CN115612213B - 一种耐候聚丙烯复合材料及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种耐候聚丙烯复合材料及其制备方法和应用，该复合材料由以下重量份的组分制备而成：聚丙烯1000份；抗氧剂1‑10份；2,2'‑(1,4‑亚苯基)双‑4H‑3,1‑苯并恶嗪‑4‑酮1‑3份；N‑(2‑乙基苯基)‑N′‑(2‑乙氧基‑5‑叔丁基苯基)草酰二胺1‑3份。进一步的，还包括增韧剂50‑200份；无机矿物50‑250份；相容剂50‑150份；润滑剂5‑20份。本发明中添加2,2'‑(1,4‑亚苯基)双‑4H‑3,1‑苯并恶嗪‑4‑酮与N‑(2‑乙基苯基)‑N′‑(2‑乙氧基‑5‑叔丁基苯基)草酰二胺用作复配耐候剂，能够大大增加聚丙烯的耐候性能，同时能保持较为优异的力学性能。
Description
技术领域
本发明属于复合材料领域，特别涉及一种耐候聚丙烯复合材料及其制备方法和应用。
背景技术
汽车系统的零部件中外饰零部件是使用塑料材质最多的单位。通常我们所定义的汽车外饰零部件包括了汽车的保险杠、汽车车灯、汽车外部后视镜、外拉门把手、进气格栅、汽车天窗等。汽车外饰塑料零部件多采用注塑工艺完成，成型后再予喷漆或皮纹处理。对于采用喷漆工艺的外饰件，要求零件与车身的色泽和质量保持一致，会采用高温烘烤喷涂系统。对于采用皮纹工艺的外饰件，设计的重点要考虑颜色与耐候性。汽车外饰零部件的塑料材质主要有聚丙烯、聚乙烯、聚甲醛、聚酸胺、丙烯睛一丁二烯一苯乙烯塑料、苯乙烯一丙烯睛和聚甲基丙烯酸甲酯共聚等。
由于汽车外饰对材料的耐候性能较为严苛，且同时要求具备较高的外观，因此汽车外饰材料的选择上，普通聚合物材料中很难在耐候、美观及成本中做出均衡。
聚丙烯(PP)是一种结构规整的结晶性聚合物，为白色粒料或粉料、无味、无毒、质轻的热塑性树脂，具备易加工、冲击强度、挠曲性以及电绝缘性好等优点。在汽车工业、家用电器、电子、包装、建材及家具等方面具有广泛的应用。聚丙烯价格低，制件外观优良，但是耐候性较差。
发明内容
本发明的目的是提供一种耐候聚丙烯复合材料及其制备方法和应用，以解决现有技术中的问题。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种耐候聚丙烯复合材料，由以下重量份的组分制备而成：
聚丙烯1000份；抗氧剂1-10份；2,2'-(1,4-亚苯基)双-4H-3,1-苯并恶嗪-4-酮1-3份；N-(2-乙基苯基)-N′-(2-乙氧基-5-叔丁基苯基)草酰二胺1-3份。进一步的，所述耐候聚丙烯复合材料还包括增韧剂50-200份；无机矿物50-250份；相容剂50-150份；润滑剂5-20份。
作为优选的技术方案，所述聚丙烯为共聚聚丙烯，其在230℃/2.16kg条件下的熔融指数为10-40g/10min，乙烯含量为5-10％；所述抗氧剂为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(抗氧剂1010)与亚磷酸三(2，4--二叔丁基苯基)酯(抗氧剂168)按质量比1:1组成的复配物；所述增韧剂为乙烯-辛烯共聚物(POE)、乙烯-丁烯共聚物、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)、乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)中的一种；所述无机矿物为滑石粉或碳酸钙；所述相容剂为聚丙烯接枝马来酸酐；所述润滑剂为白油或乙撑双硬脂酰胺(EBS)。
本发明还公开了上述所述的耐候聚丙烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：按配比称取各个组分后将它们混合均匀得到混合物，将所得混合物加入双螺杆挤出机中，进行熔融共混、挤出造粒即得；所述双螺杆挤出机的加工温度为160～220℃。
本发明的第三个目的是提供上述所述的耐候聚丙烯复合材料的在汽车领域中的应用，所述耐候聚丙烯复合材料用于制造汽车外饰件。
与现有技术相比，本发明有益效果体现在：
聚丙烯分子结构中存在的叔碳原子极易被光、热、氧以及活泼金属离子引发，导致光降解。经户外暴晒后，会产生羧基和其他降解物，其物理性能随之下降。为了抑制聚丙烯制品在使用的过程中发生这种降解，本发明在聚丙烯组合物中添加2,2'-(1,4-亚苯基)双-4H-3,1-苯并恶嗪-4-酮与N-(2-乙基苯基)-N′-(2-乙氧基-5-叔丁基苯基)草酰二胺用作复配耐候剂，能够使处于激发态的羰基回归到稳定的基态，大大增加了聚丙烯的耐候性能。在聚丙烯组合物中含有增韧剂、无机矿物时，通过相容剂来增加组合物的相容性能，复配的耐候助剂能够使聚丙烯组合物保持一个较为优异的力学性能。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步描述，以下实施例仅是对本发明进行说明而非对其加以限定。
实施例及对比例所有原料均为市售。
其中，抗氧剂为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(抗氧剂1010)与亚磷酸三(2，4--二叔丁基苯基)酯(抗氧剂168)按质量比1:1组成的复配物。
聚丙烯为韩国SK BX3800；碳酸钙、滑石粉平均粒径均为1250目，辽宁艾海滑石有限公司；乙烯-辛烯共聚物(POE)为韩国沙伯基础C0560D，乙烯-丁烯共聚物为韩国LG化学LC168，苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)为韩国LG化学6858，乙烯-醋酸乙烯共聚物为韩国LG化学ES28005；聚丙烯接枝马来酸酐为美国杜邦Bynel 50E739；抗氧剂1010、抗氧剂168、2,2'-(1,4-亚苯基)双-4H-3,1-苯并恶嗪-4-酮生产商均为美国氰特；N-(2-乙基苯基)-N′-(2-乙氧基-5-叔丁基苯基)草酰二胺生产商为克莱恩公司。
各实施例及对比例制得的材料性质测试按以下条件进行：
拉伸强度测试：按ISO 527-2标准进行，试样尺寸为170*10*4mm，拉伸速度为50mm/min；
弯曲强度测试：按ISO 178标准进行，试样尺寸为80*10*4mm，弯曲速度为2mm/min，跨距为64mm；
简支梁缺口冲击强度测试：按ISO 179-1标准进行，试样尺寸为80*10*1mm，制样方式为机加工；
耐候性测试：把拉伸样条进行紫外加速老化(紫外老化条件见表1)，测试其拉伸性能、弯曲性能。
表1.紫外老化条件
实施例1
将1000份聚丙烯、1份抗氧剂、1份2,2'-(1,4-亚苯基)双-4H-3,1-苯并恶嗪-4-酮、1份N-(2-乙基苯基)-N′-(2-乙氧基-5-叔丁基苯基)草酰二胺加入高混机中混合均匀得到混合物；将上述混合物加入双螺杆挤出机中，双螺杆挤出机加热区间温度分别为160℃、190℃、200℃、205℃、210℃、220℃，依次经过挤出、水冷、切粒及干燥，即可制得目标产品。
实施例2
将1000份聚丙烯、50份乙烯-辛烯共聚物(POE)、50份碳酸钙、50份聚丙烯接枝马来酸酐、5份白油、2份抗氧剂、2份2,2'-(1,4-亚苯基)双-4H-3,1-苯并恶嗪-4-酮、2份N-(2-乙基苯基)-N′-(2-乙氧基-5-叔丁基苯基)草酰二胺加入高混机中混合均匀得到混合物；将上述混合物加入双螺杆挤出机中，加热区间温度依次分别为160℃、180℃、190℃、200℃、210℃、220℃，依次经过挤出、水冷、切粒及干燥，即可制得目标产品。
实施例3
将1000份聚丙烯、180份乙烯-丁烯共聚物、200份滑石粉、120份聚丙烯接枝马来酸酐、10份乙撑双硬脂酰胺(EBS)、5份抗氧剂、3份2,2'-(1,4-亚苯基)双-4H-3,1-苯并恶嗪-4-酮、3份N-(2-乙基苯基)-N′-(2-乙氧基-5-叔丁基苯基)草酰二胺加入高混机中混合均匀得到混合物；将上述混合物加入双螺杆挤出机中，加热区间温度依次分别为170℃、190℃、200℃、210℃、210℃、220℃，依次经过挤出、水冷、切粒及干燥，即可制得目标产品。
实施例4
将1000份聚丙烯、200份乙烯-丁烯共聚物、250份碳酸钙、150份聚丙烯接枝马来酸酐、20份乙撑双硬脂酰胺(EBS)、10份抗氧剂、3份2,2'-(1,4-亚苯基)双-4H-3,1-苯并恶嗪-4-酮、3份N-(2-乙基苯基)-N′-(2-乙氧基-5-叔丁基苯基)草酰二胺加入高混机中混合均匀得到混合物；将上述混合物加入双螺杆挤出机中，加热区间温度依次分别为180℃、190℃、200℃、210℃、210℃、220℃，依次经过挤出、水冷、切粒及干燥，即可制得目标产品。
实施例5
将1000份聚丙烯、100份乙烯-醋酸乙烯共聚物、100份滑石粉、50份聚丙烯接枝马来酸酐、10份乙撑双硬脂酰胺(EBS)、8份抗氧剂、3份2,2'-(1,4-亚苯基)双-4H-3,1-苯并恶嗪-4-酮、3份N-(2-乙基苯基)-N′-(2-乙氧基-5-叔丁基苯基)草酰二胺加入高混机中混合均匀得到混合物；将上述混合物加入双螺杆挤出机中，加热区间温度依次分别为160℃、190℃、200℃、205℃、210℃、220℃，依次经过挤出、水冷、切粒及干燥，即可制得目标产品。
对比例1(与实施例5做对比)
将1000份聚丙烯、100份乙烯-醋酸乙烯共聚物、100份滑石粉、50份聚丙烯接枝马来酸酐、10份乙撑双硬脂酰胺(EBS)、8份抗氧剂、6份2,2'-(1,4-亚苯基)双-4H-3,1-苯并恶嗪-4-酮加入高混机中混合均匀得到混合物；将上述混合物加入双螺杆挤出机中，加热区间温度依次分别为160℃、190℃、200℃、205℃、210℃、220℃，依次经过挤出、水冷、切粒及干燥，即可制得目标产品。
对比例2(与实施例5做对比)
将1000份聚丙烯、100份乙烯-醋酸乙烯共聚物、100份滑石粉、50份聚丙烯接枝马来酸酐、10份乙撑双硬脂酰胺(EBS)、8份抗氧剂、6份N-(2-乙基苯基)-N′-(2-乙氧基-5-叔丁基苯基)草酰二胺加入高混机中混合均匀得到混合物；将上述混合物加入双螺杆挤出机中，加热区间温度依次分别为160℃、190℃、200℃、205℃、210℃、220℃，依次经过挤出、水冷、切粒及干燥，即可制得目标产品。
对比例3(与实施例5做对比)
将1000份聚丙烯、100份乙烯-醋酸乙烯共聚物、100份滑石粉、50份聚丙烯接枝马来酸酐、10份乙撑双硬脂酰胺(EBS)、8份抗氧剂、6份3,5-二叔丁基-4-羟基苯甲酸正十六酯加入高混机中混合均匀得到混合物；将上述混合物加入双螺杆挤出机中，加热区间温度依次分别为160℃、190℃、200℃、205℃、210℃、220℃，依次经过挤出、水冷、切粒及干燥，即可制得目标产品。
对比例4(与实施例5做对比)
将1000份聚丙烯、100份乙烯-醋酸乙烯共聚物、100份滑石粉、50份聚丙烯接枝马来酸酐、10份乙撑双硬脂酰胺(EBS)、8份抗氧剂、6份2-(2-羟基-5-苯甲基)苯并三唑加入高混机中混合均匀得到混合物；将上述混合物加入双螺杆挤出机中，加热区间温度依次分别为160℃、190℃、200℃、205℃、210℃、220℃，依次经过挤出、水冷、切粒及干燥，即可制得目标产品。
对比例5(与实施例5做对比)
将1000份聚丙烯、100份乙烯-醋酸乙烯共聚物、100份滑石粉、50份聚丙烯接枝马来酸酐、10份乙撑双硬脂酰胺(EBS)、8份抗氧剂、3份光稳剂944、3份光稳剂622加入高混机中混合均匀得到混合物；将上述混合物加入双螺杆挤出机中，加热区间温度依次分别为160℃、190℃、200℃、205℃、210℃、220℃，依次经过挤出、水冷、切粒及干燥，即可制得目标产品。
对比例6(与实施例5做对比)
将1000份聚丙烯、100份乙烯-醋酸乙烯共聚物、100份滑石粉、50份聚丙烯接枝马来酸酐、10份乙撑双硬脂酰胺(EBS)、8份抗氧剂、3份光稳剂944、3份光稳剂770加入高混机中混合均匀得到混合物；将上述混合物加入双螺杆挤出机中，加热区间温度依次分别为160℃、190℃、200℃、205℃、210℃、220℃，依次经过挤出、水冷、切粒及干燥，即可制得目标产品。
分别对各实施例和对比例得到的产品进行物性检测，其性能如表2所示：
表2各实施例及对比例制得的材料性质测试结果
由以上实施例结果可以看出，本发明中添加2,2'-(1,4-亚苯基)双-4H-3,1-苯并恶嗪-4-酮与N-(2-乙基苯基)-N′-(2-乙氧基-5-叔丁基苯基)草酰二胺用作复配耐候剂，能够大大增加聚丙烯的耐候性能，同时能够保持一个较为优异的力学性能。
这些实施例仅用于说明本发明而不应该限制本发明的范围。此外，在阅读了本发明所述内容之后，本领域技术人员对本发明做各种等价形式的改动或修改，这些等价形式同样属于本申请的权利要求书所限定的范围。
Claims (10)
1.一种耐候聚丙烯复合材料，其特征在于：由以下重量份的组分制备而成：
聚丙烯1000份；抗氧剂1-10份；2,2'-(1,4-亚苯基)双-4H-3,1-苯并恶嗪-4-酮1-3份；N-(2-乙基苯基)-N′-(2-乙氧基-5-叔丁基苯基)草酰二胺1-3份。
2.根据权利要求1所述的耐候聚丙烯复合材料，其特征在于：所述耐候聚丙烯复合材料还包括增韧剂50-200份；无机矿物50-250份；相容剂50-150份；润滑剂5-20份。
3.根据权利要求2所述的耐候聚丙烯复合材料，其特征在于：所述聚丙烯为共聚聚丙烯，其在230℃/2.16kg条件下的熔融指数为10-40g/10min，乙烯含量为5-10％。
4.根据权利要求2所述的耐候聚丙烯复合材料，其特征在于：所述抗氧剂为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯与亚磷酸三(2，4--二叔丁基苯基)酯按质量比1:1组成的复配物。
5.根据权利要求2所述的耐候聚丙烯复合材料，其特征在于：所述增韧剂为乙烯-辛烯共聚物、乙烯-丁烯共聚物、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、乙烯-醋酸乙烯共聚物中的一种。
6.根据权利要求2所述的耐候聚丙烯复合材料，其特征在于：所述无机矿物为滑石粉或碳酸钙。
7.根据权利要求2所述的耐候聚丙烯复合材料，其特征在于：所述相容剂为聚丙烯接枝马来酸酐。
8.根据权利要求2所述的耐候聚丙烯复合材料，其特征在于：所述润滑剂为白油或乙撑双硬脂酰胺。
9.如权利要求1-8任一项所述的耐候聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：按配比称取各个组分后将它们混合均匀得到混合物，将所得混合物加入双螺杆挤出机中，进行熔融共混、挤出造粒即得；所述双螺杆挤出机的加工温度为160～220℃。
10.如权利要求1-8任一项所述的耐候聚丙烯复合材料的在汽车领域中的应用，其特征在于：所述耐候聚丙烯复合材料用于制造汽车外饰件。
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