、液体石蜡3～10份、钛酸酯偶联剂0.5～2份、抗氧化剂0.5～2份。
2.根据权利要求1所述的抗老化聚丙烯复合材料，其特征在于，所述补强材料选自竹纤维、玻璃纤维中的至少一种。
3.根据权利要求2所述的抗老化聚丙烯复合材料，其特征在于，所述补强材料由质量比为1～3:1的玻璃纤维和竹纤维组成。
4.根据权利要求1所述的抗老化聚丙烯复合材料，其特征在于，所述纳米二氧化硅的平均粒径为20～100nm。
5.根据权利要求1所述的抗老化聚丙烯复合材料，其特征在于，所述云母的平均粒径为1～5μm。
6.根据权利要求1所述的抗老化聚丙烯复合材料，其特征在于，所述钛酸酯偶联剂选自三(二辛基焦磷酰氧基)钛酸异丙酯。
7.根据权利要求1所述的抗老化聚丙烯复合材料，其特征在于，所述光稳定剂选自光稳定剂770、光稳定剂2002、光稳定剂2020中的一种或多种。
8.根据权利要求1所述的抗老化聚丙烯复合材料，其特征在于，所述抗氧化剂选自抗氧化剂1010、抗氧化剂168、抗氧化剂1076中的一种或多种。
9.根据权利要求8所述的抗老化聚丙烯复合材料，其特征在于，所述抗氧化剂选自抗氧化剂1010。
10.一种如权利要求1～9中任一项所述的抗老化聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将钛酸酯偶联剂和液体石蜡加入高速搅拌机中，搅拌5～30min得到稀释液；
(2)向高速搅拌机中加入到纳米二氧化钛、云母，搅拌5～30min，得到共混改性物料；
(3)向高速搅拌机中加入聚丙烯树脂、光稳定剂、抗氧化剂，搅拌5～30min，得到混合料；
(4)将混合料转入双螺杆挤出机，同时将竹纤维和玻璃纤维加入双螺杆挤出机，在160～210℃下熔融混合分散，挤出造粒，经注塑成型制成抗老化聚丙烯复合材料。
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CN113308051A (zh) * 2021-07-19 2021-08-27 安徽徽一通讯科技有限公司 一种耐高温、抗老化的电力管材及其制造方法

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