CN114957861B - 一种聚丙烯材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种聚丙烯材料及其制备方法，属于聚丙烯材料领域。一种聚丙烯材料的制备方法，由以下步骤组成：一次混料、二次混料、造粒。所述一次混料中，采用均聚聚丙烯、乙烯‑丁烯共聚物、改性稀土氧化物、增强剂、抗氧剂；所述二次混料中，采用共聚聚丙烯、纳米二氧化硅、光稳定剂UV‑P、热稳定剂DLTP。本发明的聚丙烯材料拉伸强度为83.3‑86.5MPa，弯曲强度为119.2‑124.6MPa，弯曲模量为4326‑4461MPa，缺口冲击强度为145.8‑152.6J/m，热变形温度为166‑169℃，耐紫外老化性能合格，抗光氧老化性能好。

Description

一种聚丙烯材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及聚丙烯材料领域，尤其是涉及一种聚丙烯材料及其制备方法。
背景技术
聚丙烯简称PP，是一种无色、无臭、无毒、半透明固体物质。聚丙烯是一种性能优良的热塑性合成树脂，聚丙烯与其他通用热塑性塑料相比，具有原料来源丰富、价格低廉、相对密度小、耐应力、耐化学腐蚀、耐磨性好、可回收再利用等优点。同时，聚丙烯材料的力学性能均衡、加工性能好，抗挠曲性及电绝缘性好，也是通用树脂中耐热性最好的产品。这使得聚丙烯自问世以来，便迅速在机械、汽车、电子电器、建筑、纺织、包装、农林渔业和食品工业等众多领域得到广泛的开发应用。而且由于其良好的可塑性，聚丙烯材料正逐步替代木制产品、金属产品等。另外，聚丙烯还具有良好的接枝和复合功能，可以与其它材料进行共混改性。聚丙烯不论从产量和用量上，还是从性能来看，都是塑料中最有前途的材料之一。
但是，聚丙烯中存在有不稳定的叔碳原子，在有氧存在的情况下，只需要很小一部分能量（如热辐射、紫外线辐射等）就可将叔碳原子上的氢脱除，使之成为叔碳自由基。叔碳自由基非常活跃，它能使分子链发生各种反应，如链增长、链降解等，从而使聚丙烯丧失原有性能，出现光氧老化现象，进而导致聚丙烯发生老化、黄变，其不仅导致聚丙烯力学性能大幅降低，还导致聚丙烯的使用寿命的大幅衰减。
现有技术中比较有效的方法是，向聚丙烯材料中添加抗氧剂、光稳定剂、热稳定剂等原料助剂，然后通过熔融共混改性的方式，改善聚丙烯材料的抗光氧老化性能。但是发明人经研究发现，向聚丙烯材料中添加的抗氧剂、光稳定剂、热稳定剂等原料助剂，会影响聚丙烯的力学性能，如拉伸强度、抗冲击性能等；无法在改善聚丙烯材料抗光氧老化性能的同时，提升聚丙烯材料的拉伸强度，以及抗冲击性能。
由此，提供一种能够有效改善聚丙烯材料抗光氧老化性能、抗紫外线辐射性能的同时，提升聚丙烯材料的力学性能，对于聚丙烯材料的发展、应用均具有重要意义。
发明内容
为解决现有技术中存在的技术问题，本发明提供一种聚丙烯材料及其制备方法，能够克服添加的原料助剂所产生的不利影响，能够在有效改善聚丙烯抗光氧老化性能的同时，有效提升聚丙烯材料的拉伸强度、抗冲击性能。
为解决以上技术问题，本发明采取的技术方案如下：
一种聚丙烯材料的制备方法，所述制备方法由以下步骤组成：一次混料、二次混料、造粒。
所述一次混料的方法为，将预定份数的均聚聚丙烯、乙烯-丁烯共聚物、改性稀土氧化物、增强剂、抗氧剂投入至混料机内，在50-70℃温度条件下，以700-900rpm的搅拌速度，搅拌混料10-20min，制得一次混合物；然后将一次混合物投入至低温辐射装置内，在纯氮气气氛保护条件下，在2-5℃温度条件下，采用60Co源对一次混合物进行辐射处理，辐射剂量率为1-2kGy/h，控制总吸收剂量为20-30kGy，制得一次混合料；
所述一次混料中，均聚聚丙烯、乙烯-丁烯共聚物、改性稀土氧化物、增强剂、抗氧剂的重量份比值为60-70:10-15:5-10:20-30:1-1.5；
所述一次混料中，均聚聚丙烯在230℃、2.16kg载荷作用下，熔体流动速率为25-40g/min；
所述一次混料中，所述抗氧剂为抗氧剂1010。
所述一次混料中，改性稀土氧化物的制备方法为，将氧化铈和氧化镧投入至高速搅拌机内，在40-70℃温度条件下，以800-1000rpm的搅拌速度，搅拌5-10min，制得混合稀土氧化物；然后将混合稀土氧化物、烷基酚聚氧乙烯醚、十二烷基磷酸单酯、油酸投入至2-4倍体积的乙醇水溶液内，在40-50℃温度条件下，超声分散20-40min后，滤出固体物；将所述固体物投入至真空度为0.05-0.08MPa环境下，95-105℃干燥至水分含量为2-3%，制得改性稀土氧化物；
所述改性稀土氧化物的制备中，氧化铈与氧化镧的重量份比值为2-3:1；
所述改性稀土氧化物的制备中，混合稀土氧化物、烷基酚聚氧乙烯醚、十二烷基磷酸单酯、油酸的重量份比值为50-60:1-2:0.5-1:0.2-0.5；
所述改性稀土氧化物的制备中，乙醇水溶液中，乙醇的体积分数为30-40%。
所述一次混料中，增强剂的制备方法由以下步骤组成：前处理、改性、后处理；
所述一次混料中，增强剂的制备中，前处理的方法为，将硅酸铝纤维投入至5-8倍体积的丙酮水溶液中，升温至30-40℃，保温，超声震荡30-40min后滤出；然后投入至7-10倍体积的去离子水中，升温至40-50℃，保温，200-400rpm搅拌20-40min后滤出；然后采用10-15倍体积的去离子水淋洗一次；然后投入至真空干燥机内，在真空度为0.03-0.06MPa，80-95℃温度条件下，干燥至水分含量为2-5wt%，制得前处理物；
所述丙酮水溶液中，丙酮的质量分数为10-20wt%；
所述超声震荡的操作为，控制超声震荡的频率为35-50kHz，功率为500-600W。
所述一次混料中，增强剂的制备中，改性的方法为，将前处理物投入至2-5倍体积的改性处理液中，以20-60rpm的转速进行搅拌，同时进行微波处理10-25min，微波处理过程中，当温度达50-60℃后，维持温度恒定；微波处理结束后，停止搅拌，滤出固体物，制得改性物；
所述微波处理过程中，控制微波频率为2.0-2.5GHz，微波处理功率800-1200W；
所述改性处理液，由以下成分组成：乙二醇、草酸、氧化硼、过硫酸铵、去离子水；所述乙二醇、草酸、氧化硼、过硫酸铵、去离子水的重量份比值为10-15:20-30:5-7:2-4:90-100。
所述一次混料中，增强剂的制备中，后处理的方法为，将改性物投入至3-5倍体积的无水乙醇中，超声分散20-30min后滤出；然后投入至8-10倍体积的去离子水中，200-300rpm搅拌30-40min后滤出；然后投入至真空干燥机内，在真空度为0.05-0.08MPa，75-85℃温度条件下，干燥至水分含量为2-5wt%；然后研磨至250-300目，制得增强剂；
所述超声分散的操作为，超声频率为25-30KHz，超声功率为500-600W。
所述二次混料的方法为，将预定份数的共聚聚丙烯、纳米二氧化硅、光稳定剂UV-P、热稳定剂DLTP投入至混料机内，在50-60℃温度条件下，以600-700rpm的搅拌速度，搅拌混料10-20min，制得二次混合物；然后将二次混合物投入至辐射装置内，在纯氮气气氛保护下，在20-30℃温度条件下，采用60Co源对二次混合物进行辐射处理，控制辐射剂量率为500-600Gy/min，辐射处理时间为20-40min，制得二次混合料；
所述二次混料中，共聚聚丙烯、纳米二氧化硅、光稳定剂UV-P、热稳定剂DLTP的重量份比值为30-40:3-5:0.2-0.5:0.2-0.3；
所述二次混料中，共聚聚丙烯为乙烯-丙烯共聚物，共聚聚丙烯中乙烯基的摩尔百分比含量为3-4%，熔体流动速率为50-80g/min；
所述二次混料中，纳米二氧化硅的粒径为50-80nm。
所述造粒的方法为，将预定份数的一次混合料、二次混合料、硅烷偶联剂、硬脂酸钙混合均匀，投入至双螺杆挤出机中，控制挤出温度为190-220℃，挤出造粒，并干燥至水分含量为0.05-0.1wt%，制得聚丙烯材料；
所述造粒中，一次混合料、二次混合料、硅烷偶联剂、硬脂酸钙的重量份比值为10-15:10-15:0.05-0.08:0.1-0.15。
一种聚丙烯材料采用前述的制备方法制得，所述聚丙烯材料的拉伸强度为83.3-86.5MPa，弯曲强度为119.2-124.6MPa，缺口冲击强度为145.8-152.6J/m。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
（1）本发明的聚丙烯材料，通过特定共聚聚丙烯、乙烯-丁烯共聚物、改性稀土氧化物、增强剂、纳米二氧化硅等原料的添加，各原料之间相互配合，能够有效克服所添加的原料助剂所产生的不利影响；同时，通过改性稀土氧化物增强聚丙烯的热稳定性，改善高温环境下聚丙烯的力学性能、抗光氧化性能；进一步的，通过纳米二氧化硅在聚丙烯光氧老化过程中的屏蔽作用，阻滞氧在聚丙烯中的扩散，并配合增强剂对聚丙烯的增强作用，以及增强剂对于聚丙烯热稳定性的改善作用；进一步配合特定的一次混料、二次混料工艺，在有效改善聚丙烯抗光氧老化性能的同时，有效提升聚丙烯材料的力学性能，经检测，聚丙烯材料的拉伸强度为83.3-86.5MPa，弯曲强度为119.2-124.6MPa，弯曲模量为4326-4461MPa，缺口冲击强度为145.8-152.6J/m，热变形温度为166-169℃，耐紫外老化性能合格。
（2）本发明的聚丙烯材料，采用4根UVA-351型紫外荧光灯管，控制紫外线辐射强度为180W/m2，40℃温度条件下，连续紫外光照射400h后，聚丙烯材料的拉伸强度为59.4-63.2MPa，弯曲强度为85.6-92.1MPa，弯曲模量为3114-3257MPa，缺口冲击强度为103.9-114.6J/m，抗光氧老化性能好，有效保证聚丙烯材料制品的使用可靠性及使用寿命。
（3）本发明的聚丙烯材料，采用4根UVA-351型紫外荧光灯管，控制紫外线辐射强度为180W/m2，40℃温度条件下，连续紫外光照射400h后，力学性能保持率超过70%，其聚丙烯材料制品能够满足高温、光氧老化环境下的长期使用要求，进一步拓展聚丙烯材料的应用领域。
（4）本发明的聚丙烯材料的制备方法，工艺流程简洁，操作简便，能够适应大规模工业化生产的要求。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现说明本发明的具体实施方式。
实施例1
一种聚丙烯材料的制备方法，具体如下：
1.一次混料
将预定份数的均聚聚丙烯、乙烯-丁烯共聚物、改性稀土氧化物、增强剂、抗氧剂投入至混料机内，在50℃温度条件下，以700rpm的搅拌速度，搅拌混料10min，制得一次混合物；然后将一次混合物投入至低温辐射装置内，在纯氮气气氛保护条件下，在2℃温度条件下，采用60Co源对一次混合物进行辐射处理，辐射剂量率为1kGy/h，控制总吸收剂量为20kGy，制得一次混合料。
其中，均聚聚丙烯、乙烯-丁烯共聚物、改性稀土氧化物、增强剂、抗氧剂的重量份比值为60:10:5:20:1。
所述均聚聚丙烯的熔体流动速率为25g/min（230℃、2.16kg）。
所述抗氧剂为抗氧剂1010。
所述改性稀土氧化物的制备方法为，将氧化铈和氧化镧投入至高速搅拌机内，在40℃温度条件下，以800rpm的搅拌速度，搅拌5min，制得混合稀土氧化物；然后将混合稀土氧化物、烷基酚聚氧乙烯醚、十二烷基磷酸单酯、油酸投入至2倍体积的乙醇水溶液内，在40℃温度条件下，超声分散20min后，滤出固体物；将所述固体物投入至真空度为0.05MPa环境下，95℃干燥至水分含量为2%，制得改性稀土氧化物。
其中，氧化铈与氧化镧的重量份比值为2:1。
所述混合稀土氧化物、烷基酚聚氧乙烯醚、十二烷基磷酸单酯、油酸的重量份比值为50:1:0.5:0.2。
所述乙醇水溶液中，乙醇的体积分数为30%。
所述增强剂，采用如下方法制得：
1）前处理
将硅酸铝纤维投入至5倍体积的丙酮水溶液中，升温至30℃，保温，超声震荡30min后滤出；然后投入至7倍体积的去离子水中，升温至40℃，保温，200rpm搅拌20min后滤出；然后采用10倍体积的去离子水淋洗一次；然后投入至真空干燥机内，在真空度为0.03MPa，80℃温度条件下，干燥至水分含量为2wt%，制得前处理物。
其中，所述丙酮水溶液中，丙酮的质量分数为10wt%。
所述超声震荡的操作为，控制超声震荡的频率为35kHz，功率为500W。
2）改性
将前处理物投入至2倍体积的改性处理液中，以20rpm的转速进行搅拌，同时进行微波处理10min，微波处理过程中，当温度达50℃后，维持温度恒定；微波处理结束后，停止搅拌，滤出固体物，制得改性物。
其中，所述微波处理过程中，控制微波频率为2.0GHz，微波处理功率800W。
所述改性处理液，由以下成分组成：乙二醇、草酸、氧化硼、过硫酸铵、去离子水。其中，乙二醇、草酸、氧化硼、过硫酸铵、去离子水的重量份比值为10:20:5:2:90。
3）后处理
将改性物投入至3倍体积的无水乙醇中，超声分散20min后滤出；然后投入至8倍体积的去离子水中，200rpm搅拌30min后滤出；然后投入至真空干燥机内，在真空度为0.05MPa，75℃温度条件下，干燥至水分含量为2wt%；然后研磨至250目，制得增强剂。
所述超声分散的操作为，超声频率为25KHz，超声功率为500W。
2.二次混料
将预定份数的共聚聚丙烯、纳米二氧化硅、光稳定剂UV-P、热稳定剂DLTP投入至混料机内，在50℃温度条件下，以600rpm的搅拌速度，搅拌混料10min，制得二次混合物；然后将二次混合物投入至辐射装置内，在纯氮气气氛保护下，在20℃温度条件下，采用60Co源对二次混合物进行辐射处理，控制辐射剂量率为500Gy/min，辐射处理时间为20min，制得二次混合料。
其中，共聚聚丙烯、纳米二氧化硅、光稳定剂UV-P、热稳定剂DLTP的重量份比值为30:3:0.2:0.2。
所述共聚聚丙烯为乙烯-丙烯共聚物，共聚聚丙烯中乙烯基的摩尔百分比含量为3%，熔体流动速率为50g/min（230℃、2.16kg）。
所述纳米二氧化硅，粒径为50nm。
3.造粒
将预定份数的一次混合料、二次混合料、硅烷偶联剂、硬脂酸钙混合均匀，投入至双螺杆挤出机中，控制挤出温度为190℃，挤出造粒，并干燥至水分含量为0.05wt%，制得聚丙烯材料。
其中，一次混合料、二次混合料、硅烷偶联剂、硬脂酸钙的重量份比值为10:10:0.05:0.1。
实施例2
一种聚丙烯材料的制备方法，具体如下：
1.一次混料
将预定份数的均聚聚丙烯、乙烯-丁烯共聚物、改性稀土氧化物、增强剂、抗氧剂投入至混料机内，在60℃温度条件下，以800rpm的搅拌速度，搅拌混料15min，制得一次混合物；然后将一次混合物投入至低温辐射装置内，在纯氮气气氛保护条件下，在4℃温度条件下，采用60Co源对一次混合物进行辐射处理，辐射剂量率为1.5kGy/h，控制总吸收剂量为25kGy，制得一次混合料。
其中，均聚聚丙烯、乙烯-丁烯共聚物、改性稀土氧化物、增强剂、抗氧剂的重量份比值为65:12:8:26:1.3。
所述均聚聚丙烯的熔体流动速率为30g/min（230℃、2.16kg）。
所述抗氧剂为抗氧剂1010。
所述改性稀土氧化物的制备方法为，将氧化铈和氧化镧投入至高速搅拌机内，在50℃温度条件下，以900rpm的搅拌速度，搅拌8min，制得混合稀土氧化物；然后将混合稀土氧化物、烷基酚聚氧乙烯醚、十二烷基磷酸单酯、油酸投入至3倍体积的乙醇水溶液内，在45℃温度条件下，超声分散30min后，滤出固体物；将所述固体物投入至真空度为0.06MPa环境下，100℃干燥至水分含量为2.5%，制得改性稀土氧化物。
其中，氧化铈与氧化镧的重量份比值为2.5:1。
所述混合稀土氧化物、烷基酚聚氧乙烯醚、十二烷基磷酸单酯、油酸的重量份比值为55:1.5:0.8:0.3。
所述乙醇水溶液中，乙醇的体积分数为35%。
所述增强剂，采用如下方法制得：
1）前处理
将硅酸铝纤维投入至6倍体积的丙酮水溶液中，升温至35℃，保温，超声震荡35min后滤出；然后投入至8倍体积的去离子水中，升温至45℃，保温，300rpm搅拌30min后滤出；然后采用12倍体积的去离子水淋洗一次；然后投入至真空干燥机内，在真空度为0.05MPa，85℃温度条件下，干燥至水分含量为3wt%，制得前处理物。
其中，所述丙酮水溶液中，丙酮的质量分数为15wt%。
所述超声震荡的操作为，控制超声震荡的频率为40kHz，功率为550W。
2）改性
将前处理物投入至3倍体积的改性处理液中，以40rpm的转速进行搅拌，同时进行微波处理20min，微波处理过程中，当温度达55℃后，维持温度恒定；微波处理结束后，停止搅拌，滤出固体物，制得改性物。
其中，所述微波处理过程中，控制微波频率为2.2GHz，微波处理功率1000W。
所述改性处理液，由以下成分组成：乙二醇、草酸、氧化硼、过硫酸铵、去离子水。其中，乙二醇、草酸、氧化硼、过硫酸铵、去离子水的重量份比值为12:25:6:3:95。
3）后处理
将改性物投入至4倍体积的无水乙醇中，超声分散25min后滤出；然后投入至9倍体积的去离子水中，250rpm搅拌35min后滤出；然后投入至真空干燥机内，在真空度为0.06MPa，80℃温度条件下，干燥至水分含量为3wt%；然后研磨至280目，制得增强剂。
所述超声分散的操作为，超声频率为28KHz，超声功率为550W。
2.二次混料
将预定份数的共聚聚丙烯、纳米二氧化硅、光稳定剂UV-P、热稳定剂DLTP投入至混料机内，在55℃温度条件下，以650rpm的搅拌速度，搅拌混料15min，制得二次混合物；然后将二次混合物投入至辐射装置内，在纯氮气气氛保护下，在25℃温度条件下，采用60Co源对二次混合物进行辐射处理，控制辐射剂量率为550Gy/min，辐射处理时间为30min，制得二次混合料。
其中，共聚聚丙烯、纳米二氧化硅、光稳定剂UV-P、热稳定剂DLTP的重量份比值为35:4:0.4:0.25。
所述共聚聚丙烯为乙烯-丙烯共聚物，共聚聚丙烯中乙烯基的摩尔百分比含量为3.5%，熔体流动速率为60g/min（230℃、2.16kg）。
所述纳米二氧化硅，粒径为65nm。
3.造粒
将预定份数的一次混合料、二次混合料、硅烷偶联剂、硬脂酸钙混合均匀，投入至双螺杆挤出机中，控制挤出温度为210℃，挤出造粒，并干燥至水分含量为0.08wt%，制得聚丙烯材料。
其中，一次混合料、二次混合料、硅烷偶联剂、硬脂酸钙的重量份比值为12:15:0.06:0.12。
实施例3
一种聚丙烯材料的制备方法，具体如下：
1.一次混料
将预定份数的均聚聚丙烯、乙烯-丁烯共聚物、改性稀土氧化物、增强剂、抗氧剂投入至混料机内，在70℃温度条件下，以900rpm的搅拌速度，搅拌混料20min，制得一次混合物；然后将一次混合物投入至低温辐射装置内，在纯氮气气氛保护条件下，在5℃温度条件下，采用60Co源对一次混合物进行辐射处理，辐射剂量率为2kGy/h，控制总吸收剂量为30kGy，制得一次混合料。
其中，均聚聚丙烯、乙烯-丁烯共聚物、改性稀土氧化物、增强剂、抗氧剂的重量份比值为70:15:10:30:1.5。
所述均聚聚丙烯的熔体流动速率为40g/min（230℃、2.16kg）。
所述抗氧剂为抗氧剂1010。
所述改性稀土氧化物的制备方法为，将氧化铈和氧化镧投入至高速搅拌机内，在70℃温度条件下，以1000rpm的搅拌速度，搅拌10min，制得混合稀土氧化物；然后将混合稀土氧化物、烷基酚聚氧乙烯醚、十二烷基磷酸单酯、油酸投入至4倍体积的乙醇水溶液内，在50℃温度条件下，超声分散40min后，滤出固体物；将所述固体物投入至真空度为0.08MPa环境下，105℃干燥至水分含量为3%，制得改性稀土氧化物。
其中，氧化铈与氧化镧的重量份比值为3:1。
所述混合稀土氧化物、烷基酚聚氧乙烯醚、十二烷基磷酸单酯、油酸的重量份比值为60:2:1:0.5。
所述乙醇水溶液中，乙醇的体积分数为40%。
所述增强剂，采用如下方法制得：
1）前处理
将硅酸铝纤维投入至8倍体积的丙酮水溶液中，升温至40℃，保温，超声震荡40min后滤出；然后投入至10倍体积的去离子水中，升温至50℃，保温，400rpm搅拌40min后滤出；然后采用15倍体积的去离子水淋洗一次；然后投入至真空干燥机内，在真空度为0.06MPa，95℃温度条件下，干燥至水分含量为5wt%，制得前处理物。
其中，所述丙酮水溶液中，丙酮的质量分数为20wt%。
所述超声震荡的操作为，控制超声震荡的频率为50kHz，功率为600W。
2）改性
将前处理物投入至5倍体积的改性处理液中，以60rpm的转速进行搅拌，同时进行微波处理25min，微波处理过程中，当温度达60℃后，维持温度恒定；微波处理结束后，停止搅拌，滤出固体物，制得改性物。
其中，所述微波处理过程中，控制微波频率为2.5GHz，微波处理功率1200W。
所述改性处理液，由以下成分组成：乙二醇、草酸、氧化硼、过硫酸铵、去离子水。其中，乙二醇、草酸、氧化硼、过硫酸铵、去离子水的重量份比值为15:30:7:4:100。
3）后处理
将改性物投入至5倍体积的无水乙醇中，超声分散30min后滤出；然后投入至10倍体积的去离子水中，300rpm搅拌40min后滤出；然后投入至真空干燥机内，在真空度为0.08MPa，85℃温度条件下，干燥至水分含量为5wt%；然后研磨至300目，制得增强剂。
所述超声分散的操作为，超声频率为30KHz，超声功率为600W。
2.二次混料
将预定份数的共聚聚丙烯、纳米二氧化硅、光稳定剂UV-P、热稳定剂DLTP投入至混料机内，在60℃温度条件下，以700rpm的搅拌速度，搅拌混料20min，制得二次混合物；然后将二次混合物投入至辐射装置内，在纯氮气气氛保护下，在30℃温度条件下，采用60Co源对二次混合物进行辐射处理，控制辐射剂量率为600Gy/min，辐射处理时间为40min，制得二次混合料。
其中，共聚聚丙烯、纳米二氧化硅、光稳定剂UV-P、热稳定剂DLTP的重量份比值为40:5:0.5:0.3。
所述共聚聚丙烯为乙烯-丙烯共聚物，共聚聚丙烯中乙烯基的摩尔百分比含量为4%，熔体流动速率为80g/min（230℃、2.16kg）。
所述纳米二氧化硅，粒径为80nm。
3.造粒
将预定份数的一次混合料、二次混合料、硅烷偶联剂、硬脂酸钙混合均匀，投入至双螺杆挤出机中，控制挤出温度为220℃，挤出造粒，并干燥至水分含量为0.1wt%，制得聚丙烯材料。
其中，一次混合料、二次混合料、硅烷偶联剂、硬脂酸钙的重量份比值为15:12:0.08:0.15。
对比例1
采用实施例2的技术方案，其不同之处为：省略第1步一次混料步骤中，所采用的改性稀土氧化物、增强剂。
对比例2
采用实施例2的技术方案，其不同之处为：省略第1步一次混料步骤；省略第2步二次混料步骤；将一次混料、二次混料中的原料直接与硅烷偶联剂、硬脂酸钙混合均匀，然后投入至双螺杆挤出机，进行挤出造粒。
试验例1
采用卧式注射机将实施例1-3、对比例1-2制得的聚丙烯材料，注射成型为试验样品，然后对各试验样品进行相关性能测试。
其中，注射成型工艺条件为，注射温度（加料口）170/175/185/180℃（喷嘴），注射压力60MPa，保压时间8s，冷却时间8s。
聚丙烯材料各项性能的测试方法如下：
拉伸强度测试，按照ASTM D-638标准进行测试；
弯曲强度和弯曲模量测试，按照ASTM D-790标准进行测试；
缺口冲击性能测试，按照ASTM D-256标准进行测试；
热变形温度测试，按ASTM D-648标准进行测试；
耐紫外老化性能测试，按UL F1标准进行测试；
具体测试结果如下表所示：
Figure 404324DEST_PATH_IMAGE001
进一步的，对各试验样品进行光氧老化试验，具体试验方法为：采用非金属用加速老化试验仪（UV-Ⅱ型）进行光氧老化试验，试验过程参考ASTM Gl54-00相关规定。
试验过程中，光源采用4根UVA-351型紫外荧光灯管，控制紫外线辐射强度为180W/m2。将试样样品贴于专用金属板上，与水平面呈45°角放置于紫外荧光灯管下，在40℃温度条件下，进行紫外光照射。
在前述试验条件下，连续紫外光照射400h后，按照ASTM D-638标准测试拉伸强度；按照ASTM D-790标准测试弯曲强度和弯曲模量；按照ASTM D-256标准测试缺口冲击性能。
具体测试结果如下表所示：
Figure 727989DEST_PATH_IMAGE002
除非另有说明，本发明中所采用的百分数均为质量百分数。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种聚丙烯材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法由以下步骤组成：一次混料、二次混料、造粒；
所述一次混料的方法为，将预定份数的均聚聚丙烯、乙烯-丁烯共聚物、改性稀土氧化物、增强剂、抗氧剂投入至混料机内，在50-70℃温度条件下，以700-900rpm的搅拌速度，搅拌混料10-20min，制得一次混合物；然后将一次混合物投入至低温辐射装置内，在纯氮气气氛保护条件下，在2-5℃温度条件下，采用60Co源对一次混合物进行辐射处理，辐射剂量率为1-2kGy/h，控制总吸收剂量为20-30kGy，制得一次混合料；
所述一次混料中，均聚聚丙烯、乙烯-丁烯共聚物、改性稀土氧化物、增强剂、抗氧剂的重量份比值为60-70:10-15:5-10:20-30:1-1.5；
所述一次混料中，均聚聚丙烯在230℃、2.16kg载荷作用下，熔体流动速率为25-40g/min；
所述一次混料中，所述抗氧剂为抗氧剂1010；
所述一次混料中，改性稀土氧化物的制备方法为，将氧化铈和氧化镧投入至高速搅拌机内，在40-70℃温度条件下，以800-1000rpm的搅拌速度，搅拌5-10min，制得混合稀土氧化物；然后将混合稀土氧化物、烷基酚聚氧乙烯醚、十二烷基磷酸单酯、油酸投入至2-4倍体积的乙醇水溶液内，在40-50℃温度条件下，超声分散20-40min后，滤出固体物；将所述固体物投入至真空度为0.05-0.08MPa环境下，95-105℃干燥至水分含量为2-3%，制得改性稀土氧化物；
所述改性稀土氧化物的制备中，氧化铈与氧化镧的重量份比值为2-3:1；
所述改性稀土氧化物的制备中，混合稀土氧化物、烷基酚聚氧乙烯醚、十二烷基磷酸单酯、油酸的重量份比值为50-60:1-2:0.5-1:0.2-0.5；
所述改性稀土氧化物的制备中，乙醇水溶液中，乙醇的体积分数为30-40%；
所述一次混料中，增强剂的制备方法由以下步骤组成：前处理、改性、后处理；
所述一次混料中，增强剂的制备中，前处理的方法为，将硅酸铝纤维投入至5-8倍体积的丙酮水溶液中，升温至30-40℃，保温，超声震荡30-40min后滤出；然后投入至7-10倍体积的去离子水中，升温至40-50℃，保温，200-400rpm搅拌20-40min后滤出；然后采用10-15倍体积的去离子水淋洗一次；然后投入至真空干燥机内，在真空度为0.03-0.06MPa，80-95℃温度条件下，干燥至水分含量为2-5wt%，制得前处理物；
所述丙酮水溶液中，丙酮的质量分数为10-20wt%；
所述一次混料中，增强剂的制备中，改性的方法为，将前处理物投入至2-5倍体积的改性处理液中，以20-60rpm的转速进行搅拌，同时进行微波处理10-25min，微波处理过程中，当温度达50-60℃后，维持温度恒定；微波处理结束后，停止搅拌，滤出固体物，制得改性物；
所述微波处理过程中，控制微波频率为2.0-2.5GHz，微波处理功率800-1200W；
所述改性处理液，由以下成分组成：乙二醇、草酸、氧化硼、过硫酸铵、去离子水；所述乙二醇、草酸、氧化硼、过硫酸铵、去离子水的重量份比值为10-15:20-30:5-7:2-4:90-100；
所述一次混料中，增强剂的制备中，后处理的方法为，将改性物投入至3-5倍体积的无水乙醇中，超声分散20-30min后滤出；然后投入至8-10倍体积的去离子水中，200-300rpm搅拌30-40min后滤出；然后投入至真空干燥机内，在真空度为0.05-0.08MPa，75-85℃温度条件下，干燥至水分含量为2-5wt%；然后研磨至250-300目，制得增强剂；
所述二次混料的方法为，将预定份数的共聚聚丙烯、纳米二氧化硅、光稳定剂UV-P、热稳定剂DLTP投入至混料机内，在50-60℃温度条件下，以600-700rpm的搅拌速度，搅拌混料10-20min，制得二次混合物；然后将二次混合物投入至辐射装置内，在纯氮气气氛保护下，在20-30℃温度条件下，采用60Co源对二次混合物进行辐射处理，控制辐射剂量率为500-600Gy/min，辐射处理时间为20-40min，制得二次混合料；
所述二次混料中，共聚聚丙烯、纳米二氧化硅、光稳定剂UV-P、热稳定剂DLTP的重量份比值为30-40:3-5:0.2-0.5:0.2-0.3；
所述二次混料中，共聚聚丙烯为乙烯-丙烯共聚物，共聚聚丙烯中乙烯基的摩尔百分比含量为3-4%，熔体流动速率为50-80g/min；
所述二次混料中，纳米二氧化硅的粒径为50-80nm；
所述造粒的方法为，将预定份数的一次混合料、二次混合料、硅烷偶联剂、硬脂酸钙混合均匀，投入至双螺杆挤出机中，控制挤出温度为190-220℃，挤出造粒，并干燥至水分含量为0.05-0.1wt%，制得聚丙烯材料；
所述造粒中，一次混合料、二次混合料、硅烷偶联剂、硬脂酸钙的重量份比值为10-15:10-15:0.05-0.08:0.1-0.15。
2.根据权利要求1所述的聚丙烯材料的制备方法，其特征在于，所述一次混料中，增强剂的制备中，前处理中超声震荡的操作为，控制超声震荡的频率为35-50kHz，功率为500-600W。
3.根据权利要求1所述的聚丙烯材料的制备方法，其特征在于，所述一次混料中，增强剂的制备中，后处理中超声分散的操作为，超声频率为25-30KHz，超声功率为500-600W。
4.一种聚丙烯材料，其特征在于，采用如权利要求1至权利要求3中任一项所述的制备方法制得，所述聚丙烯材料的拉伸强度为83.3-86.5MPa，弯曲强度为119.2-124.6MPa，缺口冲击强度为145.8-152.6J/m。
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