CN111286116A - 一种耐uvc照射聚丙烯/聚乙烯耐候复合材料及其制备方法 - Google Patents
一种耐uvc照射聚丙烯/聚乙烯耐候复合材料及其制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种耐UVC照射聚丙烯/聚乙烯耐候复合材料及其制备方法，复合材料由下述原料组成：聚丙烯、聚乙烯、沉淀硫酸钡、抗氧剂、分散剂、紫外吸收剂、光稳剂、色粉。本发明选用聚丙烯/聚乙烯复合材料，使得制品在保证一定强度的同时具有较高的耐冲击性及低温韧性。本发明使用紫外线吸收剂UV‑1577的同时复配大分子量的受阻胺类光稳剂2020，使得复合材料的光热老化能力大大提高，且同时以抗氧剂1010和抗氧剂168的混合物为抗氧剂，使得复合材料在短波紫外线下持续照射后基本性能保持率在80%以上，颜色基本不变，大大提高了UVC光源下聚丙烯/聚乙烯复合材料的耐候性能及使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及涉及高分子技术领域，特别涉及一种耐UVC照射聚丙烯/聚乙烯耐候复合材料及其制备方法。
背景技术
聚丙烯是由丙烯聚合而制得的一种热塑性树脂,通常为半透明无色固体，且无臭无毒。具有优异的物理性能和良好的化学稳定性，是目前使用最广泛的通用塑料之一。聚丙烯因其良好的表面光泽度以及低廉的价格，被广泛应用于家用电器外壳；聚乙烯是由乙烯经聚合制得的一种热塑性树脂，具有优良的冲击性能及耐低温性能，化学稳定性好，能耐大多数酸碱侵蚀，广泛应用于婴幼儿游乐设备，塑料菜板等。聚丙烯在自然环境中受光和热的影响，极易自动光氧化降解而丧失使用性能，因此，要在高分子材料中加入光稳剂或紫外线吸收剂，它成为农用薄膜，建筑材料、耐光涂料、工业包装材料、合成纤维、塑料橡胶制品等在室外使用的高分子材料中必不可少的添加剂。
紫外线是一种电磁波射线，国际照明委员会(CIE)将紫外线划分为近紫外线、远紫外线和超短紫外线三种。他们的波长范围及记号分别是：近紫外线：315-400nm,记号UV-A；远紫外线：280-315nm,记号UV-B；超短波紫外线：100-280nm,记号UV-C。光谱各射线的能量和波长成反比，波长越短，其能量越大，紫外线的波长越短，其能量最高，对皮肤及高分子聚合物的破坏性也最大。
目前绝大多数高分子材料的耐候研究都是针对UVA及UVB波段的紫外吸收剂的研究。聚丙烯/聚乙烯复合材料在280nm以下的UVC波段的耐候性，目前尚无成熟方案，使聚丙烯/聚乙烯复合材料的应用受到限制。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种耐UVC照射聚丙烯/聚乙烯耐候复合材料及其制备方法。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种耐UVC照射聚丙烯/聚乙烯耐候复合材料，由下列原料按重量份组成：
进一步方案，所述聚丙烯为均聚聚丙烯、嵌段共聚聚丙烯中的至少一种。
进一步方案，所述聚乙烯为高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯中的至少一种。
进一步方案，所述沉淀硫酸钡的粒径为3-6微米。
进一步方案，所述抗氧剂为抗氧剂1010和抗氧剂168的混合物。
进一步方案，所述分散剂为硬脂酸钙、N,N-亚乙基双硬脂酰胺中的至少一种。
进一步方案，所述紫外吸收剂为三嗪类紫外吸收剂。
进一步方案，所述光稳剂为受阻胺类光稳剂。
进一步方案，所述色粉为钛白粉、炭黑中至少一种。
本发明的另一个目的是提供上述所述的耐UVC照射聚丙烯/聚乙烯耐候复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将沉淀硫酸钡与30-50％的分散剂加入到高速混合机中混合均匀，得混合物料A；
(2)将聚丙烯、聚乙烯一起加入到高速混合机中混合均匀，得混合物料B；
(3)将混合物料A与抗氧剂、剩余的分散剂、紫外吸收剂、光稳剂、色粉加入步骤(2)中的高速混合机中，继续混合均匀得混合物料C；
(4)将混合物料C投入平行双螺杆挤出机中熔融，经挤出、造粒制得最终产物；其中，平行双螺杆挤出机的机筒温度为190-230℃，螺杆转速为400-550r/min，真空度为-0.04－-0.08Mpa。
与现有技术相比，本发明有益效果体现在：
(1)本发明选用聚丙烯/聚乙烯复合材料，使得制品在保证一定强度的同时具有较高的耐冲击性及低温韧性。
(2)三嗪类紫外吸收剂能够强烈吸收UVA，UVB波段的紫外光，其吸收效果高于苯并三唑类紫外吸收剂。本发明使用的三嗪类紫外吸收剂UV-1577在超短波紫外波段也具有很好地吸收性，这是苯并三唑类紫外吸收剂及其他各种紫外吸收剂都不能达到的。在使用紫外线吸收剂UV-1577的同时复配大分子量的受阻胺类光稳剂2020，使得复合材料的光热老化能力大大提高，从而得到耐UVC照射的聚丙烯/聚乙烯复合材料。本发明以抗氧剂1010和抗氧剂168的混合物为抗氧剂，并复配三嗪类紫外吸收剂与受阻胺类光稳剂，使得复合材料在短波紫外线下持续照射后基本性能保持率在80％以上，颜色基本不变。
(3)本发明制得的耐UVC照射聚丙烯/聚乙烯耐候复合材料经过2500H的短波紫外线照射后，性能保持率大于80％，颜色基本保持不变，大大提高了UVC光源下聚丙烯/聚乙烯复合材料的耐候性能及使用寿命。使得塑料产品在紫外线消毒的同时不被高强度的短波紫外线所破坏，保持原有的机械强度，从而延长使用寿命。这一发明填补了现有技术对UVC短波紫外耐候研究的空白，为聚烯烃塑料耐UVC研究提供了方向，也为聚丙烯/聚乙烯耐候带来巨大福音。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作更进一步的说明。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本实施例中所用试剂的型号以及供应商如下：均聚PP选用武汉石化的SV30G；共聚PP选用武汉石化的K7227H；聚乙烯为LLDPE，选用镇海炼化的7042；三嗪类紫外吸收剂选用巴斯夫的紫外吸收剂UV1577；苯并三唑类紫外吸收剂选用巴斯夫的紫外吸收剂UV-326、艾迪科的紫外吸收剂LA36；受阻胺类光稳剂选用巴斯夫的光稳剂2020、艾迪科的光稳剂LA81；分散剂选用硬脂酸钙和N,N-亚乙基双硬脂酰胺(EBS)的混合物；色粉选用钛白粉、炭黑的混合物。上述试剂只是为了说明本发明实验时所采用的试剂来源和成分，以便充分公开，并不表示采用其他同类试剂或其他供应商提供的试剂就不能实现本发明。
一种耐UVC照射聚丙烯/聚乙烯耐候复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将沉淀硫酸钡与40％的分散剂加入到高速混合机中混合均匀，得混合物料A；
(2)将聚丙烯、聚乙烯一起加入到高速混合机中混合5分钟，得混合物料B；
(3)将得混合物料A与抗氧剂、剩余的分散剂、紫外吸收剂、光稳剂、色粉加入步骤(2)中的高速混合机中，继续混合5分钟，得混合物料C；
(4)将混合物料C投入平行双螺杆挤出机中熔融，经挤出、造粒制得最终产物；其中，平行双螺杆挤出机的机筒各段温度分别为150℃、190℃、230℃、230℃、230℃、210℃、210℃、200℃、200℃、210℃，螺杆转速为500r/min，真空度为-0.08Mpa。
表1各实施例组分用量表
| 组分 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 对比例1 | 对比例2 |
| 均聚PP | 60 | 25 | 20 | 25 | 25 |
| 共聚PP | 25 | 35 | 35 | 35 | 35 |
| 聚乙烯 | 5 | 10 | 15 | 10 | 10 |
| 沉淀硫酸钡 | 10 | 30 | 30 | 30 | 30 |
| 抗氧剂1010 | 0.1 | 0.3 | 0.3 | 0.3 | 0.3 |
| 抗氧剂168 | 0.1 | 0.3 | 0.3 | 0.3 | 0.3 |
| 紫外吸收剂UV-1577 | 0.3 | 0.5 | 0.8 | - | - |
| 光稳剂2020 | 0.2 | 0.3 | 0.4 | 0.4 | - |
| 紫外吸收剂UV-326 | - | - | - | 0.8 | - |
| 光稳剂LA36 | - | - | - | - | 0.3 |
| 光稳剂LA81 | - | - | - | - | 0.3 |
| 硬脂酸钙 | 0.3 | 0.3 | 0.3 | 0.3 | 0.3 |
| EBS | 0.4 | 0.4 | 0.4 | 0.4 | - |
| 钛白粉 | 0.8 | 0.8 | 0.8 | 0.8 | 0.8 |
| 炭黑 | 0.2 | 0.2 | 0.2 | 0.2 | 0.2 |
将上述实施例1-3及对比例1-2耐UVC照射聚丙烯/聚乙烯耐候复合材料主要物性指标根据相关检测标准测试其拉伸、弯曲强度，弯曲模量，悬臂梁缺口冲击等，其检测标准与检测结果如表2所示。
表2复合材料检测结果表
注：上述测试的条件以及测试样条的尺寸如下：
拉伸强度测试所用的样条尺寸为115*10*4mm，拉伸速率为50mm/min；
弯曲强度测试所用的样条尺寸为80*10*4mm，弯曲速率为2mm/min；
弯曲模量测试所用的样条尺寸为80*10*4mm，弯曲速率为2mm/min；
悬缺口冲击所用的样条尺寸为9.8*4*0.25mm；
表3为实施例1-3及对比例1-2在253nm,2.6W/m2的辐照强度下持续照射2500H后，性能保持率及颜色变化情况。
表3光照后复合材料检测结果表
| 物理性能(GB) | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 对比例1 | 对比例2 |
| 拉伸强度保持率/％ | ≥70 | ≥75 | ≥80 | <50 | <50 |
| 弯曲强度保持率/％ | ≥70 | ≥75 | ≥80 | <50 | <50 |
| 弯曲模量保持率/％ | ≥70 | ≥75 | ≥80 | <50 | <50 |
| 悬缺口冲击保持率/％ | ≥65 | ≥70 | ≥75 | <50 | <50 |
| 色差ΔE | 1.5 | 1.21 | 0.92 | 10.7 | 9.6 |
从表3中数据可知，本发明方法制得的耐UVC照射聚丙烯/聚乙烯耐候复合材料，在253nm,2.6w/m2d的辐照强度下，持续光照2500H，性能保持率大于80％，颜色基本保持不变，总色差小于1。大大提高了UVC光源下聚丙烯/聚乙烯复合材料的耐候性能及使用寿命。
与现有技术相比，本发明具有如下优势：
1、本发明选用聚丙烯/聚乙烯复合材料，使得制品在保证一定强度的同时具有较高的耐冲击性及低温韧性。
2、本发明选用受阻胺类和亚磷酸酯类抗氧剂，复配三嗪类紫外吸收剂与受阻胺类光稳剂，使得复合材料在短波紫外线下持续照射后基本性能保持率在80％以上，颜色基本不变。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种耐UVC照射聚丙烯/聚乙烯耐候复合材料，其特征在于：由下列原料按重量份组成：
聚丙烯 55-85份，
聚乙烯 5-15份，
沉淀硫酸钡 10-30份，
抗氧剂 0.2-0.6份，
分散剂 0.3-0.7份，
紫外吸收剂 0.3-0.8份，
光稳剂 0.2-0.4份，
色粉 1份。
2.根据权利要求1所述的耐UVC照射聚丙烯/聚乙烯耐候复合材料，其特征在于：所述聚丙烯为均聚聚丙烯、嵌段共聚聚丙烯中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的耐UVC照射聚丙烯/聚乙烯耐候复合材料，其特征在于：所述聚乙烯为线性低密度聚乙烯。
4.根据权利要求1所述的耐UVC照射聚丙烯/聚乙烯耐候复合材料，其特征在于：所述沉淀硫酸钡的粒径为3-6微米。
5.根据权利要求1所述的耐UVC照射聚丙烯/聚乙烯耐候复合材料，其特征在于：所述抗氧剂为抗氧剂1010和抗氧剂168的混合物。
6.根据权利要求1所述的耐UVC照射聚丙烯/聚乙烯耐候复合材料，其特征在于：所述分散剂为硬脂酸钙、N,N-亚乙基双硬脂酰胺中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的耐UVC照射聚丙烯/聚乙烯耐候复合材料，其特征在于：所述紫外吸收剂为三嗪类紫外吸收剂。
8.根据权利要求1所述的耐UVC照射聚丙烯/聚乙烯耐候复合材料，其特征在于：所述光稳剂为受阻胺类光稳剂。
9.根据权利要求1所述的耐UVC照射聚丙烯/聚乙烯耐候复合材料，其特征在于：所述色粉为钛白粉、炭黑中至少一种。
10.如权利要求1-9任一所述的耐UVC照射聚丙烯/聚乙烯耐候复合材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）将沉淀硫酸钡与30-50%的分散剂加入到高速混合机中混合均匀，得混合物料A；
（2）将聚丙烯、聚乙烯一起加入到高速混合机中混合均匀，得混合物料B；
（3）将混合物料A与抗氧剂、剩余的分散剂、紫外吸收剂、光稳剂、色粉加入步骤（2）中的高速混合机中，继续混合均匀得混合物料C；
（4）将混合物料C投入平行双螺杆挤出机中熔融，经挤出、造粒制得最终产物；其中，平行双螺杆挤出机的机筒温度为190-230℃，螺杆转速为400-550r/min，真空度为-0.04－-0.08Mpa。
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