CN115093646A - 一种高强度耐寒耐老化聚丙烯材料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高强度耐寒耐老化聚丙烯材料的制备方法，属于聚丙烯材料技术领域，所述制备方法由以下步骤组成：一次混合、二次混合、造粒、改性；所述一次混合的方法为，将改性稳定剂、耐寒抗冻剂、无规共聚聚丙烯树脂投入高速搅拌器，进行一次混合，得到一次混合物；所述二次混合的方法为，将一次混合物、抗氧剂1010、聚乙烯蜡、滑石粉、弹性体投入高速搅拌器，进行二次混合，得到二次混合物；所述改性的方法为，将初级聚丙烯材料置于质量分数为10‑15%的硅溶胶水溶液中，进行浸泡改性，干燥，得到聚丙烯材料；本发明的制备方法能够在提高聚丙烯在低温下的抗冲击性能差、耐候性的同时，提高聚丙烯的持久耐寒性、耐光老化性和耐热性。

Description

一种高强度耐寒耐老化聚丙烯材料的制备方法
技术领域
本发明涉及聚丙烯材料技术领域，具体涉及一种高强度耐寒耐老化聚丙烯材料的制备方法。
背景技术
聚丙烯是一种性能优良的热塑性合成树脂，为无色半透明的热塑性轻质通用塑料。具有耐化学性、耐热性、电绝缘性、高强度机械性能和良好的高耐磨加工性能等，近年来，随着我国包装、电子、汽车等工业的快速发展，极大地促进了我国工业的发展，因为其具有可塑性，聚丙烯材料正逐步替代木制产品，高强度韧性和高耐磨性能已逐步取代金属的机械功能，另外聚丙烯具有良好的接枝和复合功能，在混凝土、纺织、包装和农林渔业方面具有巨大的应用空间。
但是聚丙烯在低温下的抗冲击性能差、耐候性不佳，影响了聚丙烯的进一步推广与使用，为了解决上述问题，目前最常用的方法为加入耐寒抗冻剂和光稳定剂，但是加入的耐寒抗冻剂和光稳定剂的分子量低，易挥发，稳定效果差，不能保证聚丙烯的持久耐寒性和耐光老化性，而且还会影响聚丙烯的耐热性。目前，还没有既能够在提高聚丙烯在低温下的抗冲击性能差、耐候性的同时，提高聚丙烯的持久耐寒性、耐光老化性和耐热性的方法。
中国专利CN101659768B公开了一种耐低温冲击聚丙烯组合物及其制备方法与作为汽车内饰件的应用，该聚丙烯组合物按重量百分比计包含如下组分：聚丙烯树脂40-79.8%，矿物填料15-35%，增韧剂5-30%，抗氧剂0.1-1%，耐候剂0.1-1%，本发明的聚丙烯组合物通过注塑加工汽车内饰件的各种性能均达到使用要求，克服了低温性能差的缺点，特别是在0-40℃具有良好的低温冲击性能，但是耐候性和持久耐寒性差。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明提供了一种高强度耐寒耐老化聚丙烯材料的制备方法，能够在提高聚丙烯在低温下的抗冲击性能差、耐候性的同时，提高聚丙烯的持久耐寒性、耐光老化性和耐热性。
为解决以上技术问题，本发明采取的技术方案如下：
一种高强度耐寒耐老化聚丙烯材料的制备方法，由以下步骤组成：一次混合、二次混合、造粒、改性；
所述一次混合的方法为，将改性稳定剂、耐寒抗冻剂、无规共聚聚丙烯树脂投入高速搅拌器，进行一次混合，控制高速搅拌器的搅拌速度为1200-1500rpm，搅拌时间为1-2min，一次混合结束得到一次混合物；
所述一次混合中，改性稳定剂、耐寒抗冻剂、无规共聚聚丙烯树脂的重量比为2-4:1-3:82-85；
所述一次混合中，所述无规共聚聚丙烯树脂在230℃、2.16kg载荷作用下的MFR为30-50g/10min，乙烯结构单元的含量为3-5wt%，结晶度为80-85%；
所述改性稳定剂的制备方法为：将光稳定剂944、纳米二氧化钛、纳米氧化锌、丙烯酸钠、月桂酸单甘油酯混合后进行球磨，控制球磨时的球料比为10-12:1，球磨转速为300-350rpm，球磨时间为40-45min，球磨结束得到初级改性剂，对初级改性剂进行紫外臭氧处理，控制紫外臭氧处理中的温度为40-45℃，紫外光波长为200-250nm，臭氧的浓度为740-760ppm，处理时间为45-50min，紫外臭氧处理结束得到改性稳定剂；
所述改性稳定剂的制备中，光稳定剂944、纳米二氧化钛、纳米氧化锌、丙烯酸钠、月桂酸单甘油酯的重量比为50-55:7-9:4-6:4-6:2-5；
所述改性稳定剂的制备中，纳米二氧化钛的粒径为80-120nm；
所述改性稳定剂的制备中，纳米氧化锌的粒径为60-80nm；
所述耐寒抗冻剂的制备方法为：将硬脂酸、二氧化硅气凝胶粉末、羟丙基甲基纤维素、葡萄糖酸钠混合后进行球磨，控制球磨时的球料比为15-18:1，球磨转速为350-400rpm，球磨时间为35-40min，球磨结束得到耐寒抗冻剂；
所述耐寒抗冻剂的制备中，硬脂酸、二氧化硅气凝胶粉末、羟丙基甲基纤维素、葡萄糖酸钠的重量比为35-40:3-5:2-4:2-5。
所述二次混合的方法为，将一次混合物、抗氧剂1010、聚乙烯蜡、滑石粉、弹性体投入高速搅拌器，进行二次混合，控制高速搅拌器的搅拌速度为1200-1500rpm，搅拌时间为2-3min，二次混合结束得到二次混合物；
所述二次混合中，一次混合物、抗氧剂1010、聚乙烯蜡、滑石粉、弹性体的重量比为90-95:0.2-0.5:0.1-0.3:6-8:4-6；
所述二次混合中，所述滑石粉的粒径为3000-4000目；
所述弹性体的制备方法为：将乙烯-丁烯无规共聚物、硅烷偶联剂KH550、碳酸钙混合均匀后进行短波红外照射处理，控制短波红外照射处理中的温度为40-45℃，短波红外波长为1-2μm，处理时间为25-30min，短波红外照射处理得到弹性体；
所述弹性体的制备中，乙烯-丁烯无规共聚物、硅烷偶联剂KH550、碳酸钙的重量比为20-23:2-4:2-5；
所述弹性体的制备中，碳酸钙的目数为5000-6000目；
所述弹性体的制备中，乙烯-丁烯无规共聚物在230℃、2.16kg载荷作用下的MFR为1-2g/10min，丁烯结构单元的含量为8-10wt%，结晶度为15-18%。
所述造粒的方法为，将二次混合物置于双螺杆挤出机中进行熔融挤出，控制双螺杆挤出机的温度为185-190℃，螺杆转速为150-160rpm，熔融挤出后进行切割造粒，并在35-40℃下干燥40-45min，得到初级聚丙烯材料。
所述改性的方法为，将初级聚丙烯材料置于质量分数为10-15%的硅溶胶水溶液中，进行浸泡改性，控制浸泡改性时的温度为40-45℃，时间为40-45min，浸泡改性结束过滤，在35-40℃下干燥40-45min，得到聚丙烯材料。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
（1）本发明的高强度耐寒耐老化聚丙烯材料的制备方法，通过在一次混合步骤中加入耐寒抗冻剂，以及在二次混合步骤中加入弹性体，能够提高高强度耐寒耐老化聚丙烯材料在低温下的抗冲击性能，制备的高强度耐寒耐老化聚丙烯材料在23℃下的悬臂梁缺口冲击强度为13.8-14.4kJ/m2，在-20℃下的悬臂梁缺口冲击强度为8.0-8.6kJ/m2，弯曲模量为2690-2770MPa，弯曲强度为49.5-51.7MPa，拉伸强度为35.2-36.7MPa，邵氏硬度为94-98D；
（2）本发明的高强度耐寒耐老化聚丙烯材料的制备方法，通过在一次混合步骤中使用改性稳定剂，以及对初级聚丙烯材料进行浸泡改性，能够提高高强度耐寒耐老化聚丙烯材料的耐候性，将制备的高强度耐寒耐老化聚丙烯材料置于-20℃下静置1d，然后于40℃下静置1d后完成一次冷热循环，重复冷热循环20次后，制备的高强度耐寒耐老化聚丙烯材料在23℃下的悬臂梁缺口冲击强度为12.9-13.3kJ/m2，在-20℃下的悬臂梁缺口冲击强度为6.9-8.0kJ/m2，弯曲模量为2580-2660MPa，弯曲强度为48.5-50.0MPa，拉伸强度为34.4-35.9MPa，邵氏硬度为89-94D；
（3）本发明的高强度耐寒耐老化聚丙烯材料的制备方法，通过在一次混合步骤中使用改性稳定剂，以及对初级聚丙烯材料进行浸泡改性，能够提高高强度耐寒耐老化聚丙烯材料的持久耐寒性，将制备的高强度耐寒耐老化聚丙烯材料置于-20℃下静置100d后，制备的高强度耐寒耐老化聚丙烯材料在23℃下的悬臂梁缺口冲击强度为13.0-13.5kJ/m2，在-20℃下的悬臂梁缺口冲击强度为7.2-8.1kJ/m2，弯曲模量为2600-2680MPa，弯曲强度为48.7-50.1MPa，拉伸强度为34.6-36.0MPa，邵氏硬度为90-95D；
（4）本发明的高强度耐寒耐老化聚丙烯材料的制备方法，通过在一次混合步骤中使用改性稳定剂，以及对初级聚丙烯材料进行浸泡改性，能够提高高强度耐寒耐老化聚丙烯材料的耐光老化性，将制备的高强度耐寒耐老化聚丙烯材料置于氙灯下照射2500h后，制备的高强度耐寒耐老化聚丙烯材料在23℃下的悬臂梁缺口冲击强度为13.5-14.1kJ/m2，在-20℃下的悬臂梁缺口冲击强度为7.7-8.3kJ/m2，弯曲模量为2670-2740MPa，弯曲强度为49.2-51.3MPa，拉伸强度为35.0-36.4MPa，邵氏硬度为91-97D；
（5）本发明的高强度耐寒耐老化聚丙烯材料的制备方法，通过在一次混合步骤中使用改性稳定剂，以及在二次混合步骤中加入弹性体，能够提高高强度耐寒耐老化聚丙烯材料的耐热性，制备的高强度耐寒耐老化聚丙烯材料在0.46MPa下的热变形温度为133-138℃，在1.8MPa下的热变形温度为62-65℃。
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
一种高强度耐寒耐老化聚丙烯材料的制备方法，具体为：
1.一次混合：将改性稳定剂、耐寒抗冻剂、无规共聚聚丙烯树脂投入高速搅拌器，进行一次混合，控制高速搅拌器的搅拌速度为1200rpm，搅拌时间为1min，一次混合结束得到一次混合物；
其中，改性稳定剂、耐寒抗冻剂、无规共聚聚丙烯树脂的重量比为2:1:82；
所述无规共聚聚丙烯树脂在230℃、2.16kg载荷作用下的MFR为30g/10min，乙烯结构单元的含量为3wt%，结晶度为80%；
所述改性稳定剂的制备方法为：将光稳定剂944、纳米二氧化钛、纳米氧化锌、丙烯酸钠、月桂酸单甘油酯混合后进行球磨，控制球磨时的球料比为10:1，球磨转速为300rpm，球磨时间为40min，球磨结束得到初级改性剂，对初级改性剂进行紫外臭氧处理，控制紫外臭氧处理中的温度为40℃，紫外光波长为200nm，臭氧的浓度为740ppm，处理时间为45min，紫外臭氧处理结束得到改性稳定剂；
其中，光稳定剂944、纳米二氧化钛、纳米氧化锌、丙烯酸钠、月桂酸单甘油酯的重量比为50:7:4:4:2；
所述纳米二氧化钛的粒径为80nm；
所述纳米氧化锌的粒径为60nm；
所述耐寒抗冻剂的制备方法为：将硬脂酸、二氧化硅气凝胶粉末、羟丙基甲基纤维素、葡萄糖酸钠混合后进行球磨，控制球磨时的球料比为15:1，球磨转速为350rpm，球磨时间为35min，球磨结束得到耐寒抗冻剂；
其中，硬脂酸、二氧化硅气凝胶粉末、羟丙基甲基纤维素、葡萄糖酸钠的重量比为35:3:2:2。
2.二次混合：将一次混合物、抗氧剂1010、聚乙烯蜡、滑石粉、弹性体投入高速搅拌器，进行二次混合，控制高速搅拌器的搅拌速度为1200rpm，搅拌时间为2-3min，二次混合结束得到二次混合物；
其中，一次混合物、抗氧剂1010、聚乙烯蜡、滑石粉、弹性体的重量比为90:0.2:0.1:6:4；
所述滑石粉的粒径为3000目；
所述弹性体的制备方法为：将乙烯-丁烯无规共聚物、硅烷偶联剂KH550、碳酸钙混合均匀后进行短波红外照射处理，控制短波红外照射处理中的温度为40℃，短波红外波长为1μm，处理时间为25min，短波红外照射处理结束得到弹性体；
其中，乙烯-丁烯无规共聚物、硅烷偶联剂KH550、碳酸钙的重量比为20:2:2；
所述碳酸钙的目数为5000目；
所述乙烯-丁烯无规共聚物在230℃、2.16kg载荷作用下的MFR为1g/10min，丁烯结构单元的含量为8wt%，结晶度为15%。
3.造粒：将二次混合物置于双螺杆挤出机中进行熔融挤出，控制双螺杆挤出机的温度为185℃，螺杆转速为150rpm，熔融挤出后进行切割造粒，并在35℃下干燥40min，得到初级聚丙烯材料。
4.改性：将初级聚丙烯材料置于质量分数为10%的硅溶胶水溶液中，进行浸泡改性，控制浸泡改性时的温度为40℃，时间为40min，浸泡改性结束过滤，在35℃下干燥40min，得到聚丙烯材料。
实施例2
一种高强度耐寒耐老化聚丙烯材料的制备方法，具体为：
1.一次混合：将改性稳定剂、耐寒抗冻剂、无规共聚聚丙烯树脂投入高速搅拌器，进行一次混合，控制高速搅拌器的搅拌速度为1400rpm，搅拌时间为1.5min，一次混合结束得到一次混合物；
其中，改性稳定剂、耐寒抗冻剂、无规共聚聚丙烯树脂的重量比为3:2:83；
所述无规共聚聚丙烯树脂在230℃、2.16kg载荷作用下的MFR为40g/10min，乙烯结构单元的含量为4wt%，结晶度为82%；
所述改性稳定剂的制备方法为：将光稳定剂944、纳米二氧化钛、纳米氧化锌、丙烯酸钠、月桂酸单甘油酯混合后进行球磨，控制球磨时的球料比为11:1，球磨转速为320rpm，球磨时间为42min，球磨结束得到初级改性剂，对初级改性剂进行紫外臭氧处理，控制紫外臭氧处理中的温度为42℃，紫外光波长为220nm，臭氧的浓度为750ppm，处理时间为47min，紫外臭氧处理结束得到改性稳定剂；
其中，光稳定剂944、纳米二氧化钛、纳米氧化锌、丙烯酸钠、月桂酸单甘油酯的重量比为52:8:5:5:3；
所述纳米二氧化钛的粒径为100nm；
所述纳米氧化锌的粒径为70nm；
所述耐寒抗冻剂的制备方法为：将硬脂酸、二氧化硅气凝胶粉末、羟丙基甲基纤维素、葡萄糖酸钠混合后进行球磨，控制球磨时的球料比为17:1，球磨转速为370rpm，球磨时间为37min，球磨结束得到耐寒抗冻剂；
其中，硬脂酸、二氧化硅气凝胶粉末、羟丙基甲基纤维素、葡萄糖酸钠的重量比为37:4:3:4。
2.二次混合：将一次混合物、抗氧剂1010、聚乙烯蜡、滑石粉、弹性体投入高速搅拌器，进行二次混合，控制高速搅拌器的搅拌速度为1300rpm，搅拌时间为2.5min，二次混合结束得到二次混合物；
其中，一次混合物、抗氧剂1010、聚乙烯蜡、滑石粉、弹性体的重量比为92:0.3:0.2:7:5；
所述滑石粉的粒径为3500目；
所述弹性体的制备方法为：将乙烯-丁烯无规共聚物、硅烷偶联剂KH550、碳酸钙混合均匀后进行短波红外照射处理，控制短波红外照射处理中的温度为42℃，短波红外波长为1.5μm，处理时间为27min，短波红外照射处理结束得到弹性体；
其中，乙烯-丁烯无规共聚物、硅烷偶联剂KH550、碳酸钙的重量比为21:3:4；
所述碳酸钙的目数为5500目；
所述乙烯-丁烯无规共聚物在230℃、2.16kg载荷作用下的MFR为1.5g/10min，丁烯结构单元的含量为9wt%，结晶度为17%。
3.造粒：将二次混合物置于双螺杆挤出机中进行熔融挤出，控制双螺杆挤出机的温度为187℃，螺杆转速为155rpm，熔融挤出后进行切割造粒，并在37℃下干燥42min，得到初级聚丙烯材料。
4.改性：将初级聚丙烯材料置于质量分数为12%的硅溶胶水溶液中，进行浸泡改性，控制浸泡改性时的温度为42℃，时间为42min，浸泡改性结束过滤，在37℃下干燥42min，得到聚丙烯材料。
实施例3
一种高强度耐寒耐老化聚丙烯材料的制备方法，具体为：
1.一次混合：将改性稳定剂、耐寒抗冻剂、无规共聚聚丙烯树脂投入高速搅拌器，进行一次混合，控制高速搅拌器的搅拌速度为1500rpm，搅拌时间为2min，一次混合结束得到一次混合物；
其中，改性稳定剂、耐寒抗冻剂、无规共聚聚丙烯树脂的重量比为4:3:85；
所述无规共聚聚丙烯树脂在230℃、2.16kg载荷作用下的MFR为50g/10min，乙烯结构单元的含量为5wt%，结晶度为85%；
所述改性稳定剂的制备方法为：将光稳定剂944、纳米二氧化钛、纳米氧化锌、丙烯酸钠、月桂酸单甘油酯混合后进行球磨，控制球磨时的球料比为12:1，球磨转速为350rpm，球磨时间为45min，球磨结束得到初级改性剂，对初级改性剂进行紫外臭氧处理，控制紫外臭氧处理中的温度为45℃，紫外光波长为250nm，臭氧的浓度为760ppm，处理时间为50min，紫外臭氧处理结束得到改性稳定剂；
其中，光稳定剂944、纳米二氧化钛、纳米氧化锌、丙烯酸钠、月桂酸单甘油酯的重量比为55:9:6:6:5；
所述纳米二氧化钛的粒径为120nm；
所述纳米氧化锌的粒径为80nm；
所述耐寒抗冻剂的制备方法为：将硬脂酸、二氧化硅气凝胶粉末、羟丙基甲基纤维素、葡萄糖酸钠混合后进行球磨，控制球磨时的球料比为18:1，球磨转速为400rpm，球磨时间为40min，球磨结束得到耐寒抗冻剂；
其中，硬脂酸、二氧化硅气凝胶粉末、羟丙基甲基纤维素、葡萄糖酸钠的重量比为40:5:4:5。
2.二次混合：将一次混合物、抗氧剂1010、聚乙烯蜡、滑石粉、弹性体投入高速搅拌器，进行二次混合，控制高速搅拌器的搅拌速度为1500rpm，搅拌时间为3min，二次混合结束得到二次混合物；
其中，一次混合物、抗氧剂1010、聚乙烯蜡、滑石粉、弹性体的重量比为95:0.5:0.3:8:6；
所述滑石粉的粒径为4000目；
所述弹性体的制备方法为：将乙烯-丁烯无规共聚物、硅烷偶联剂KH550、碳酸钙混合均匀后进行短波红外照射处理，控制短波红外照射处理中的温度为45℃，短波红外波长为2μm，处理时间为30min，短波红外照射处理结束得到弹性体；
其中，乙烯-丁烯无规共聚物、硅烷偶联剂KH550、碳酸钙的重量比为23:4:5；
所述碳酸钙的目数为6000目；
所述乙烯-丁烯无规共聚物在230℃、2.16kg载荷作用下的MFR为2g/10min，丁烯结构单元的含量为10wt%，结晶度为18%。
3.造粒：将二次混合物置于双螺杆挤出机中进行熔融挤出，控制双螺杆挤出机的温度为190℃，螺杆转速为160rpm，熔融挤出后进行切割造粒，并在40℃下干燥45min，得到初级聚丙烯材料。
4.改性：将初级聚丙烯材料置于质量分数为15%的硅溶胶水溶液中，进行浸泡改性，控制浸泡改性时的温度为45℃，时间为45min，浸泡改性结束过滤，在40℃下干燥45min，得到聚丙烯材料。
对比例1
采用实施例1所述的高强度耐寒耐老化聚丙烯材料的制备方法，其不同之处在于：第1步一次混合步骤中使用光稳定剂944代替改性稳定剂；
对比例2
采用实施例1所述的高强度耐寒耐老化聚丙烯材料的制备方法，其不同之处在于：第1步一次混合步骤中使用硬脂酸代替耐寒抗冻剂；
对比例3
采用实施例1所述的高强度耐寒耐老化聚丙烯材料的制备方法，其不同之处在于：第2步二次混合步骤中使用乙烯-丁烯无规共聚物代替弹性体；
对比例4
采用实施例1所述的高强度耐寒耐老化聚丙烯材料的制备方法，其不同之处在于：省略第4步改性步骤，即将第3步造粒步骤中得到初级聚丙烯材料作为聚丙烯材料。
试验例1
将实施例1-3和对比例1-4制备的高强度耐寒耐老化聚丙烯材料进行充分干燥后使用注塑机制成标准样条，然后对在23℃下的悬臂梁缺口冲击强度、在-20℃下的悬臂梁缺口冲击强度、弯曲模量、弯曲强度进行测试，测试结果如下：
Figure 297857DEST_PATH_IMAGE001
试验例2
将实施例1-3和对比例1-4制备的高强度耐寒耐老化聚丙烯材料进行充分干燥后使用注塑机制成标准样条，然后进行耐候性测试，测试方法及结果如下：
将实施例1-3和对比例1-4制备的高强度耐寒耐老化聚丙烯材料置于-20℃下静置1d，然后于40℃下静置1d后完成一次冷热循环，重复冷热循环20次后，对在23℃下的悬臂梁缺口冲击强度、在-20℃下的悬臂梁缺口冲击强度、弯曲模量、弯曲强度进行测试，测试结果如下：
Figure 220683DEST_PATH_IMAGE002
试验例3
将实施例1-3和对比例1-4制备的高强度耐寒耐老化聚丙烯材料进行充分干燥后使用注塑机制成标准样条，然后进行持久耐寒性测试，测试方法及结果如下：
将实施例1-3和对比例1-4制备的高强度耐寒耐老化聚丙烯材料置于-20℃下静置100d后，对在23℃下的悬臂梁缺口冲击强度、在-20℃下的悬臂梁缺口冲击强度、弯曲模量、弯曲强度进行测试，测试结果如下：
Figure 950741DEST_PATH_IMAGE003
试验例4
将实施例1-3和对比例1-4制备的高强度耐寒耐老化聚丙烯材料进行充分干燥后使用注塑机制成标准样条，然后进行耐光老化性测试，测试方法及结果如下：
将实施例1-3和对比例1-4制备的高强度耐寒耐老化聚丙烯材料置于氙灯下照射2500h后，对在23℃下的悬臂梁缺口冲击强度、在-20℃下的悬臂梁缺口冲击强度、弯曲模量、弯曲强度进行测试，测试结果如下：
Figure 760565DEST_PATH_IMAGE004
试验例5
将实施例1-3和对比例1-4制备的高强度耐寒耐老化聚丙烯材料进行充分干燥后使用注塑机制成标准样条，然后进行热变形温度测试，测试结果如下：
Figure 285088DEST_PATH_IMAGE005
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 (8)

1.一种高强度耐寒耐老化聚丙烯材料的制备方法，其特征在于，由以下步骤组成：一次混合、二次混合、造粒、改性；
所述一次混合的方法为，将改性稳定剂、耐寒抗冻剂、无规共聚聚丙烯树脂投入高速搅拌器进行一次混合，得到一次混合物；
所述改性稳定剂的制备方法为：将光稳定剂944、纳米二氧化钛、纳米氧化锌、丙烯酸钠、月桂酸单甘油酯混合后进行球磨，球磨结束得到初级改性剂，对初级改性剂进行紫外臭氧处理，得到改性稳定剂；
所述耐寒抗冻剂的制备方法为：将硬脂酸、二氧化硅气凝胶粉末、羟丙基甲基纤维素、葡萄糖酸钠混合后进行球磨，球磨结束得到耐寒抗冻剂；
所述二次混合的方法为，将一次混合物、抗氧剂1010、聚乙烯蜡、滑石粉、弹性体投入高速搅拌器进行二次混合，得到二次混合物；
所述弹性体的制备方法为：将乙烯-丁烯无规共聚物、硅烷偶联剂KH550、碳酸钙混合均匀后进行短波红外照射处理，短波红外照射处理结束得到弹性体；
所述改性的方法为，将造粒步骤中得到的初级聚丙烯材料置于质量分数为10-15%的硅溶胶水溶液中，进行浸泡改性，得到聚丙烯材料。
2.根据权利要求1所述的高强度耐寒耐老化聚丙烯材料的制备方法，其特征在于，所述一次混合中，所述无规共聚聚丙烯树脂在230℃、2.16kg载荷作用下的MFR为30-50g/10min，乙烯结构单元的含量为3-5wt%，结晶度为80-85%；
所述一次混合中，改性稳定剂、耐寒抗冻剂、无规共聚聚丙烯树脂的重量比为2-4:1-3:82-85。
3.根据权利要求1所述的高强度耐寒耐老化聚丙烯材料的制备方法，其特征在于，所述改性稳定剂的制备中，纳米二氧化钛的粒径为80-120nm；
所述改性稳定剂的制备中，纳米氧化锌的粒径为60-80nm；
所述改性稳定剂的制备中，光稳定剂944、纳米二氧化钛、纳米氧化锌、丙烯酸钠、月桂酸单甘油酯的重量比为50-55:7-9:4-6:4-6:2-5；
所述改性稳定剂的制备中，所述紫外臭氧处理中的温度为40-45℃，紫外光波长为200-250nm，臭氧的浓度为740-760ppm，处理时间为45-50min。
4.根据权利要求1所述的高强度耐寒耐老化聚丙烯材料的制备方法，其特征在于，所述耐寒抗冻剂的制备中，硬脂酸、二氧化硅气凝胶粉末、羟丙基甲基纤维素、葡萄糖酸钠的重量比为35-40:3-5:2-4:2-5。
5.根据权利要求1所述的高强度耐寒耐老化聚丙烯材料的制备方法，其特征在于，所述二次混合中，所述滑石粉的粒径为3000-4000目；
所述二次混合中，一次混合物、抗氧剂1010、聚乙烯蜡、滑石粉、弹性体的重量比为90-95:0.2-0.5:0.1-0.3:6-8:4-6。
6.根据权利要求1所述的高强度耐寒耐老化聚丙烯材料的制备方法，其特征在于，所述弹性体的制备中，碳酸钙的目数为5000-6000目；
所述弹性体的制备中，所述短波红外照射处理中的温度为40-45℃，短波红外波长为1-2μm，处理时间为25-30min；
所述弹性体的制备中，乙烯-丁烯无规共聚物在230℃、2.16kg载荷作用下的MFR为1-2g/10min，丁烯结构单元的含量为8-10wt%，结晶度为15-18%；
所述弹性体的制备中，乙烯-丁烯无规共聚物、硅烷偶联剂KH550、碳酸钙的重量比为20-23:2-4:2-5。
7.根据权利要求1所述的高强度耐寒耐老化聚丙烯材料的制备方法，其特征在于，所述造粒的方法为，将二次混合物置于双螺杆挤出机中进行熔融挤出，控制双螺杆挤出机的温度为185-190℃，螺杆转速为150-160rpm，熔融挤出后进行切割造粒，并在35-40℃下干燥40-45min，得到初级聚丙烯材料。
8.根据权利要求1所述的高强度耐寒耐老化聚丙烯材料的制备方法，其特征在于，所述改性中，控制浸泡改性时的温度为40-45℃，时间为40-45min，浸泡改性结束过滤，在35-40℃下干燥40-45min。
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