CN111363246A - 一种释放负离子的聚丙烯材料及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及高分子材料技术领域，更具体地，本发明涉及一种释放负离子的聚丙烯材料及其制备方法和应用。本发明提供了一种聚丙烯材料，通过各组分的共同作用，可提高负离子粉在聚丙烯中的相容性，制备得到的聚丙烯材料具有高的负离子释放量，尤其是申请人发现，当使用黄色负离子和白色负离子共同作用时，更有利于负离子释放量的增加，其负离子含量可不低于1500个/立方厘米，从而的对人体健康和环境产生好的影响；另外，申请人通过选择合适的增韧剂、成核剂、抗氧剂等助剂和聚丙烯和负离子粉共同作用，有利于在使用少量增韧剂的同时，具有高的强度和韧性，满足更多领域的要求。

Description

一种释放负离子的聚丙烯材料及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，更具体地，本发明涉及一种释放负离子的聚丙烯材料及其制备方法和应用。
背景技术
负离子是存在于大气层中一类带负电的离子或离子团，它对人类身体健康、生活环境质量有很大的益处。因此空气负离子也被称作“空气维生素”，成为衡量空气好坏程度的重要指标之一。负离子对环境主要体现在三个方面的作用：(1)净化空气，悬浮在空气中的负离子能够与空气中的粉尘、汽车尾气等颗粒聚合沉积，达到净化空气的目的；(2)净化水质，水中的负离子与水体中的重金属离子发生发应，形成沉淀；(3)杀菌，负离子能够与细菌结合，破坏菌体的细胞膜和酶的活性，导致菌体死亡，达到杀菌的效果。
负离子对人体的保健作用主要有：(1)呼吸保健，负离子悬浮在空气中，被人体呼吸进体内后，会大大的提高人体肺部氧气的吸收率和二氧化碳的排出率，研究表明当环境中负离子浓度越高时，人体活动时感到精力更加充沛；(2)促进血液循环，负离子悬浮在空气中，多数能够与氧气结合，因而当负离子浓度越高时，人体血液中的氧含量也相对越高，有利于促进血液循环；(3)调节人体离子平衡，负离子进入人体后，可以与体内的阳离子中和，达到活化细胞的效果，从而增强体质；(4)抑制菌类感染，负离子能够抑制细菌感染，防止人体细菌感染类疾病，提高人体自愈能力。
故制备可以释放负离子的材料对环境保护和人体健康具有重要作用，但目前负离子用于家电等室内材料时，往往会存在相容性的问题，影响了释放负离子材料的应用。
发明内容
为了解决上述问题，本发明第一个方面提供了一种释放负离子的聚丙烯材料，所述聚丙烯材料的制备原料按重量份计，包括45～90份聚丙烯、5～50份负离子粉、1～5份增韧剂、0.2～0.4份成核剂和0.2～0.5份抗氧剂。
作为本发明一种优选的技术方案，所述聚丙烯在230℃的熔融指数为20～30g/10min，等规指数大于等于95％。
作为本发明一种优选的技术方案，所述负离子粉包括黄色负离子粉和白色负离子粉，重量比为(2～1)：1。
作为本发明一种优选的技术方案，所述负离子粉的目数为800～1200目。
作为本发明一种优选的技术方案，所述增韧剂选自二元乙丙橡胶、三元乙丙橡胶、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、乙烯-辛烯共聚物、聚丁二烯、聚异丁烯、顺丁橡胶中的一种或多种。
作为本发明一种优选的技术方案，所述乙烯-辛烯共聚物在190℃的熔融指数为0.6～1g/10min，门尼粘度为15～20。
作为本发明一种优选的技术方案，所述聚丙烯材料的制备原料还包括硅烷偶联剂，所述硅烷偶联剂占聚丙烯材料的总重量的0.1～0.4wt％。
作为本发明一种优选的技术方案，所述硅烷偶联剂选自氨基硅烷偶联剂、环氧硅烷偶联剂、含硫硅烷偶联剂、酰基硅烷偶联剂中的一种或多种。
本发明第二个方面提供了一种如上所述的释放负离子的聚丙烯材料的制备方法，包括以下步骤：
将聚丙烯、增韧剂、成核剂、抗氧剂和硅烷偶联剂混合，得到预混物后，分别将预混物和负离子粉加入双螺杆挤出机中，熔融挤出成型，得到所述聚丙烯材料。
本发明第三个方面提供了一种如上所述的释放负离子的聚丙烯材料的应用，用于家电、纺织品、幕墙。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果：本发明提供了一种聚丙烯材料，通过各组分的共同作用，可提高负离子粉在聚丙烯中的相容性，制备得到的聚丙烯材料具有高的负离子释放量，尤其是申请人发现，当使用黄色负离子和白色负离子共同作用时，更有利于负离子释放量的增加，其负离子含量可不低于1500个/立方厘米，从而的对人体健康和环境产生好的影响；另外，申请人通过选择合适的增韧剂、成核剂、抗氧剂等助剂和聚丙烯和负离子粉共同作用，有利于在使用少量增韧剂的同时，具有高的强度和韧性，满足更多领域的要求。
具体实施方式
参选以下本发明的优选实施方法的详述以及包括的实施例可更容易地理解本发明的内容。除非另有限定，本文使用的所有技术以及科学术语具有与本发明所属领域普通技术人员通常理解的相同的含义。当存在矛盾时，以本说明书中的定义为准。
如本文所用术语“由…制备”与“包含”同义。本文中所用的术语“包含”、“包括”、“具有”、“含有”或其任何其它变形，意在覆盖非排它性的包括。例如，包含所列要素的组合物、步骤、方法、制品或装置不必仅限于那些要素，而是可以包括未明确列出的其它要素或此种组合物、步骤、方法、制品或装置所固有的要素。
连接词“由…组成”排除任何未指出的要素、步骤或组分。如果用于权利要求中，此短语将使权利要求为封闭式，使其不包含除那些描述的材料以外的材料，但与其相关的常规杂质除外。当短语“由…组成”出现在权利要求主体的子句中而不是紧接在主题之后时，其仅限定在该子句中描述的要素；其它要素并不被排除在作为整体的所述权利要求之外。
当量、浓度、或者其它值或参数以范围、优选范围、或一系列上限优选值和下限优选值限定的范围表示时，这应当被理解为具体公开了由任何范围上限或优选值与任何范围下限或优选值的任一配对所形成的所有范围，而不论该范围是否单独公开了。例如，当公开了范围“1至5”时，所描述的范围应被解释为包括范围“1至4”、“1至3”、“1至2”、“1至2和4至5”、“1至3和5”等。当数值范围在本文中被描述时，除非另外说明，否则该范围意图包括其端值和在该范围内的所有整数和分数。
单数形式包括复数讨论对象，除非上下文中另外清楚地指明。“任选的”或者“任意一种”是指其后描述的事项或事件可以发生或不发生，而且该描述包括事件发生的情形和事件不发生的情形。
说明书和权利要求书中的近似用语用来修饰数量，表示本发明并不限定于该具体数量，还包括与该数量接近的可接受的而不会导致相关基本功能的改变的修正的部分。相应的，用“大约”、“约”等修饰一个数值，意为本发明不限于该精确数值。在某些例子中，近似用语可能对应于测量数值的仪器的精度。在本申请说明书和权利要求书中，范围限定可以组合和/或互换，如果没有另外说明这些范围包括其间所含有的所有子范围。
此外，本发明要素或组分前的不定冠词“一种”和“一个”对要素或组分的数量要求(即出现次数)无限制性。因此“一个”或“一种”应被解读为包括一个或至少一个，并且单数形式的要素或组分也包括复数形式，除非所述数量明显旨指单数形式。
以下通过具体实施方式说明本发明，但不局限于以下给出的具体实施例。
本发明第一个方面提供了一种释放负离子的聚丙烯材料，所述聚丙烯材料的制备原料按重量份计，包括45～90份聚丙烯、5～50份负离子粉、1～5份增韧剂、0.2～0.4份成核剂和0.2～0.5份抗氧剂。
在一种优选的实施方式中，本发明所述聚丙烯材料的制备原料按重量份计，包括70份聚丙烯、30份负离子粉、3份增韧剂、0.3份成核剂和0.3份抗氧剂。
聚丙烯
聚丙烯简称PP，是一种无色、无臭、无毒、半透明固体物质。聚丙烯(PP)是一种性能优良的热塑性合成树脂，为无色半透明的热塑性轻质通用塑料。具有耐化学性、耐热性、电绝缘性、高强度机械性能和良好的高耐磨加工性能等，这使得聚丙烯自问世以来，便迅速在机械、汽车、电子电器、建筑、纺织、包装、农林渔业和食品工业等众多领域得到广泛的开发应用。近年来，随着我国包装、电子、汽车等工业的快速发展，极大地促进了我国工业的发展。而且因为其具有可塑性，聚丙烯材料正逐步替代木制产品，高强度韧性和高耐磨性能已逐步取代金属的机械功能。另外聚丙烯具有良好的接枝和复合功能，在混凝土、纺织、包装和农林渔业方面具有巨大的应用空间。但聚丙烯的抗冲击性能差、耐候性不佳、表面装饰性差以及在电、磁、光、热、燃烧等方面的功能性与实际需要的差距，仍需要改进。本发明所述聚丙烯，包括但不限于，镇海炼化的CMPP、PPH-MD-105、B02、T30S、M60T(在230℃的熔融指数为61g/10min，等规指数为95.5％)、V30G(在230℃的熔融指数为15g/10min，等规指数为87.7％)、Z30S(在230℃的熔融指数为25g/10min，等规指数大于等于96％)、S38F、F39S、T36F、X37F；在一中实施方式中，本发明所述聚丙烯购自镇海炼化的Z30S。
在一种实施方式中，本发明所述聚丙烯在230℃的熔融指数为20～30g/10min，等规指数大于等于95％；进一步地，本发明所述聚丙烯在230℃的熔融指数为25g/10min，等规指数大于等于96％。
熔融指数是一种表示塑胶材料加工时的流动性的数值。本发明所述聚丙烯的熔融指数是根据GB 3682的测试方法测试得到。
等规指数是指聚合物中具有等规构型的聚合物含量。本发明所述聚丙烯的等规指数是根据GB 2412的测试方法测试得到。
负离子粉
负离子粉是对能产生空气负离子的粉体材料的统称。负离子粉主要由SiO2、Al2O3、BeO、Fe2O3、MgO等组成。负离子粉能使空气中气体水分子电离，产生的负氧离子具有强化和激活人体的生理活动，改善人类居住环境的功效，负离子粉的四大特性为高效性：持续释放高浓度负离子，长久保持人体健康；多功能：不仅能有效降低涂料、油漆、硅藻泥、地板及家具中本身的甲醛，同时；能高效祛除空气中的甲醛、氨、苯类等有害气体，全方位立体式净化室内空气；安全性：产品全部由天然无机材料组成，无毒无辐射无副作用；持久性：一次使用，长久有效，功能与涂料地板及家具产品等寿命；相容性：添加后对涂料、地板及家具等本身的性能无不良影响。
在一种实施方式中，本发明所述负离子粉包括黄色负离子粉和白色负离子粉，重量比为(2～1)：1；进一步地，本发明所述黄色负离子分混合白色负离子粉的重量比为1.5:1。
申请人意外发现，当仅使用白色负离子粉时，其负离子释放量较低，而当黄色和白色负离子粉共同作用时，其释放量较高，这可能是因为黄色负离子粉中的三氧化二铁等带色物质促进二氧化硅、氧化铝等对空气水分子电离的作用。
优选地，本发明所述负离子粉的目数为800～1200目；进一步地，本发明所述负离子粉的目数为1000目。
目数为每英寸内目孔数。可根据本领域熟知的方法测试得到。
更优选地，本发明所述黄色负离子粉购自灵寿县振英矿产品加工厂(目数为1000目)。
进一步优选地，本发明所述白色负离子粉购自灵寿县振英矿产品加工厂(目数为1000目)。
在一种实施方式中，本发明所述聚丙烯材料的制备原料还包括硅烷偶联剂，所述硅烷偶联剂占聚丙烯材料的总重量的0.1～0.4wt％；进一步地，本发明所述硅烷偶联剂占聚丙烯材料的总重量的0.3wt％。
硅烷偶联剂
在一种实施方式中，本发明所述硅烷偶联剂选自氨基硅烷偶联剂、环氧硅烷偶联剂、含硫硅烷偶联剂、酰基硅烷偶联剂中的一种或多种。
作为氨基硅烷偶联剂的实例，包括但不限于，γ-氨丙基三甲氧基硅烷、3-氨丙基三乙氧基硅烷、γ－二乙烯三胺丙基甲基二甲氧基硅烷、N-2-氨乙基-3-氨丙基三甲氧基硅烷、N-2-氨乙基-3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷；在一种优选的实施方式中，本发明所述氨基硅烷偶联剂为3-氨丙基三乙氧基硅烷。
作为环氧硅烷偶联剂的实例，包括但不限于，3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷、3-(2,3-环氧丙氧)丙基三乙氧基硅烷、3-(2,3-环氧丙氧)丙基甲基二甲氧基硅烷。
作为含硫硅烷偶联剂的实例，包括但不限于，3-巯丙基三乙氧基硅烷、3-巯丙基三甲氧基硅烷、双-[γ-(三乙氧基硅)丙基]四硫化物。
作为酰基硅烷偶联剂的实例，包括但不限于，3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基甲基二甲氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧丙基三乙氧基硅烷。
优选地，本发明所述硅烷偶联剂为氨基硅烷偶联剂。
负离子粉表面有众多极性基团-羟基，表面特性呈亲水疏油，而聚丙烯为非极性高分子，负离子粉高的表面能导致不易和聚丙烯基质润湿，分散性差，甚至发生凝聚，而申请人发现，使用特定的硅烷偶联剂，如氨基硅烷偶联剂，可增加负离子粉和聚丙烯之间的相容性，提高两者界面粘结力。
增韧剂
在一种实施方式中，本发明所述增韧剂选自二元乙丙橡胶、三元乙丙橡胶、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、乙烯-辛烯共聚物、聚丁二烯、聚异丁烯、顺丁橡胶中的一种或多种。
优选地，本发明所述增韧剂为乙烯-辛烯共聚物。
乙烯-辛烯共聚物(POE)是以茂金属为催化剂的具有窄相对分子质量分布和均匀的短支链分布的热塑性弹性体。乙烯-辛烯共聚物分子结构与三元乙丙橡胶(EPDM)相似，因此POE也会具有耐老化、耐臭氧、耐化学介质等优异性能，通过对POE进行交联，材料的耐热温度被提高，永久变形减小，拉伸强度、撕裂强度等主要力学性能都有很大程度的提高。作为乙烯-辛烯共聚物的实例，包括但不限于，陶氏的7467(在190℃的熔融指数为0.862g/10min，门尼粘度为19)、8200(在190℃的熔融指数为5g/10min，门尼粘度为8)、8180、8150(在190℃的熔融指数为0.5g/10min，门尼粘度为33)、8400、8401、8402、8407、8411、8440、8450、8480、8540、8842、8999；在一种优选的实施方式中，本发明所述乙烯-辛烯共聚物为陶氏的7467。
更优选地，本发明所述乙烯-辛烯共聚物在190℃的熔融指数为0.2～0.7g/10min，门尼粘度为30～35；进一步地，本发明所述乙烯-辛烯共聚物在190℃的熔融指数为0.862g/10min，门尼粘度为19。
熔融指数是一种表示塑胶材料加工时的流动性的数值。本发明所述乙烯-辛烯共聚物的熔融指数为根据ASTM D1238的方法测试得到。
门尼粘度是反映橡胶加工性能的好坏和分子量高低及分布范围宽窄。本发明所述乙烯-辛烯共聚物的门尼粘度为根据ASTM D1646的方法，在ML 1+4，121℃条件下测试得到的门尼粘度。
进一步地，本发明所述增韧剂的重量占聚丙烯材料的重量百分数小于4wt％。
聚丙烯是丙烯加聚反应而成的聚合物。申请人通过控制聚丙烯的等规度和较低的熔融指数，提高等规聚丙烯制备过程中的规整结构和结晶程度，提高制备得到的聚丙烯材料的强度，但是和较高相容性较差的负离子粉的混合，容易形成缺陷，造成冲击强度，尤其是缺口冲击强度的下降，故申请人通过大量实验发现，采用增韧剂和硅烷偶联剂共同作用，尤其是采用一定熔融指数和粘度的乙烯-辛烯共同物，高有效提高冲击性能，这可能是因为采用一定熔融指数和粘度的乙烯-辛烯共聚物，尤其是POE 7467和聚丙烯，如PP Z30S具有好的相容性，乙烯-辛烯共聚物中的乙烯结晶区起物理交联的作用，而较长的侧己链和负离子粉、聚丙烯等相互缠绕，进一步提高负离子粉和聚丙烯相容性，改善负离子粉在聚丙烯连续相中的分散和流动性的同时，当收到冲击作用时，长的侧链和结晶的主链可分散冲击力，从而提高冲击强度。另外，申请人发现，当采用的增韧剂的熔融指数较高，或者粘度较低时，对冲击性能的改善，和对负离子粉和聚丙烯的相容性的改善较小，这可能是较低粘度的增韧剂过高的流动性有利于负离子粉的聚集和运动造成的。
但是申请人发现，当采用较高含量的乙烯-辛烯共聚物时，虽然冲击性能可得到改善，但强度会大幅度降低，而采用较低的增韧剂时，则几乎不会改善冲击性能，故申请人尝试添加不同的成核剂、抗氧剂等物质，和硅烷偶联剂共同作用，使得在较少的增韧剂的情况下，提高韧性的同时提高强度。
成核剂
成核剂是适用于聚乙烯、聚丙烯等不完全结晶塑料，通过改变树脂的结晶行为，加快结晶速率、增加结晶密度和促使晶粒尺寸微细化，达到缩短成型周期、提高制品透明性、表面光泽、抗拉强度、刚性、热变形温度、抗冲击性、抗蠕变性等物理机械性能的新功能助剂。
在一种实施方式中，本发明所述成核剂选自有机磷酸盐类成核剂、山梨糖醇类成核剂、松香成核剂、高分子成核剂、酰胺类成核剂中的一种或多种。
优选地，本发明所述成核剂为山梨糖醇类成核剂和酰胺类成核剂，重量比为1：(0.5～1.5)；进一步地，本发明所述山梨糖醇类成核剂和酰胺类成核剂的重量比为1：1。
更优选地，本发明所述山梨糖醇成核剂选自二叉苄山梨醇、二(对甲基二苄叉)山梨醇、二(3,4-二甲基二苄叉)山梨醇中的一种或多种；进一步地，本发明所述山梨糖醇成核剂为二(3,4-二甲基二苄叉)山梨醇。
进一步优选地，本发明所述酰胺类成核剂选自2,4,6-三甲基-1,3,5-环己基酰苯胺、2,6-萘二酰(环己胺)(NJS)、N,N'-二环己基对二甲酰胺、1,3,5-苯三甲酰(2,3-二甲基环己基)、2,4,6-三甲基-1,3,5-苯三胺酰异丙基、2,4,6-三甲基-1,3,5-苯三胺酰环戊基、2,4,6-三甲基-1,3,5-苯三胺酰环己基、1,3,5-苯三甲酸三(环己胺)、1,3,5-苯三甲酰三(叔丁胺)(BTA-TB)、1,3,5-苯三甲酰三(2,3-二甲基环己胺)、对环己基酰胺基苯甲酸中的一种或多种；进一步地，本发明所述酰胺类成核剂为2,6-萘二酰(环己胺)；进一步地，本发明所述2,6-萘二酰(环己胺)购自新日本理化的NJ STAR NU-100。
申请人发现，当使用成核剂，尤其是山梨糖醇成核剂和酰胺类成核剂共同作用时，可促进聚丙烯和乙烯-辛烯共聚物的主链发生异相成核，加速结晶速度，尤其是当使用二(3,4-二甲基二苄叉)山梨醇和2,6-萘二酰(环己胺)共同作为成核剂，可控制生成的聚丙烯结晶的结构，其中二(3,4-二甲基二苄叉)山梨醇和聚丙烯具有较好的相容性，可以诱导形成母片晶与子片晶交错排列形成刚性的“网状结构”，而2,6-萘二酰(环己胺)因为其较大的体积，可部分溶解在聚丙烯中，诱导聚丙烯自2,6-萘二酰(环己胺)内向外形成树突和微晶结构，且因为2,6-萘二酰(环己胺)的溶解度和双重成核能力，在使得聚丙烯形成网状结晶的同时，促进片警平行排列，使得当收到冲击或者变形时，促进塑性变形的引发和扩展，从而减少脆性断裂，但是申请人发现，当2,6-萘二酰(环己胺)较多，也就是平行片晶较多时，相较于网状结构，容易造成强度下降，故通过控制成核剂种类和含量，可和乙烯-辛烯共聚物共同作用，在减少乙烯-辛烯共聚物含量的同时，可实现较好的强度和韧性，但是由于聚丙烯中较多的负离子粉对结晶的抑制，以及成核剂较大的体积，容易造成结晶不均和部分较大结晶的出现，尤其是结晶部分较大的收缩率可能带来裂纹等，抑制了较低增韧剂情况下韧性的进一步增加。
抗氧剂
抗氧剂是一类化学物质，当其在聚合物体系中仅少量存在时，就可延缓或抑制聚合物氧化过程的进行，从而阻止聚合物的老化并延长其使用寿命。
在一种实施方式中，本发明所述抗氧剂选自胺类抗氧剂、受阻酚类抗氧剂、含硫抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂中的一种或多种；进一步地，本发明所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂，重量比为(2～3)：(2～3)；进一步地，本发明所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂，重量比为1:1。
优选地，本发明所述受阻酚类抗氧剂选自四[甲基-β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]季戊四醇酯、β-(4-羟基苯基-3,5-二叔丁基)丙酸正十八碳醇酯、1,3,5,三(3,5-二叔丁基,4-羟基苄基)均三嗪,2,4,6-(1H,3H,5H)三酮、2，6-二叔丁基对甲酚、2,4,6-三叔丁基苯酚、2,2'-亚甲基双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)中的一种或多种；在一种优选的实施方式中，本发明所述受阻酚类抗氧剂为β-(4-羟基苯基-3,5-二叔丁基)丙酸正十八碳醇酯。
更优选地，本发明所述亚磷酸酯类抗氧剂选自三[2,4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯、季戊四醇二亚磷酸双十八酯、双(2,4-二叔丁基苯酚)季戊四醇二亚磷酸酯中的一种或多种；在一种优选的实施方式中，本发明所述亚磷酸酯类抗氧剂为季戊四醇二亚磷酸双十八酯。
聚合物在加工过程中需要承受较高的温度，烷氧自由基非常容易生成，烷氧自由基生成之后会进一步引发各种链反应，受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂最终导致高分子链的断裂和大量羰基自由基和氢过氧化物的生成，高分子链的断裂影响材料的力学性能、机械性能。为了防止这一现象，申请人使用了受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂，来减少分解，提高熔体稳定性，而在实验过程中，意外发现，使用特定的抗氧剂，如β-(4-羟基苯基-3,5-二叔丁基)丙酸正十八碳醇酯和季戊四醇二亚磷酸双十八酯共同作用，可进一步促进韧性和强度的提交，提高相容性，这可能是因为β-(4-羟基苯基-3,5-二叔丁基)丙酸正十八碳醇酯和季戊四醇二亚磷酸双十八酯中的羟基，氧和磷等的孤对电子可和硅烷偶联剂，如氨基硅烷偶联剂作用，促进抗氧剂随着负离子粉在聚丙烯中的分散，并形成一定的物理交联网络，且β-(4-羟基苯基-3,5-二叔丁基)丙酸正十八碳醇酯和聚丙烯较好的相容性和羟基结构也有利于较大体积的二(3,4-二甲基二苄叉)山梨醇和2,6-萘二酰(环己胺)在聚丙烯中的分散，促进结晶均匀，另外本发明使用长链的抗氧剂，可以和乙烯-辛烯共聚物中的长链共同作用，当受力时，可起到联结、缓冲的作用，从而促进韧性和强度的提高，且β-(4-羟基苯基-3,5-二叔丁基)丙酸正十八碳醇酯好的协同作用有利于分散相的细化和尺寸稳定，减少固化收缩，进一步提高韧性。
在一种实施方式中，本发明所述聚丙烯材料的制备原料还包括填料。
填料
在一种实施方式中，本发明所述填料选自滑石粉、碳酸钙、云母、二氧化钛中的一种或多种；进一步地，本发明所述填料为滑石粉。
优选地，本发明所述滑石粉的目数为1000～1500目；进一步地，本发明所述滑石粉的目数为1250目；进一步地，本发明所述滑石粉购自长兴晨明化工有限公司(目数为1250目)。
更优选地，本发明所述填料的重量占聚丙烯材料的重量百分数小于1wt％；进一步地，本发明所述填料的重量占聚丙烯材料的重量百分数为0.5wt％。
申请人发现，当添加少量的滑石粉作为填料时，尤其是一定目数有利于强度和韧性的进一步增强，这可能是因为少量片状的滑石粉在加热成型中的滑动，有利于调节熔体的粘度，在减少成型时冷却收缩的同时填充间隙，作为分散相分散在聚丙烯连续相中，当受到应力作用时，由于滑石粉和聚丙烯相互分离的结构，容易和聚丙烯界面处发生脱粘形成空穴，从而改变应力状态，发生剪切屈服，吸收能量，增加韧性和强度。但是申请人发现，当滑石粉目数较小或者较大时，形成的空穴较大或较小，均会对应力改变和能量吸收造成不利影响，影响滑石粉的作用。且当使用其他填料，如碳酸钙、二氧化硅时，却不会增加强度和韧性，这可能和滑石粉的层状结构有关。
申请人发现，当采用特定的成核剂、抗氧剂，并添加少量填料时，可以在减少增韧剂用量的情况下，促进聚丙烯和负离子粉的相容性，提高强度和韧性，这可能是因为通过添加成核剂对聚丙烯结晶结构的控制和细化，并添加抗氧剂和硅烷偶联剂来控制成核剂在聚丙烯连续相中的分散，来最终得到结晶均匀，细小连续相结构，并添加少量填料随着增韧剂和填料分散，在调节粘度、细化晶粒的同时，还可以当受力时起到分散、吸收能量的作用，共同实现好的强度和韧性。
本发明第二个方面提供一种如上所述的释放负离子的聚丙烯材料的制备方法，包括以下步骤：
将聚丙烯、增韧剂、成核剂、抗氧剂和硅烷偶联剂混合，得到预混物后，分别将预混物和负离子粉加入双螺杆挤出机中，熔融挤出成型，得到所述聚丙烯材料。
在一种实施方式中，本发明所述释放负离子的聚丙烯材料的制备方法，包括以下步骤：
将聚丙烯、增韧剂、成核剂、抗氧剂和硅烷偶联剂混合，得到预混物A；将负离子粉和填料混合，得到预混物B，分别将预混物A和预混物B加入双螺杆挤出机中，熔融挤出成型，得到所述聚丙烯材料。
在一种实施方式中，本发明所述释放负离子的聚丙烯材料的应用，用于家电、纺织品、幕墙。
本发明提供的释放负离子的聚丙烯材料可用于家电、纺织品、室内室外装修等多个方法，如风扇、通风系统等。
实施例
下面通过实施例对本发明进行具体描述。有必要在此指出的是，以下实施例只用于对本发明作进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的专业技术人员根据上述本发明的内容做出的一些非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。
A：聚丙烯
所述聚丙烯购自镇海炼化的Z30S。
B1：负离子粉
所述负离子粉为黄色负离子粉，购自灵寿县振英矿产品加工厂(目数为1000目)。
B2：负离子粉
所述负离子粉为白色负离子粉，购自灵寿县振英矿产品加工厂(目数为1000目)。
C1：硅烷偶联剂
所述硅烷偶联剂为3-氨丙基三乙氧基硅烷。
C2：硅烷偶联剂
所述硅烷偶联剂为3-巯丙基三乙氧基硅烷。
D1：增韧剂
所述增韧剂为乙烯-辛烯共聚物，购自陶氏的7467。
D2：增韧剂
所述增韧剂为乙烯-辛烯共聚物，购自陶氏的8200。
D3：增韧剂
所述增韧剂为三元乙丙橡胶，购自陶氏的EPDM4520(在ML 1+4，125℃下的门尼粘度为20)。
E1：成核剂
所述成核剂为二(3,4-二甲基二苄叉)山梨醇。
E2：成核剂
所述成核剂为2,6-萘二酰(环己胺)。
E3：成核剂
所述成核剂为1,3,5－苯三甲酰三(叔丁胺)。
F1：抗氧剂
所述抗氧剂为β-(4-羟基苯基-3,5-二叔丁基)丙酸正十八碳醇酯。
F2：抗氧剂
所述抗氧剂为2,4,6-三叔丁基苯酚。
F3：抗氧剂
所述抗氧剂为季戊四醇二亚磷酸双十八酯。
F4：抗氧剂
所述抗氧剂为三[2,4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯。
G1：填料
所述填料为滑石粉，购自长兴晨明化工有限公司(目数为1250目)。
G2：填料
所述填料为滑石粉，购自长兴晨明化工有限公司(目数为600目)。
G3：填料
所述填料为滑石粉，购自长兴晨明化工有限公司(目数为2000目)。
G4：填料
所述填料为碳酸钙，购自长兴晨明化工有限公司(目数为1250目)。
表1
Figure BDA0002469136390000131
Figure BDA0002469136390000141
附表1
实施例 10 11 12 13 14 15 16 17
A 70 70 70 70 70 70 70 70
B1 18 18 18 18 18 18 18 18
B2 12 12 12 12 12 12 12 12
C1 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3
C2 0.3
D1 3 3 3 3 3 3 3 3
D2
D3
E1 0.3 0.15 0.15 0.15 0.15 0.15 0.2
E2 0.3 0.15 0.15 0.15 0.15 0.15 0.2
E3
F1 0.15 0.15 0.15 0.15 0.15 0.15 0.2
F2 0.15
F3 0.15 0.15 0.15 0.15 0.15 0.15 0.2
F4 0.15
G1
G2 0.5
G3 0.5
G4 0.5
实施例1～17提供一种释放负离子的聚丙烯材料，其具体制备原料按重量份计，如表1所示。
实施例1～17还提供如上所述的释放负离子的聚丙烯材料的制备方法，包括以下步骤：
将聚丙烯、增韧剂、成核剂、抗氧剂和硅烷偶联剂混合，得到预混物A；将负离子粉和填料混合，得到预混物B，分别将预混物A和预混物B加入双螺杆挤出机中，熔融挤出成型，得到所述聚丙烯材料。
性能评价
1、密度平均差：分别根据GB T1033测试5个批次的实施例提供的释放负离子的聚丙烯材料的密度，分别记为a1、a2、a3、a4、a5，则平均密度a0＝(a1+a2+a3+a4+a5)/5，密度平均差为(|a1-a0|+|a2-a0|+|a3-a0|+|a4-a0|+|a5-a0|)/5，根据密度平均差来评价聚丙烯材料的相容性，密度平均差越小，相容性越好，并评为1～5级，其中1级为密度平均差小于等于0.02g/cm3，2级为密度平均差大于0.02g/cm3，小于等于0.04g/cm3，3级为密度平均差大于0.04g/cm3，小于等于0.08g/cm3，4级为密度平均差大于0.08g/cm3，小于等于0.1g/cm3，5级为密度平均差大于0.1g/cm3，结果见表2。
2、拉伸模量：将实施例提供的释放负离子的聚丙烯材料根据GB T1040.2，在23℃，2mm/min下测试拉伸模量，并进行评级，其中1级为拉伸模量大于6300MPa，小于等于6600MPa，2级为拉伸模量大于6000MPa，小于等于6300MPa，3级为拉伸模量大于5700MPa，小于等于6000MPa，4级为拉伸模量大于5500MPa，小于等于5700MPa，5级为拉伸模量小于等于5500Mpa，结果见表2。
3、悬臂梁缺口冲击强度：将实施例提供的释放负离子的聚丙烯材料根据GBT1843，在23℃，2.75J锤下测试悬臂梁缺口冲击强度，并进行评级，其中1级为悬臂梁缺口冲击强度大于5.5kJ/m2，小于等于6kJ/m2，2级为悬臂梁缺口冲击强度大于5.3kJ/m2，小于等于5.5kJ/m2，3级为悬臂梁缺口冲击强度大于5.0kJ/m2，小于等于5.3kJ/m2，4级为悬臂梁缺口冲击强度大于4.7kJ/m2，小于等于5.0kJ/m2，5级为悬臂梁缺口冲击强度小于等于4.7kJ/m2，结果见表2。
表2性能表征测试
Figure BDA0002469136390000151
Figure BDA0002469136390000161
4、负离子含量：将实施例提供的释放负离子的聚丙烯材料通过空气离子测量仪测试负离子含量，其中世界卫生组知织对清新空气道的界定是负离子含量达到1000-1500个/cm3，对其进行评级，其中1级为负离子含量大于等于1000个/cm3，小于1200个/cm3，2级为负离子含量大于等于1200个/cm3，小于1400个/cm3，3级为负离子含量大于等于1400个/cm3，小于等于1600个/cm3，结果见表3。
表3性能表征测试
实施例 负离子含量
2 3级
3 3级
4 3级
5 1级
5、性能测试：将实施例4提供的释放负离子的聚丙烯材料进行性能测试，结果见表4。
表4性能表征测试
Figure BDA0002469136390000171
由表2测试结果可知，本发明提供的释放负离子的聚丙烯材料具有好的相容性，从表3测试结果可知，本发明提供的释放负离子的聚丙烯材料具有高的强度的同时，具有好的韧性，从表4测试结果可知，本发明提供的聚丙烯材料可释放高的负离子含量，改善环境质量，维护人体健康。
前述的实例仅是说明性的，用于解释本发明所述方法的一些特征。所附的权利要求旨在要求可以设想的尽可能广的范围，且本文所呈现的实施例仅是根据所有可能的实施例的组合的选择的实施方式的说明。因此，申请人的用意是所附的权利要求不被说明本发明的特征的示例的选择限制。在权利要求中所用的一些数值范围也包括了在其之内的子范围，这些范围中的变化也应在可能的情况下解释为被所附的权利要求覆盖。

Claims (10)

1.一种释放负离子的聚丙烯材料，其特征在于，所述聚丙烯材料的制备原料按重量份计，包括45～90份聚丙烯、5～50份负离子粉、1～5份增韧剂、0.2～0.4份成核剂和0.2～0.5份抗氧剂。
2.根据权利要求1所述的释放负离子的聚丙烯材料，其特征在于，所述聚丙烯在230℃的熔融指数为20～30g/10min，等规指数大于等于95％。
3.根据权利要求1所述的释放负离子的聚丙烯材料，其特征在于，所述负离子粉包括黄色负离子粉和白色负离子粉，重量比为(2～1)：1。
4.根据权利要求1所述的释放负离子的聚丙烯材料，其特征在于，所述负离子粉的目数为800～1200目。
5.根据权利要求1所述的释放负离子的聚丙烯材料，其特征在于，所述增韧剂选自二元乙丙橡胶、三元乙丙橡胶、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、乙烯-辛烯共聚物、聚丁二烯、聚异丁烯、顺丁橡胶中的一种或多种。
6.根据权利要求5所述的释放负离子的聚丙烯材料，其特征在于，所述乙烯-辛烯共聚物在190℃的熔融指数为0.6～1g/10min，门尼粘度为15～20。
7.根据权利要求1～6任意一项所述的释放负离子的聚丙烯材料，其特征在于，所述聚丙烯材料的制备原料还包括硅烷偶联剂，所述硅烷偶联剂占聚丙烯材料的总重量的0.1～0.4wt％。
8.根据权利要求7所述的释放负离子的聚丙烯材料，其特征在于，所述硅烷偶联剂选自氨基硅烷偶联剂、环氧硅烷偶联剂、含硫硅烷偶联剂、酰基硅烷偶联剂中的一种或多种。
9.一种根据权利要求7或8任意一项所述的释放负离子的聚丙烯材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将聚丙烯、增韧剂、成核剂、抗氧剂和硅烷偶联剂混合，得到预混物后，分别将预混物和负离子粉加入双螺杆挤出机中，熔融挤出成型，得到所述聚丙烯材料。
10.一种根据权利要求1～8任意一项所述的释放负离子的聚丙烯材料的应用，其特征在于，用于家电、纺织品、幕墙。
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