CN111205553A - 一种高热氧稳定性超高分子量聚丙烯材料的制备方法 - Google Patents

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张国强
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Abstract

本发明涉及超高分子量聚丙烯材料，尤其涉及一种高热氧稳定性超高分子量聚丙烯材料及制备方法，通过助剂分散液促使超高分子量聚丙烯发生轻微溶胀，改善超高分子量聚丙烯材料的抗氧化性和热稳定性，再通过加热、加压处理促使助剂充分浸润超高分子量聚丙烯树脂，所制备的高热氧稳定性超高分子量聚丙烯材料的氧化诱导时间相对于超高分子量聚丙烯基体最大提高3倍，工艺简单、成本低廉、设备要求低、适合大规模工业化生产。

Description

一种高热氧稳定性超高分子量聚丙烯材料的制备方法
技术领域
本发明涉及超高分子量聚丙烯材料，尤其涉及一种高热氧稳定性超高分子量聚丙烯材料及制备方法。
背景技术
超高分子量聚丙烯(简称UHMWPP)，一般是指分子量100万以上的聚丙烯。该材料具有优异的该材料具有优异的机械性能、耐磨性及较高的强度，是一种性能突出的热塑性树脂。然而聚丙烯材料在加工使用过程中，由于聚丙烯结构中存在对氧化敏感的叔碳原子，受到光、热、氧的作用时会生成叔丁基过氧化氢，进而引起老化讲解，导致机械性能的下降。因此，为了延缓聚丙烯材料的老化，增加其热氧稳定性，通常会在聚丙烯材料中加入抗氧剂、稳定剂等加工助剂。
超高分子量聚丙烯加工性能极差，几乎无法通过共混、挤出、造粒的方法去添加助剂以改善其物理机械性能。而普通的混合方法容易导致助剂堆积、分散不均等现象，很难有效改善其热氧老化性能。
发明内容
基于上述技术背景，本发明提供了一种高热氧稳定性超高分子量聚丙烯材料及制备方法，通过助剂分散液促使超高分子量聚丙烯发生轻微溶胀，改善超高分子量聚丙烯材料的抗氧化性和热稳定性，再通过加热、加压处理促使助剂充分浸润超高分子量聚丙烯树脂，所制备的高热氧稳定性超高分子量聚丙烯材料的氧化诱导时间相对于超高分子量聚丙烯基体最大提高3倍，工艺简单、成本低廉、设备要求低、适合大规模工业化生产。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种高热氧稳定性超高分子量聚丙烯材料的制备方法，将抗氧剂和稳定剂按照一定比例分散到有机溶剂中，得到助剂分散液，抗氧剂的功能是为了改善超高分子量聚丙烯材料的抗氧化性，稳定剂的功能是为了改善超高分子量聚丙烯材料的热稳定性；
再将助剂分散液与超高分子量聚丙烯按照一定比例投入高速混料机加热加压搅拌混合，混合好的物料在蒸馏水中浸泡后，再经多次抽滤后烘干，制得所述高热氧稳定性超高分子量聚丙烯材料；
助剂分散液目的是为了促使超高分子量聚丙烯发生轻微溶胀，对高速混料机进行加热、加压处理的目的是为了促使助剂充分浸润超高分子量聚丙烯树脂，改善超高分子量聚丙烯材料热稳定性使用蒸馏水浸泡、抽滤是为了除去样品中的有机溶剂成分，降低有机溶剂对超高分子量聚丙烯热性能影响。
其中，所述超高分子量聚丙烯质量为助剂分散液质量的10-20％，优选为15％，所述抗氧剂包括主抗氧剂与辅抗氧剂，所述主抗氧剂与辅抗氧剂比例为1:1～2，所述主抗氧剂用量为有机溶剂质量的1-5％，优选为2.5％，所述辅抗氧剂为有机溶剂质量的1-5％，优选为2.5％，所述稳定剂用量为有机溶剂质量的0.5-2.5％，优选为1.5％；
进一步的，主抗氧剂为2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚、3,5-二叔丁基-4-羟基苯基丙酸正十八醇酯、2,2’-亚甲基双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)、四[甲基-(3.5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯中的一种，优选为四[甲基-(3.5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯；
进一步的，辅抗氧剂为硫代二丙酸二月桂酯、硫代二丙酸双十八酯、亚磷酸三壬基苯基酯、亚磷酸(2.4-二叔丁基苯基)酯的一种，优选为亚磷酸(2.4-二叔丁基苯基)酯；
进一步的，所述稳定剂为液体钡锌复合稳定剂、液体钙锌复合稳定剂、液体钡镉锌复合稳定剂中的一种或几种，优选为液体钡锌复合稳定剂；
进一步的，所述有机溶剂为液体石蜡；
其中，所述超高分子量聚丙烯的分子量为100-600万；
其中，所述高速混料机的加热温度为80-120℃，优选为120℃，加压压力为0.5-1.5MPa，优选为1Mpa，搅拌转速为600r/min，混合时间30-120min，优选为60min，所使用的高速混料机为自行改装设计，可调温度区间为室温-180℃，可调压力范围为0-2MPa，可调转速范围为0-1200r/min。
本发明的有益效果是：(1)所制备高热氧稳定性超高分子量聚丙烯材料的氧化诱导时间相对于超高分子量聚丙烯基体最大提高3倍；(2)工艺简单、成本低廉、设备要求低、适合大规模工业化生产。
附图说明
图1是实施例1所制备的高热氧稳定性超高分子量聚丙烯与所使用原料超高分子量聚丙烯的氧化诱导期示意图。
具体实施方式
下面是结合实施例对本发明进一步说明。
实施例1
原料组分如下：超高分子量聚丙烯，分子量范围120-150万，主抗氧剂为四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基]季戊四醇酯，辅抗氧剂为二硬脂酸硫代二丙酸酯，稳定剂为液态钡镉锌复合稳定剂，溶剂为液体石蜡。
(1)将质量份数2.5份的四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基]季戊四醇酯、2.5份二硬脂酸硫代二丙酸酯、1.5份液态钡镉锌复合稳定剂分散到100份液体石蜡中，得到助剂分散液；
(2)将质量份20份超高分子量聚丙烯与100份助剂分散液加入到高速混料机内进行加热、加压处理，加热温度为120℃，压力为1.0MPa，转速为600rpm/min，处理时间为60min；
(3)将混合好的超高分子量聚丙烯从高速混合机中取出，多次抽滤后使用一定量纯水浸渍30min，抽滤后再使用一定量蒸馏水洗涤2次、抽滤后在120℃下置于鼓风干燥箱内烘干8h，对样品进行热性能测试。所得到的测试结果与所使用的原料超高分子量聚丙烯的性能对比见图1。

Claims (10)

1.一种高热氧稳定性超高分子量聚丙烯材料的制备方法，其特征在于，将抗氧剂和稳定剂按照一定比例分散到有机溶剂中，得到助剂分散液，再将助剂分散液与超高分子量聚丙烯按照一定比例投入高速混料机加热加压搅拌混合，混合好的物料在蒸馏水中浸泡后，再经多次抽滤后烘干，制得所述高热氧稳定性超高分子量聚丙烯材料。
2.根据权利要求1所述一种高热氧稳定性超高分子量聚丙烯材料的制备方法，其特征在于，所述超高分子量聚丙烯的质量为助剂分散液质量的10-20％。
3.根据权利要求1所述一种高热氧稳定性超高分子量聚丙烯材料的制备方法，其特征在于，所述抗氧剂包括主抗氧剂与辅抗氧剂，所述主抗氧剂用量为有机溶剂质量的1-5％，所述辅抗氧剂为有机溶剂质量的1-5％，所述稳定剂用量为有机溶剂质量的0.5-2.5％。
4.根据权利要求2所述一种高热氧稳定性超高分子量聚丙烯材料的制备方法，其特征在于，所述主抗氧剂与辅抗氧剂用量比例为1:1-2，所述稳定剂用量为有机溶剂质量的1.5％。
5.根据权利要求1-3中任一权利要求所述一种高热氧稳定性超高分子量聚丙烯材料的制备方法，其特征在于，所述主抗氧剂为2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚、3,5-二叔丁基-4-羟基苯基丙酸正十八醇酯、2,2’-亚甲基双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)、四[甲基-(3.5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯中的一种。
6.根据权利要求1-3中任一权利要求所述一种高热氧稳定性超高分子量聚丙烯材料的制备方法，其特征在于，所述辅抗氧剂为硫代二丙酸二月桂酯、硫代二丙酸双十八酯、亚磷酸三壬基苯基酯、亚磷酸(2.4-二叔丁基苯基)酯的一种。
7.根据权利要求1-3中任一权利要求所述一种高热氧稳定性超高分子量聚丙烯材料的制备方法，其特征在于，所述稳定剂为液体钡锌复合稳定剂、液体钙锌复合稳定剂、液体钡镉锌复合稳定剂中的一种或几种。
8.根据权利要求1-3中任一权利要求所述一种高热氧稳定性超高分子量聚丙烯材料的制备方法，其特征在于，所述有机溶剂为液体石蜡。
9.根据权利要求1所述一种高热氧稳定性超高分子量聚丙烯材料的制备方法，其特征在于，所述超高分子量聚丙烯的分子量为100-600万。
10.根据权利要求1所述一种高热氧稳定性超高分子量聚丙烯材料的制备方法，其特征在于，所述高速混料机的加热温度为80-120℃，加压压力为0.5-1.5MPa，搅拌转速为600r/min，混合时间30-120min。
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