CN114479247A - 一种抗老化母粒uv-h300pe及其制备方法和应用 - Google Patents

一种抗老化母粒uv-h300pe及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明属于高分子材料加工助剂领域，公开了一种抗老化母粒UV‑H300PE及其制备方法和应用。所述抗老化母粒UV‑H300PE包括以下质量百分含量的组分：HDPE树脂55％～75％；聚乙烯蜡1％～3％；紫外吸收剂10％～15％；光稳定剂10％～15％；增强剂TAIC1％～5％；主抗氧剂1％～5％；辅助抗氧剂1％～5％。所述制备方法为：将各原料组分经搅拌混合后，加入到双螺杆挤出机料斗，经过双螺杆挤出机挤出造粒，经过筛选，磁力分离，得到成品。本发明的产品可用于双层共挤PE木塑板皮层料，赋予了木塑板在长期使用过程中的优异的抗老化性能，具有加工简单，性能稳定，成本较低，使用方便等诸多优点。

Description

一种抗老化母粒UV-H300PE及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于高分子材料加工助剂领域，具体涉及一种抗老化母粒UV-H300PE及其制备方法和应用。
背景技术
木塑复合材料起源于北美地区，早在几十年前，美国就开始了木塑复合材料的研究和挤出，但由于加工技术不成熟，与塑料和纯木材制品相比，有很多性能缺陷，木塑复合材料一直没有迅猛的发展。随着新材料开发技术和加工技术的巨大进步和迅速发展，近年来，木塑复合材料越来越多得应用于汽车内饰材料，房地产行业，公共设施等多方面，是近几年国内外市场大热的一种新型复合材料。由于木塑复合材料内含塑料和植物纤维，具有似木加工性能，在机械性能、握钉力、耐用性等方面又明显优于木材和其他合成材料，材料可塑性强又能回收再生产等诸多优点，这就让木塑复合材料具有广阔的市场应用空间。木塑复合材料的使用，同时也在一定程度上缓解了目前木材等自然资源紧缺的问题，对保护森林资源也具有非常重大的意义。
木塑板通常是采用多层共挤的形式进行生产，中间为芯层，两面是皮层。一般来讲，芯层是不需要抗老化的。而对于皮层材料来说，因为接受阳光照射，有紫外线接触容易发生光老化现象，不可避免地会出现因光照、高温或大气污染物所引发的褪色、开裂、粉化等问题。因此在木塑材料中添加抗氧剂和抗光老化助剂，已成为解决上述问题的必选项。
木塑行业内第一代木塑产品皮层，因为技术要求较低，对于木塑板的使用寿命要求较低，很多木塑板行业的从业者为了降低成本，往往不添加抗老化助剂或者仅仅添加极少量的光稳定剂。但随着木塑板行业的要求越来越高，行业龙头如美新、金发、国风等知名企业会对旗下的木塑产品提出更高的耐候要求，往往会提出要求木塑板使用寿命在10年甚至几十年以上。开发新一代的适用性更强的耐候母粒，是木塑行业的最新技术要求之一。
针对木塑板行业的抗老化问题，从公开发表的论文，公开的专利以及行业会议等相关资料分析来看，主要的技术思路就是添加一定的紫外吸收剂和光稳定剂到皮层材料中，来解决木塑板在户外使用环境中的老化问题，但目前行业内没有对紫外吸收剂和光稳定剂在木塑板抗老化过程中的作用机理进行深入的研究，导致现有的木塑板行业的抗老化配方设计比较盲目，抗老化效能低下，生产成本居高不下，不利于抗老化母粒在木塑板行业的市场应用。
专利CN 104311948 A公开了一种PE木塑板的制备方法，通过加入一定量的紫外吸收剂，来赋予木塑板一定的抗老化性能，但紫外吸收剂一般分子量300-500之间，在3-5年内的确能够对木塑板提供较好的耐候性能，但随着时间的推移，小分子的紫外吸收剂会因为析出而导致失效，从而导致木塑板不再具有抗老化的性能。专利CN107933028 A公开了PE双层共挤的面层料配方，也是通过添加紫外吸收剂来赋予木塑板的老化问题，但跟专利CN104311948A一样的问题，紫外吸收剂时间长了容易析出。另外，PE木塑板在长期使用过程中不可避免得会因为高分子断链而产生自由基，自由基是PE木塑板发生老化现象的根本原因，而根据紫外吸收剂的抗老化原理，它并不能捕捉自由基，因此在长期使用过程中紫外吸收剂的抗老化效能实际上要比光稳定剂差一些。
发明内容
针对以上现有技术存在的缺点和不足之处，本发明的首要目的在于提供一种抗老化母粒UV-H300PE。
本发明的另一目的在于提供上述抗老化母粒UV-H300PE的制备方法。
本发明的再一目的在于提供上述抗老化母粒UV-H300PE在双层共挤PE木塑板皮层料中的应用。本发明用于双层共挤PE木塑板皮层料的抗老化母粒UV-H300PE，赋予了木塑板在长期使用过程中的优异的抗老化性能，具有加工简单，性能稳定，成本较低，使用方便等诸多优点。
本发明目的通过以下技术方案实现：
一种抗老化母粒UV-H300PE，包括以下质量百分含量的组分：
Figure BDA0003528851930000031
进一步地，所述HDPE树脂为低熔指挤出级的HDPE树脂，比如大韩油化的P600。低熔指有利于木塑板挤出工艺，这里用作UV-H300PE耐候母粒的载体。
进一步地，所述聚乙烯蜡为沙索的聚乙烯蜡Enhance P20。相对于其他的聚乙烯蜡具有熔点高，分子量分布窄等特点。
进一步地，所述紫外吸收剂为二苯甲酮类紫外吸收剂UV-531、苯并三氮唑类紫外吸收剂UV-360、三嗪类紫外吸收剂UV-1164中的一种或者几种。主要的作用在于提供颜色保护作用和木塑板中前期的抗老化作用。
进一步地，所述光稳定剂为低碱性NOR型受阻胺光稳定剂UV-2020、低碱性NOR型受阻胺光稳定剂UV-119、低碱性NR型受阻胺类光稳定剂UV-3529中一种或者几种。主要作用是捕捉PE木塑板在长期使用过程中因为阳光照射高分子断链产生的自由基，给木塑板提供中后期的抗老化作用。
进一步地，本发明所述增强剂三烯丙基异氰脲酸酯可降低紫外吸收剂的析出和增强NOR或NR型受阻胺类光稳定剂对自由基的捕捉和消耗，有效协同提高紫外吸收剂和光稳定剂的抗老化性能。
进一步地，所述主抗氧剂为抗氧剂1790、抗氧剂245、抗氧剂1076、抗氧剂1010中的一种或者几种。其主要作用是防止母粒在加工过程中因为高温的加工环境而导致的热氧老化。
进一步地，所述辅助抗氧剂为抗氧剂9228、抗氧剂636、抗氧剂PEP-Q中的一种或者几种。其主要作用在于增强母粒加工过程中高分子材料的加工稳定性，并提供颜色保持性。
上述抗老化母粒UV-H300PE的制备方法，包括如下制备步骤：
将各原料组分经搅拌混合后，加入到双螺杆挤出机料斗，经过双螺杆挤出机挤出造粒，经过筛选，磁力分离，得到所述抗老化母粒UV-H300PE。
进一步地，所述搅拌混合是指在常温条件下，在高混机中以搅拌速度为600rpm的速度搅拌5min。
进一步地，所述双螺杆挤出机挤出造粒的条件为：挤出机的料筒后段温度设定为170～190℃，挤出机的料筒中段温度设定为190～200℃，挤出机的料筒前段温度设定为190～200℃，将通过双螺杆挤出机挤出得到的条料通过常温下自来水冷却，经过热风干燥后进行切粒。
进一步地，所述筛选是指通过振动筛筛选颗粒直径为0.3-0.5mm，长度为0.5-1mm的颗粒为成品，其他尺寸的颗粒回收利用；所述磁力分离是指通过磁力分离器，除去其中包含微量金属的不合格颗粒。
上述抗老化母粒UV-H300PE在双层共挤PE木塑板皮层料中的应用。
与木塑板行业现有的抗老化解决方案相比相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明抗老化母粒通过NOR或者NR型受阻胺类光稳定剂的添加，增强了木塑板长期使用过程中的抗老化性能。
(2)本发明配方设计中选用的是NOR或者NR型的受阻胺类光稳定剂，碱性低，赋予了木塑板在酸雨条件下的稳定性，解决了常规受阻胺类光稳定剂碱性较强，在酸雨环境下容易失效的问题，具有较好的环境适应性。
(3)本发明通过加入增强剂三烯丙基异氰脲酸酯，可降低紫外吸收剂的析出和增强NOR或NR型受阻胺类光稳定剂对自由基的捕捉和消耗，有效协同提高紫外吸收剂和光稳定剂的抗老化性能。
(4)本发明系统性对配方中紫外吸收剂和光稳定剂的氙灯老化表现进行了研究，通过实验相关数据为配方的科学设计提供了数据支持，为后续的木塑板行业的抗老化配方开发提供了理论依据。
附图说明
图1为本发明实施例1所得抗老化母粒UV-H300PE的实物形貌图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
本实施例的一种用于双层共挤PE木塑板皮层料的抗老化母粒UV-H300PE，包括以下质量百分含量的组分：
Figure BDA0003528851930000051
所述用于双层共挤PE木塑板皮层料的抗老化母粒UV-H300PE，通过如下方法制备得到：
(1)将各组分混合，在温度为25℃条件下，在高混机中以搅拌速度为600rpm的速度搅拌5分钟。
(2)步骤(1)得到的混合物，进入双螺杆挤出机进行造粒，挤出机的料筒后段温度设定为170～190℃，挤出机的料筒中段温度设定为190～200℃，挤出机的料筒前段温度设定为190～200℃，将通过双螺杆挤出机挤出得到的条料通过常温下自来水冷却，经过热风干燥后进行切粒即可。
(3)将得到的颗粒通过振动筛，颗粒的直径为0.3-0.5mm，长度为0.5-1mm的为成品，其他尺寸的颗粒回收利用。
(4)将步骤(3)所得到的尺寸合格的颗粒过磁力分离器，除去其中包含微量金属的不合格颗粒，得到抗老化母粒UV-H300PE。
本实施例所得抗老化母粒UV-H300PE的实物形貌图如图1所示。
实施例2
本实施例的一种用于双层共挤PE木塑板皮层料的抗老化母粒UV-H300PE，包括以下质量百分含量的组分：
Figure BDA0003528851930000061
所述用于双层共挤PE木塑板皮层料的抗老化母粒UV-H300PE，通过如下方法制备得到：
(1)将各组分混合，在温度为25℃条件下，在高混机中以搅拌速度为600rpm的速度搅拌5分钟。
(2)步骤(1)得到的混合物，进入双螺杆挤出机进行造粒，挤出机的料筒后段温度设定为170～190℃，挤出机的料筒中段温度设定为190～200℃，挤出机的料筒前段温度设定为190～200℃，将通过双螺杆挤出机挤出得到的条料通过常温下自来水冷却，经过热风干燥后进行切粒即可。
(3)将得到的颗粒通过振动筛，颗粒的直径为0.3-0.5mm，长度为0.5-1mm的为成品，其他尺寸的颗粒回收利用。
(4)将步骤(3)所得到的尺寸合格的颗粒过磁力分离器，除去其中包含微量金属的不合格颗粒，得到抗老化母粒UV-H300PE。
实施例3
本实施例的一种用于双层共挤PE木塑板皮层料的抗老化母粒UV-H300PE，包括以下质量百分含量的组分：
Figure BDA0003528851930000071
所述用于双层共挤PE木塑板皮层料的抗老化母粒UV-H300PE，通过如下方法制备得到：
(1)将各组分混合，在温度为25℃条件下，在高混机中以搅拌速度为600rpm的速度搅拌5分钟。
(2)步骤(1)得到的混合物，进入双螺杆挤出机进行造粒，挤出机的料筒后段温度设定为170～190℃，挤出机的料筒中段温度设定为190～200℃，挤出机的料筒前段温度设定为190～200℃，将通过双螺杆挤出机挤出得到的条料通过常温下自来水冷却，经过热风干燥后进行切粒即可。
(3)将得到的颗粒通过振动筛，颗粒的直径为0.3-0.5mm，长度为0.5-1mm的为成品，其他尺寸的颗粒回收利用。
(4)将步骤(3)所得到的尺寸合格的颗粒过磁力分离器，除去其中包含微量金属的不合格颗粒，得到抗老化母粒UV-H300PE。
实施例4
本实施例的一种用于双层共挤PE木塑板皮层料的抗老化母粒UV-H300PE，包括以下质量百分含量的组分：
Figure BDA0003528851930000081
所述用于双层共挤PE木塑板皮层料的抗老化母粒UV-H300PE，通过如下方法制备得到：
(1)将各组分混合，在温度为25℃条件下，在高混机中以搅拌速度为600rpm的速度搅拌5分钟。
(2)步骤(1)得到的混合物，进入双螺杆挤出机进行造粒，挤出机的料筒后段温度设定为170～190℃，挤出机的料筒中段温度设定为190～200℃，挤出机的料筒前段温度设定为190～200℃，将通过双螺杆挤出机挤出得到的条料通过常温下自来水冷却，经过热风干燥后进行切粒即可。
(3)将得到的颗粒通过振动筛，颗粒的直径为0.3-0.5mm，长度为0.5-1mm的为成品，其他尺寸的颗粒回收利用。
(4)将步骤(3)所得到的尺寸合格的颗粒过磁力分离器，除去其中包含微量金属的不合格颗粒，得到抗老化母粒UV-H300PE。
对比例1
本对比例与实施例1相比，未加入增强剂TAIC，其余完全相同。
对比例2
本对比例与实施例1相比，未加入紫外吸收剂UV-360和光稳定剂UV-2020，其余完全相同。
对以上实施例及对比例制备得到的抗老化母粒UV-H300PE，按照木塑板行业的国家标准GB/T 24508-2020所建议的人工加速老化实验中的氙灯老化条件，2000小时后，进行色差值测试，结果如下表1所示：
表1
Figure BDA0003528851930000091
通过以上结果可以看出：本发明的一种用于双层共挤PE木塑板皮层料的抗老化母粒UV-H300PE，按照GB/T24508-2020建议的人工加速老化条件，进行氙灯老化测试2000小时，我们发现本发明的抗老化母粒UV-H300PE对双层共挤PE木塑板皮层提供了良好的耐候保护效果，能够在高标准耐候木塑板中得到广泛的应用。通过与对比例1和2的比较结果可以看出，增强剂TAIC与紫外吸收剂和光稳定剂具有良好的协同作用：在未加入增强剂TAIC的情况下，经1500h以上氙灯老化测试结果与加入TAIC的实施例1差距逐渐显著。其原因在于TAIC的分子结构可降低紫外吸收剂在HDPE树脂中的析出，且其结构中的不饱和双键有助于增强NOR或NR型受阻胺类光稳定剂对自由基的捕捉和消耗。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其它的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种抗老化母粒UV-H300PE，其特征在于，包括以下质量百分含量的组分：
Figure FDA0003528851920000011
2.根据权利要求1所述的一种抗老化母粒UV-H300PE，其特征在于，所述HDPE树脂为低熔指HDPE树脂。
3.根据权利要求1所述的一种抗老化母粒UV-H300PE，其特征在于，所述聚乙烯蜡为沙索Enhance P20高熔点聚乙烯蜡。
4.根据权利要求1所述的一种抗老化母粒UV-H300PE，其特征在于，所述紫外吸收剂为二苯甲酮类紫外吸收剂UV-531、苯并三氮唑类紫外吸收剂UV-360、三嗪类紫外吸收剂UV-1164中的一种或者几种。
5.根据权利要求1所述的一种抗老化母粒UV-H300PE，其特征在于，所述光稳定剂为低碱性NOR型受阻胺光稳定剂UV-2020、低碱性NOR型受阻胺光稳定剂UV-119、低碱性NR型受阻胺类光稳定剂UV-3529中一种或者几种。
6.根据权利要求1所述的一种抗老化母粒UV-H300PE，其特征在于，所述主抗氧剂为抗氧剂1790、抗氧剂245、抗氧剂1076、抗氧剂1010中的一种或者几种。
7.根据权利要求1所述的一种抗老化母粒UV-H300PE，其特征在于，所述辅助抗氧剂为抗氧剂9228、抗氧剂636、抗氧剂PEP-Q中的一种或者几种。
8.权利要求1～7任一项所述的一种抗老化母粒UV-H300PE的制备方法，其特征在于，包括如下制备步骤：
将各原料组分经搅拌混合后，加入到双螺杆挤出机料斗，经过双螺杆挤出机挤出造粒，经过筛选，磁力分离，得到所述抗老化母粒UV-H300PE。
9.根据权利要求8所述的一种抗老化母粒UV-H300PE的制备方法，其特征在于，所述搅拌混合是指在常温条件下，在高混机中以搅拌速度为600rpm的速度搅拌5min；所述双螺杆挤出机挤出造粒的条件为：挤出机的料筒后段温度设定为170～190℃，挤出机的料筒中段温度设定为190～200℃，挤出机的料筒前段温度设定为190～200℃，将通过双螺杆挤出机挤出得到的条料通过常温下自来水冷却，经过热风干燥后进行切粒；所述筛选是指通过振动筛筛选颗粒直径为0.3-0.5mm，长度为0.5-1mm的颗粒为成品，其他尺寸的颗粒回收利用；所述磁力分离是指通过磁力分离器，除去其中包含微量金属的不合格颗粒。
10.权利要求1～7任一项所述的一种抗老化母粒UV-H300PE在双层共挤PE木塑板皮层料中的应用。
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