CN115895105A - 一种增透增白聚丙烯材料及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种增透增白聚丙烯材料及其制备方法和应用。该聚丙烯材料组分按照重量份数包括：聚丙烯50‑90份；LDPE 4‑30份；增透剂0.05‑2份；增白剂0.01‑2份。该聚丙烯材料具有较好的透光率、冲击性能和白度。
Description
技术领域
本发明属于高分子材料改性技术领域，特别涉及一种增透增白聚丙烯材料及其制备方法和应用。
背景技术
聚丙烯具有密度低、机械强度高、耐热性好、无毒、易加工、耐高温、耐化学品、原料易得和价格低廉等优点，成为了商业塑料中发展最迅速的品种之一，所以用途非常广泛，广泛应用于化工、化纤、家电、汽车等领域。但聚丙烯由于其结晶速度相对较慢，易形成大的球晶，所以存在透光性差等特点，并且存在颜色偏黄、韧性差的缺点，从而在一定程度上限制了PP的应用，致使其在包装、医疗器械、电子产品和日用品等领域应用受到限制。
开发透明耐冲击PP具有重要的工业应用价值和市场价值，目前主要是通过在聚合过程中添加新型催化剂来获得透明PP，或者通过共混技术添加成核剂可以实现PP的改性增透来获取透明PP。以上2种方法制备的透明聚丙烯材料一般存在冲击性能偏低的情况，对PP进行增韧改性应用最多的增韧剂为EPR和POE等，这些增韧又会影响材料的透明性，如果继续添加成核剂容易造成材料的结晶成核饱和，达到一定的透明性后很难再进一步提升透明度。针对于目前的增透手段，高透明聚丙烯材料的透明性和高冲击性能较难同时兼顾。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种增透增白聚丙烯材料及其制备方法和应用，以克服现有技术中聚丙烯材料透光率不佳以及颜色杂或深的缺陷。
本发明提供一种增透增白聚丙烯材料，所述聚丙烯材料组分按照重量份数包括：
所述增透剂为山梨酸醇类透明剂；
所述LDPE密度为0.91-0.92g/cm3，测试标准为ISO 1183-2019。
优选地，所述聚丙烯材料组分按照重量份数包括：
优选地，所述增白剂为苯并恶唑型噻吩类荧光增白剂。
优选地，所述苯并恶唑型噻吩类荧光增白剂包括2,2-(4,4-二苯乙烯基)双苯并恶唑、2.5-双(5-叔丁基-2-苯并恶唑基)噻吩、2,5-二(苯并恶唑-2-基)噻吩中的一种或几种。
优选地，所述山梨酸醇类透明剂包括山梨醇缩醛、双(3,4-二甲基苯亚甲基)山梨醇、1,3:2,4-二(3,4-二甲基亚苄基)-D-山梨醇中的一种或几种。
优选地，所述聚丙烯材料还包括长链支化聚丙烯0-10份。
优选地，所述长链支化聚丙烯起始结晶温度为125-130℃。起始结晶温度通过DSC测试分析，方法为：称取4-6g样品置于铝坩埚中，通入氮气，以10℃/min从室温升至230℃，恒温5min，消除热历史，然后以10℃/min降至20℃，再以10℃/min从室温升至230℃，记录其过程，起始结晶温度为结晶峰的初始值。
优选地，所述聚丙烯材料还包括其他助剂0-2份。
优选地，所述其他助剂包括抗氧剂和/或润滑剂。
优选地，所述抗氧剂重量份数为0.2-1份。
优选地，所述抗氧剂包括酚类抗氧剂、胺类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂、受阻酚类抗氧剂中的一种或几种。
优选地，所述润滑剂重量份数为0.2-1份。
优选地，所述润滑剂包括硬脂酸酯类润滑剂、硬脂酸盐类润滑剂、酰胺类润滑剂中的一种或几种。
本发明还提供一种增透增白聚丙烯材料的制备方法，包括：
将各组分混合，将得到的预混物加入双螺杆挤出机中熔融混合，挤出造粒，得到增透增白聚丙烯材料。
优选地，所述双螺杆挤出机各段的加工温度为80-220℃，螺杆转速为400-600r/min。
本发明还提供一种增透增白聚丙烯材料在生活储物箱中的应用，例如用于家用透明储物箱、五金电子收纳箱、汽车置物箱等。
本发明PP和LDPE会在山梨酸醇类透明剂的作用下异相成核、快速结晶，产生大量的小球晶，分布在共混体系中的LDPE的球晶更细小，可以起到模糊PP晶核界面的作用，让整个共混体系的晶区致密连成一片，弱化晶核和晶区间的界面强度，对于材料的透光性提升具有正向作用；但是，将LDPE添加到PP中，PP为连续相，PE为分散相，两相共存体系的界面处通常会发生光的折射作用，因此在光通过两相材质时由于不同相物质的折光指数的差异，造成光的折射损耗，从而会影响光的透过率影响材料的透明性。LDPE密度影响LDPE的折光指数，本发明LDPE密度为0.91-0.92g/cm3，该密度范围内的LDPE折光指数与PP折光指数接近，选用折光指数与PP相近的LDPE，可以降低光在不同相界面和晶区间的折射损耗，提高光在两相之间的透过率，从而实现提升材料透明性的作用。同时LDPE作为橡胶相分散在PP体系中起到增韧作用，从而提升材料冲击性能。另外增白剂通过吸收紫外光发射蓝色荧光和塑料本身的微黄色光进行颜色互补，使PP增白增透。
本发明添加的长链支化聚丙烯与聚丙烯复配，由于长链支化聚丙烯和普通的聚丙烯体系相容性好(两者复配只有一个熔融峰出现)，使用偏光显微镜发现添加长链支化聚丙烯可以进一步细化球晶尺寸，使共混体系球晶数量增加，从而进一步增透。对于起始结晶温度125-130℃的长链支化聚丙烯，在和聚丙烯共混体系中，可以明显提高共混体系的起始结晶温度，会大幅度降低材料结晶峰的半高宽▲W(▲W是表征结晶过程中体系球晶尺寸大小的分布)，共混体系的球晶结晶速率和球晶尺寸分布都可以得到明显改善，对于材料的透光率提升起到更好的促进作用。
有益效果
本发明添加的山梨酸醇类透明剂与LDPE之间具有协同作用，可以提高材料的透光率，同时LDPE可以提升材料冲击性能，而增白剂的添加可以增透增白。另外长链支化聚丙烯的添加可以进一步提高材料的透光率。
本发明聚丙烯材料悬臂梁缺口冲击强度为5.1-9.5kJ/m2，透光率为80.2-95.2％，白度为85-90.6。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
试剂来源：
聚丙烯1：PP Z30S，茂名石化公司；
聚丙烯2：聚丙烯再生料，YBL-PP KF030，江苏金发环保科技有限公司提供；
LDPE1：密度为0.915g/cm3，LDPE LA 0710，法国阿科玛；
LDPE2：密度为0.917g/cm3，LDPE LB7000，LG化学；
LDPE3：密度为0.919g/cm3，LDPE 16MA400，印度瑞莱斯；
LDPE4：密度为0.925g/cm3，LDPE 2020H，巴斯夫；
LDPE5：密度为0.908g/cm3，VLDPE DFDB-9042NT，陶氏；
LLDPE：密度为0.916g/cm3，LLDPE 7042，镇海炼化；
ULDPE：密度为0.902g/cm3，ULDPE 4203，陶氏；
山梨酸醇类透明剂1：山梨醇缩醛，透明剂NX8000，美利肯；
山梨酸醇类透明剂2：双(3,4-二甲基苯亚甲基)山梨醇，TH3988，万德化工；
山梨酸醇类透明剂3：1,3:2,4-二(3,4-二甲基亚苄基)-D-山梨醇，HX3，阿尔法化工；
有机磷酸盐透明剂：2,2-亚甲基双(4,6-二叔丁基苯基)磷酸酯钠，NA-11，艾迪科；
增白剂1：2，5-双(5-叔丁基-2-苯并恶唑基)噻吩，增白剂OB，巴斯夫；
增白剂2：2,2-(4,4-二苯乙烯基)双苯并恶唑，增白剂393，瀚思化工；
增白剂3：2,5-二(苯并恶唑-2-基)噻吩，增白剂185，鑫润德；
长链支化聚丙烯1：起始结晶温度为127℃，PP 6302E1，埃克森；
长链支化聚丙烯2：起始结晶温度为120℃，WB135HMS，北欧化工；
长链支化聚丙烯3：起始结晶温度为132℃，HMS1602，抚顺石化；
其他助剂：
抗氧剂：抗氧剂1010和抗氧剂168重量比1：1的混合物，市售；
润滑剂：硬脂酸锌，市售；
如未特别说明，本发明平行的实施例和对比例中的某一组分(例如抗氧剂、润滑剂)均为相同的市售产品。
聚丙烯材料的制备方法包括：按照表1、表2、表3，将各组分投入高速混合机中，以400r/min的速度混合5min，得到预混物，然后将预混物加入双螺杆挤出机中，进行熔融混合充分分散后，挤出造粒，在100℃以下烘干，即得；其中双螺杆挤出机各段的加工温度为：一区80℃，二区至九区180℃，十区200℃，双螺杆挤出机的螺杆转速为500r/min。
性能测试：
(1)悬臂梁缺口冲击强度：测试标准ISO 180/1eA-2010，试样尺寸为80×10×4mm，A型缺口。
(2)透光率：测试标准GB/T 24l0-2008。
(3)白度：测试标准GB2913-1982。
表1实施例1-12配比(重量份数)
表2实施例13-16配比(重量份数)
表3对比例配比(重量份数)
由表1-3可知，对比例1和2采用LDPE的密度不在本发明范围，对比例1-2的聚丙烯材料的透光率和白度明显低于实施例1。对比例3采用有机磷酸盐透明剂，其聚丙烯材料的透光率和白度明显低于实施例1。对比例4不添加山梨酸醇类透明剂，其聚丙烯材料的透光率和白度明显低于实施例1。对比例5不添加LDPE，其聚丙烯材料的透光率和悬臂梁缺口冲击强度明显低于实施例1。对比例6不添加增白剂，其聚丙烯材料的透光率和白度不如实施例1。对比例7添加LLDPE，对比例10添加ULDPE，对比例7和10聚丙烯材料的透光率和白度不如实施例1。对比例8LDPE添加量超过本发明范围，对比例9山梨酸醇类透明剂添加量超过本发明范围，对比例8-9聚丙烯材料的透光率和白度不如实施例1。由此可见，本发明添加的LDPE和山梨酸醇类透明剂之间具有协同作用，可以提高材料的透光率，而增白剂的添加可以增透增白。
Claims (10)
1.一种增透增白聚丙烯材料，其特征在于，所述增透增白聚丙烯材料组分按照重量份数包括：
所述增透剂为山梨酸醇类透明剂；
所述LDPE密度为0.91-0.92g/cm3。
2.根据权利要求1所述的增透增白聚丙烯材料，其特征在于，所述增透增白聚丙烯材料组分按照重量份数包括：
3.根据权利要求1所述的增透增白聚丙烯材料，其特征在于，所述增白剂为苯并恶唑型噻吩类荧光增白剂；所述苯并恶唑型噻吩类荧光增白剂包括2,2-(4,4-二苯乙烯基)双苯并恶唑、2,5-双(5-叔丁基-2-苯并恶唑基)噻吩、2,5-二(苯并恶唑-2-基)噻吩中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的增透增白聚丙烯材料，其特征在于，所述山梨酸醇类透明剂包括山梨醇缩醛、双(3,4-二甲基苯亚甲基)山梨醇、1,3:2,4-二(3,4-二甲基亚苄基)-D-山梨醇中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的增透增白聚丙烯材料，其特征在于，所述聚丙烯材料还包括长链支化聚丙烯0-10份。
6.根据权利要求5所述的增透增白聚丙烯材料，其特征在于，所述长链支化聚丙烯起始结晶温度为125-130℃。
7.根据权利要求1所述的增透增白聚丙烯材料，其特征在于，所述聚丙烯材料还包括其他助剂0-2份；所述其他助剂包括抗氧剂和/或润滑剂。
8.一种如权利要求1-7任一所述增透增白聚丙烯材料的制备方法，包括：
将各组分混合，将得到的预混物加入双螺杆挤出机中熔融混合，挤出造粒，得到增透增白聚丙烯材料。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述双螺杆挤出机各段的加工温度为80-220℃，螺杆转速为400-600r/min。
10.一种如权利要求1-7任一所述增透增白聚丙烯材料在生活储物箱中的应用。
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