CN113999460A - 一种用于家电产品的耐热氧老化以及耐候的pp材料以及制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种用于家电产品的耐热氧老化以及耐候的PP材料，涉及高分子改性PP材料技术领域，按质量份数由以下材料组成：共聚聚丙烯PP 4204：10～15份，共聚聚丙烯PP K7726：40‑65份，聚苯醚PPO：5～20份，马来酸酐接枝SEBS：2～5份，滑石粉(10000目)：15～20份，聚乙烯PE：2～5份，高抗冲聚苯乙烯HIPS：2～10份，硅烷偶联剂：0.7份分散剂EBS：0.3份，润滑剂CaSt：0.3份，抗氧剂：0.4份，光稳定剂：0.4份，紫外线吸收剂UV‑234：0.2份。
Description
技术领域
本发明涉及高分子改性PP材料技术领域，具体涉及一种用于家电产品的耐热氧老化以及耐候的PP材料以及制备方法。
背景技术
高分子材料具有一定的分子结构，其中某些部位含有弱键和缺陷，这些弱键和缺陷会成为化学反应的起点，并引发一系列化学反应，使材料分子结构发生变化，进而影响其力学性能。
PP(聚丙烯)的氧化一般机理为：
链引发：
RH R·+H·
RH+O2→R·+HO2
链增长：
R·+O2→ROO·
ROO·+RH→ROOH+R·
链终止：
2RO2·→ROOR+O2
PP(聚丙烯)具有加工性能优良、价格便宜、耐化学试剂等众多的优点，使其广泛应用在一些汽车内外饰、家用电器等领域，在PP的加工和使用过程中，由于机械应力和热的作用，碳－碳键或碳－氢键均裂会形成大分子烷基自由基，高分子与氧气的直接作用也会形成自由基，链引发形成的自由基接着会与氧反应形成氢过氧化物，氢过氧化物对氧化反应有自动催化作用，所以在其储存、加工和使用过程中，都会发生性能的劣变，如泛黄、失去光泽、力学性能下降等，这些材料老化带来的问题会大大影响PP材料在实际中的使用；如何提升PP材料的耐热氧老化性能是PP改性中不可避免的课题。
发明内容
为了解决上述现有技术的问题，本发明提供一种用于家电产品的耐热氧老化以及耐候的PP材料。
本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种用于家电产品的耐热氧老化以及耐候的PP材料，按质量份数由以下材料组成：
共聚聚丙烯PP 4204：10～15份，
共聚聚丙烯PP K7726：40-65份，
聚苯醚PPO：5～20份，
马来酸酐接枝SEBS：2～5份，
滑石粉(10000目)：15～20份，
聚乙烯PE：2～5份，
高抗冲聚苯乙烯HIPS：2～10份，
硅烷偶联剂：0.7份，
分散剂EBS：0.3份，
润滑剂CaSt：0.3份，
抗氧剂：0.4份，
光稳定剂：0.4份，
紫外线吸收剂UV-234：0.2份。
优选的，所述用于家电产品的耐热氧老化以及耐候的PP材料，按质量份数具体由以下材料组成：
共聚聚丙烯PP 4204：15份，
共聚聚丙烯PP K7726：48份，
聚苯醚PPO：14份，
马来酸酐接枝SEBS：3份，
滑石粉(10000目)：20份，
聚乙烯PE：2份，
高抗冲聚苯乙烯HIPS：4份，
硅烷偶联剂：0.7份，
分散剂EBS：0.3份，
润滑剂CaSt：0.3份，
抗氧剂：0.4份，
光稳定剂：0.4份，
紫外线吸收剂UV-234：0.2份。
优选的，所述抗氧剂按质量份数由以下材料组成：
抗氧剂1330：0.2份，抗氧剂1790：0.2份。
优选的，所述光稳定剂按质量份数由以下材料组成：
光稳定剂770：0.2份，光稳定剂944：0.2份。
本发明提供一种制备用于家电产品的耐热氧老化以及耐候的PP材料的制备方法，包括以下步骤：
S1：将聚苯醚PPO和马来酸酐接枝SEBS混合均匀后投入挤出机中进行熔融挤出造粒，得到聚苯醚PPO改性造粒，其中挤出机熔融造粒温度控制在250～270℃；
S2：将滑石粉和硅烷偶联剂在80℃环境下以600r/min的速度高速共混10～15min，得到混合料一，将混合料一、共聚聚丙烯PP、聚乙烯PE以及步骤S1中制备的聚苯醚PPO改性造粒共混3min，得到混合料二，在混合料二中加入分散剂EBS、润滑剂CaSt、抗氧剂、光稳定剂和紫外线吸收剂UV-234混合均匀，得到混合料三；
S3：将混合料三加入挤出机，在230℃混炼后，挤出造粒得到PP-PPO合金。
本发明的有益效果为：
PPO的耐温性和热稳定性远优于PP，在PP中加入PPO能够改善PP的耐热氧老化性能，但是由于PP与PPO两者具有不能相容的特性，同时又基于PPO能与SEBS+PE体系相同的特性，本发明研发出在以PP+PE的合金体系中加入SEBS和PPO两种材料以达到增韧增强的目的，从而形成新的合金体系；所以PPO的加入能够显著提升新的合金体系的耐热性、耐磨性和尺寸稳定性，也会使新的合金体系的可重复利用性提高，二次利用其性能无明显降低，同时也提高了材料的机械强度；此外PP和PE也能极大的改善PPO的加工性能，改进材料的耐应力开裂性和冲击性能，使得材料内部残留应力更小且更加易于释放。
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，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下面结合具体实施例对本发明的内容进行具体说明：
实施例1
一种用于家电产品的耐热氧老化以及耐候的PP材料，其材料组分按质量份数包括：
共聚聚丙烯PP 4204：15份，
共聚聚丙烯PP K7726：48份，
聚苯醚PPO：14份，
马来酸酐接枝SEBS：3份，
滑石粉(10000目)：20份，
聚乙烯PE：2份，
高抗冲聚苯乙烯HIPS：4份，
硅烷偶联剂FD-6001：0.7份，
分散剂EBS：0.3份，
润滑剂CaSt：0.3份，
抗氧剂1330：0.2份，
抗氧剂1790：0.2份，
光稳定剂770：0.2份，
光稳定剂944：0.2份，
紫外线吸收剂UV-234：0.2份。
实施例2
一种用于家电产品的耐热氧老化以及耐候的PP材料，其材料组分按质量份数包括：
共聚聚丙烯PP 4204：13份，
共聚聚丙烯PP K7726：56份，
聚苯醚PPO：16份，
马来酸酐接枝SEBS：3份，
滑石粉(10000目)：17份，
聚乙烯PE：3份，
高抗冲聚苯乙烯HIPS：6份，
硅烷偶联剂FD-6001：0.7份，
分散剂EBS：0.3份，
润滑剂CaSt：0.3份，
抗氧剂1330：0.2份，
抗氧剂1790：0.2份，
光稳定剂770：0.2份，
光稳定剂944：0.2份，
紫外线吸收剂UV-234：0.2份。
实施例3
一种用于家电产品的耐热氧老化以及耐候的PP材料，其材料组分按质量份数包括：
共聚聚丙烯PP 4204：10份，
共聚聚丙烯PP K7726：40份，
聚苯醚PPO：5份，
马来酸酐接枝SEBS：2份，
滑石粉(10000目)：15份，
聚乙烯PE：2份，
高抗冲聚苯乙烯HIPS：2份，
硅烷偶联剂FD-6001：0.7份，
分散剂EBS：0.3份，
润滑剂CaSt：0.3份，
抗氧剂1330：0.2份，
抗氧剂1790：0.2份，
光稳定剂770：0.2份，
光稳定剂944：0.2份，
紫外线吸收剂UV-234：0.2份。
实施例4
一种用于家电产品的耐热氧老化以及耐候的PP材料，其材料组分按质量份数包括：
共聚聚丙烯PP 4204：15份，
共聚聚丙烯PP K7726：65份，
聚苯醚PPO：20份，
马来酸酐接枝SEBS：5份，
滑石粉(10000目)：20份，
聚乙烯PE：5份，
高抗冲聚苯乙烯HIPS：10份，
硅烷偶联剂FD-6001：0.7份，
分散剂EBS：0.3份，
润滑剂CaSt：0.3份，
抗氧剂1330：0.2份，
抗氧剂1790：0.2份，
光稳定剂770：0.2份，
光稳定剂944：0.2份，
紫外线吸收剂UV-234：0.2份。
实施例5
一种制备用于家电产品的耐热氧老化以及耐候的PP材料的制备方法，包括以下步骤：
S1：将聚苯醚PPO和马来酸酐接枝SEBS低速混合1min，混合均匀后投入挤出机中进行熔融挤出造粒，得到聚苯醚PPO改性造粒，其中挤出机熔融造粒温度控制在250～270℃；
S2：将滑石粉和硅烷偶联剂在80℃环境下以600r/min的速度高速共混10～15min，得到混合料一，将混合料一、共聚聚丙烯PP、聚乙烯PE以及步骤S1中制备的聚苯醚PPO改性造粒共混3min，得到混合料二，在混合料二中加入分散剂EBS、润滑剂CaSt、抗氧剂、光稳定剂和紫外线吸收剂UV-234混合均匀，得到混合料三；
S3：将混合料三加入挤出机，在230℃混炼后，挤出造粒得到PP-PPO合金。
PPO的耐温性和热稳定性远优于PP，而且二次加工的性能几乎无变化，但是由于PP与PPO两者具有不能相容的特性，因此为了避免PPO与PP在形成合金过程中PPO不熔或者因为温度不够而分散不均匀，因此本发明将PPO与PP作分步加工处理。基于PPO的加工温度远高于PP和PE的原理，同时为了从一定程度上改善PPO加工性能，本发明先对PPO进行改性造粒的预处理，将PPO原料与SEBS以及少量的HIPS(高抗冲聚苯乙烯)共混均匀后再经高温过螺杆造粒得到PPO改性造粒，这一步骤的目的是为了降低PPO的熔融加工温度；再将PPO改性造粒与PP、PE以及其他助剂共混造粒得到所需的PP-PPO合金。
对比例1
一种用于家电产品的PP材料，其材料组分按质量份数包括：
共聚聚丙烯PP 4204：15份,
共聚聚丙烯PP K7726：55份，
热塑性弹性体POE 8200：5份，
滑石粉(10000目)：25份，
硅烷偶联剂：0.7份，
分散剂EBS：0.3份，
润滑剂：0.3份，
抗氧剂：0.4份，
光稳定剂：0.4份，
紫外线吸收剂：0.2份。
对比例2
一种用于家电产品的PP材料，其材料组分按质量份数包括：
共聚聚丙烯PP 4204：15份,
共聚聚丙烯PP K7726：55份，
热塑性弹性体POE 8200：5份，
滑石粉(10000目)：25份，
硅烷偶联剂：0.7份，
分散剂EBS：0.3份，
润滑剂：0.3份，
抗氧剂：0.4份。
对比例3
一种用于家电产品的PP材料，其材料组分按质量份数包括：
共聚聚丙烯PP 4204：15份,
共聚聚丙烯PP K7726：55份，
热塑性弹性体POE 8200：5份，
滑石粉(10000目)：25份，
硅烷偶联剂：0.7份，
分散剂EBS：0.3份，
润滑剂：0.3份，
抗氧剂：0.4份，
光稳定剂：0.4份，
紫外线吸收剂：0.2份。
对比例4
一种用于家电产品的PP材料的制备方法，包括以下步骤：
S1：将PP与POE混合1-2min使两者混合均匀形成共混物一；
S2：将滑石粉和硅烷偶联剂在80℃高速共混10～15min(此过程为滑石粉表面改性处理)，得到共混物二；
S3：将共混物一和共混物二混合2-3min使两者混合均匀形成共混物三，之后将其他助剂加入到共混物三中共混1min混合均匀，形成共混物四；
S4：将共混物四加入挤出机，在200～210℃混炼后，挤出造粒得到改性PP。
实施例1-4的组分配比材料按照实施例5的制备方法制备得到的PP-PPO合金样品，以及将对比例1-3的组分配比材料按照对比例4的制备方法制备得到的改性PP样品，将上述样品分组标记后经过下列测试实验，得出相关的性能参数。
实验过程：
1.将样品在150℃的条件下依次烘烤400h,800h,1200h,1600h,2000h,2400h,观察样板、样条的状态；
2.取出样板对比表面色差变化；
3.对比前后样条性能变化。
测试标准：密度GB T1033；拉伸强度GB T1040；断裂伸长率GB T1040；弯曲强度GBT9341；弯曲模量GB T9341；悬臂梁缺口GB1843；灼烧残余GB T9345；
热变形GB T1633。
各样品经过测试后其性能参数如下表格：
表1-实施例1
表2-实施例2
表3-实施例3
表4-实施例4
表5-对比例1
表6-对比例2
表7-对比例3
表8-色板色差变化
从上面的1-8表格可以明显看出：PPO的加入使改性PP的耐热氧老化性能得到显著提升，在相同的2000h热老化时间条件下，只有加入PPO的实施例1-4没有出现样条色板粉化现象，而且随热氧老化时间增加性能衰减，加入PPO的实验组也要明显优于其他组。
PPO是刚性很大的工程塑料，其加工性能差的原因主要是分子链刚性大，熔体粘度高，对于产生的可逆高弹形变恢复性差，因此容易产生内应力残留，而通过改性使PP、PE这类应力小或者几乎无内应力的聚合物共混改性形成合金可以在保留PPO刚性这一优点的同时大大降低其内应力残留。
用四氯化碳检测普通填充PP、PP+PPO合金以及PPO的内应力残留，测得的结果如下表：
表9-内应力残留检测(参考标准：GB/T1842-2008，CB 867-1983)
| 时间/材料 | PP | PP+PPO | PPO |
| 15s以内 | 无变化 | 无变化 | 无明显变化 |
| 2min时 | 无变化 | 无明显变化 | 变形，有裂纹 |
从以上实验可以看出，传统PP+POE的增韧耐候体系在强度和耐热氧老化的实验之后，性能明显低于PP+PE+SEBS+PPO的合金体系，而且PP+PPO的合金体系也能在一定程度上消除PPO的内应力，使得整体的稳定性和加工性得到显著提高。
本发明通过对PP进行改性，在合金体系中加入PPO(PE、SEBS主要作用为相容剂和增韧剂)，以PPO的分子链来提高整体的刚性，而PP、PE的链段又能在分子链缠结过程中表现出足够的柔性，起到吸收消除PPO刚性链残留的内应力的作用，有利于材料的加工成型。
以上参考了优选实施例对本发明进行了描述，但本发明的保护范围并不限制于此，任何落入权利要求的范围内的所有技术方案均在本发明的保护范围内。在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。
Claims (5)
1.一种用于家电产品的耐热氧老化以及耐候的PP材料，其特征在于，按质量份数由以下材料组成：
共聚聚丙烯PP 4204：10～15份，
共聚聚丙烯PP K7726：40-65份，
聚苯醚PPO：5～20份，
马来酸酐接枝SEBS：2～5份，
滑石粉(10000目)：15～20份，
聚乙烯PE：2～5份，
高抗冲聚苯乙烯HIPS：2～10份，
硅烷偶联剂：0.7份，
分散剂EBS：0.3份，
润滑剂CaSt：0.3份，
抗氧剂：0.4份，
光稳定剂：0.4份，
紫外线吸收剂UV-234：0.2份。
2.根据权利要求1所述的用于家电产品的耐热氧老化以及耐候的PP材料，其特征在于，按质量份数具体由以下材料组成：
共聚聚丙烯PP 4204：15份，
共聚聚丙烯PP K7726：48份，
聚苯醚PPO：14份，
马来酸酐接枝SEBS：3份，
滑石粉(10000目)：20份，
聚乙烯PE：2份，
高抗冲聚苯乙烯HIPS：4份，
硅烷偶联剂：0.7份，
分散剂EBS：0.3份，
润滑剂CaSt：0.3份，
抗氧剂：0.4份，
光稳定剂：0.4份，
紫外线吸收剂UV-234：0.2份。
3.根据权利要求2所述的用于家电产品的耐热氧老化以及耐候的PP材料，其特征在于，所述抗氧剂按质量份数由以下材料组成：抗氧剂1330：0.2份，抗氧剂1790：0.2份。
4.根据权利要求2所述的用于家电产品的耐热氧老化以及耐候的PP材料，其特征在于，所述光稳定剂按质量份数由以下材料组成：光稳定剂770：0.2份，光稳定剂944：0.2份。
5.一种权利要求1-4所述的用于家电产品的耐热氧老化以及耐候的PP材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：将聚苯醚PPO和马来酸酐接枝SEBS混合均匀后投入挤出机中进行熔融挤出造粒，得到聚苯醚PPO改性造粒，其中挤出机熔融造粒温度控制在250～270℃；
S2：将滑石粉和硅烷偶联剂在80℃环境下以600r/min的速度高速共混10～15min，得到混合料一，将混合料一、共聚聚丙烯PP、聚乙烯PE以及步骤S1中制备的聚苯醚PPO改性造粒共混3min，得到混合料二，在混合料二中加入分散剂EBS、润滑剂CaSt、抗氧剂、光稳定剂和紫外线吸收剂UV-234混合均匀，得到混合料三；
S3：将混合料三加入挤出机，在230℃混炼后，挤出造粒得到PP-PPO合金。
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