CN115490957A - 一种耐候母粒uv-2953mb及制备方法和在人造草丝中的应用 - Google Patents

一种耐候母粒uv-2953mb及制备方法和在人造草丝中的应用 Download PDF

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Abstract

本发明属于高分子材料加工助剂领域，公开了一种耐候母粒UV‑2953MB及制备方法和在人造草丝中的应用。所述耐候母粒UV‑2953MB包括以下质量百分含量的组分：光稳定剂UV‑3853：2～10％；光稳定剂UV‑2908：2～10％；光稳定剂UV‑3529：2～5％；受阻酚类主抗氧剂：1～3％；亚磷酸酯类辅助抗氧剂：1～3％；硫代酯类辅助抗氧剂：1～3％；PP树脂：70～85％。本发明的UV‑2953MB母粒，相比于市场竞争对手产品，具有配方原材料均是中性，极大提高了产品配方改进设计自由度。另外，通过多种光稳定剂的复配赋予了更好的抗老化性能，在人造草丝等相关行业有广泛的应用前景。

Description

一种耐候母粒UV-2953MB及制备方法和在人造草丝中的应用
技术领域
本发明属于高分子材料加工助剂领域，具体涉及一种耐候母粒UV-2953MB及制备方法和在人造草丝中的应用。
背景技术
人造草坪诞生于上个世纪60年代的美国，它是以非生命的塑料化纤产品为原料采用人工方法制作的拟草坪。它不像天然草坪一样需要消耗生长必需的肥料、水等资源，能满足全天24小时高强度的运动需要，且养护简单、排水迅速、场地平整度优秀。人造草坪被广泛用于曲棍球、棒球、橄榄球的专用比赛场地，足球、网球、高尔夫球等运动的公众练习场或作为地面铺装美化室内环境等。国内最早于80年代末引进人造草坪，直到90年代中后期才得到大面积的推广。随着人造草坪的大量建设，极大地刺激了人造草丝的生产和销售。
目前人造草丝已经发展到第三代产品，人造草丝由最初所使用的材料为尼龙(PA)到了第三代人造草丝使用的PP/PE材料，人造草丝的性能稳定性得到了很好的改进，而且性价比也变得更好。人造草丝主要在户外的应用场景，会接受阳光中紫外线的照射，而且还有较长时间处于高温的环境下，这样就让人造草丝在应用场景中很容易发生热氧老化和光老化，人造草丝高分子会断链产生自由基，人造草丝的力值保留率和断裂伸长率保留率严重下降，从而导致人造草丝的使用寿命会受到很大的不利影响。
针对人造草丝在使用的过程中容易发生热氧老化和光老化的情况，行业里最初的时候会使用抗氧剂B215/B225，紫外吸收剂UV-326，UV-328或者UV-P等搭配受阻胺类光稳定剂UV-944或者UV-783等使用，但后来行业考虑到成本方面的压力，逐渐将抗老化的配方变更为抗氧剂B215/B225搭配受阻胺类光稳定剂UV-944或者UV-783等使用。无论是采取何种抗老化的技术方案，基本上都会使用一个受阻胺类光稳定剂UV-944，但由于UV-944的碱性比较高，配方中若是含有UV-944会导致人造草丝不耐酸雨，农药喷洒等，尤其是一些工业污染较严重的地区，使用含有UV-944抗老化配方的人造草丝，基本上使用寿命都比较短，会发生严重的人造草坪性能衰减，严重发黄等相关状况。
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耐候母粒UV-2953MB。
本发明的另一目的在于提供上述耐候母粒UV-2953MB的制备方法。
本发明的再一目的在于提供上述耐候母粒UV-2953MB在人造草丝中的应用。
本发明提供了一种基本中性的抗老化技术解决方案，提高了人造草丝在户外应用场景中的抗老化性能，拓展了人造草丝的应用范围。
本发明目的通过以下技术方案实现：
一种耐候母粒UV-2953MB，包括以下质量百分含量的组分：
Figure BDA0003866733830000021
所述光稳定剂UV-3853是一种新型高效的受阻胺光稳定剂，其化学名称是2,2,6,6-四甲基-4-哌啶硬脂酸酯，适用于大部分聚合物高分子材料，尤其是聚烯烃类高分子材料和制品，也可以在聚缩醛、聚酰胺、苯乙烯、TPO等聚合物材料中做光稳定剂使用。
所述光稳定剂UV-2908是一种受阻苯甲酸酯类光稳定剂、高效的抗紫外线自由基捕获剂，其化学名称是3,5-二叔丁基-4-羟基苯甲酸正十六酯，具有抗气熏褪色，低碱性，挥发性低、着色性小、化学稳定性好、可耐酸和碱的优点。在聚烯烃制品，扁丝，圆丝，板材，管材等诸多领域有着广泛应用前景。
所述光稳定剂UV-3529是一款聚合型高分子量受阻胺稳定剂，具有低色污、低挥发、稳定性好等特性。适用于PP膜、PP扁丝、PE膜、PE扁丝、PET、PBT、ASA、ABS、HIPS、PUR、PMMA、纤维、聚缩醛等诸多应用领域。
进一步地，所述受阻酚类主抗氧剂为抗氧剂1790、抗氧剂3114、抗氧剂245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，以及使用母粒储存和使用过程中的气熏黄变问题。
进一步地，所述亚磷酸酯类辅助抗氧剂为抗氧剂9228、抗氧剂626、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。
进一步地，所述硫代酯类辅助抗氧剂为抗氧剂412S或者抗氧剂DLTP中的一种或者几种，其主要作用是赋予人造草丝在使用过程的长期抗热氧老化性能。
进一步地，所述PP树脂为中石化Z30S，作为UV-2953MB母粒的载体。
进一步地，所述耐候母粒UV-2953MB中还加入2～5％的交联增强剂；所述交联增强剂为数均分子量为2000～10000的乙烯基聚二甲基硅氧烷。
上述耐候母粒UV-2953MB的制备方法，包括如下制备步骤：
将除光稳定剂UV-3853和交联增强剂之外的各原料组分经搅拌混合后，加入到双螺杆挤出机料斗，光稳定剂UV-3853和交联增强剂经过液体加油泵加入，经过双螺杆挤出机挤出造粒，筛选，磁力分离，得到所述耐候母粒UV-2953MB。
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600～800rpm的速度搅拌2～10min。
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240～250℃，挤出机的料筒中段温度设定为210～230℃，挤出机的料筒前段温度设定为160～170℃，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，所述筛选是指将得到的颗粒通过振动筛筛选颗粒直径为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；所述磁力分离是指将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。
上述耐候母粒UV-2953MB在人造草丝中的应用，所述应用方法为：将耐候母粒UV-2953MB按照质量百分含量为3～5％的添加量加入到PP或PE材料的人造草丝生产过程中。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明的耐候母粒配方原材料基本上都是偏中性的，会让本发明的配方在后续的改善过程中具有更高的配方设计自由度。
(2)本发明的耐候母粒配方相对目前市面的主流应用于人造草丝的耐候母粒，具有价格低廉，性能更加优异等诸多优点。
(3)目前人造草丝行业市场主流的耐候母粒产品，往往不耐气熏黄变，这样就导致人造草丝产品尤其是白色人造草丝产品在生产出来后，在仓库储存过程中很容易发生气熏黄变，而本发明的配方在设计的过程中充分考虑了抗老化技术解决方案的抗气熏性能，因此本发明赋予了人造草丝更佳的抗气熏性能。
(4)首次在行业内提出了在人造草丝抗老化配方中添加少量的硫代酯类辅助抗氧剂，让人造草丝在户外暴晒的应用场景中能够保持更佳的热稳定性。
(5)通过进一步加入乙烯基聚二甲基硅氧烷作为交联增强剂，能与母粒中的PP树脂形成交联网络，并能够稳定母粒中的光稳定剂和抗氧剂，还可在应用过程中捕获自由基产生交联，进一步提高其在人造草丝应用中的耐候性。
附图说明
图1是实施例1所得应用于人造草丝的耐候母粒UV-2953MB的产品外观图。
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
本实施例的一种应用于人造草丝的耐候母粒UV-2953MB，包括以下质量百分含量的组分：
Figure BDA0003866733830000051
所述应用于人造草丝的耐候母粒UV-2953MB，通过如下方法制备得到：
(1)除光稳定剂UV-3853的各组分混合，在温度为25℃条件下，在高混机中以搅拌速度为700rpm的速度搅拌5分钟。
(2)光稳定剂UV-3853加热变成液态后，通过液体加油泵添加，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240～250℃，挤出机的料筒中段温度设定为210～230℃，挤出机的料筒前段温度设定为160～170℃，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，得到应用于人造草丝的耐候母粒UV-2953MB。所得应用于人造草丝的耐候母粒UV-2953MB的产品外观图如图1所示。
实施例2
本实施例的一种应用于人造草丝的耐候母粒UV-2953MB，包括以下质量百分含量的组分：
Figure BDA0003866733830000061
所述应用于人造草丝的耐候母粒UV-2953MB，通过如下方法制备得到：
(1)除光稳定剂UV-3853的各组分混合，在温度为25℃条件下，在高混机中以搅拌速度为700rpm的速度搅拌5分钟。
(2)光稳定剂UV-3853加热变成液态后，通过液体加油泵添加，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240～250℃，挤出机的料筒中段温度设定为210～230℃，挤出机的料筒前段温度设定为160～170℃，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，得到应用于人造草丝的耐候母粒UV-2953MB。
实施例3
本实施例的一种应用于人造草丝的耐候母粒UV-2953MB，包括以下质量百分含量的组分：
Figure BDA0003866733830000062
Figure BDA0003866733830000071
所述应用于人造草丝的耐候母粒UV-2953MB，通过如下方法制备得到：
(1)除光稳定剂UV-3853的各组分混合，在温度为25℃条件下，在高混机中以搅拌速度为700rpm的速度搅拌5分钟。
(2)光稳定剂UV-3853加热变成液态后，通过液体加油泵添加，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240～250℃，挤出机的料筒中段温度设定为210～230℃，挤出机的料筒前段温度设定为160～170℃，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，得到应用于人造草丝的耐候母粒UV-2953MB。
实施例4
本实施例的一种应用于人造草丝的耐候母粒UV-2953MB，与实施例1相比，还加入3％数均分子量为6000的乙烯基聚二甲基硅氧烷，包括以下质量百分含量的组分：
Figure BDA0003866733830000072
Figure BDA0003866733830000081
所述应用于人造草丝的耐候母粒UV-2953MB，通过如下方法制备得到：
(1)除光稳定剂UV-3853的各组分混合，在温度为25℃条件下，在高混机中以搅拌速度为700rpm的速度搅拌5分钟。
(2)光稳定剂UV-3853加热变成液态后与乙烯基聚二甲基硅氧烷交联增强剂混合均匀，通过液体加油泵添加，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240～250℃，挤出机的料筒中段温度设定为210～230℃，挤出机的料筒前段温度设定为160～170℃，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，得到应用于人造草丝的耐候母粒UV-2953MB。
对比例1
本对比例与实施例1相比，不加入光稳定剂UV-3853，采用4％光稳定剂UV-2908和4％光稳定剂UV-3529的组合。
对比例2
本对比例与实施例1相比，不加入光稳定剂UV-2908，采用5.33％光稳定剂UV-3853和2.67％光稳定剂UV-3529的组合。
对比例3
本对比例与实施例1相比，不加入光稳定剂UV-3529，采用5.33％光稳定剂UV-3853和2.67％光稳定剂UV-2908的组合。
对比例4
本对比例与实施例1相比，不加入硫代酯类辅助抗氧剂412S，剩余组分按与实施例1各原料间相同的比例补足至100％。
对以上实施例及对比例制备得到的应用于人造草丝行业的耐候母粒UV-2953MB产品，按照4％的添加量添加到人造草丝(常规颜色军绿色)生产过程中，对生产出来的军绿色人造草丝产品使用Q-LAB公司生产的老化箱进行QUV测试，灯源采用UVA340nm，辐照强度0.8W/m2，依据EN14836-2018的技术标准进行性能测试。竞品1是江浙某知名色母粒上市公司的人造草丝耐候母粒产品，竞品2是华南某知名色母粒上市公司的人造草丝耐候母粒产品，在人造草丝产品中的添加量和耐候测试条件完全跟本发明实施例得到的耐候母粒产品相同。测试中的结果如下表1所示：
表1
Figure BDA0003866733830000091
通过以上结果可以看出：本发明的一种应用于人造草丝的耐候母粒UV-2953MB，在人造草丝产品中的抗老化性能远远优于市场同类产品，本发明涉及的耐候母粒制备及添加操作简单，成本低廉，能够在人造草丝行业户外应用场景中能得到广泛应用。通过实施例4与实施例1的比较结果可以看出，通过进一步加入乙烯基聚二甲基硅氧烷作为交联增强剂，能进一步显著提高耐候母粒应用时的耐老化性能，其原因在于该交联增强剂能与母粒中的PP树脂形成交联网络，并能够稳定母粒中的光稳定剂和抗氧剂，还可在应用过程中捕获自由基产生交联，进一步提高其在人造草丝应用中的耐候性。通过实施例1与对比例1～3的比较结果可以看出，本发明光稳定剂UV-3853、UV-2908和UV-3529具有明显的协同增效作用，缺少任一光稳定剂之后均会导致耐候性的明显降低。通过实施例1与对比例4的比较结果可以看出，在人造草丝抗老化配方中添加少量的硫代酯类辅助抗氧剂，对耐候性的提高作用明显。
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)

1.一种耐候母粒UV-2953MB，其特征在于，包括以下质量百分含量的组分：
Figure FDA0003866733820000011
2.根据权利要求1所述的一种耐候母粒UV-2953MB，其特征在于，所述受阻酚类主抗氧剂为抗氧剂1790、抗氧剂3114、抗氧剂245中的一种或者几种；所述亚磷酸酯类辅助抗氧剂为抗氧剂9228、抗氧剂626、抗氧剂PEP-Q中的一种或者几种。
3.根据权利要求1所述的一种耐候母粒UV-2953MB，其特征在于，所述硫代酯类辅助抗氧剂为抗氧剂412S或者抗氧剂DLTP中的一种或者几种。
4.根据权利要求1所述的一种耐候母粒UV-2953MB，其特征在于，所述PP树脂为中石化Z30S。
5.根据权利要求1所述的一种耐候母粒UV-2953MB，其特征在于，所述耐候母粒UV-2953MB中还加入2～5％的交联增强剂；所述交联增强剂为数均分子量为2000～10000的乙烯基聚二甲基硅氧烷。
6.权利要求5所述的一种耐候母粒UV-2953MB的制备方法，其特征在于，包括如下制备步骤：
将除光稳定剂UV-3853和交联增强剂之外的各原料组分经搅拌混合后，加入到双螺杆挤出机料斗，光稳定剂UV-3853和交联增强剂经过液体加油泵加入，经过双螺杆挤出机挤出造粒，筛选，磁力分离，得到所述耐候母粒UV-2953MB。
7.根据权利要求6所述的一种耐候母粒UV-2953MB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600～800rpm的速度搅拌2～10min。
8.根据权利要求6所述的一种耐候母粒UV-2953MB的制备方法，其特征在于，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240～250℃，挤出机的料筒中段温度设定为210～230℃，挤出机的料筒前段温度设定为160～170℃，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。
9.根据权利要求6所述的一种耐候母粒UV-2953MB的制备方法，其特征在于，所述筛选是指将得到的颗粒通过振动筛筛选颗粒直径为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；所述磁力分离是指将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。
10.权利要求1～5任一项所述的一种耐候母粒UV-2953MB在人造草丝中的应用，其特征在于，所述应用方法为：将耐候母粒UV-2953MB按照质量百分含量为3～5％的添加量加入到PP或PE材料的人造草丝生产过程中。
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