CN114806021A - 一种家电用环保耐腐蚀白色塑料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种家电用环保耐腐蚀白色塑料及其制备方法，属于家电塑料制备技术领域。所述白色塑料包括以下重量百分比的原料：聚丙烯35‑55％、聚苯乙烯27％‑55％、相容剂3‑8％、增韧剂4‑10％、抗氧化剂0.1‑1％、润滑剂0.1‑0.5％。本发明采用聚丙烯和聚苯乙烯为基体树脂料，利用聚丙烯替代大量的聚苯乙烯，极大地降低了白色塑料中聚苯乙烯的含量，且利用了聚丙烯的韧性和耐化学弥补聚苯乙烯易开裂的缺点，同时使得所得的白色塑料保持了聚乙烯制塑料表面光泽的优点，且聚丙烯树脂相较于聚苯乙烯树脂密度更小，所得的白色塑料整体降重至10‑15％。

Description

一种家电用环保耐腐蚀白色塑料及其制备方法

技术领域

本发明属于家电塑料制备技术领域，具体地，涉及一种家电用环保耐腐蚀白色塑料及其制备方法。

背景技术

现阶段白色家电主要塑料件都是以聚苯乙烯为主要基料，但聚苯乙烯中含有的苯乙烯对人体有一定的危害，单独使用聚苯乙烯为基料，存在一定的局限性。且聚苯乙烯在光和热的双重作用下，容易发生老化变脆的问题，导致由其制成的白色家电易出现黄变，给使用者以质量差、低廉的影响，不利于后续家电的服务和销售。

为此，有必要提高聚苯乙烯塑料的抗老化性能。如中国专利CN110746712B公开的一种抗老化聚苯乙烯塑料制品，包括：100-120Kg的聚苯乙烯、10-15Kg的甲基丙烯酸乙酯、3-12Kg的聚对苯二甲酸乙二醇酯、0.5-4Kg的有机稀土复合稳定剂、2-7Kg的硬脂酰苯甲酰甲烷、0.1-0.8Kg的4-乙酰苯基硫酸钾、4-8Kg的碳化硅纤维、3-10Kg的钛白粉、1-5Kg的碳酸钙、0.1-0.5Kg的偶联剂、4-9Kg的增韧剂，2-7Kg的润滑剂。通过基丙烯酸乙酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯的引入，避免单独使用聚苯乙烯，提高塑料的环保性，同时，通过有机稀土复合稳定剂、钛白粉、碳酸钙、偶联剂的引入，提高聚苯乙烯的耐热和耐光照性能，提高其抗老化性能。但是，聚苯乙烯塑料耐化学性较低，在实际家电应用中，如若接触油制品，易出现裂纹。

因此，开发出一种耐腐蚀、抗老化且环保的白色塑料是目前白色家电用塑料亟需解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种家电用环保耐腐蚀白色塑料及其制备方法，以解决背景技术中提到的问题。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种家电用环保耐腐蚀白色塑料，包括以下重量百分比的原料：聚丙烯35-55％、聚苯乙烯27％-55％、相容剂3-8％、增韧剂4-10％、抗氧化剂0.1-1％、润滑剂0.1-0.5％。

进一步地，所述相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯、马来酸酐接枝聚乙烯、马来酸酐接枝丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物中的一种或几种任意比的混合。

进一步地，所述抗氧化剂包括以下步骤制成：

步骤A1、将三羟甲基丙烷三缩水甘油醚、己二胺、阻聚剂和冰醋酸混合后，在避光、氮气保护下，用冷凝水控制反应体系的温度为75-85℃，搅拌反应8-12h，然后降至60℃减压旋蒸去除溶剂，得支化多胺，其中，三羟甲基丙烷三缩水甘油醚、己二胺的摩尔比为1:3，阻聚剂的加入质量为三羟甲基丙烷三缩水甘油醚、己二胺总质量的3-5％，阻聚剂为甲基氢醌；

在上述反应中，利用三羟甲基丙烷三缩水甘油醚中环氧基和己二胺中氨基的开环反应，并通过控制三羟甲基丙烷三缩水甘油醚、己二胺的摩尔比，以及阻聚剂的作用下，以氨基封端，得支化多胺，可知，该支化多胺的分子结构中含有环氧基开环存在的羟基；

步骤A2、将支化多胺和碳酸钾溶解在去离子水中，然后在0℃缓慢滴加3,5-双(叔丁基)-4-羟基苯丙酰氯的二甲基乙酰胺溶液，滴加完毕，在25℃恒温下反应10-14h，停止反应，反应混合物在5℃下静置24h后，取有机层并在60℃下减压蒸馏，除去溶剂，得粗品，然后用二甲基乙酰胺溶解，并用饱和NaC l水溶液洗涤该溶液数次，所得的有机相用无水硫酸镁干燥，过滤，有机相旋蒸，得支化受阻酚，其中，支化多胺、碳酸钾、3,5-双(叔丁基)-4-羟基苯丙酰氯的质量比为6-6.5:10-12:9-10；

在上述反应中，利用含羟基多胺化合物中的封端氨基和3,5-双(叔丁基)-4-羟基苯丙酰氯中的酰氯基反应，使得其接枝有受阻酚结构，得支化受阻酚，可知该受阻酚的分子中具有多个受阻酚结构，具有优异的抗氧化性能；

步骤A3、将支化受阻酚、对甲苯磺酸和二甲基乙酰胺混合均匀后，加入甲基丙烯酸，加热至80-90℃，搅拌反应6-10h，停止反应，降温至60℃减压旋蒸，得粗产品，水洗数次，干燥，并用乙醇重结晶，得抗氧化剂，其中，支化受阻酚、甲基丙烯酸的质量比为150:3-4，对甲苯磺酸的加入质量为支化受阻酚和甲基丙烯酸的总质量的1-3％。

在上述反应中，利用支化受阻酚中含有的羟基与甲基丙烯酸的反应，使得支化多酚接有双键。

进一步地，所述增韧剂为接枝蓖麻油，并包括以下步骤制成：

将环氧化蓖麻油和吡啶混合后，用冷凝水控制反应温度为40-65℃，搅拌下缓慢滴加二甲基乙烯基氯硅烷，滴加完全后，搅拌反应3-5h，停止反应，用碳酸氢钠溶液洗涤，再用去离子水洗至洗涤液呈中性，然后无水硫酸镁干燥，过滤，有机相旋转蒸发，得接枝蓖麻油，其中，环氧化蓖麻油、吡啶、二甲基乙烯基氯硅烷的质量比为100:20-30:80-90。

在上述反应中，利用蓖麻油中的羟基和二甲基乙烯基氯硅烷中的氯基发生取代反应，得接枝蓖麻油。

进一步地，所述环氧化蓖麻油采用本领域技术人员熟知的过氧化氢催化氧化法，具体地，可以按照下列步骤制备：

将蓖麻油、冰醋酸、酸性氧化铝和尿素混合均匀后，用冷凝水控制反应温度为50-55℃，搅拌下缓慢滴加30wt％双氧水，滴加完全后，升温至60-65℃，并搅拌反应10-12h，停止反应，将反应物分液，滤去水层，油层用3wt％的碳酸钠溶液洗涤至pH为6-7，然后去离子水洗至洗涤液呈中性，油层减压旋蒸，得蓖麻油，其中，蓖麻油、酸性氧化铝、尿素、双氧水的质量比100:5-8:2.5-4:40-50。

进一步地，所述润滑剂为硬脂酸钡、硬脂酸锌、硬脂酸镁、石蜡、聚乙二醇蜡中的一种或几种任意比的混合。

一种家电用环保耐腐蚀白色塑料的制备方法，包括以下步骤：

将聚丙烯、聚苯乙烯和相容剂搅拌混合均匀后，加入增韧剂、抗氧化剂和润滑剂，继续搅拌混合均匀，然后经挤出造粒，注塑成型，得一种家电用环保耐腐蚀白色塑料，其中，注塑成型温度为210-250℃。

本发明的有益效果：

本发明采用聚丙烯和聚苯乙烯为基体树脂料，利用聚丙烯替代大量的聚苯乙烯，极大地降低了白色塑料中聚苯乙烯的含量，且利用了聚丙烯的韧性和耐化学弥补聚苯乙烯易开裂的缺点，同时使得所得的白色塑料保持了聚乙烯制塑料表面光泽的优点，且聚丙烯树脂相较于聚苯乙烯树脂密度更小，所得的白色塑料整体降重至10-15％；为了提高所得的白色塑料的机械强度、韧性、抗老化、耐热和环保性，本发明引入了自制的抗氧化剂和增韧剂，所述抗氧化剂为支化结构特征，具有较大的空间位阻效应，在基体树脂料中能够均匀分散，且一个分子中具有多个受阻酚结构和多个双键，具有高抗氧化性特征和反应特性；所述增韧剂为接枝蓖麻油，接枝有硅烷链，具有蓖麻油系列增塑剂的耐抽提、环保特性，具有优异的增韧增塑的作用，提高所得白色塑料的韧性，突出的是，该接枝蓖麻油接枝有硅烷链，引入了硅烷链和双键，一方面，硅烷链的引入提高了蓖麻油类增塑剂的热稳定性，可以发挥硅系阻燃剂的特性，进而提高所得白色塑料的耐热性，另一方面，双键配和蓖麻油支化结构特征，其能够与塑料体系中的聚丙烯、聚苯乙烯、抗氧化剂发生在高温下发生交联，促进所得白色塑料体系形成互穿的交联网络，提高了白色塑料的交联度，进而提高了所得白色塑料的耐化学腐蚀和耐热稳定性，且抗氧化剂接入该互穿网络，使所得白色塑料的抗氧化性耐久性好。

综上所述，本发明获得的白色塑料具有良好的韧性、抗老化性、耐化学腐蚀性。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，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

抗氧化剂的制备：

步骤A1、将0.1mo l三羟甲基丙烷三缩水甘油醚、0.3mo l己二胺、阻聚剂和50mL冰醋酸混合后，在避光、氮气保护下，用冷凝水控制反应体系的温度为75℃，搅拌反应12h，然后降至60℃减压旋蒸去除溶剂，得支化多胺，阻聚剂的加入质量为三羟甲基丙烷三缩水甘油醚、己二胺总质量的3％，阻聚剂为甲基氢醌；

步骤A2、将60g支化多胺和100g碳酸钾溶解在300mL去离子水中，然后在0℃缓慢滴加170mL含有90g 3,5-双(叔丁基)-4-羟基苯丙酰氯的二甲基乙酰胺溶液，滴加完毕，在25℃恒温下反应10h，停止反应，反应混合物在5℃下静置24h后，取有机层并在60℃下减压蒸馏，除去溶剂，得粗品，然后用二甲基乙酰胺溶解，并用饱和NaC l水溶液洗涤该溶液数次，所得的有机相用无水硫酸镁干燥，过滤，有机相旋蒸，得支化受阻酚；

步骤A3、将150g支化受阻酚、对甲苯磺酸和200mL二甲基乙酰胺混合均匀后，加入3g甲基丙烯酸，加热至80-90℃，搅拌反应6-10h，停止反应，降温至60℃减压旋蒸，得粗产品，水洗数次，干燥，并用乙醇重结晶，得抗氧化剂，对甲苯磺酸的加入质量为支化受阻酚和甲基丙烯酸的总质量的1％。

实施例2

抗氧化剂的制备：

步骤A1、将0.1mo l三羟甲基丙烷三缩水甘油醚、0.3mo l己二胺、阻聚剂和50mL冰醋酸混合后，在避光、氮气保护下，用冷凝水控制反应体系的温度为85℃，搅拌反应8h，然后降至60℃减压旋蒸去除溶剂，得支化多胺，阻聚剂的加入质量为三羟甲基丙烷三缩水甘油醚、己二胺总质量的5％，阻聚剂为甲基氢醌；

步骤A2、将65g支化多胺和120g碳酸钾溶解在300mL去离子水中，然后在0℃缓慢滴加170mL含有100g 3,5-双(叔丁基)-4-羟基苯丙酰氯的二甲基乙酰胺溶液，滴加完毕，在25℃恒温下反应14h，停止反应，反应混合物在5℃下静置24h后，取有机层并在60℃下减压蒸馏，除去溶剂，得粗品，然后用二甲基乙酰胺溶解，并用饱和NaC l水溶液洗涤该溶液数次，所得的有机相用无水硫酸镁干燥，过滤，有机相旋蒸，得支化受阻酚；

步骤A3、将150g支化受阻酚、对甲苯磺酸和200mL二甲基乙酰胺混合均匀后，加入4g甲基丙烯酸，加热至90℃，搅拌反应60h，停止反应，降温至60℃减压旋蒸，得粗产品，水洗数次，干燥，并用乙醇重结晶，得抗氧化剂，对甲苯磺酸的加入质量为支化受阻酚和甲基丙烯酸的总质量的3％。

实施例3

接枝蓖麻油(增韧剂)的制备：

将100g环氧化蓖麻油和20g吡啶混合后，用冷凝水控制反应温度为40℃，搅拌下缓慢滴加80g二甲基乙烯基氯硅烷，滴加完全后，搅拌反应5h，停止反应，用碳酸氢钠溶液洗涤，再用去离子水洗至洗涤液呈中性，然后无水硫酸镁干燥，过滤，有机相旋转蒸发，得接枝蓖麻油。

实施例4

接枝蓖麻油(增韧剂)的制备：

将100g环氧化蓖麻油和30g吡啶混合后，用冷凝水控制反应温度为65℃，搅拌下缓慢滴加90g二甲基乙烯基氯硅烷，滴加完全后，搅拌反应3h，停止反应，用碳酸氢钠溶液洗涤，再用去离子水洗至洗涤液呈中性，然后无水硫酸镁干燥，过滤，有机相旋转蒸发，得接枝蓖麻油。

实施例5

一种家电用环保耐腐蚀白色塑料：

步骤一、准备包括以下重量百分比的原料：聚丙烯35％、聚苯乙烯55％、相容剂3％、增韧剂6％、抗氧化剂0.5％、润滑剂0.5％；

步骤二、将聚丙烯、聚苯乙烯和相容剂搅拌混合均匀后，加入增韧剂、抗氧化剂和润滑剂，继续搅拌混合均匀，然后经挤出造粒，注塑成型，得一种家电用环保耐腐蚀白色塑料，注塑成型温度为210-250℃。

实施例6

一种家电用环保耐腐蚀白色塑料：

步骤一、准备包括以下重量百分比的原料：聚丙烯49％、聚苯乙烯33％、相容剂7％、增韧剂10％、抗氧化剂0.7％、润滑剂0.3％；

步骤二、将聚丙烯、聚苯乙烯和相容剂搅拌混合均匀后，加入增韧剂、抗氧化剂和润滑剂，继续搅拌混合均匀，然后经挤出造粒，注塑成型，得一种家电用环保耐腐蚀白色塑料，注塑成型温度为210-250℃。

实施例7

一种家电用环保耐腐蚀白色塑料：

步骤一、准备包括以下重量百分比的原料：聚丙烯55％、聚苯乙烯27％、相容剂7％、增韧剂10％、抗氧化剂0.9％、润滑剂0.1％；

步骤二、将聚丙烯、聚苯乙烯和相容剂搅拌混合均匀后，加入增韧剂、抗氧化剂和润滑剂，继续搅拌混合均匀，然后经挤出造粒，注塑成型，得一种家电用环保耐腐蚀白色塑料，注塑成型温度为210-250℃。

对比例1

一种家电用环保耐腐蚀白色塑料：

与实施例5相比，将抗氧化剂替换成抗氧化剂1010，其余相同。

对比例2

一种家电用环保耐腐蚀白色塑料：

与实施例6相比，将接枝蓖麻油替换成环氧化蓖麻油，其余相同。

实施例8

将实施例5-7和对比例1-2获得的白色塑料进行以下性能测试：

拉伸强度与拉伸伸长率：按照ASTM D638进行测试；

悬梁臂缺口冲击强度：按照ASTM D4812进行测试；

弯曲强度：按照GB/T 9341进行测试；

维卡软性温度：按照GB/T 1633标准测试；

耐油性：将试样条涂满色拉油，观察涂有后有无裂纹的产生。

耐光老化性能：在UVA-340灯管循环照射的耐光老化性能测试，以色差变化值为计；

上述测试如表1所述。

表1

从表1中的数据可以看出本发明提供的白色塑料具有良好的韧性、耐油性和抗氧化性。

在说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上内容仅仅是对本发明所作的举例和说明，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 (8)

1.一种家电用环保耐腐蚀白色塑料，其特征在于：包括以下重量百分比的原料：聚丙烯35-55％、聚苯乙烯27％-55％、相容剂3-8％、增韧剂4-10％、抗氧化剂0.1-1％、润滑剂0.1-0.5％；

所述抗氧化剂包括以下步骤制成：

将支化受阻酚、对甲苯磺酸和二甲基乙酰胺混合均匀后，加入甲基丙烯酸，加热至80-90℃，搅拌反应6-10h，停止反应，经后处理，得抗氧化剂。

2.根据权利要求1所述的一种家电用环保耐腐蚀白色塑料，其特征在于：所述支化受阻酚、甲基丙烯酸的质量比为150:3-4。

3.根据权利要求1所述的一种家电用环保耐腐蚀白色塑料，其特征在于：所述支化受阻酚包括以下步骤制成：

步骤A1、将三羟甲基丙烷三缩水甘油醚、己二胺、阻聚剂和冰醋酸混合后，在避光、氮气保护下，用冷凝水控制反应体系的温度为75-85℃，搅拌反应8-12h，然后减压旋蒸，得支化多胺；

步骤A2、将支化多胺和碳酸钾溶解在去离子水中，然后在0℃缓慢滴加3,5-双(叔丁基)-4-羟基苯丙酰氯的二甲基乙酰胺溶液，滴加完毕，在25℃恒温下反应10-14h，停止反应，经后处理，得支化受阻酚。

4.根据权利要求3所述的一种家电用环保耐腐蚀白色塑料，其特征在于：步骤A1中三羟甲基丙烷三缩水甘油醚、己二胺的摩尔比为1:3。

5.根据权利要求3所述的一种家电用环保耐腐蚀白色塑料，其特征在于：步骤A2中支化多胺、碳酸钾、3,5-双(叔丁基)-4-羟基苯丙酰氯的质量比为6-6.5:10-12:9-10。

6.根据权利要求1所述的一种家电用环保耐腐蚀白色塑料，其特征在于：所述增韧剂为改性蓖麻油，包括以下步骤制成：

将环氧化蓖麻油和吡啶混合后，用冷凝水控制反应温度为40-65℃，搅拌下缓慢滴加二甲基乙烯基氯硅烷，滴加完全后，搅拌反应3-5h，停止反应，经后处理，得接枝蓖麻油。

7.根据权利要求6所述的一种家电用环保耐腐蚀白色塑料，其特征在于：环氧化蓖麻油、吡啶、二甲基乙烯基氯硅烷的质量比为100:20-30:80-90。

8.根据权利要求1所述的一种家电用环保耐腐蚀白色塑料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

将聚丙烯、聚苯乙烯和相容剂搅拌混合均匀后，加入增韧剂、抗氧化剂和润滑剂，继续搅拌混合均匀，然后经挤出造粒，注塑成型，得一种家电用环保耐腐蚀白色塑料。