CN112724502B - 一种抗发白助剂及其应用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及复合材料技术领域，特别涉及一种抗发白助剂及其应用方法。其技术要点如下：按照重量份数计算，抗发白助剂包括如下组分：乙烯‑共聚物5~8份，金属氮化物2~5份和铂族金属化合物2~5份。本发明开发的一种抗发白助剂及其应用方法，很好地提高材料的力学性能、耐热性、尺寸稳定性、韧性、耐刮擦性等综合性能。

Description

一种抗发白助剂及其应用方法
技术领域
本发明涉及复合材料技术领域，特别涉及一种抗发白助剂及其应用方法。
背景技术
对于旅行或者出差的人们来说，旅行箱包是一种轻便快捷的工具，可以提供多种收纳辅助，减轻旅途劳累，因此拥有广泛的市场空间。尤其是外观靓丽、多色彩、质轻价优的的旅行箱包更是受到消费者的青睐。
传统的箱包采用PC或者ABS材料，经过挤出形成片材，经外观覆膜后，使用吸塑工艺，形成固定形状后，再进行装配。采用此材料和工艺制作的箱包，因材质选用品相搞，导致产品重量偏重，价格贵。新面世的箱包选用聚丙烯材料，可获得价格低廉，重量轻便的箱包。但常规的聚丙烯制作的箱包，在搬运过程中，会因外界磕、碰等外力因素，产品表观易出现应力白痕的外观异常，影响美观，且箱包作为最通用的旅行收纳工具，使用过程中会接触各种环境，容易沾染细菌等，造成疾病传播。
有鉴于上述现有注塑聚丙烯复合材料存在的缺陷，本发明人基于从事此类材料多年丰富经验及专业知识，配合理论分析，加以研究创新，开发一种抗发白助剂及其应用方法，很好地提高材料的力学性能、耐热性、尺寸稳定性、韧性、耐刮擦性等综合性能。
发明内容
本发明的第一个目的是提供一种抗发白助剂，显著地提高一种箱包注塑用聚丙烯复合材料的抗发白性能和抗菌性能，同时提高阻燃效果和抗冲击性能。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
本发明提供的一种抗发白助剂，按照重量份数计算，抗发白助剂包括如下组分：乙烯-共聚物5～8份，金属氮化物2～5份和铂族金属化合物2～5份。
由过渡元素和氮直接化合生成的氮化物称金属氮化物，它们属于“间充化合物”，由氮元素占据了金属晶格中的间隙，具有高熔点、高耐腐蚀性的优点，将其掺入乙烯-共聚物中后，使金属氮化物颗粒嵌入乙烯共聚物组成的网络空间中，起到对网络进行支撑的作用，提高了乙烯-共聚物的强度和耐刮擦性能，将其作为抗发白助剂应用于丙烯酸树脂中，通过乙烯-共聚物与丙烯酸树脂的交联作用，将金属氮化物镶嵌在乙烯-共聚物和丙烯酸树脂无序交联的空间网络中，阻止应力的传导，从微观上解决了聚丙烯材料受力产生银纹的问题，提高了材料的抗白发性能。
进一步的，铂族金属化合物是六氯铂酸钠、六氯铑酸钠或六氯钌酸钠中的任意一种。
上述铂族金属化合物具有特殊的介电常数和特殊的电磁性质，能够通过对光的折射和散射形成色散现象，弱化裂缝的光的折射效果，从而提高箱包的抗发白性能。
进一步的，金属氮化物是氮化镓或氮化钽中的任意一种或两种的混合物。氮化镓和氮化钽具有特殊的价电子结构，具有直接宽带隙，在箱包材料收到刮擦后，丙烯酸树脂无序交联的空间网络中的氮化镓或氮化钽均为光子晶体，其电磁波在周期结构中的Bragg散射机制起着主要作用，在入射光没有损耗的情况下，改变入射光的传播方向，使光能够在氮化镓或氮化钽晶体中进行多次反射，弱化了裂缝的反射光的效果，因而减弱箱包材料的发白效果。
本发明的另一个目的是提供一种抗发白助剂的应用方法，具有同样的效果。
本发明的上述技术效果是由以下技术方案实现的：
本发明提供的一种抗发白助剂的应用方法，是将抗发白助剂用于箱包注塑材料中，按照重量份数计算，箱包注塑材料包括如下组分：聚丙烯树脂40～80份，抗菌剂5～10份，增韧剂5～8份，抗发白助剂5～20份，加工助剂1～2份和颜色助剂1～2份。
进一步的，抗菌剂是AgPt插层水滑石。
进一步的，AgPt插层水滑石是PtxAgy/MgAl-LDHs，其中x＝1或2；y＝2，3或4。其制备方法是：称取一定量的K2PtCl4和木质磺酸银溶胶分别溶于去离子水中，使n(Pt):n(Ag)＝1∶(0.3～2)。同时加入到称有0.50g镁铝水滑石的烧杯中，在80℃恒温水浴锅中持续搅拌5h，过滤并用去离子水清洗3～5次，60℃干燥8h，得到PtxAgy/MgAl-LDH催化剂。采用木质磺酸银溶胶作为Ag源，能够将木质磺酸根引入到插层中，扩大插层的比表面积，提高其抑烟性能，另一方面木质磺酸基团具有阻燃的作用，能够提高复合材料的阻燃性能。
进一步的，增韧剂是丙烯酸酯类核-壳型抗冲击改性剂与有机硅抗冲改性剂复合物。硅系增韧剂在起增韧作用的同时与抗菌剂中的插层材料有协效作用，在材料表面形成炭保护层并生成游离基捕获活性中间体，相当成炭型抑烟剂。
进一步的，加工助剂是改性聚四氟乙烯树脂或改性聚氨酯树脂。
进一步的，颜色助剂是颜料或染料中的任意一种。
本发明提供的箱包注塑用抗发白、抗菌聚丙烯复合材料的制备方法，具体操作步骤如下：
S1.以重量份数称取聚丙烯树脂40～80份，抗菌剂5～10份，增韧剂5～8份，抗发白助剂5～20份，加工助剂1～2份和颜色助剂1～2份作为原料；
S2.将增韧剂加入高速混料机中，高速搅拌下将加工助剂加入混料机与增韧剂混合，然后冷却降至室温得到混合物A，备用；将增韧剂与加工助剂预先混合，通过加工助剂中聚四氟乙烯与丙烯酸酯交联，形成更加致密的碳层，进一步提高复合材料的阻燃抑烟性能。
S3.依次加入聚丙烯树脂、抗菌剂、抗发白助剂、混合物A和颜色助剂，然后在高速搅拌条件下使其混合均匀，制得混配物料B；
S4.将混配物料B加入到双螺杆挤出机中，利用挤出机将混配物料挤出呈条状物品，经冷切后成母粒，得到聚丙烯复合材料。
作为上述技术方案的优选，本发明提供的箱包注塑用抗发白、抗菌聚丙烯复合材料的制备方法，步骤S2中，混合温度控制在80～90℃。
作为上述技术方案的优选，本发明提供的箱包注塑用抗发白、抗菌聚丙烯复合材料的制备方法，双螺杆机各段参数设定如下：一区温度30℃，二区温度250-260℃，三区温度250-260℃，四区温度240-250℃，五区温度240-250℃，六区温度240-250℃，七区温度240-250℃，八区温度240-250℃，九区温度240-250℃，十区温度250-260℃。一区温度为常温，目的使材料快速输送进螺杆，避免在下料口积料。二三区根据材料熔融温度设定。后段为分散、分布、输送段，降低10℃避免长时间高温而黄变，降解。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
本发明提供的抗发白助剂及其应用方法，通过在聚丙烯树脂与乙烯-共聚物的交联中，加入氮化物和铂族金属化合物，从阻止应力传导和减少折射率变化两方面改善复合材料的抗发白性能，并通过抗菌剂的加入提高箱包材料的抗菌性能。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，对依据本发明提出的一种抗发白助剂及其应用方法，其具体实施方式、特征及其功效，详细说明如后。
实施例1：一种抗发白助剂及其应用方法
一种抗发白助剂，包括如下组分：乙烯-共聚物5～8份，金属氮化物2～5份和铂族金属化合物2～5份。
本实施例中抗发白助剂的制备方法是将抗发白助剂用于箱包注塑材料中，其中，箱包注塑材料按照重量份数计算，包括如下组分：聚丙烯树脂40～80份，抗菌剂5～10份，增韧剂5～8份，抗发白助剂5～20份，加工助剂1～2份和颜色助剂1～2份；其中所述抗发白助剂包括如下组分：乙烯-共聚物5～8份，金属氮化物2～5份和铂族金属化合物2～5份。
箱包注塑材料的制备方法如下：
具体包括如下操作步骤：
S1.以重量份数称取聚丙烯树脂40～80份，抗菌剂5～10份，增韧剂5～8份，抗发白助剂5～20份，加工助剂1～2份和颜色助剂1～2份作为原料；
S2.将增韧剂加入高速混料机中，高速搅拌下将加工助剂加入混料机与增韧剂混合，然后冷却降至室温得到混合物A，备用；
S3.依次加入聚丙烯树脂、抗菌剂、抗发白助剂、混合物A和颜色助剂，然后在高速搅拌条件下使其混合均匀，制得混配物料B；
S4.将混配物料B加入到双螺杆挤出机中，利用挤出机将混配物料挤出呈条状物品，经冷切后成母粒，得到聚丙烯复合材料。
本发明提供的箱包注塑用抗发白、抗菌聚丙烯复合材料的制备方法，双螺杆机各段参数设定如下：一区温度30℃，二区温度250-260℃，三区温度250-260℃，四区温度240-250℃，五区温度240-250℃，六区温度240-250℃，七区温度240-250℃，八区温度240-250℃，九区温度240-250℃，十区温度250-260℃。一区温度为常温，目的使材料快速输送进螺杆，避免在下料口积料。
实施例2：一种抗发白助剂及其应用方法
一种抗发白助剂，包括如下组分：乙烯-共聚物8份，金属氮化物5份和铂族金属化合物5份。
本实施例中抗发白助剂的制备方法是将抗发白助剂用于箱包注塑材料中，其中，箱包注塑材料按照重量份数计算，包括如下组分：聚丙烯树脂80份，抗菌剂10份，丙烯酸酯类核-壳型抗冲击改性剂与有机硅抗冲改性剂复合物8份，抗发白助剂20份，加工助剂2份和颜色助剂2份；其中抗发白助剂包括如下组分：乙烯-共聚物8份，金属氮化物5份和六氯铂酸钠5份。
箱包注塑材料的制备方法如下：
具体包括如下操作步骤：
S1.以重量份数称取聚丙烯树脂80份，抗菌剂10份，丙烯酸酯类核-壳型抗冲击改性剂与有机硅抗冲改性剂复合物8份，抗发白助剂20份，加工助剂2份和颜色助剂2份作为原料；
S2.将增韧剂加入高速混料机中，高速搅拌下将加工助剂加入混料机与增韧剂混合，然后冷却降至室温得到混合物A，备用；
S3.依次加入聚丙烯树脂、抗菌剂、抗发白助剂、混合物A和颜色助剂，然后在高速搅拌条件下使其混合均匀，制得混配物料B；
S4.将混配物料B加入到双螺杆挤出机中，利用挤出机将混配物料挤出呈条状物品，经冷切后成母粒，得到聚丙烯复合材料。
本发明提供的箱包注塑用抗发白、抗菌聚丙烯复合材料的制备方法，双螺杆机各段参数设定如下：一区温度30℃，二区温度250-260℃，三区温度250-260℃，四区温度240-250℃，五区温度240-250℃，六区温度240-250℃，七区温度240-250℃，八区温度240-250℃，九区温度240-250℃，十区温度250-260℃。一区温度为常温，目的使材料快速输送进螺杆，避免在下料口积料。
实施例3：一种抗发白助剂及其应用方法
一种抗发白助剂，包括如下组分：乙烯-共聚物8份，金属氮化物2份和铂族金属化合物5份。
本实施例中抗发白助剂的制备方法是将抗发白助剂用于箱包注塑材料中，其中，箱包注塑材料按照重量份数计算，包括如下组分：聚丙烯树脂40份，Pt2Ag2/MgAl-LDHs 5份，丙烯酸酯类核-壳型抗冲击改性剂与有机硅抗冲改性剂复合物5份，抗发白助剂5份，加工助剂1份和颜色助剂1份；其中抗发白助剂包括如下组分：乙烯-共聚物5份，氮化镓2份和六氯铑酸钠2份。
箱包注塑材料的制备方法如下：
具体包括如下操作步骤：
S1.以重量份数称取聚丙烯树脂40份，Pt2Ag2/MgAl-LDHs 5份，丙烯酸酯类核-壳型抗冲击改性剂与有机硅抗冲改性剂复合物5份，抗发白助剂5份，加工助剂1份和颜色助剂1份作为原料；
S2.将丙烯酸酯类核-壳型抗冲击改性剂与有机硅抗冲改性剂复合物加入高速混料机中，高速搅拌下将加工助剂加入混料机与丙烯酸酯类核-壳型抗冲击改性剂与有机硅抗冲改性剂复合物混合，然后冷却降至室温得到混合物A，备用；
S3.依次加入聚丙烯树脂、抗菌剂、抗发白助剂、混合物A和颜色助剂，然后在高速搅拌条件下使其混合均匀，制得混配物料B；
S4.将混配物料B加入到双螺杆挤出机中，利用挤出机将混配物料挤出呈条状物品，经冷切后成母粒，得到聚丙烯复合材料。
本发明提供的箱包注塑用抗发白、抗菌聚丙烯复合材料的制备方法，双螺杆机各段参数设定如下：一区温度30℃，二区温度250-260℃，三区温度250-260℃，四区温度240-250℃，五区温度240-250℃，六区温度240-250℃，七区温度240-250℃，八区温度240-250℃，九区温度240-250℃，十区温度250-260℃。一区温度为常温，目的使材料快速输送进螺杆，避免在下料口积料。
Pt2Ag2/MgAl-LDHs的制备方法是：称取0.40g K2PtCl4和适量的木质磺酸银溶胶分别溶于去离子水中，使n(Pt):n(Ag)＝1∶0.5。同时加入到称有0.50g镁铝水滑石的烧杯中，在80℃恒温水浴锅中持续搅拌5h，过滤并用去离子水清洗3～5次，60℃干燥8h，得到Pt2Ag2/MgAl-LDHs。
实施例4：一种抗发白助剂及其应用方法
一种抗发白助剂，包括如下组分：乙烯-共聚物5份，金属氮化物2份和铂族金属化合物2份。
本实施例中抗发白助剂的制备方法是将抗发白助剂用于箱包注塑材料中，其中，箱包注塑材料按照重量份数计算，包括如下组分：聚丙烯树脂60份，Pt2Ag4/MgAl-LDHs 8份，丙烯酸酯类核-壳型抗冲击改性剂与有机硅抗冲改性剂复合物6份，抗发白助剂15份，加工助剂1份和颜色助剂1份；其中抗发白助剂包括如下组分：乙烯-共聚物5份，氮化钽2份和六氯钌酸钠2份。
箱包注塑材料的制备方法如下：
具体包括如下操作步骤：
S1.以重量份数称取聚丙烯树脂60份，Pt2Ag4/MgAl-LDHs 8份，丙烯酸酯类核-壳型抗冲击改性剂与有机硅抗冲改性剂复合物6份，抗发白助剂15份，加工助剂1份和颜色助剂1份作为原料；
S2.将丙烯酸酯类核-壳型抗冲击改性剂与有机硅抗冲改性剂复合物加入高速混料机中，高速搅拌下将加工助剂加入混料机与丙烯酸酯类核-壳型抗冲击改性剂与有机硅抗冲改性剂复合物混合，然后冷却降至室温得到混合物A，备用；
S3.依次加入聚丙烯树脂、抗菌剂、抗发白助剂、混合物A和颜色助剂，然后在高速搅拌条件下使其混合均匀，制得混配物料B；
S4.将混配物料B加入到双螺杆挤出机中，利用挤出机将混配物料挤出呈条状物品，经冷切后成母粒，得到聚丙烯复合材料。
本发明提供的箱包注塑用抗发白、抗菌聚丙烯复合材料的制备方法，双螺杆机各段参数设定如下：一区温度30℃，二区温度250-260℃，三区温度250-260℃，四区温度240-250℃，五区温度240-250℃，六区温度240-250℃，七区温度240-250℃，八区温度240-250℃，九区温度240-250℃，十区温度250-260℃。一区温度为常温，目的使材料快速输送进螺杆，避免在下料口积料。
其中，Pt2Ag4/MgAl-LDHs的制备方法是：称取0.50g K2PtCl4和适量的木质磺酸银溶胶分别溶于去离子水中，使n(Pt):n(Ag)＝1∶2。同时加入到称有0.50g镁铝水滑石的烧杯中，在80℃恒温水浴锅中持续搅拌5h，过滤并用去离子水清洗3～5次，60℃干燥8h，得到Pt2Ag4/MgAl-LDHs。
实施例5：一种抗发白助剂及其应用方法
一种抗发白助剂，包括如下组分：乙烯-共聚物6份，金属氮化物4份和铂族金属化合物3份。
本实施例中抗发白助剂的制备方法是将抗发白助剂用于箱包注塑材料中，其中，箱包注塑材料按照重量份数计算，包括如下组分：聚丙烯树脂70份，Pt2Ag4/MgAl-LDHs 6份，增韧剂6份，抗发白助剂7份，改性聚四氟乙烯树脂2份和颜色助剂2份；其中抗发白助剂包括如下组分：乙烯-共聚物8份，氮化镓5份和六氯钌酸钠5份。
其制备方法如下：
具体包括如下操作步骤：
S1.以重量份数称取聚丙烯树脂70份，Pt2Ag4/MgAl-LDHs 6份，丙烯酸酯类核-壳型抗冲击改性剂与有机硅抗冲改性剂复合物6份，抗发白助剂7份，改性聚四氟乙烯树脂2份和颜色助剂2份作为原料；
S2.将丙烯酸酯类核-壳型抗冲击改性剂与有机硅抗冲改性剂复合物加入高速混料机中，高速搅拌下将改性聚四氟乙烯树脂入混料机与丙烯酸酯类核-壳型抗冲击改性剂与有机硅抗冲改性剂复合物混合，然后冷却降至室温得到混合物A，备用；
S3.依次加入聚丙烯树脂、Pt2Ag4/MgAl-LDHs、抗发白助剂、混合物A和颜色助剂，然后在高速搅拌条件下使其混合均匀，制得混配物料B；
S4.将混配物料B加入到双螺杆挤出机中，利用挤出机将混配物料挤出呈条状物品，经冷切后成母粒，得到聚丙烯复合材料。
本发明提供的箱包注塑用抗发白、抗菌聚丙烯复合材料的制备方法，双螺杆机各段参数设定如下：一区温度30℃，二区温度250-260℃，三区温度250-260℃，四区温度240-250℃，五区温度240-250℃，六区温度240-250℃，七区温度240-250℃，八区温度240-250℃，九区温度240-250℃，十区温度250-260℃。一区温度为常温，目的使材料快速输送进螺杆，避免在下料口积料。
其中，Pt2Ag4/MgAl-LDHs的制备方法是：称取0.50g K2PtCl4和适量的木质磺酸银溶胶分别溶于去离子水中，使n(Pt):n(Ag)＝1∶2。同时加入到称有0.50g镁铝水滑石的烧杯中，在80℃恒温水浴锅中持续搅拌5h，过滤并用去离子水清洗3～5次，60℃干燥8h，得到Pt2Ag4/MgAl-LDHs。
对比实施例：一种箱包注塑用抗发白、抗菌聚丙烯复合材料及其制备方法
一种箱包注塑用抗发白、抗菌聚丙烯复合材料，按照重量份数计算，包括如下组分：聚丙烯树脂75份，抗菌剂9份，增韧剂4份，抗发白助剂15份，加工助剂1份和颜色助剂1份；其中抗发白助剂是乙烯-共聚物5份。
其制备方法如下：
具体包括如下操作步骤：
S1.以重量份数称取聚丙烯树脂75份，抗菌剂9份，增韧剂4份，抗发白助剂15份，加工助剂1份和颜色助剂1份作为原料；
S2.将增韧剂加入高速混料机中，高速搅拌下将加工助剂加入混料机与增韧剂混合，然后冷却降至室温得到混合物A，备用；
S3.依次加入聚丙烯树脂、抗菌剂、抗发白助剂、混合物A和颜色助剂，然后在高速搅拌条件下使其混合均匀，制得混配物料B；
S4.将混配物料B加入到双螺杆挤出机中，利用挤出机将混配物料挤出呈条状物品，经冷切后成母粒，得到聚丙烯复合材料。
本发明提供的箱包注塑用抗发白、抗菌聚丙烯复合材料的制备方法，双螺杆机各段参数设定如下：一区温度30℃，二区温度250-260℃，三区温度250-260℃，四区温度240-250℃，五区温度240-250℃，六区温度240-250℃，七区温度240-250℃，八区温度240-250℃，九区温度240-250℃，十区温度250-260℃。一区温度为常温，目的使材料快速输送进螺杆，避免在下料口积料。
对实施例1～5以及对比实施例中聚丙烯复合材料的各项性能进行测试，其测试结果如下：
Figure BDA0002880764840000131
Figure BDA0002880764840000141
根据实施例1～5与对比实施例的数据对比可知，本发明提供的抗发白助剂大幅提高了复合材料的落球发白性能，并在提高耐刮擦性的同时保证了拉伸强度，具有产业价值。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例展示如上，但并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (4)

1.一种箱包注塑材料，其特征在于，按照重量份数计算，包括如下组分：聚丙烯树脂40~80份，抗菌剂5~10份，增韧剂5~8份，抗发白助剂5~20份，加工助剂1~2份和颜色助剂1~2份；其中，所述抗发白助剂包括如下组分：乙烯共聚物5~8份，金属氮化物2~5份和铂族金属化合物2~5份；铂族金属化合物是六氯铂酸钠、六氯铑酸钠或六氯钌酸钠中的任意一种；所述金属氮化物是氮化镓或氮化钽中的任意一种或两种的混合物；所述抗菌剂是AgPt插层水滑石，所述AgPt插层水滑石是PtxAgy/MgAl-LDHs，其中x=1或2；y=2，3或4；所述增韧剂是丙烯酸酯类核-壳型抗冲击改性剂与有机硅抗冲改性剂复合物。
2.根据权利要求1所述的一种箱包注塑材料，其特征在于，所述加工助剂是改性聚四氟乙烯树脂或改性聚氨酯树脂。
3.根据权利要求1所述的一种箱包注塑材料，其特征在于，所述颜色助剂是颜料。
4.根据权利要求1所述的一种箱包注塑材料，其特征在于，其制备方法具体操作步骤如下：
S1. 以所述重量份数称取聚丙烯树脂40~80份，抗菌剂5~10份，增韧剂5~8份，抗发白助剂5~20份，加工助剂1~2份和颜色助剂1~2份作为原料；
S2. 将增韧剂加入高速混料机中，高速搅拌下将加工助剂加入混料机与增韧剂混合，然后冷却降至室温得到混合物A，备用；
S3. 依次加入聚丙烯树脂、抗菌剂、抗发白助剂、混合物A和颜色助剂，然后在高速搅拌条件下使其混合均匀，制得混配物料B；
S4. 将混配物料B加入到双螺杆挤出机中，利用挤出机将混配物料挤出呈条状物品，经冷切后成母粒，得到所述箱包注塑材料。
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