CN113527829B - 一种空调外壳用塑胶组合物及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及塑胶领域，尤其涉及一种空调外壳用塑胶组合物及其制备方法，按重量份计，制备原料包括：改性聚丙烯40‑90份、抗氧化剂0.5‑3份、无机粒子10‑50份、增强剂6‑20份、颜料0.1‑2份。本发明所述的空调外壳用塑胶组合物通过纳米二氧化钛、丙烯腈以特定比例复配对聚丙烯进行改性，解决了聚丙烯不耐氧化的技术痛点，使得具有良好的抗氧化性，长期太阳光照、电灯照均无黄变现象。

Description

一种空调外壳用塑胶组合物及其制备方法
技术领域
本发明涉及塑胶领域，尤其涉及一种空调外壳用塑胶组合物及其制备方法。
背景技术
塑胶材料可塑性高、造价低、应用不受限，被广泛应用于家电、汽车、医疗器械、电子产品、机械配件、电线电缆的生产制造中，代替了传统的金属、木质材质，然而也带来了很多的技术问题。
CN108912615A公开了一种高硬度耐氧化空调外壳材质配方，采用云母粉、硫酸钡、钛白粉等多种材料提高了材料的流动速率、拉伸强度和弯曲强度，然而过高的弯曲强度在环境温度变化较大或受外力影响时易导致材料弯曲变形。
CN109385072A公开了耐高温、耐腐蚀、环保高阻燃空调外壳复合材料及其制备方法，通过多种物质的加入赋予了材料耐油、耐高温的性能，但塑胶材料的长期难降解问题仍然存在，与环保主题相悖。
CN110294918A公开了一种高强度阻燃空调外壳及其制备方法，材料具有阻燃性和高强度，然而在实际使用中仍不可避免的会出现黄变和老化的问题。
发明内容
本发明的第一个方面提供了一种空调外壳用塑胶组合物，按重量份计，制备原料包括：改性聚丙烯40-90份、抗氧化剂0.5-3份、无机粒子10-50份、增强剂6-20份、颜料0.1-2份。
作为一种优选的实施方式，所述改性聚丙烯为烯腈复合物改性聚丙烯。
作为一种优选的实施方式，所述烯腈复合物为烯腈化合物与钛氧化物复配。
作为一种优选的实施方式，所述抗氧化剂选自抗氧化剂1010、抗氧化剂168、抗氧化剂DLTP、抗氧化剂1790、抗氧化剂264、抗氧化剂bht、抗氧化剂L57、抗氧化剂264、抗氧化剂7501、抗氧化剂B215、抗氧化剂2264中的至少一种。
作为一种优选的实施方式，所述无机粒子选自氧化锌、氢氧化镁、硫酸钡、高岭土、膨润土、滑石粉、云母粉、钛白粉、玻璃纤维中的至少一种。
作为一种优选的实施方式，所述无机粒子选自玻璃纤维和氧化锌。
作为一种优选的实施方式，所述增强剂选自橡胶、树脂、增粘乳液中的至少一种。
作为一种优选的实施方式，所述增强剂选自树脂。
作为一种优选的实施方式，所述树脂为增粘树脂。
本发明的第二个方面提供了一种空调外壳用塑胶组合物的制备方法，包括如下步骤：
1.制备改性聚丙烯；
2.将改性聚丙烯、抗氧化剂、无机粒子、增强剂、颜料在混合机中混合均匀，得到混合料；
3.将混合料投入反应釜中，升温至90-130℃，反应0.5-5h，得到半成品；
4.将半成品投入双螺旋挤出机，挤出造粒。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1.本发明所述的空调外壳用塑胶组合物通过纳米二氧化钛、丙烯腈以特定比例复配对聚丙烯进行改性，解决了聚丙烯不耐氧化的技术痛点，使得具有良好的抗氧化性，长期太阳光照、电灯照均无黄变现象。
2.通过无机粒子中玻璃纤维和氧化锌以质量比1：(2-5)复配，提高了组合物的抗压强度，应用于空调外壳长期使用不易破损、磨损。
3.通过无机粒子和增强剂以质量比为(2-10)：(1-5)复配，赋予了组合物适当的流动速率、拉伸强度和弯曲强度，既能够保证日常使用时的外力作用下不损坏、凹陷，又能够保证在温度、湿度变化较大时，空调外壳不会出现软化、物质析出等不良现象。
4.本发明所述的空调外壳用塑胶组合物中添加了纳米二氧化钛、氧化锌，能够吸聚光能和热能，在特定降解条件下能够催化聚丙烯大分子链断裂，赋予了组合物可降解性，符合环保的理念。
具体实施方式
为了解决上述技术问题，本发明的第一个方面提供了一种空调外壳用塑胶组合物，按重量份计，制备原料包括：改性聚丙烯40-90份、抗氧化剂0.5-3份、无机粒子10-50份、增强剂6-20份、颜料0.1-2份。
作为一种优选的实施方式，所述改性聚丙烯为烯腈复合物改性聚丙烯。
优选的，所述烯腈复合物为烯腈化合物与钛氧化物复配。
优选的，所述烯腈化合物与钛氧化物的质量比为1：(2-4)。
优选的，所述烯腈化合物选自丙烯腈、5-己烯腈、2-十三碳烯腈中的至少一种。
优选的，所述烯腈化合物选自丙烯腈。
优选的，所述钛氧化物选自氧化钛、二氧化钛、三氧化钛中的至少一种。
优选的，所述钛氧化物选自二氧化钛。
优选的，所述二氧化钛为纳米二氧化钛。
优选的，所述纳米二氧化钛的粒径为1-60nm。
优选的，所述改性聚丙烯的制备方法包括如下步骤：
1.将烯腈化合物与钛氧化物以质量比为1：(2-4)混合均匀得混合物，称取混合物1-20份于三角瓶中，加入50-250份去离子水，55-80℃超声0.5-3h，加入阴离子表面活性剂0.1-1份，引发剂0.05-0.1份，反应2-10h，产物用丙酮冲洗10-50次，清洗后置于烘箱中干燥2-200h，干燥温度为40-60℃，制得烯腈复合物。
2.按重量份计，将聚丙烯与烯腈复合物以质量比为100：(1-15)均匀混合造粒。
优选的，所述聚丙烯为均聚聚丙烯。
优选的，所述均聚聚丙烯的熔体流动速率为5-7g/10min。
不对阴离子表面活性剂做特殊限定，优选为十二烷基苯磺酸钠。
优选的，所述引发剂为过硫酸钾。
聚丙烯的结晶度高、结构规整、耐热性好、化学稳定性好，然而其抗氧化性差、与无机物的相容性差，因此限制了聚丙烯的应用范围。纳米二氧化钛具有良好的紫外线吸收和屏蔽能力，然而申请人在试验中发现，纳米二氧化钛和聚丙烯的相容性较差，经常出现团聚和结粒的问题。申请人通过试验后发现，在体系内加入一定量的丙烯腈能够解决这个问题。聚丙烯腈具有良好的耐日照、耐紫外线的特点，将丙烯腈单体接枝到聚丙烯上，不仅能够有效解决聚丙烯不耐氧化的问题，还能够提高纳米二氧化钛和聚丙烯的相容性，达到对其改性的目的，赋予材料良好的力学强度和抗黄变能力。
作为一种优选的实施方式，所述抗氧化剂选自抗氧化剂1010、抗氧化剂168、抗氧化剂DLTP、抗氧化剂1790、抗氧化剂264、抗氧化剂bht、抗氧化剂L57、抗氧化剂264、抗氧化剂7501、抗氧化剂B215、抗氧化剂2264中的至少一种。
优选的，所述抗氧化剂为抗氧化剂1010和抗氧化剂DLTP的组合物。
优选的，所述抗氧化剂1010和抗氧化剂DLTP的质量比为(1-10)：(3-6)。
作为一种优选的实施方式，所述无机粒子选自氧化锌、氢氧化镁、硫酸钡、高岭土、膨润土、滑石粉、云母粉、钛白粉、玻璃纤维中的至少一种。
优选的，所述无机粒子选自玻璃纤维和氧化锌。
优选的，所述玻璃纤维和氧化锌的质量比为1：(2-5)。
优选的，所述玻璃纤维为短切玻璃纤维。
优选的，所述短切玻璃纤维的纤维直径为9-13nm。
优选的，所述氧化锌的比表面积为45-60cm2/g(比表面积指单位质量物料所具有的总面积)。
作为一种优选的实施方式，所述增强剂选自橡胶、树脂、增粘乳液中的至少一种。
优选的，所述增强剂选自树脂。
优选的，所述树脂为增粘树脂。
优选的，所述增粘树脂为天然增粘树脂。
优选的，所述天然增粘树脂选自脂松香树脂、妥尔油松香树脂、木松香树脂、氢化松香树脂、歧化松香树脂、聚合松香树脂、酯化松香树脂、马来酸化松香树脂、α-萜烯树脂、β-萜烯树脂、萜烯酚醛树脂中的至少一种。
优选的，所述天然增粘树脂选自萜烯酚醛树脂。
优选的，所述萜烯酚醛树脂的酸价为45-60mgKOH/g(酸价为中和1g化学物质所需的氢氧化钾的毫克数)。
作为一种优选的实施方式，所述无机粒子和增强剂的质量比为(2-10)：(1-5)。
优选的，所述无机粒子和增强剂的质量比为(5-7)：(1-5)。
本发明不对颜料做任何限定，凡是可以对材料改变颜色的颜料均可，所述颜料可以选自钛系颜料、铁系颜料、铬系颜料、铅系颜料、锌系颜料、金属颜料、有机合成颜料。
本发明的第二个方面提供了一种空调外壳用塑胶组合物的制备方法，包括如下步骤：
1.制备改性聚丙烯；
2.将改性聚丙烯、抗氧化剂、无机粒子、增强剂、颜料在混合机中混合均匀，得到混合料；
3.将混合料投入反应釜中，升温至90-130℃，反应0.5-5h，得到半成品；
4.将半成品投入双螺旋挤出机，挤出造粒。
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。
萜烯酚醛树脂购买自广州市乾亦元合成材料科技有限公司
钛白购买自山东宇丰化工有限公司
丙烯腈CAS：107-13-1
纳米二氧化钛购买自东莞市弘艺塑胶科技有限公司
均聚聚丙烯购买自佛山市瑞盛塑胶有限公司
抗氧化剂1010购买自博瑞达(东莞)新材料有限公司
抗氧化剂DLTP购买自上海凯茵化工有限公司
短切玻璃纤维购买自泰安浩松纤维有限公司
氧化锌购买自兰州黄河锌镁纳米材料研究所
共聚聚丙烯购买自佛山市瑞盛塑胶有限公司
抗氧化剂168购买自佛山市瑞盛塑胶有限公司
另外，如果没有其它说明，所用原料都是市售得到的。
实施例
实施例1
实施例1的第一个方面提供了一种空调外壳用塑胶组合物，按重量份计，制备原料包括：改性聚丙烯40份、抗氧化剂0.5份、无机粒子10份、萜烯酚醛树脂(酸价为45mgKOH/g)6份、钛白0.1份。
所述改性聚丙烯的制备方法包括如下步骤：
1.将丙烯腈与纳米二氧化钛(粒径为10nm)以质量比为1：2混合均匀得混合物，称取混合物1份于三角瓶中，加入50份去离子水，55℃超声1h，加入十二烷基苯磺酸钠0.1份，过硫酸钾0.05份，反应2h，产物用丙酮冲洗10次，清洗后置于烘箱中干燥20h，干燥温度为40℃，制得烯腈复合物。
2.按重量份计，将均聚聚丙烯(熔体流动速率为5g/10min)与烯腈复合物以质量比为100：1均匀混合造粒。
所述抗氧化剂为抗氧化剂1010和抗氧化剂DLTP以质量比1：3混合。
所述无机粒子为短切玻璃纤维(纤维直径为9nm)和氧化锌(比表面积为45cm2/g)以质量比1：2混合。
实施例1的第二个方面提供了一种空调外壳用塑胶组合物的制备方法，包括如下步骤：
1.制备改性聚丙烯；
2.将改性聚丙烯、抗氧化剂、无机粒子、增强剂、颜料在混合机中混合均匀，得到混合料；
3.将混合料投入反应釜中，升温至90℃，反应4h，得到半成品；
4.将半成品投入双螺旋挤出机，挤出造粒。
实施例2
实施例2的第一个方面提供了一种空调外壳用塑胶组合物，按重量份计，制备原料包括：改性聚丙烯90份、抗氧化剂3份、无机粒子50份、萜烯酚醛树脂(酸价为60mgKOH/g)20份、钛白2份。
所述改性聚丙烯的制备方法包括如下步骤：
1.将丙烯腈与纳米二氧化钛(粒径为60nm)以质量比为1：4混合均匀得混合物，称取混合物20份于三角瓶中，加入250份去离子水，80℃超声3h，加入十二烷基苯磺酸钠1份，过硫酸钾0.1份，反应10h，产物用丙酮冲洗50次，清洗后置于烘箱中干燥60h，干燥温度为60℃，制得烯腈复合物。
2.按重量份计，将均聚聚丙烯(熔体流动速率为7g/10min)与烯腈复合物以质量比为100：15均匀混合造粒。
所述抗氧化剂为抗氧化剂1010和抗氧化剂DLTP以质量比9：5混合。
所述无机粒子为短切玻璃纤维(纤维直径为13nm)和氧化锌(比表面积为60cm2/g)以质量比1：5混合。
实施例2的第二个方面提供了一种空调外壳用塑胶组合物的制备方法，具体实施方式同实施例1。
实施例3
实施例3的第一个方面提供了一种空调外壳用塑胶组合物，按重量份计，制备原料包括：改性聚丙烯50份、抗氧化剂2份、无机粒子40份、萜烯酚醛树脂(酸价为50mgKOH/g)7份、钛白0.5份。
所述改性聚丙烯的制备方法包括如下步骤：
1.将丙烯腈与纳米二氧化钛(粒径为20nm)以质量比为1：3混合均匀得混合物，称取混合物10份于三角瓶中，加入200份去离子水，70℃超声3h，加入十二烷基苯磺酸钠0.5份，过硫酸钾0.08份，反应8h，产物用丙酮冲洗40次，清洗后置于烘箱中干燥30h，干燥温度为50℃，制得烯腈复合物。
2.按重量份计，将均聚聚丙烯(熔体流动速率为6.5g/10min)与烯腈复合物以质量比为100：3均匀混合造粒。
所述抗氧化剂为抗氧化剂1010和抗氧化剂DLTP以质量比5：4混合。
所述无机粒子为短切玻璃纤维(纤维直径为11nm)和氧化锌(比表面积为50cm2/g)以质量比1：4混合。
实施例3的第二个方面提供了一种空调外壳用塑胶组合物的制备方法，具体实施方式同实施例1。
对比例1
对比例1的第一个方面提供了一种空调外壳用塑胶组合物，具体实施方式同实施例3，不同之处在于，采用共聚聚丙烯替代改性聚丙烯。
对比例1的第二个方面提供了一种空调外壳用塑胶组合物的制备方法，具体实施方式同实施例1。
对比例2
对比例2的第一个方面提供了一种空调外壳用塑胶组合物，具体实施方式同实施例3，不同之处在于，将丙烯腈与纳米二氧化钛(粒径为20nm)以质量比为1：1混合均匀得混合物。
对比例2的第二个方面提供了一种空调外壳用塑胶组合物的制备方法，具体实施方式同实施例1。
对比例3
对比例3的第一个方面提供了一种空调外壳用塑胶组合物，具体实施方式同实施例3，不同之处在于，所述抗氧化剂为抗氧化剂1010和抗氧化剂DLTP以质量比1：1混合。
对比例3的第二个方面提供了一种空调外壳用塑胶组合物的制备方法，具体实施方式同实施例1。
对比例4
对比例4的第一个方面提供了一种空调外壳用塑胶组合物，具体实施方式同实施例3，不同之处在于，所述抗氧化剂为抗氧化剂168。
对比例4的第二个方面提供了一种空调外壳用塑胶组合物的制备方法，具体实施方式同实施例1。
对比例5
对比例5的第一个方面提供了一种空调外壳用塑胶组合物，具体实施方式同实施例3，不同之处在于，所述无机粒子为短切玻璃纤维(纤维直径为11nm)和氧化锌(比表面积为50cm2/g)以质量比1：1混合。
对比例5的第二个方面提供了一种空调外壳用塑胶组合物的制备方法，具体实施方式同实施例1。
对比例6
对比例6的第一个方面提供了一种空调外壳用塑胶组合物，具体实施方式同实施例3，不同之处在于，所述无机粒子为短切玻璃纤维(纤维直径为5nm)和氧化锌(比表面积为50cm2/g)以质量比1：4混合。
对比例6的第二个方面提供了一种空调外壳用塑胶组合物的制备方法，具体实施方式同实施例1。
对比例7
对比例7的第一个方面提供了一种空调外壳用塑胶组合物，具体实施方式同实施例3，不同之处在于，所述无机粒子为短切玻璃纤维(纤维直径为11nm)和氧化锌(比表面积为20cm2/g)以质量比1：4混合。
对比例7的第二个方面提供了一种空调外壳用塑胶组合物的制备方法，具体实施方式同实施例1。
对比例8
对比例8的第一个方面提供了一种空调外壳用塑胶组合物，具体实施方式同实施例3，不同之处在于，采用萜烯酚醛树脂(酸价为30mgKOH/g)替代萜烯酚醛树脂(酸价为50mgKOH/g)。
对比例8的第二个方面提供了一种空调外壳用塑胶组合物的制备方法，具体实施方式同实施例1。
对比例9
对比例9的第一个方面提供了一种空调外壳用塑胶组合物，具体实施方式同实施例3，不同之处在于，按重量份计，制备原料包括：改性聚丙烯50份、抗氧化剂2份、无机粒子10份、萜烯酚醛树脂(酸价为50mgKOH/g)50份、钛白0.5份。
对比例9的第二个方面提供了一种空调外壳用塑胶组合物的制备方法，具体实施方式同实施例1。
性能测试
将上述实施例和对比例进行性能测试，结果如下。
悬臂梁缺口冲击强度测试标准：GB/T1843-2008。
抗黄变测试方法：将所制备的材料置于室外阳光充足处90天，观察90天后材料表面颜色是否变黄、变棕。
弯曲强度测试标准：GB/T 9341-2000。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对发明作其他形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或更改为等同变化的等效实施例，但是凡是未脱离本发明技术方案内容，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，等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (2)

1.一种空调外壳用塑胶组合物，其特征在于，按重量份计，制备原料为：改性聚丙烯40-90份、抗氧化剂0.5-3份、无机粒子10-50份、增强剂6-20份、颜料0.1-2份；
所述改性聚丙烯的制备方法包括如下步骤：
（1）将烯腈化合物与钛氧化物以质量比为1：（2-4）混合均匀得混合物，称取混合物1-20份于三角瓶中，加入50-250份去离子水，55-80℃超声0.5-3h，加入阴离子表面活性剂0.1-1份，引发剂0.05-0.1份，反应2-10h，产物用丙酮冲洗10-50次，清洗后置于烘箱中干燥2-200h，干燥温度为40-60℃，制得烯腈复合物；
（2）按重量份计，将聚丙烯与烯腈复合物以质量比为100：（1-15）均匀混合造粒；
所述烯腈化合物为丙烯腈；
所述钛氧化物为纳米二氧化钛，粒径为1-60nm；
所述聚丙烯为均聚聚丙烯，熔体流动速率为5-7g/10min；
所述抗氧化剂为抗氧化剂1010和抗氧化剂DLTP，质量比为（1-10）：（3-6）；
所述无机粒子为短切玻璃纤维和氧化锌，质量比为1：（2-5）；所述短切玻璃纤维的纤维直径为9-13nm，所述氧化锌的比表面积为45-60cm2/g；
所述增强剂为萜烯酚醛树脂，酸价为45-60mgKOH/g。
2.一种根据权利要求1所述的空调外壳用塑胶组合物的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）制备改性聚丙烯；
（2）将改性聚丙烯、抗氧化剂、无机粒子、增强剂、颜料在混合机中混合均匀，得到混合料；
（3）将混合料投入反应釜中，升温至90-130℃，反应0.5-5h，得到半成品；
（4）将半成品投入双螺旋挤出机，挤出造粒。
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