CN111925587A - 用于中空建筑模板的改性聚丙烯材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于中空建筑模板的改性聚丙烯材料及其制备方法，所述的改性聚丙烯材料，包括如下原料：聚丙烯材料43‑73份、无机填料20‑40份、偶联剂0.2‑2份、增韧剂5‑10份、增强剂2‑5份、抗氧剂0.01‑0.02份、耐候助剂1‑2份、阻燃剂0.6‑1份，所述的改性聚丙烯材料是经过多级混合，然后挤出切粒等步骤制成的。本发明通过对聚丙烯材料进行改性，显著提高了强度和耐候性，性能优异、节能环保、摊销成本低，制成的中空建筑模板能完全取代传统的钢模板、铝模板、木模板等模板，能满足各种长方体、正方体、L形、U形等形状的建筑支模的要求，可大力推广应用。
Description
技术领域
本发明属于热塑性复合材料制备技术领域，具体涉及一种用于中空建筑模板的改性聚丙烯材料及其制备方法。
背景技术
聚丙烯树脂，即PP树脂，是由丙烯聚合而制得的一种热塑性树脂。按甲基排列位置分为等规聚丙烯(isotactic polypropylene)、无规聚丙烯(atactic polypropy lene)和间规聚丙烯(syndiotactic polypropylene)三种。甲基排列在分子主链的同一侧称等规聚丙烯，若甲基无秩序的排列在分子主链的两侧称无规聚丙烯，当甲基交替排列在分子主链的两侧称间规聚丙烯。一般工业生产的聚丙烯树脂中，等规结构的聚丙烯含量约为95％，其余为无规或间规聚丙烯。聚丙烯树脂按国际标准分类，又可分为均聚聚丙烯(PPH)和共聚聚丙烯，这其中，均聚PP是单一丙烯单体的聚合物，而共聚PP则是丙烯单体与乙烯单体的共聚物，按照乙烯单体在分子链上的分布方式，可以分为无规共聚物(PPR)和嵌段共聚物(PPB)两种。通常PPH的刚性好，但耐冲击性不好，尤其耐低温冲击性更不好，耐蠕变性差；PPB的耐冲击性好，但耐蠕变性和PPH一样差；PPR的耐冲击性和耐蠕变性则都好。
聚丙烯为无毒、无臭、无味的乳白色高结晶的聚合物，密度只有0.90-0.91g/cm3，是目前所有塑料中最轻的品种之一，对水特别稳定，在水中的吸水率仅为0.01％，分子量约8-15万。聚丙烯无毒、无味，密度小，强度、刚度、硬度耐热性均优于低压聚乙烯，可在100℃左右使用。聚丙烯具有良好的介电性能和高频绝缘性且不受湿度影响，但低温时变脆，不耐磨、易老化。适于制作一般机械零件、耐腐蚀零件和绝缘零件。常见的酸、碱等有机溶剂对它几乎不起作用，可用于食具；而且聚丙烯的结晶度高，结构规整，因而具有优良的力学性能；同时具有良好的耐热性，制品能在100℃以上温度进行消毒灭菌，在不受外力的条件下，150℃也不变形；化学稳定性很好，除能被浓硫酸、浓硝酸侵蚀外，对其它各种化学试剂都比较稳定；具有较高的介电系数，且随温度的上升，可以用来制作受热的电器绝缘制品。
正是由于PP树脂具有上述多项优点，在民用和工业领域中作为包装用品、塑料用品以及建筑用品等方面被广泛应用。
建筑模板是混凝土结构工程施工的重要工具，在现浇混凝土结构工程中，模板工程一般占混凝土结构工程造价的20％-30％，占工程用工量的30％-40％，占工期的50％左右。模板技术直接影响工程建设的质量、造价和效益，因此它是推动我国建筑技术进步的一个重要内容。
目前建筑模板应用最多的是使用木模板和钢模板，木模板由于其不能防水，应用次数有限，一般不超过8次，报废后无法回收，这样造成了大量的木材浪费；另外随着森林资源越来越收到重视，木材价格不断上涨，而建筑用模板用量巨大，成本问题制约了木板在建筑模板的应用。钢模板由于其重量重，使用不方便，又很容易生锈，与混凝土易粘结，给模板的施工带来了很多不便。目前亟需新的材料替代木模板与钢模板，国家提倡“以塑代钢、以塑代木”，发明热塑性复合材料建筑模板正是解决目前遇到的实际问题。
中国专利申请文献“一种中空建筑模板用热塑性复合材料及其制造方法和应用(公开号：CN103160030A)”公开了一种中空建筑模板用热塑性复合材料及其制造方法和应用，按重量份称取聚丙烯20-55份、玻璃纤维30-50份、无机填料5-10份、增韧剂5-10份、相容剂5-10份、偶联剂0.1-0.5份、抗氧剂0.1-0.3份、光稳剂0.2-0.3份，放入高速混合机中混合3-5min，在双螺杆挤出机中挤出得到热塑性复合材料，经熔融、挤出成型、真空冷却定型、一次牵引、加热去应力、二次牵引、切割制成符合要求的中空建筑模板。该发明制得的热塑性复合材料应用于制备中空建筑模板具有高尺寸稳定性等优点，但存在强度、耐候性、阻燃性较差的问题。
发明内容
本发明提供一种用于中空建筑模板的改性聚丙烯材料及其制备方法，以解决现有技术制得的热塑性复合材料应用于制备中空建筑模板存在强度、耐候性、阻燃性较差的问题。
为了解决以上技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种用于中空建筑模板的改性聚丙烯材料，以重量份为单位，包括如下原料：聚丙烯材料43-73份、无机填料20-40份、偶联剂0.2-2份、增韧剂5-10份、增强剂2-5份、抗氧剂0.01-0.02份、耐候助剂1-2份、阻燃剂0.6-1份。
进一步地，所述聚丙烯材料包括均聚聚丙烯、共聚聚丙烯中的一种或多种。
进一步地，所述无机填料包括碳酸钙、滑石粉、硅粉、云母粉中的一种或多种。
进一步地，所述偶联剂包括硅烷偶联剂、铝酸酯偶联剂中的一种或多种。
进一步地，所述增韧剂包括PE、EVA、POE、EPDM中的一种或多种。
进一步地，所述增强剂的制备方法，包括以下步骤：以重量份为单位，向三苯甲烷共聚酯7-12份中加入玻璃纤维5-8份、十二烷基苯磺酸钠0.2-0.3份，然后在转速为200-400r/min，温度为265-280℃下搅拌1-2h，制得增强剂。
进一步地，所述抗氧剂包括抗氧剂1010、抗氧剂168中的一种或多种。
进一步地，所述耐候助剂的制备方法，包括以下步骤：以重量份为单位，向丙烯酸-2-羟基丙酯10-16份中加入三羟甲基丙烷三庚酸酯3-5份、偶氮二异丁酸二甲酯0.4-0.6份，然后在转速为400-500r/min，温度为163-172℃下搅拌2-3h，制得耐候助剂。
进一步地，所述阻燃剂的制备方法，包括以下步骤：以重量份为单位，向3-氯丙基三甲氧硅烷6-10份中加入六-(4-苯基苯氧基)环三聚磷腈14-23份、过氧化月桂酰1-2份，然后在转速为300-400r/min，温度为135-146℃下搅拌反应1.5-2.5h，制得阻燃。
本发明还提供一种用于中空建筑模板的改性聚丙烯材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将无机填料、偶联剂加入到混合机中，在转速为2000-3000r/min，温度为75-85℃下进行表面处理30-45min，制得混合物A；
(2)向步骤(1)制得的混合物A中加入包括聚丙烯材料、增韧剂、增强剂、抗氧剂、耐候助剂、阻燃剂，在转速为400-500r/min下搅拌10-15min，制得混合物B；
(3)将步骤(2)制得的混合物B加入到双螺杆挤出机中，将挤出机温度设定为180-230℃，进行挤出切粒，制得用于中空建筑模板的改性聚丙烯材料。
本发明具有以下有益效果：
(1)在本发明中玻璃纤维作为一种增强剂，本身具有高强度，但是其应用于现有技术中制备改性聚丙烯材料增强拉伸强度、弯曲强度不足；十二烷基苯磺酸钠加入到聚丙烯材料中会使聚丙烯材料中的气泡合理分布均匀，可以提高改性聚丙烯材料的拉伸强度、弯曲强度；三苯甲烷共聚酯的分子链排布具有取向性，与玻璃纤维在高温下能形成结晶中心，改进三苯甲烷共聚酯的晶化度，从而增强改性聚丙烯材料的拉伸强度、弯曲强度，此外三苯甲烷共聚酯的线性分子链利用空间效应，作为聚丙烯的分子链之间填充剂，使聚丙烯的紧实度和密度得到大大提高，在玻璃纤维、十二烷基苯磺酸钠和三苯甲烷共聚酯相互协调配合下，协调提高了改性聚丙烯材料的拉伸强度、弯曲强度。
(2)在本发明中丙烯酸-2-羟基丙酯、三羟甲基丙烷三庚酸酯与偶氮二异丁酸二甲酯配合用于制备聚丙烯材料，不仅能提高改性聚丙烯材料的分散稳定性，还能消耗改性聚丙烯材料降解过程中产生的自由基，从而改善改性聚丙烯材料的光稳定性，在丙烯酸-2-羟基丙酯、三羟甲基丙烷三庚酸酯、偶氮二异丁酸二甲酯相互协同配合下，协调提高了改性聚丙烯材料的抗冲击强度，进而增强改性聚丙烯材料的耐候性。
(3)在本发明中由于3-氯丙基三甲氧硅烷含有硅氧键，当聚丙烯材料被引燃时，硅氧烷迅速迁移到聚丙烯材料表面，起到保护层隔热、隔氧，阻止聚丙烯材料的燃烧；此外，六-(4-苯基苯氧基)环三聚磷腈使其具有P-N协同效应，3-氯丙基三甲氧硅烷、六-(4-苯基苯氧基)环三聚磷腈通过过氧化月桂酰引发形成新的阻燃剂，在3-氯丙基三甲氧硅烷、六-(4-苯基苯氧基)环三聚磷腈、过氧化月桂酰相互协同配合下，形成的阻燃剂能够显著提高改性聚丙烯材料的阻燃性能。
(4)本发明通过对聚丙烯材料进行改性，显著提高了强度和耐候性，制成的中空建筑模板能完全取代传统的钢模板、铝模板、木模板等模板，能满足各种长方体、正方体、L形、U形等形状的建筑支模的要求。中空建筑模板可以循环利用100次以上，还能回收再造。综合成本比传统的钢模板、铝模板、木模板等模板更加节省费用，至少20％以上。本发明的用于中空建筑模板的改性聚丙烯材料性能优异、节能环保、摊销成本低，可大力推广应用。
具体实施方式
为便于更好地理解本发明，通过以下实例加以说明，这些实例属于本发明的保护范围，但不限制本发明的保护范围。
在实施例中，所述用于中空建筑模板的改性聚丙烯材料，以重量份为单位，包括如下原料：聚丙烯材料43-73份、无机填料20-40份、偶联剂0.2-2份、增韧剂5-10份、增强剂2-5份、抗氧剂0.01-0.02份、耐候助剂1-2份、阻燃剂0.6-1份；
所述聚丙烯材料包括均聚聚丙烯、共聚聚丙烯中的一种或多种；
所述无机填料包括碳酸钙、滑石粉、硅粉、云母粉中的一种或多种；
所述偶联剂包括硅烷偶联剂、铝酸酯偶联剂中的一种或多种；
所述增韧剂包括PE、EVA、POE、EPDM中的一种或多种；
所述增强剂的制备方法，包括以下步骤：以重量份为单位，向三苯甲烷共聚酯7-12份中加入玻璃纤维5-8份、十二烷基苯磺酸钠0.2-0.3份，然后在转速为200-400r/min，温度为265-280℃下搅拌1-2h，制得增强剂；
所述抗氧剂包括抗氧剂1010、抗氧剂168中的一种或多种；
所述耐候助剂的制备方法，包括以下步骤：以重量份为单位，向丙烯酸-2-羟基丙酯10-16份中加入三羟甲基丙烷三庚酸酯3-5份、偶氮二异丁酸二甲酯0.4-0.6份，然后在转速为400-500r/min，温度为163-172℃下搅拌2-3h，制得耐候助剂；
所述阻燃剂的制备方法，包括以下步骤：以重量份为单位，向3-氯丙基三甲氧硅烷6-10份中加入六-(4-苯基苯氧基)环三聚磷腈14-23份、过氧化月桂酰1-2份，然后在转速为300-400r/min，温度为135-146℃下搅拌反应1.5-2.5h，制得阻燃；
所述用于中空建筑模板的改性聚丙烯材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将无机填料、偶联剂加入到混合机中，在转速为2000-3000r/min，温度为75-85℃下进行表面处理30-45min，制得混合物A；
(2)向步骤(1)制得的混合物A中加入包括聚丙烯材料、增韧剂、增强剂、抗氧剂、耐候助剂、阻燃剂，在转速为400-500r/min下搅拌10-15min，制得混合物B；
(3)将步骤(2)制得的混合物B加入到双螺杆挤出机中，将挤出机温度设定为180-230℃，各段挤出温度设定为200℃-205℃-210℃-215℃-215℃-215℃-225℃，进行挤出切粒，制得用于中空建筑模板的改性聚丙烯材料。
改性聚丙烯材料制备中空建筑模板的应用：经过改性聚丙烯材料熔融、挤出成型产品、真空冷却定型、一次牵引、加热去应力、二次牵引、切割、堆放、包装9个过程，制作成符合要求的中空建筑模板。
下面通过更具体实施例对本发明进行说明。
实施例1
一种用于中空建筑模板的改性聚丙烯材料，以重量份为单位，包括如下原料：聚丙烯材料44份、无机填料23份、偶联剂0.3份、增韧剂5份、增强剂2份、抗氧剂0.01份、耐候助剂1份、阻燃剂0.6份；
所述聚丙烯材料为中石化生产的K8003；
所述无机填料为滑石粉；
所述偶联剂为A-151硅烷偶联剂；
所述增韧剂为EVA；
所述增强剂的制备方法，包括以下步骤：以重量份为单位，向三苯甲烷共聚酯10份中加入玻璃纤维6份、十二烷基苯磺酸钠0.2份，然后在转速为400r/min，温度为275℃下搅拌1.5h，制得增强剂；
所述抗氧剂为抗氧剂1010；
所述耐候助剂的制备方法，包括以下步骤：以重量份为单位，向丙烯酸-2-羟基丙酯12份中加入三羟甲基丙烷三庚酸酯4份、偶氮二异丁酸二甲酯0.5份，然后在转速为400r/min，温度为170℃下搅拌2.8h，制得耐候助剂；
所述阻燃剂的制备方法，包括以下步骤：以重量份为单位，向3-氯丙基三甲氧硅烷9份中加入六-(4-苯基苯氧基)环三聚磷腈20份、过氧化月桂酰1.7份，然后在转速为400r/min，温度为140℃下搅拌反应2h，制得阻燃；
所述用于中空建筑模板的改性聚丙烯材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将无机填料、偶联剂加入到混合机中，在转速为2000r/min，温度为76℃下进行表面处理45min，制得混合物A；
(2)向步骤(1)制得的混合物A中加入包括聚丙烯材料、增韧剂、增强剂、抗氧剂、耐候助剂、阻燃剂，在转速为400r/min下搅拌15min，制得混合物B；
(3)将步骤(2)制得的混合物B加入到双螺杆挤出机中，将挤出机温度设定为180-230℃，各段挤出温度设定为200℃-205℃-210℃-215℃-215℃-215℃-225℃，进行挤出切粒，制得用于中空建筑模板的改性聚丙烯材料。
改性聚丙烯材料制备中空建筑模板的应用：经过改性聚丙烯材料熔融、挤出成型产品、真空冷却定型、一次牵引、加热去应力、二次牵引、切割、堆放、包装9个过程，制作成符合要求的中空建筑模板。
实施例2
一种用于中空建筑模板的改性聚丙烯材料，以重量份为单位，包括如下原料：聚丙烯材料65份、无机填料36份、偶联剂1.7份、增韧剂9份、增强剂4份、抗氧剂0.02份、耐候助剂1.6份、阻燃剂0.9份；
所述聚丙烯材料为中石化生产的K8003；
所述无机填料为碳酸钙；
所述偶联剂为A-151硅烷偶联剂；
所述增韧剂为POE；
所述增强剂的制备方法，包括以下步骤：以重量份为单位，向三苯甲烷共聚酯10份中加入玻璃纤维6份、十二烷基苯磺酸钠0.2份，然后在转速为400r/min，温度为275℃下搅拌1.5h，制得增强剂；
所述抗氧剂为抗氧剂1010；
所述耐候助剂的制备方法，包括以下步骤：以重量份为单位，向丙烯酸-2-羟基丙酯12份中加入三羟甲基丙烷三庚酸酯4份、偶氮二异丁酸二甲酯0.5份，然后在转速为400r/min，温度为170℃下搅拌2.8h，制得耐候助剂；
所述阻燃剂的制备方法，包括以下步骤：以重量份为单位，向3-氯丙基三甲氧硅烷9份中加入六-(4-苯基苯氧基)环三聚磷腈20份、过氧化月桂酰1.7份，然后在转速为400r/min，温度为140℃下搅拌反应2h，制得阻燃；
所述用于中空建筑模板的改性聚丙烯材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将无机填料、偶联剂加入到混合机中，在转速为3000r/min，温度为82℃下进行表面处理35min，制得混合物A；
(2)向步骤(1)制得的混合物A中加入包括聚丙烯材料、增韧剂、增强剂、抗氧剂、耐候助剂、阻燃剂，在转速为400r/min下搅拌14min，制得混合物B；
(3)将步骤(2)制得的混合物B加入到双螺杆挤出机中，将挤出机温度设定为180-230℃，各段挤出温度设定为200℃-205℃-210℃-215℃-215℃-215℃-225℃，进行挤出切粒，制得用于中空建筑模板的改性聚丙烯材料。
改性聚丙烯材料制备中空建筑模板的应用：经过改性聚丙烯材料熔融、挤出成型产品、真空冷却定型、一次牵引、加热去应力、二次牵引、切割、堆放、包装9个过程，制作成符合要求的中空建筑模板。
实施例3
一种用于中空建筑模板的改性聚丙烯材料，以重量份为单位，包括如下原料：聚丙烯材料60份、无机填料32份、偶联剂1份、增韧剂8份、增强剂3份、抗氧剂0.02份、耐候助剂1.4份、阻燃剂0.8份；
所述聚丙烯材料为中石化生产的K8003；
所述无机填料为云母粉；
所述偶联剂为A-151硅烷偶联剂；
所述增韧剂为EPDM；
所述增强剂的制备方法，包括以下步骤：以重量份为单位，向三苯甲烷共聚酯10份中加入玻璃纤维6份、十二烷基苯磺酸钠0.2份，然后在转速为400r/min，温度为275℃下搅拌1.5h，制得增强剂；
所述抗氧剂由抗氧剂1010、抗氧剂168按重量比为1:1组成；
所述耐候助剂的制备方法，包括以下步骤：以重量份为单位，向丙烯酸-2-羟基丙酯12份中加入三羟甲基丙烷三庚酸酯4份、偶氮二异丁酸二甲酯0.5份，然后在转速为400r/min，温度为170℃下搅拌2.8h，制得耐候助剂；
所述阻燃剂的制备方法，包括以下步骤：以重量份为单位，向3-氯丙基三甲氧硅烷9份中加入六-(4-苯基苯氧基)环三聚磷腈20份、过氧化月桂酰1.7份，然后在转速为400r/min，温度为140℃下搅拌反应2h，制得阻燃；
所述用于中空建筑模板的改性聚丙烯材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将无机填料、偶联剂加入到混合机中，在转速为3000r/min，温度为85℃下进行表面处理30min，制得混合物A；
(2)向步骤(1)制得的混合物A中加入包括聚丙烯材料、增韧剂、增强剂、抗氧剂、耐候助剂、阻燃剂，在转速为500r/min下搅拌10min，制得混合物B；
(3)将步骤(2)制得的混合物B加入到双螺杆挤出机中，将挤出机温度设定为180-230℃，各段挤出温度设定为200℃-205℃-210℃-215℃-215℃-215℃-225℃，进行挤出切粒，制得用于中空建筑模板的改性聚丙烯材料。
改性聚丙烯材料制备中空建筑模板的应用：经过改性聚丙烯材料熔融、挤出成型产品、真空冷却定型、一次牵引、加热去应力、二次牵引、切割、堆放、包装9个过程，制作成符合要求的中空建筑模板。
实施例4
一种用于中空建筑模板的改性聚丙烯材料，以重量份为单位，包括如下原料：聚丙烯材料50份、无机填料25份、偶联剂0.6份、增韧剂7份、增强剂3份、抗氧剂0.01份、耐候助剂1.3份、阻燃剂0.7份；
所述聚丙烯材料为中石化生产的K8003；
所述无机填料为碳酸钙；
所述偶联剂为A-151硅烷偶联剂；
所述增韧剂为PE；
所述增强剂的制备方法，包括以下步骤：以重量份为单位，向三苯甲烷共聚酯10份中加入玻璃纤维6份、十二烷基苯磺酸钠0.2份，然后在转速为400r/min，温度为275℃下搅拌1.5h，制得增强剂；
所述抗氧剂为抗氧剂168；
所述耐候助剂的制备方法，包括以下步骤：以重量份为单位，向丙烯酸-2-羟基丙酯12份中加入三羟甲基丙烷三庚酸酯4份、偶氮二异丁酸二甲酯0.5份，然后在转速为400r/min，温度为170℃下搅拌2.8h，制得耐候助剂；
所述阻燃剂的制备方法，包括以下步骤：以重量份为单位，向3-氯丙基三甲氧硅烷9份中加入六-(4-苯基苯氧基)环三聚磷腈20份、过氧化月桂酰1.7份，然后在转速为400r/min，温度为140℃下搅拌反应2h，制得阻燃；
所述用于中空建筑模板的改性聚丙烯材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将无机填料、偶联剂加入到混合机中，在转速为2000r/min，温度为78℃下进行表面处理42min，制得混合物A；
(2)向步骤(1)制得的混合物A中加入包括聚丙烯材料、增韧剂、增强剂、抗氧剂、耐候助剂、阻燃剂，在转速为400r/min下搅拌13min，制得混合物B；
(3)将步骤(2)制得的混合物B加入到双螺杆挤出机中，将挤出机温度设定为180-230℃，各段挤出温度设定为200℃-205℃-210℃-215℃-215℃-215℃-225℃，进行挤出切粒，制得用于中空建筑模板的改性聚丙烯材料。
改性聚丙烯材料制备中空建筑模板的应用：经过改性聚丙烯材料熔融、挤出成型产品、真空冷却定型、一次牵引、加热去应力、二次牵引、切割、堆放、包装9个过程，制作成符合要求的中空建筑模板。
实施例5
一种用于中空建筑模板的改性聚丙烯材料，以重量份为单位，包括如下原料：聚丙烯材料70份、无机填料40份、偶联剂2份、增韧剂10份、增强剂4份、抗氧剂0.02份、耐候助剂2份、阻燃剂0.9份；
所述聚丙烯材料为中石化生产的K8003；
所述无机填料为硅粉；
所述偶联剂为A-151硅烷偶联剂；
所述增韧剂由PE、POE按重量比为4:1组成；
所述增强剂的制备方法，包括以下步骤：以重量份为单位，向三苯甲烷共聚酯10份中加入玻璃纤维6份、十二烷基苯磺酸钠0.2份，然后在转速为400r/min，温度为275℃下搅拌1.5h，制得增强剂；
所述抗氧剂为抗氧剂168；
所述耐候助剂的制备方法，包括以下步骤：以重量份为单位，向丙烯酸-2-羟基丙酯12份中加入三羟甲基丙烷三庚酸酯4份、偶氮二异丁酸二甲酯0.5份，然后在转速为400r/min，温度为170℃下搅拌2.8h，制得耐候助剂；
所述阻燃剂的制备方法，包括以下步骤：以重量份为单位，向3-氯丙基三甲氧硅烷9份中加入六-(4-苯基苯氧基)环三聚磷腈20份、过氧化月桂酰1.7份，然后在转速为400r/min，温度为140℃下搅拌反应2h，制得阻燃；
所述用于中空建筑模板的改性聚丙烯材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将无机填料、偶联剂加入到混合机中，在转速为2000r/min，温度为80℃下进行表面处理38min，制得混合物A；
(2)向步骤(1)制得的混合物A中加入包括聚丙烯材料、增韧剂、增强剂、抗氧剂、耐候助剂、阻燃剂，在转速为400r/min下搅拌14min，制得混合物B；
(3)将步骤(2)制得的混合物B加入到双螺杆挤出机中，将挤出机温度设定为180-230℃，各段挤出温度设定为200℃-205℃-210℃-215℃-215℃-215℃-225℃，进行挤出切粒，制得用于中空建筑模板的改性聚丙烯材料。
改性聚丙烯材料制备中空建筑模板的应用：经过改性聚丙烯材料熔融、挤出成型产品、真空冷却定型、一次牵引、加热去应力、二次牵引、切割、堆放、包装9个过程，制作成符合要求的中空建筑模板。
对比例1
与实施例3的制备工艺基本相同，唯有不同的是制备用于中空建筑模板的改性聚丙烯材料原料上采用现有技术(中国专利申请文献“一种中空建筑模板用热塑性复合材料及其制造方法和应用(公开号：CN103160030A)”)公开的增强剂，所述增强剂为玻璃纤维，用量与实施例3的增强剂一致。
对比例2
与实施例3的制备工艺基本相同，唯有不同的是制备用于中空建筑模板的改性聚丙烯材料原料上采用现有技术(中国专利申请文献“一种中空建筑模板用热塑性复合材料及其制造方法和应用(公开号：CN103160030A)”)公开的耐候助剂，所述耐候助剂由光稳剂3346、光稳定剂3853S按重量比为2:3组成，用量与实施例3的耐候助剂一致。
对比例3
与实施例3的制备工艺基本相同，唯有不同的是制备用于中空建筑模板的改性聚丙烯材料原料上采用现有技术(中国专利申请文献“一种利用改性无纺布再生料制备的阻燃聚丙烯材料及其制备方法(公开号：CN109161095A)”)公开的阻燃剂，所述阻燃剂由质量比为50：40：10的氢溴酸三聚氰胺盐、聚磷酸铵和2,3-二甲基-2,3-二苯基丁烷组成，用量与实施例3的阻燃剂一致。
对比例4
采用中国专利申请文献“一种中空建筑模板用热塑性复合材料及其制造方法和应用(公开号：CN103160030A)”实施例1-7的工艺制备改性聚丙烯材料、中空建筑模板。
(一)改性聚丙烯材料的强度测试
实施例1-5及对比例1、4制得的改性聚丙烯材料采用国标GB/T 1040.1-2018进行拉伸强度的测试，采用国标GB/T 9341-2008进行弯曲强度的测试，测试结果如表1所示。
表1实施例1-5及对比例1、4制得的改性聚丙烯材料的强度
| 实验例 | 拉伸强度(MPa) | 弯曲强度(MPa) |
| 实施例1 | 29.1 | 42.3 |
| 实施例2 | 30.6 | 44.1 |
| 实施例3 | 31.8 | 45.7 |
| 实施例4 | 29.7 | 43.0 |
| 实施例5 | 31.3 | 44.9 |
| 对比例1 | 26.4 | 38.6 |
| 对比例4 | 23.5-25.2 | 34.1-36.0 |
由表1可知：(1)由实施例1-5和对比例4的拉伸强度、弯曲强度数据可见，采用实施例1-5制得的改性聚丙烯材料的拉伸强度、弯曲强度分别达到29.1MPa、42.3MPa以上，均显著高于对比例4(现有技术)制成的改性聚丙烯材料的拉伸强度、弯曲强度，分别至少高15.5％和17.5％，说明本发明制得的改性聚丙烯材料的强度比现有的改性聚丙烯材料的强度更加优异。另外由实施例1-5的拉伸强度、弯曲强度数据可见，实施例3为最优实施例。
(2)由实施例3和对比例1的拉伸强度、弯曲强度数据可见，采用实施例3制得的改性聚丙烯材料的拉伸强度、弯曲强度分别达到31.8MPa、45.7MPa，均显著高于对比例1制成的改性聚丙烯材料的拉伸强度、弯曲强度，分别高20.5％和18.4％，这是：玻璃纤维作为一种增强剂，本身具有高强度，但是其应用于现有技术中制备改性聚丙烯材料增强拉伸强度、弯曲强度不足；十二烷基苯磺酸钠加入到聚丙烯材料中会使聚丙烯材料中的气泡合理分布均匀，可以提高改性聚丙烯材料的拉伸强度、弯曲强度；三苯甲烷共聚酯的分子链排布具有取向性，与玻璃纤维在高温下能形成结晶中心，改进三苯甲烷共聚酯的晶化度，从而增强改性聚丙烯材料的拉伸强度、弯曲强度，此外三苯甲烷共聚酯的线性分子链利用空间效应，作为聚丙烯的分子链之间填充剂，使聚丙烯的紧实度和密度得到大大提高，在玻璃纤维、十二烷基苯磺酸钠和三苯甲烷共聚酯相互协调配合下，协调提高了改性聚丙烯材料的拉伸强度、弯曲强度。
(二)改性聚丙烯材料的耐候性测试
1.试验对象
实施例1-5和对比例2、4的改性聚丙烯材料。
2.试验方法
(1)耐候性试验：高温-淋水循环80次，每次6h，加热-冷冻循环20次，每次24h，具体操作如下：
a.将改性聚丙烯材料表面温度升至70℃并保持3h；
b.淋水时间1h，控制水温在15℃，改性聚丙烯材料表面湿度均匀；
c.静置2h；
d.如此循环80次；
e.静置48h；
f.将改性聚丙烯材料表面温度在3h内升至50℃并保持5h；
g.在4h内降温至-20℃并保持12h。
h.状态调整7天，采用国标GB T/1843-2008检测实施例1-5及对比例2、4制得的改性聚丙烯材料的冲击强度，结果见表2。
3.试验结果
表2实施例1-5和对比例2、4制得的改性聚丙烯材料的耐候性
由表2可知：(1)由实施例1-5和对比例4的抗冲击强度数据可见，采用实施例1-5制得的改性聚丙烯材料的抗冲击强度达到7.0KJ/m2以上，均显著高于对比例4(现有技术)制成的改性聚丙烯材料的抗冲击强度，至少高20.7％，说明本发明制得的改性聚丙烯材料的抗冲击强度比现有的改性聚丙烯材料的抗冲击强度更加优异。
(2)由实施例3和对比例2的抗冲击强度数据可见，采用实施例3制得的改性聚丙烯材料的抗冲击强度达到8.5KJ/m2，显著高于对比例2制成的改性聚丙烯材料的抗冲击强度，高46.6％，这是：丙烯酸-2-羟基丙酯、三羟甲基丙烷三庚酸酯与偶氮二异丁酸二甲酯配合用于制备聚丙烯材料，不仅能提高改性聚丙烯材料的分散稳定性，还能消耗改性聚丙烯材料降解过程中产生的自由基，从而改善改性聚丙烯材料的光稳定性，在丙烯酸-2-羟基丙酯、三羟甲基丙烷三庚酸酯、偶氮二异丁酸二甲酯相互协同配合下，协调提高了改性聚丙烯材料的抗冲击强度，进而增强改性聚丙烯材料的耐候性。
(三)改性聚丙烯材料的阻燃性能测试
参照国标GB/T 2408-2008进行实施例1-5和对比例3、4制得的改性聚丙烯材料的阻燃性能测试，结果见表3。
表3实施例1-5和对比例3、4制得的改性聚丙烯材料的阻燃性能
| 实验例 | 垂直阻燃级别 |
| 实施例1 | V-0 |
| 实施例2 | V-0 |
| 实施例3 | V-0 |
| 实施例4 | V-0 |
| 实施例5 | V-0 |
| 对比例3 | V-1 |
| 对比例4 | 均为V-2 |
由表3可知：(1)由实施例1-5和对比例4的垂直阻燃级别可见，采用实施例1-5制得的改性聚丙烯材料的垂直阻燃级别均达到V-0，均显著高于对比例4(现有技术)制成的改性聚丙烯材料的垂直阻燃级别(均为V-2)，高2个等级，说明本发明制得的改性聚丙烯材料的阻燃性能比现有的改性聚丙烯材料的阻燃性能更加优异。
(2)由实施例3和对比例3的垂直阻燃级别数据可见，采用实施例3制得的改性聚丙烯材料的垂直阻燃级别达到V-0，显著高于对比例3制成的改性聚丙烯材料的垂直阻燃级别，高1个等级，这是：由于3-氯丙基三甲氧硅烷含有硅氧键，当聚丙烯材料被引燃时，硅氧烷迅速迁移到聚丙烯材料表面，起到保护层隔热、隔氧，阻止聚丙烯材料的燃烧；此外，六-(4-苯基苯氧基)环三聚磷腈使其具有P-N协同效应，3-氯丙基三甲氧硅烷、六-(4-苯基苯氧基)环三聚磷腈通过过氧化月桂酰引发形成新的阻燃剂，在3-氯丙基三甲氧硅烷、六-(4-苯基苯氧基)环三聚磷腈、过氧化月桂酰相互协同配合下，形成的阻燃剂能够显著提高改性聚丙烯材料的阻燃性能。
(四)中空建筑模板的性能测试
实施例1-5和对比例4制得的中空建筑模板性能的测试按GB标准进行。测试结果见表4。
表4实施例1-5和对比例4制得的中空建筑模板性能
| 实验例 | 拉伸强度(MPa) | 弯曲强度(MPa) | 紫外老化时间(h) |
| 实施例1 | 98.8 | 112.4 | 1326.8 |
| 实施例2 | 106.3 | 117.1 | 1347.9 |
| 实施例3 | 111.4 | 122.6 | 1378.1 |
| 实施例4 | 102.6 | 115.2 | 1301.4 |
| 实施例5 | 108.7 | 120.3 | 1402.9 |
| 对比例4 | 70.1-85.2 | 85.3-95.1 | 1014.2-1102.6 |
由表4可知：(1)由实施例1-5和对比例4的拉伸强度、弯曲强度数据可见，采用实施例1-5制得的中空建筑模板的拉伸强度、弯曲强度、紫外老化时间分别达到29.1MPa、42.3MPa、1301.4h以上，均显著高于对比例4(现有技术)制成的中空建筑模板的拉伸强度、弯曲强度、紫外老化时间，分别至少高16.0％、18.2％、18.0％，说明利用本发明制得的改性聚丙烯材料制成的中空建筑模板的强度和耐候性比现有技术制得的中空建筑模板的强度和耐候性更加优异。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种用于中空建筑模板的改性聚丙烯材料，其特征在于，以重量份为单位，包括如下原料：聚丙烯材料43-73份、无机填料20-40份、偶联剂0.2-2份、增韧剂5-10份、增强剂2-5份、抗氧剂0.01-0.02份、耐候助剂1-2份、阻燃剂0.6-1份。
2.根据权利要求1所述的用于中空建筑模板的改性聚丙烯材料，其特征在于，所述聚丙烯材料包括均聚聚丙烯、共聚聚丙烯中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的用于中空建筑模板的改性聚丙烯材料，其特征在于，所述无机填料包括碳酸钙、滑石粉、硅粉、云母粉中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的用于中空建筑模板的改性聚丙烯材料，其特征在于，所述偶联剂包括硅烷偶联剂、铝酸酯偶联剂中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的用于中空建筑模板的改性聚丙烯材料，其特征在于，所述增韧剂包括PE、EVA、POE、EPDM中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的用于中空建筑模板的改性聚丙烯材料，其特征在于，所述增强剂的制备方法，包括以下步骤：以重量份为单位，向三苯甲烷共聚酯7-12份中加入玻璃纤维5-8份、十二烷基苯磺酸钠0.2-0.3份，然后在转速为200-400r/min，温度为265-280℃下搅拌1-2h，制得增强剂。
7.根据权利要求1所述的用于中空建筑模板的改性聚丙烯材料，其特征在于，所述抗氧剂包括抗氧剂1010、抗氧剂168中的一种或多种。
8.根据权利要求1所述的用于中空建筑模板的改性聚丙烯材料，其特征在于，所述耐候助剂的制备方法，包括以下步骤：以重量份为单位，向丙烯酸-2-羟基丙酯10-16份中加入三羟甲基丙烷三庚酸酯3-5份、偶氮二异丁酸二甲酯0.4-0.6份，然后在转速为400-500r/min，温度为163-172℃下搅拌2-3h，制得耐候助剂。
9.根据权利要求1所述的用于中空建筑模板的改性聚丙烯材料，其特征在于，所述阻燃剂的制备方法，包括以下步骤：以重量份为单位，向3-氯丙基三甲氧硅烷6-10份中加入六-(4-苯基苯氧基)环三聚磷腈14-23份、过氧化月桂酰1-2份，然后在转速为300-400r/min，温度为135-146℃下搅拌反应1.5-2.5h，制得阻燃。
10.一种根据权利要求1-9任一项所述的用于中空建筑模板的改性聚丙烯材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将无机填料、偶联剂加入到混合机中，在转速为2000-3000r/min，温度为75-85℃下进行表面处理30-45min，制得混合物A；
(2)向步骤(1)制得的混合物A中加入包括聚丙烯材料、增韧剂、增强剂、抗氧剂、耐候助剂、阻燃剂，在转速为400-500r/min下搅拌10-15min，制得混合物B；
(3)将步骤(2)制得的混合物B加入到双螺杆挤出机中，将挤出机温度设定为180-230℃，进行挤出切粒，制得用于中空建筑模板的改性聚丙烯材料。
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