CN116253957A - 一种耐热氧老化pp色母粒及其制备工艺和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种耐热氧老化PP色母粒及其制备工艺和应用，包括如下重量份的组分：PP树脂40‑65份、分散剂1‑2份、颜料10‑20份、抗氧剂5‑10份、光稳定剂1‑5份；其中，所述抗氧剂为AO2777型或AO2124型；所述光稳定剂为紫外线吸收剂UV703；所述PP树脂为共聚聚丙烯树脂，其熔融指数为20‑25g/10min。将特定类型的抗氧剂与其它组分以特定的配比进行复配，制得的PP色母粒，其具有优异的抗热氧老化性能，而且产品低气味，使用时，其添加至基体树脂中制得的成品质量高，无外观缺陷。
Description
技术领域
本发明涉及塑料加工配色材料技术领域，具体涉及一种耐热氧老化PP色母粒及其制备工艺和应用。
背景技术
由于聚丙烯(PP)原料来源丰富、价格低廉,其优异的机械强度和加工性，被广泛应用于汽车、电器、日用品及家具包装等各个领域。
现有的聚丙烯(PP)色母粒大多为如下配方，按照重量百分比计：载体树脂(PP或LLDPE)剩余量，分散剂1～5％，颜料5～50％。聚丙烯(PP)在无氧的条件下具有很好的稳定性，但由于聚丙烯(PP)主链结构中存在大量不稳定的叔碳原子，在造粒加工、贮存和使用过程中，受热、氧、光的作用易发生分子链的老化降解反应，导致其力学性能逐渐丧失，其抗热老化能力不高。
由于很多场合都要求聚丙烯(PP)有一定的耐热氧老化能力，尤其作为汽车内饰件材料时，其在夏季太阳曝晒下，车内温度高达50℃以上，内饰件例如仪表板、副仪表板、立柱、手套箱、门板、门槛、车灯支架等易发生变色、表面龟裂与粉化等现象、力学性能大幅度下降。因此，对许多汽车内饰件产品提出长期耐热氧老化要求，作为汽车内饰材料的改性聚丙烯，一般要求150℃下老化时间大于等于400小时。
现有技术中，一般通过添加大量的普通抗氧剂(如1010、168等)来提高聚丙烯(PP)的耐热氧老化性能，但是上述抗氧剂的使用效果有限，导致抗氧剂添加含量增加，但抗氧剂含量提高除了带来成本压力之外，也会导致材料挥发性有机物(TVOC)含量的增加，增加产品的气味，对人体产生不良的影响，并且易于在产品表层析出喷霜，在一定程度上限制其使用范围。
发明内容
为了解决上述背景技术中存在的问题，本发明提供一种耐热氧老化PP色母粒，其具有优异的抗热氧老化性能，而且产品低气味，使用时，其添加至基体树脂中制得的成品质量高，无外观缺陷。此外，本发明还提供一种上述耐热氧老化PP色母粒的制备工艺和其在汽车内饰件材料中的应用。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
本发明的第一方面，提供一种耐热氧老化PP色母粒，包括如下重量份的组分：
PP树脂40-65份、分散剂1-2份、颜料10-20份、抗氧剂5-10份、光稳定剂1-5份；
其中，所述抗氧剂为AO2777型或AO2124型；
所述光稳定剂为紫外线吸收剂UV703。
采用上述技术方案：
本申请的申请人经过多次试验，最终从众多抗氧剂组分中，筛选出AO2777型或AO2124型，此两者抗氧剂属于复配型抗氧剂，其分子量大，耐温高，不含硫磷等杂质，气味挥发性更低。
具体抗热氧老化机理如下：
聚合物氧化分四个步骤，第一个步骤是在光、热条件下形成烷基自由基，第二个步骤是烷基自由基在氧气作用下形成过氧烷基自由基，第三个步骤是过氧烷基自由基夺取聚合物上的氢，生成氢过氧化物，第四个步骤是氢过氧化物分解成烷氧自由基和羟基自由基。第一个步骤发生后可以用上述抗氧剂中的碳自由基捕捉剂捕捉形成的烷基自由基；第二个步骤发生后可用上述抗氧剂中的主抗氧剂，与生成的过氧烷基自由基反应生成稳定的物质；第三步发生后可用上述抗氧剂中的辅抗氧剂把生成的氢过氧化物还原成醇类，从而保护与延缓聚合物的性能。
将上述抗氧剂与其它组分以特定的配比进行复配，制得的PP色母粒，其具有优异的抗热氧老化性能，而且产品低气味，使用时，其添加至基体树脂中制得的成品质量高，无外观缺陷。
具体地，所述PP树脂为共聚聚丙烯树脂，其熔融指数为20-25g/10min。
共聚聚丙烯树脂的聚合物链上，乙烯分子无规则地插在丙烯分子中间，由于无规地插进聚合物主链中的乙烯分子阻碍了聚合物分子的结晶型排列，共聚物结晶度的降低引起物理性质的改变：无规共聚物PP与PP均聚物相比刚度降低，抗冲击性能进步，透明度更好，还有较低的熔化温度，便于进行加工生产。
处于该熔融指数范围内的PP树脂，具有适中的流动性，在制品加工生产过程中可降低加工温度、注射压力、合模力等，从而降低能耗，缩短制品的成型周期，大幅提高制品产量，可满足大件制品和高速注塑成型需求。
具体地，所述分散剂为S201型。
该分散剂可以很好的浸润颜料颗粒、抗氧剂和光稳定剂，促进其均匀分散至PP树脂体系中。
具体地，所述颜料为无机颜料或有机颜料。
所述无机颜料和有机颜料包括：喹吖啶酮红、酞菁蓝、酞菁绿、DPP红、缩合偶氮黄、钛黄(无机)、钛白粉、炭黑、氧化铁红(无机)、氧化铁黄(无机)中的一种或几种的混合物。具体地，可根据待加工制品的颜色需求进行调配。
本发明的第二方面，提供一种上述耐热氧老化PP色母粒的制备工艺，包括如下步骤：
S1、将PP树脂、分散剂、颜料、抗氧剂、光稳定剂按照比例配料后加入至高速混合机中混合均匀；
S2、将步骤S1中得到的混合物料输送至挤出机内经熔融挤出，再经水槽冷却后进入切粒机中造粒，得到粒状体-即为耐热氧老化PP色母粒。
具体地，所述步骤S2中，所述挤出机为双螺杆挤出机，所述双螺杆挤出机的温度为170～200℃，转速为350～450r/min。
本发明的第三方面，提供一种上述耐热氧老化PP色母粒的应用，所述耐热氧老化PP色母粒与基体树脂混合，用于加工生产汽车内饰件。
具体地，该耐热氧老化PP色母粒使用时，将其以特定的比例与基体树脂(PP、PE等)混合，再经加工制成汽车内饰件，包括仪表板、副仪表板、立柱、手套箱、门板、门槛、车灯支架等。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本申请的申请人经过多次试验，最终从众多抗氧剂组分中，筛选出AO2777型或AO2124型，此两种抗氧剂属于复配型抗氧剂，其分子量大，耐温高，不含硫磷等杂质，气味挥发性更低，将上述抗氧剂与其它组分以特定的配比进行复配，制得的PP色母粒，其具有优异的抗热氧老化性能，而且产品低气味，使用时，其添加至基体树脂中制得的成品质量高，无外观缺陷。
具体抗热氧老化机理如下：
聚合物氧化分四个步骤，第一个步骤是在光、热条件下形成烷基自由基，第二个步骤是烷基自由基在氧气作用下形成过氧烷基自由基，第三个步骤是过氧烷基自由基夺取聚合物上的氢，生成氢过氧化物，第四个步骤是氢过氧化物分解成烷氧自由基和羟基自由基。第一个步骤发生后可以用上述抗氧剂中的碳自由基捕捉剂捕捉形成的烷基自由基；第二个步骤发生后可用上述抗氧剂中的主抗氧剂，与生成的过氧烷基自由基反应生成稳定的物质；第三步发生后可用上述抗氧剂中的辅抗氧剂把生成的氢过氧化物还原成醇类，从而保护与延缓聚合物的性能。
附图说明
下面结合附图与具体实施例对本发明作进一步详细说明。
图1为检测前的汽车门板照片；
图2为检测中的照片；
图3为检测后的汽车门板照片。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下文将结合较佳的实施例对本发明作更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体的实施例。
除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本发明的保护范围。
除有特别说明，本发明中用到的各种试剂、原料均为可以从市场上购买的商品或者可以通过公知的方法制得的产品。
本发明提供一种耐热氧老化PP色母粒，包括如下重量份的组分：
PP树脂40-65份、分散剂1-2份、颜料10-20份、抗氧剂5-10份、光稳定剂1-5份；
其中，抗氧剂为AO2777型或AO2124型；
光稳定剂为紫外线吸收剂UV703。
具体地，PP树脂为共聚聚丙烯树脂，其熔融指数为20-25g/10min。
具体地，分散剂为S201型。
具体地，颜料为无机颜料或有机颜料。
所述无机颜料和有机颜料包括：喹吖啶酮红、酞菁蓝、酞菁绿、DPP红、缩合偶氮黄、钛黄(无机)、钛白粉、炭黑、氧化铁红(无机)、氧化铁黄(无机)中的一种或几种的混合物。具体地，可根据待加工制品的颜色需求进行调配。
上述耐热氧老化PP色母粒的制备工艺，包括如下步骤：
S1、将PP树脂、分散剂、颜料、抗氧剂、光稳定剂按照比例配料后加入至高速混合机中混合均匀；
S2、将步骤S1中得到的混合物料输送至挤出机内经熔融挤出，再经水槽冷却后进入切粒机中造粒，得到粒状体-即为耐热氧老化PP色母粒。
具体地，步骤S2中，挤出机为双螺杆挤出机，双螺杆挤出机的温度为170～200℃，转速为350～450r/min。
上述耐热氧老化PP色母粒的应用，耐热氧老化PP色母粒与基体树脂混合，用于加工生产汽车内饰件。
具体地，该耐热氧老化PP色母粒使用时，将其以特定的比例与基体树脂(PP、PE等)混合，再经加工制成汽车内饰件，包括仪表板、副仪表板、立柱、手套箱、门板、门槛、车灯支架等。
实施例1
一种耐热氧老化PP色母粒，包括如下组分：
PP树脂52份、分散剂2份、颜料15份、抗氧剂7份、光稳定剂5份；
其中，PP树脂为共聚聚丙烯树脂，其熔融指数为20-25g/10min；分散剂为S201型；颜料为炭黑；抗氧剂为AO2124型；光稳定剂为紫外线吸收剂UV703。
上述耐热氧老化PP色母粒的制备工艺，包括如下步骤：
S1、将PP树脂、分散剂、颜料、抗氧剂、光稳定剂按照比例配料后加入至高速混合机中混合均匀；
S2、将步骤S1中得到的混合物料输送至双螺杆挤出机内经熔融挤出，挤出温度为190℃，转速为400r/min，再经水槽冷却后进入切粒机中造粒，得到粒状体-即为耐热氧老化PP色母粒。
实施例2
一种耐热氧老化PP色母粒，包括如下组分：
PP树脂40份、分散剂1份、颜料10份、抗氧剂6份、光稳定剂1份；
其中，PP树脂为共聚聚丙烯树脂，其熔融指数为20-25g/10min；分散剂为S201型；颜料为炭黑；抗氧剂为AO2124型；光稳定剂为紫外线吸收剂UV703。
上述耐热氧老化PP色母粒的制备工艺，包括如下步骤：
S1、将PP树脂、分散剂、颜料、抗氧剂、光稳定剂按照比例配料后加入至高速混合机中混合均匀；
S2、将步骤S1中得到的混合物料输送至双螺杆挤出机内经熔融挤出，挤出温度为170℃，转速为350r/min，再经水槽冷却后进入切粒机中造粒，得到粒状体-即为耐热氧老化PP色母粒。
实施例3
一种耐热氧老化PP色母粒，包括如下组分：
PP树脂47份、分散剂1.5份、颜料13份、抗氧剂5份、光稳定剂3份；
其中，PP树脂为共聚聚丙烯树脂，其熔融指数为20-25g/10min；分散剂为S201型；颜料为炭黑；抗氧剂为AO2777型；光稳定剂为紫外线吸收剂UV703。
上述耐热氧老化PP色母粒的制备工艺，包括如下步骤：
S1、将PP树脂、分散剂、颜料、抗氧剂、光稳定剂按照比例配料后加入至高速混合机中混合均匀；
S2、将步骤S1中得到的混合物料输送至双螺杆挤出机内经熔融挤出，挤出温度为200℃，转速为450r/min，再经水槽冷却后进入切粒机中造粒，得到粒状体-即为耐热氧老化PP色母粒。
实施例4
一种耐热氧老化PP色母粒，包括如下组分：
PP树脂65份、分散剂2份、颜料20份、抗氧剂10份、光稳定剂2份；
其中，PP树脂为共聚聚丙烯树脂，其熔融指数为20-25g/10min；分散剂为S201型；颜料为炭黑；抗氧剂为AO2777型；光稳定剂为紫外线吸收剂UV703。
上述耐热氧老化PP色母粒的制备工艺，包括如下步骤：
S1、将PP树脂、分散剂、颜料、抗氧剂、光稳定剂按照比例配料后加入至高速混合机中混合均匀；
S2、将步骤S1中得到的混合物料输送至双螺杆挤出机内经熔融挤出，挤出温度为180℃，转速为400r/min，再经水槽冷却后进入切粒机中造粒，得到粒状体-即为耐热氧老化PP色母粒。
实验例
将实施例1中制得的耐热氧老化PP色母粒按照2wt％的添加量加入至PP树脂体系中，按照现有技术中门板的常规加工工艺制得黑色汽车门板。再对制得的汽车门板进行热氧老化性能测试，检测条件及检测过程如下：
检测项目：热氧老化
(1)检测环境条件：(23±2)℃，(50±5)％RH
(2)检测设备：QLH-010型烘箱
(3)检测方法：依据标准TL52388:2015-10表1(TL52388-D)序号11和第5.6部分
(4)待检测样品描述：黑色塑料成品
(5)检测条件
1)150℃，400h
2)要求：表面无结构变化，未发生PP分解
(6)实验过程照片
图1为检测前的汽车门板照片；图2为检测中的照片；图3为检测后的汽车门板照片。
检测结果见表1。
表1
综上，本申请的申请人经过多次试验，最终从众多抗氧剂组分中，筛选出AO2777型或AO2124型，此两种抗氧剂属于复配型抗氧剂，其分子量大，耐温高，不含硫磷等杂质，气味挥发性更低，将上述抗氧剂与其它组分以特定的配比进行复配，制得的PP色母粒，其具有优异的抗热氧老化性能，而且产品低气味，使用时，其添加至基体树脂中制得的成品质量高，无外观缺陷。
该耐热氧老化PP色母粒使用时，将其以特定的比例与基体树脂(PP、PE等)混合，再经加工制成汽车内饰件，包括仪表板、副仪表板、立柱、手套箱、门板、门槛、车灯支架等，满足汽车内饰件产品长期耐热氧老化的要求。
以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。
Claims (7)
1.一种耐热氧老化PP色母粒，其特征在于，包括如下重量份的组分：
PP树脂40-65份、分散剂1-2份、颜料10-20份、抗氧剂5-10份、光稳定剂1-5份；
其中，所述抗氧剂为AO2777型或AO2124型；
所述光稳定剂为紫外线吸收剂UV703。
2.根据权利要求1所述的耐热氧老化PP色母粒，其特征在于，所述PP树脂为共聚聚丙烯树脂，其熔融指数为20-25g/10min。
3.根据权利要求1所述的耐热氧老化PP色母粒，其特征在于，所述分散剂为S201型。
4.根据权利要求1所述的耐热氧老化PP色母粒，其特征在于，所述颜料为有机颜料或无机颜料。
5.一种如权利要求1-4中任一项所述的耐热氧老化PP色母粒的制备工艺，其特征在于，包括如下步骤：
S1、将PP树脂、分散剂、颜料、抗氧剂、光稳定剂按照比例配料后加入至高速混合机中混合均匀；
S2、将步骤S1中得到的混合物料输送至挤出机内经熔融挤出，再经水槽冷却后进入切粒机中造粒，得到粒状体-即为耐热氧老化PP色母粒。
6.根据权利要求5所述的耐热氧老化PP色母粒的制备工艺，其特征在于，所述步骤S2中，所述挤出机为双螺杆挤出机，所述双螺杆挤出机的温度为170～200℃，转速为350～450r/min。
7.一种如权利要求1-4中任一项所述的耐热氧老化PP色母粒的应用，其特征在于，所述耐热氧老化PP色母粒与基体树脂混合，用于加工生产汽车内饰件。
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Citations (4)
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| US6017989A (en) * | 1997-04-01 | 2000-01-25 | The Standard Products Company | Exterior automotive component of an elastomeric modified polyolefin material having pleasing appearance |
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2023
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