CN112250949A - 一种防老化耐用塑料及其制备工艺 - Google Patents

一种防老化耐用塑料及其制备工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种防老化耐用塑料及其制备工艺，该防老化耐用塑料，由如下重量份原料制成：聚丙烯80‑100份、耐老化填料3‑5份、磷酸三苯酚2‑5份、微晶石蜡3‑5份、邻苯二甲酸二乙酯3‑5份；该耐老化填料捕捉自由基后自身转变为苯醌的形式，使得塑料的氧化反应终止，自身在结合自由基中间体形成稳定结构从而达到防老化效果，在塑料吸收紫外光能量后，其氮原子与羟基上氢之间形成的分子内氢键会发生断裂，而使化合物达到不稳定的高能状态，处于高能状态的抗老化填料要回到低能状态，会释放热量回到低能状态，使得氢键再次形成，同时将中间体12固定在氧化碳纳米，使得塑料中的抗老化成分不易析出，进而增加了塑料的使用寿命。

Description

一种防老化耐用塑料及其制备工艺
技术领域
本发明涉及塑料制备技术领域，具体涉及一种防老化耐用塑料及其制备工艺。
背景技术
聚丙烯是一种无色、无臭、无毒、半透明固体物质，聚丙烯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，包装、电子、汽车等工业的快速发展，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。
现有塑料在使用一段时间后会出现老化，使得塑料自身性能出现下降，进而影响了塑料的使用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种防老化耐用塑料及其制备工艺。
本发明要解决的技术问题：
现有塑料在使用一段时间后会出现老化，使得塑料自身性能出现下降，进而影响了塑料的使用。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种防老化耐用塑料及其制备工艺，由如下重量份原料制成：聚丙烯80-100份、耐老化填料3-5份、磷酸三苯酚2-5份、微晶石蜡3-5份、邻苯二甲酸二乙酯3-5份；
防老化耐用塑料由如下步骤制成：
步骤S1：将聚丙烯和微晶石蜡在转速为300-500r/min的条件下，进行搅拌10-15min，制得第一混合料；
步骤S2：将磷酸三苯酚和耐老化填料在转速为500-800r/min的条件下，进行搅拌3-5min后，加入邻苯二甲酸二乙酯，继续搅拌10-15min，制得第二混合料；
步骤S3：将第一混合料和第二混合料，在转速为1000-1200r/min，温度为160-180℃的条件下，进行熔融搅拌30-40min制得熔融料；
步骤S4：将熔融料加入三段双螺杆挤出机中，在三段温度分别为180℃、200℃、210℃的条件下，进行挤出并冷却切粒，制得防老化耐用塑料。
进一步，所述的耐老化填料由如下步骤制成：
步骤A1：将碳纳米管和浓硫酸加入反应釜中，在频率为3-5MHz的条件下，进行超声处理10-15min后，加入浓硝酸，在转速为200-300r/min，温度为110℃的条件下，进行搅拌6-8h后，加入去离子水静置5-10h后，在转速为8000r/min的条件下，进行离心，去除上清液，制得氧化碳纳米管；
步骤A2：将多聚甲醛和冰醋酸加入反应釜中，在转速为150-200r/min的条件下，进行搅拌并升温至温度为20-25℃，通入氯化氢气体，通气时间20-30min后，加入2,6-二叔丁基苯酚溶液，继续通入氯化氢气体，在温度为30-40℃的条件下，进行反应5-6h后，停止通气并静置至分层，将油相溶于苯后，依次用饱和氯化钠溶液、饱和碳酸氢钠溶液、亚硫酸氢钠溶液进行洗涤后，静置至分层，将油相进行干燥和过滤，将滤液在温度为85-90℃的条件下，进行蒸馏去除蒸馏物，制得中间体1；
反应过程如下：
Figure BDA0002762762050000031
步骤A3：将甲苯加入反应釜中，在转速为120-150r/min，温度为40-45℃的条件下，加入混酸后，升温至温度为60-65℃，进行反应1.5-2h后，升温至温度为70-75℃，进行反应20-30min后，升温至温度为80-85℃，进行反应20-30min，制得中间体2；
反应过程如下：
Figure BDA0002762762050000041
步骤A4：将步骤A2制得的中间体2和去离子水进行混合后，加入重铬酸钾，在转速为200-300r/min，温度为1-3℃的条件下，进行搅拌至均匀后，加入浓硫酸，在温度为50-55℃的条件下，进行搅拌10-15min后，升温至温度为62-68℃，保温1-1.5h，制得中间体3，将中间体3和氯化亚砜进行混合后，在温度为80-85℃的条件下，进行回流反应6-10h后，加入甲苯和氯化铝，在转速为150-200r/min，温度为25-30℃的条件下，进行搅拌20-30min后，升温至温度为70℃，进行反应1.5-2h，制得中间体4，将中间体4、铁粉、乙醇加入反应釜中，在温度为80-85℃的条件下，进行回流反应3-5h后，加入盐酸溶液，加入时间20min，继续反应5-8h后，调节反应液pH值为7-8，制得中间体5；
反应过程如下：
Figure BDA0002762762050000042
Figure BDA0002762762050000051
步骤A5：将步骤A4制得的中间体5、偶氮二异丁腈、四氯甲烷加入反应釜中，进行搅拌至混合均匀后，加入溴素溶液，加入时间4-5h，进行反应15-20h，制得中间体6，将中间体6、碳酸氢钠、乙醇溶液加入反应釜中，在温度为85-90℃的条件下，进行回流反应1-2h后，降温至温度为35-40℃，加入硫酸二甲酯，滴加时间为40min，在温度为38-40℃的条件下，进行反应2h后，升温继续回流反应5-8h，制得中间体7，将中间体7、碳酸钾、去离子水、溴化四乙基铵加入反应釜中，在温度为110-120℃的条件下，进行回流反应1-1.5h，制得中间体8；
反应过程如下：
Figure BDA0002762762050000061
步骤A6：将三聚氯氰、氯苯、氯化铝加入反应釜中进行混合，在温度为0-5℃的条件下，加入间二苯酚，进行反应2-3h后，升温至温度为40-50℃，继续反应3-5h，制得中间体9，将中间体9、乙酸乙酯、碳酸钾加入反应釜中，在转速为150-200r/min，温度为60-65℃的条件下，进行搅拌并加入氯乙酸乙酯，加入时间2h，进行反应5-8h，制得中间体10，将中间体10、步骤A5制得的中间体8、二丁基氧化锡、邻二氯苯加入反应釜，通入氮气进行保护，在温度为150℃进行反应6-10h，制得中间体11；
反应过程如下：
Figure BDA0002762762050000071
步骤A7：将步骤A6制得的中间体11、步骤A2制得的中间体1、1,3,5-三氨基苯加入反应釜中，在转速为150-200r/min，温度为35-40℃的条件下，进行反应5-8h，制得中间体12，将步骤A1制得的氧化碳纳米管分散在四氢呋喃中，加入中间体12和1-羟基苯并三氮唑，在温度为30-35℃的条件下，进行反应3-5h后，过滤去除滤液，将滤饼进行烘干，制得耐老化填料。
反应过程如下：
Figure BDA0002762762050000081
进一步，步骤A1所述的碳纳米管、浓硫酸、浓硝酸、去离子水的用量比为1g:9mL:3mL:100mL，浓硫酸质量分数为75％，浓硝酸的质量分数为69％。
进一步，步骤A2所述的多聚甲醛、冰醋酸、2,6-二叔丁基苯酚溶液的用量比为1g:50mL:5mL，2,6-二叔丁基苯酚溶液为用量比为103g:100mL的2,6-二叔丁基苯酚和冰醋酸混合，亚硫酸氢钠溶液的质量分数为8-10％。
进一步，步骤A3所述的甲苯和混酸的用量质量比为1:5，混酸为质量分数为97％的硝酸和质量分数为98％的硫酸以质量比4:5混合。
进一步，步骤A4所述的中间体2、去离子水、重铬酸钾、浓硫酸的用量比为21g:100mL:47g:175mL，浓硫酸的质量分数为98％，中间体3、氯化亚砜、甲苯、氯化铝的用量比为2g:9mL:3mL:2g，中间体4、铁粉、乙醇、盐酸溶液2.7g:4.5g:60mL:10mL，乙醇的体积分数为90％，盐酸溶液为质量分数为36％和体积分数95％的乙醇以体积比1:9混合。
进一步，步骤A5所述的中间体5、偶氮二异丁腈、四氯甲烷、溴素溶液的用量比为0.75g:0.02g:30mL:20mL，溴素溶液为溴素和四氯甲烷以用量比为0.5g:20mL混合，中间体6、碳酸氢钠、乙醇溶液、硫酸二甲酯的用量质量比为0.1:0.3:20:0.4，乙醇溶液为体积分数95％的乙醇和去离子水以质量比为14:5混合，中间体7、碳酸钾、去离子水、溴化四乙基铵的用量比为10g:9g:70mL:2mL。
进一步，步骤A6所述的三聚氯氰、氯化铝、间二苯酚的用量摩尔比为1:3:2，中间体9、乙酸乙酯、碳酸钾、氯乙酸乙酯的用量比为18.5g:90mL:8g:6.8g，中间体10、中间体8、二丁基氧化锡、邻二氯苯的用量比为3g:4g:0.4g:30mL。
进一步，步骤A7所述的中间体11、中间体1、1,3,5-三氨基苯的用量摩尔比为1:1:1，氧化碳纳米管和中间体12的用量质量比为3:1，1-羟基苯并三氮唑的用量为中间体12质量的30-50％。
一种防老化耐用塑料的制备工艺，具体包括如下步骤：
步骤S1：将聚丙烯和微晶石蜡在转速为300-500r/min的条件下，进行搅拌10-15min，制得第一混合料；
步骤S2：将磷酸三苯酚和耐老化填料在转速为500-800r/min的条件下，进行搅拌3-5min后，加入邻苯二甲酸二乙酯，继续搅拌10-15min，制得第二混合料；
步骤S3：将第一混合料和第二混合料，在转速为1000-1200r/min，温度为160-180℃的条件下，进行熔融搅拌30-40min制得熔融料；
步骤S4：将熔融料加入三段双螺杆挤出机中，在三段温度分别为180℃、200℃、210℃的条件下，进行挤出并冷却切粒，制得防老化耐用塑料。
本发明的有益效果：本发明在制备一种防老化耐用塑料的过程中，制备了一种耐老化填料，该耐老化填料以碳纳米管为原料，将碳纳米管进行氧化使得表面接枝有羧基，制得氧化碳纳米管，将多聚甲醛和2,6-二叔丁基苯酚在通入氯化氢气体的条件下，进行反应，制得中间体1，将甲苯与混酸进行反应，使得苯环上接枝有硝基，制得中间体2，进一步，将中间体2上的甲基氧化成羧基，制得中间体3，中间体3与氯化亚砜进行反应，使得羧基上羟基被氯原子替换，进而与甲苯进行反应制得中间体4，中间体4在铁粉的作用下，使得硝基转变为氨基，制得中间体5，中间体5和溴素进行反应，制得中间体6，中间体6与硫酸二甲酯反应制得中间体7，中间体7进一步反应，制得中间体8，将三聚氯氰和间二苯酚进行反应，通过控制温度，使得三聚氯氰上的两个氯进行反应，制得中间体9，中间体9与乙酸乙酯进行反应，制得中间体10，中间体10与中间体8进行酯交换反应，制得中间体11，中间体11、中间体1、三氨基苯进一步反应，制得中间体12，进而加入氧化碳纳米管，在1-羟基苯并三氮唑的作用下，中间体12上的氨基与氧化碳纳米管上的羧基进行缩合，制得耐老化填料，该耐老化填料捕捉自由基后自身转变为苯醌的形式，使得塑料的氧化反应终止，自身在结合自由基中间体形成稳定结构从而达到防老化效果，在塑料吸收紫外光能量后，其氮原子与羟基上氢之间形成的分子内氢键会发生断裂，而使化合物达到不稳定的高能状态，处于高能状态的抗老化填料要回到低能状态，会释放热量回到低能状态，使得氢键再次形成，同时将中间体12固定在氧化碳纳米，使得塑料中的抗老化成分不易析出，进而增加了塑料的使用寿命。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种防老化耐用塑料，由如下重量份原料制成：聚丙烯80份、耐老化填料3份、磷酸三苯酚2份、微晶石蜡3份、邻苯二甲酸二乙酯3份；
防老化耐用塑料由如下步骤制成：
步骤S1：将聚丙烯和微晶石蜡在转速为300r/min的条件下，进行搅拌10min，制得第一混合料；
步骤S2：将磷酸三苯酚和耐老化填料在转速为500r/min的条件下，进行搅拌3min后，加入邻苯二甲酸二乙酯，继续搅拌10min，制得第二混合料；
步骤S3：将第一混合料和第二混合料，在转速为1000r/min，温度为160℃的条件下，进行熔融搅拌30min制得熔融料；
步骤S4：将熔融料加入三段双螺杆挤出机中，在三段温度分别为180℃、200℃、210℃的条件下，进行挤出并冷却切粒，制得防老化耐用塑料。
所述的耐老化填料由如下步骤制成：
步骤A1：将碳纳米管和浓硫酸加入反应釜中，在频率为3MHz的条件下，进行超声处理10min后，加入浓硝酸，在转速为200r/min，温度为110℃的条件下，进行搅拌6h后，加入去离子水静置5h后，在转速为8000r/min的条件下，进行离心，去除上清液，制得氧化碳纳米管；
步骤A2：将多聚甲醛和冰醋酸加入反应釜中，在转速为150r/min的条件下，进行搅拌并升温至温度为20℃，通入氯化氢气体，通气时间20min后，加入2,6-二叔丁基苯酚溶液，继续通入氯化氢气体，在温度为30℃的条件下，进行反应5h后，停止通气并静置至分层，将油相溶于苯后，依次用饱和氯化钠溶液、饱和碳酸氢钠溶液、亚硫酸氢钠溶液进行洗涤后，静置至分层，将油相进行干燥和过滤，将滤液在温度为85℃的条件下，进行蒸馏去除蒸馏物，制得中间体1；
步骤A3：将甲苯加入反应釜中，在转速为120r/min，温度为40℃的条件下，加入混酸后，升温至温度为60℃，进行反应1.5h后，升温至温度为70℃，进行反应20min后，升温至温度为80℃，进行反应20min，制得中间体2；
步骤A4：将步骤A2制得的中间体2和去离子水进行混合后，加入重铬酸钾，在转速为200r/min，温度为1℃的条件下，进行搅拌至均匀后，加入浓硫酸，在温度为50℃的条件下，进行搅拌10min后，升温至温度为62℃，保温1h，制得中间体3，将中间体3和氯化亚砜进行混合后，在温度为80℃的条件下，进行回流反应6h后，加入甲苯和氯化铝，在转速为150r/min，温度为25℃的条件下，进行搅拌20min后，升温至温度为70℃，进行反应1.5h，制得中间体4，将中间体4、铁粉、乙醇加入反应釜中，在温度为80℃的条件下，进行回流反应3h后，加入盐酸溶液，加入时间20min，继续反应5h后，调节反应液pH值为7，制得中间体5；
步骤A5：将步骤A4制得的中间体5、偶氮二异丁腈、四氯甲烷加入反应釜中，进行搅拌至混合均匀后，加入溴素溶液，加入时间4h，进行反应15h，制得中间体6，将中间体6、碳酸氢钠、乙醇溶液加入反应釜中，在温度为85℃的条件下，进行回流反应1h后，降温至温度为35℃，加入硫酸二甲酯，滴加时间为40min，在温度为38℃的条件下，进行反应2h后，升温继续回流反应5h，制得中间体7，将中间体7、碳酸钾、去离子水、溴化四乙基铵加入反应釜中，在温度为110℃的条件下，进行回流反应1h，制得中间体8；
步骤A6：将三聚氯氰、氯苯、氯化铝加入反应釜中进行混合，在温度为0℃的条件下，加入间二苯酚，进行反应2h后，升温至温度为40℃，继续反应3h，制得中间体9，将中间体9、乙酸乙酯、碳酸钾加入反应釜中，在转速为150r/min，温度为60℃的条件下，进行搅拌并加入氯乙酸乙酯，加入时间2h，进行反应5h，制得中间体10，将中间体10、步骤A5制得的中间体8、二丁基氧化锡、邻二氯苯加入反应釜，通入氮气进行保护，在温度为150℃进行反应6h，制得中间体11；
步骤A7：将步骤A6制得的中间体11、步骤A2制得的中间体1、1,3,5-三氨基苯加入反应釜中，在转速为150r/min，温度为35℃的条件下，进行反应5h，制得中间体12，将步骤A1制得的氧化碳纳米管分散在四氢呋喃中，加入中间体12和1-羟基苯并三氮唑，在温度为30℃的条件下，进行反应3h后，过滤去除滤液，将滤饼进行烘干，制得耐老化填料。
实施例2
一种防老化耐用塑料，由如下重量份原料制成：聚丙烯90份、耐老化填料4份、磷酸三苯酚3份、微晶石蜡4份、邻苯二甲酸二乙酯4份；
防老化耐用塑料由如下步骤制成：
步骤S1：将聚丙烯和微晶石蜡在转速为300r/min的条件下，进行搅拌15min，制得第一混合料；
步骤S2：将磷酸三苯酚和耐老化填料在转速为500r/min的条件下，进行搅拌5min后，加入邻苯二甲酸二乙酯，继续搅拌10min，制得第二混合料；
步骤S3：将第一混合料和第二混合料，在转速为1200r/min，温度为160℃的条件下，进行熔融搅拌40min制得熔融料；
步骤S4：将熔融料加入三段双螺杆挤出机中，在三段温度分别为180℃、200℃、210℃的条件下，进行挤出并冷却切粒，制得防老化耐用塑料。
所述的耐老化填料由如下步骤制成：
步骤A1：将碳纳米管和浓硫酸加入反应釜中，在频率为3MHz的条件下，进行超声处理15min后，加入浓硝酸，在转速为200r/min，温度为110℃的条件下，进行搅拌8h后，加入去离子水静置5h后，在转速为8000r/min的条件下，进行离心，去除上清液，制得氧化碳纳米管；
步骤A2：将多聚甲醛和冰醋酸加入反应釜中，在转速为200r/min的条件下，进行搅拌并升温至温度为20℃，通入氯化氢气体，通气时间30min后，加入2,6-二叔丁基苯酚溶液，继续通入氯化氢气体，在温度为30℃的条件下，进行反应6h后，停止通气并静置至分层，将油相溶于苯后，依次用饱和氯化钠溶液、饱和碳酸氢钠溶液、亚硫酸氢钠溶液进行洗涤后，静置至分层，将油相进行干燥和过滤，将滤液在温度为85℃的条件下，进行蒸馏去除蒸馏物，制得中间体1；
步骤A3：将甲苯加入反应釜中，在转速为150r/min，温度为40℃的条件下，加入混酸后，升温至温度为65℃，进行反应1.5h后，升温至温度为75℃，进行反应20min后，升温至温度为85℃，进行反应20min，制得中间体2；
步骤A4：将步骤A2制得的中间体2和去离子水进行混合后，加入重铬酸钾，在转速为300r/min，温度为1℃的条件下，进行搅拌至均匀后，加入浓硫酸，在温度为55℃的条件下，进行搅拌10min后，升温至温度为68℃，保温1h，制得中间体3，将中间体3和氯化亚砜进行混合后，在温度为85℃的条件下，进行回流反应6h后，加入甲苯和氯化铝，在转速为200r/min，温度为25℃的条件下，进行搅拌30min后，升温至温度为70℃，进行反应1.5h，制得中间体4，将中间体4、铁粉、乙醇加入反应釜中，在温度为85℃的条件下，进行回流反应3h后，加入盐酸溶液，加入时间20min，继续反应8h后，调节反应液pH值为7，制得中间体5；
步骤A5：将步骤A4制得的中间体5、偶氮二异丁腈、四氯甲烷加入反应釜中，进行搅拌至混合均匀后，加入溴素溶液，加入时间5h，进行反应15h，制得中间体6，将中间体6、碳酸氢钠、乙醇溶液加入反应釜中，在温度为90℃的条件下，进行回流反应1h后，降温至温度为40℃，加入硫酸二甲酯，滴加时间为40min，在温度为38℃的条件下，进行反应2h后，升温继续回流反应8h，制得中间体7，将中间体7、碳酸钾、去离子水、溴化四乙基铵加入反应釜中，在温度为110℃的条件下，进行回流反应1.5h，制得中间体8；
步骤A6：将三聚氯氰、氯苯、氯化铝加入反应釜中进行混合，在温度为0℃的条件下，加入间二苯酚，进行反应3h后，升温至温度为40℃，继续反应5h，制得中间体9，将中间体9、乙酸乙酯、碳酸钾加入反应釜中，在转速为150r/min，温度为65℃的条件下，进行搅拌并加入氯乙酸乙酯，加入时间2h，进行反应5h，制得中间体10，将中间体10、步骤A5制得的中间体8、二丁基氧化锡、邻二氯苯加入反应釜，通入氮气进行保护，在温度为150℃进行反应10h，制得中间体11；
步骤A7：将步骤A6制得的中间体11、步骤A2制得的中间体1、1,3,5-三氨基苯加入反应釜中，在转速为150r/min，温度为40℃的条件下，进行反应5h，制得中间体12，将步骤A1制得的氧化碳纳米管分散在四氢呋喃中，加入中间体12和1-羟基苯并三氮唑，在温度为35℃的条件下，进行反应3h后，过滤去除滤液，将滤饼进行烘干，制得耐老化填料。
实施例3
一种防老化耐用塑料，由如下重量份原料制成：聚丙烯100份、耐老化填料5份、磷酸三苯酚5份、微晶石蜡5份、邻苯二甲酸二乙酯5份；
防老化耐用塑料由如下步骤制成：
步骤S1：将聚丙烯和微晶石蜡在转速为500r/min的条件下，进行搅拌15min，制得第一混合料；
步骤S2：将磷酸三苯酚和耐老化填料在转速为800r/min的条件下，进行搅拌5min后，加入邻苯二甲酸二乙酯，继续搅拌15min，制得第二混合料；
步骤S3：将第一混合料和第二混合料，在转速为1200r/min，温度为180℃的条件下，进行熔融搅拌40min制得熔融料；
步骤S4：将熔融料加入三段双螺杆挤出机中，在三段温度分别为180℃、200℃、210℃的条件下，进行挤出并冷却切粒，制得防老化耐用塑料。
所述的耐老化填料由如下步骤制成：
步骤A1：将碳纳米管和浓硫酸加入反应釜中，在频率为5MHz的条件下，进行超声处理15min后，加入浓硝酸，在转速为300r/min，温度为110℃的条件下，进行搅拌8h后，加入去离子水静置10h后，在转速为8000r/min的条件下，进行离心，去除上清液，制得氧化碳纳米管；
步骤A2：将多聚甲醛和冰醋酸加入反应釜中，在转速为200r/min的条件下，进行搅拌并升温至温度为25℃，通入氯化氢气体，通气时间30min后，加入2,6-二叔丁基苯酚溶液，继续通入氯化氢气体，在温度为40℃的条件下，进行反应6h后，停止通气并静置至分层，将油相溶于苯后，依次用饱和氯化钠溶液、饱和碳酸氢钠溶液、亚硫酸氢钠溶液进行洗涤后，静置至分层，将油相进行干燥和过滤，将滤液在温度为90℃的条件下，进行蒸馏去除蒸馏物，制得中间体1；
步骤A3：将甲苯加入反应釜中，在转速为150r/min，温度为45℃的条件下，加入混酸后，升温至温度为65℃，进行反应2h后，升温至温度为75℃，进行反应30min后，升温至温度为85℃，进行反应30min，制得中间体2；
步骤A4：将步骤A2制得的中间体2和去离子水进行混合后，加入重铬酸钾，在转速为300r/min，温度为3℃的条件下，进行搅拌至均匀后，加入浓硫酸，在温度为55℃的条件下，进行搅拌15min后，升温至温度为68℃，保温1.5h，制得中间体3，将中间体3和氯化亚砜进行混合后，在温度为85℃的条件下，进行回流反应10h后，加入甲苯和氯化铝，在转速为200r/min，温度为30℃的条件下，进行搅拌30min后，升温至温度为70℃，进行反应2h，制得中间体4，将中间体4、铁粉、乙醇加入反应釜中，在温度为85℃的条件下，进行回流反应5h后，加入盐酸溶液，加入时间20min，继续反应8h后，调节反应液pH值为8，制得中间体5；
步骤A5：将步骤A4制得的中间体5、偶氮二异丁腈、四氯甲烷加入反应釜中，进行搅拌至混合均匀后，加入溴素溶液，加入时间5h，进行反应20h，制得中间体6，将中间体6、碳酸氢钠、乙醇溶液加入反应釜中，在温度为90℃的条件下，进行回流反应2h后，降温至温度为40℃，加入硫酸二甲酯，滴加时间为40min，在温度为40℃的条件下，进行反应2h后，升温继续回流反应8h，制得中间体7，将中间体7、碳酸钾、去离子水、溴化四乙基铵加入反应釜中，在温度为120℃的条件下，进行回流反应1.5h，制得中间体8；
步骤A6：将三聚氯氰、氯苯、氯化铝加入反应釜中进行混合，在温度为5℃的条件下，加入间二苯酚，进行反应3h后，升温至温度为50℃，继续反应5h，制得中间体9，将中间体9、乙酸乙酯、碳酸钾加入反应釜中，在转速为200r/min，温度为65℃的条件下，进行搅拌并加入氯乙酸乙酯，加入时间2h，进行反应8h，制得中间体10，将中间体10、步骤A5制得的中间体8、二丁基氧化锡、邻二氯苯加入反应釜，通入氮气进行保护，在温度为150℃进行反应10h，制得中间体11；
步骤A7：将步骤A6制得的中间体11、步骤A2制得的中间体1、1,3,5-三氨基苯加入反应釜中，在转速为200r/min，温度为40℃的条件下，进行反应8h，制得中间体12，将步骤A1制得的氧化碳纳米管分散在四氢呋喃中，加入中间体12和1-羟基苯并三氮唑，在温度为35℃的条件下，进行反应5h后，过滤去除滤液，将滤饼进行烘干，制得耐老化填料。
对比例
本对比例为市场上一种常见的塑料。
对实施例1-3和对比例制得的塑料进行性能测试，测试结果如下表1所示；
耐老化性：将实施例1-3和对比例制得的塑料用波长为340nm，辐照前度为0.68W/m2，黑板温度60℃、冷凝温度60℃；单个循环过程；光照3h，风吹10min；不断重复循环过程，总实验时间168；老化后，测试拉伸强度、撕裂强度、断裂伸长率，如下表1所示；
表1
Figure BDA0002762762050000211
由上表1可知实施例1-3制得的塑料在老化后拉伸强度、撕裂强度、断裂伸长率未出现明显下降，而对比例制得的塑料在老化后拉伸强度、撕裂强度、断裂伸长率出现明显下降，表面本发明具有很好的耐老化性。
以上内容仅仅是对本发明的构思所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的构思或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种防老化耐用塑料，其特征在于：由如下重量份原料制成：聚丙烯80-100份、耐老化填料3-5份、磷酸三苯酚2-5份、微晶石蜡3-5份、邻苯二甲酸二乙酯3-5份；
防老化耐用塑料由如下步骤制成：
步骤S1：将聚丙烯和微晶石蜡在转速为300-500r/min的条件下，进行搅拌10-15min，制得第一混合料；
步骤S2：将磷酸三苯酚和耐老化填料在转速为500-800r/min的条件下，进行搅拌3-5min后，加入邻苯二甲酸二乙酯，继续搅拌10-15min，制得第二混合料；
步骤S3：将第一混合料和第二混合料，在转速为1000-1200r/min，温度为160-180℃的条件下，进行熔融搅拌30-40min制得熔融料；
步骤S4：将熔融料加入三段双螺杆挤出机中，在三段温度分别为180℃、200℃、210℃的条件下，进行挤出并冷却切粒，制得防老化耐用塑料。
2.根据权利要求1所述的一种防老化耐用塑料，其特征在于：所述的耐老化填料由如下步骤制成：
步骤A1：将碳纳米管和浓硫酸加入反应釜中，在频率为3-5MHz的条件下，进行超声处理10-15min后，加入浓硝酸，在转速为200-300r/min，温度为110℃的条件下，进行搅拌6-8h后，加入去离子水静置5-10h后，在转速为8000r/min的条件下，进行离心，去除上清液，制得氧化碳纳米管；
步骤A2：将多聚甲醛和冰醋酸加入反应釜中，在转速为150-200r/min的条件下，进行搅拌并升温至温度为20-25℃，通入氯化氢气体，通气时间20-30min后，加入2,6-二叔丁基苯酚溶液，继续通入氯化氢气体，在温度为30-40℃的条件下，进行反应5-6h后，停止通气并静置至分层，将油相溶于苯后，依次用饱和氯化钠溶液、饱和碳酸氢钠溶液、亚硫酸氢钠溶液进行洗涤后，静置至分层，将油相进行干燥和过滤，将滤液在温度为85-90℃的条件下，进行蒸馏去除蒸馏物，制得中间体1；
步骤A3：将甲苯加入反应釜中，在转速为120-150r/min，温度为40-45℃的条件下，加入混酸后，升温至温度为60-65℃，进行反应1.5-2h后，升温至温度为70-75℃，进行反应20-30min后，升温至温度为80-85℃，进行反应20-30min，制得中间体2；
步骤A4：将步骤A2制得的中间体2和去离子水进行混合后，加入重铬酸钾，在转速为200-300r/min，温度为1-3℃的条件下，进行搅拌至均匀后，加入浓硫酸，在温度为50-55℃的条件下，进行搅拌10-15min后，升温至温度为62-68℃，保温1-1.5h，制得中间体3，将中间体3和氯化亚砜进行混合后，在温度为80-85℃的条件下，进行回流反应6-10h后，加入甲苯和氯化铝，在转速为150-200r/min，温度为25-30℃的条件下，进行搅拌20-30min后，升温至温度为70℃，进行反应1.5-2h，制得中间体4，将中间体4、铁粉、乙醇加入反应釜中，在温度为80-85℃的条件下，进行回流反应3-5h后，加入盐酸溶液，加入时间20min，继续反应5-8h后，调节反应液pH值为7-8，制得中间体5；
步骤A5：将步骤A4制得的中间体5、偶氮二异丁腈、四氯甲烷加入反应釜中，进行搅拌至混合均匀后，加入溴素溶液，加入时间4-5h，进行反应15-20h，制得中间体6，将中间体6、碳酸氢钠、乙醇溶液加入反应釜中，在温度为85-90℃的条件下，进行回流反应1-2h后，降温至温度为35-40℃，加入硫酸二甲酯，滴加时间为40min，在温度为38-40℃的条件下，进行反应2h后，升温继续回流反应5-8h，制得中间体7，将中间体7、碳酸钾、去离子水、溴化四乙基铵加入反应釜中，在温度为110-120℃的条件下，进行回流反应1-1.5h，制得中间体8；
步骤A6：将三聚氯氰、氯苯、氯化铝加入反应釜中进行混合，在温度为0-5℃的条件下，加入间二苯酚，进行反应2-3h后，升温至温度为40-50℃，继续反应3-5h，制得中间体9，将中间体9、乙酸乙酯、碳酸钾加入反应釜中，在转速为150-200r/min，温度为60-65℃的条件下，进行搅拌并加入氯乙酸乙酯，加入时间2h，进行反应5-8h，制得中间体10，将中间体10、步骤A5制得的中间体8、二丁基氧化锡、邻二氯苯加入反应釜，通入氮气进行保护，在温度为150℃进行反应6-10h，制得中间体11；
步骤A7：将步骤A6制得的中间体11、步骤A2制得的中间体1、1,3,5-三氨基苯加入反应釜中，在转速为150-200r/min，温度为35-40℃的条件下，进行反应5-8h，制得中间体12，将步骤A1制得的氧化碳纳米管分散在四氢呋喃中，加入中间体12和1-羟基苯并三氮唑，在温度为30-35℃的条件下，进行反应3-5h后，过滤去除滤液，将滤饼进行烘干，制得耐老化填料。
3.根据权利要求2所述的一种防老化耐用塑料，其特征在于：步骤A1所述的碳纳米管、浓硫酸、浓硝酸、去离子水的用量比为1g:9mL:3mL:100mL，浓硫酸质量分数为75％，浓硝酸的质量分数为69％。
4.根据权利要求2所述的一种防老化耐用塑料，其特征在于：步骤A2所述的多聚甲醛、冰醋酸、2,6-二叔丁基苯酚溶液的用量比为1g:50mL:5mL，2,6-二叔丁基苯酚溶液为用量比为103g:100mL的2,6-二叔丁基苯酚和冰醋酸混合，亚硫酸氢钠溶液的质量分数为8-10％。
5.根据权利要求2所述的一种防老化耐用塑料，其特征在于：步骤A3所述的甲苯和混酸的用量质量比为1:5，混酸为质量分数为97％的硝酸和质量分数为98％的硫酸以质量比4:5混合。
6.根据权利要求2所述的一种防老化耐用塑料，其特征在于：步骤A4所述的中间体2、去离子水、重铬酸钾、浓硫酸的用量比为21g:100mL:47g:175mL，浓硫酸的质量分数为98％，中间体3、氯化亚砜、甲苯、氯化铝的用量比为2g:9mL:3mL:2g，中间体4、铁粉、乙醇、盐酸溶液2.7g:4.5g:60mL:10mL，乙醇的体积分数为90％，盐酸溶液为质量分数为36％和体积分数95％的乙醇以体积比1:9混合。
7.根据权利要求2所述的一种防老化耐用塑料，其特征在于：步骤A5所述的中间体5、偶氮二异丁腈、四氯甲烷、溴素溶液的用量比为0.75g:0.02g:30mL:20mL，溴素溶液为溴素和四氯甲烷以用量比为0.5g:20mL混合，中间体6、碳酸氢钠、乙醇溶液、硫酸二甲酯的用量质量比为0.1:0.3:20:0.4，乙醇溶液为体积分数95％的乙醇和去离子水以质量比为14:5混合，中间体7、碳酸钾、去离子水、溴化四乙基铵的用量比为10g:9g:70mL:2mL。
8.根据权利要求2所述的一种防老化耐用塑料，其特征在于：步骤A6所述的三聚氯氰、氯化铝、间二苯酚的用量摩尔比为1:3:2，中间体9、乙酸乙酯、碳酸钾、氯乙酸乙酯的用量比为18.5g:90mL:8g:6.8g，中间体10、中间体8、二丁基氧化锡、邻二氯苯的用量比为3g:4g:0.4g:30mL。
9.根据权利要求2所述的一种防老化耐用塑料，其特征在于：步骤A7所述的中间体11、中间体1、1,3,5-三氨基苯的用量摩尔比为1:1:1，氧化碳纳米管和中间体12的用量质量比为3:1，1-羟基苯并三氮唑的用量为中间体12质量的30-50％。
10.根据权利要求1所述的一种防老化耐用塑料的制备工艺，其特征在于：具体包括如下步骤：
步骤S1：将聚丙烯和微晶石蜡在转速为300-500r/min的条件下，进行搅拌10-15min，制得第一混合料；
步骤S2：将磷酸三苯酚和耐老化填料在转速为500-800r/min的条件下，进行搅拌3-5min后，加入邻苯二甲酸二乙酯，继续搅拌10-15min，制得第二混合料；
步骤S3：将第一混合料和第二混合料，在转速为1000-1200r/min，温度为160-180℃的条件下，进行熔融搅拌30-40min制得熔融料；
步骤S4：将熔融料加入三段双螺杆挤出机中，在三段温度分别为180℃、200℃、210℃的条件下，进行挤出并冷却切粒，制得防老化耐用塑料。
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