CN117645756A - 一种抗老化聚丙烯塑料及其制备方法 - Google Patents

一种抗老化聚丙烯塑料及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN117645756A
CN117645756A CN202311693607.8A CN202311693607A CN117645756A CN 117645756 A CN117645756 A CN 117645756A CN 202311693607 A CN202311693607 A CN 202311693607A CN 117645756 A CN117645756 A CN 117645756A
Authority
CN
China
Prior art keywords
polypropylene
carbon fiber
stirring
aging
acid
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202311693607.8A
Other languages
English (en)
Inventor
贺玲
独少培
独特
范晓影
李灵洁
独唱
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jieshou Shuangte New Materials Technology Co ltd
Original Assignee
Jieshou Shuangte New Materials Technology Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jieshou Shuangte New Materials Technology Co ltd filed Critical Jieshou Shuangte New Materials Technology Co ltd
Priority to CN202311693607.8A priority Critical patent/CN117645756A/zh
Publication of CN117645756A publication Critical patent/CN117645756A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L23/00—Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L23/02—Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment
    • C08L23/10—Homopolymers or copolymers of propene
    • C08L23/12—Polypropene
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/18—Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
    • C08K3/20—Oxides; Hydroxides
    • C08K3/22—Oxides; Hydroxides of metals
    • C08K2003/2237—Oxides; Hydroxides of metals of titanium
    • C08K2003/2241—Titanium dioxide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K2201/00—Specific properties of additives
    • C08K2201/011—Nanostructured additives
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L2201/00—Properties
    • C08L2201/08—Stabilised against heat, light or radiation or oxydation

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Abstract

本发明公开了一种抗老化聚丙烯塑料，其原料按质量份数包括：聚丙烯100‑200，硬脂酸钙1‑2，聚十二羟基硬脂酸酯接枝单宁酸2‑6，玻璃纤维1‑10，高岭土2‑8，钛酸四丁酯2‑8，P123 0.1‑0.5，浓盐酸0.01‑0.05，氧化石墨烯1‑2，活化碳纤维5‑15，聚乙烯醇1‑3，EDC 0.01‑0.1，树枝状聚酰胺胺1‑3，等规聚丙烯1‑5，马来酸酐0.1‑0.5，过氧化二异丙苯0.01‑0.05。本发明公开了上述抗老化聚丙烯塑料的制备方法。本发明在保证具有优异力学性能的基础上，还具有优良的抗紫外老化和热老化性能，适合在高温环境下使用，适于工业化大规模生产。

Description

一种抗老化聚丙烯塑料及其制备方法
技术领域
本发明涉及聚丙烯塑料技术领域，尤其涉及一种抗老化聚丙烯塑料及其制备方法。
背景技术
塑料具有重量轻、化学性质稳定、不会锈蚀、耐冲击性好、具有较好的透明性、绝缘性好等优点。现塑料制品已经逐渐融入到我们的生活当中，其中聚丙烯树脂在汽车领域大量使用，可用于方向盘、导油管、把手、按钮等小部件，以及前散热器护栅和灯罩等。
聚丙烯(PP)是全球产量最大的5种通用塑料之一，聚丙烯具有较好的耐热性，其比热容、热导率皆小于聚乙烯(PE)，但绝热性优于PE。聚丙烯属于非极性聚合物，具有优异的介电性和电绝缘性，电性能基本不受环境湿度及电场频率的影响，在允许的工作范围内，温度升高会使电性能降低，它的耐电弧性较高。聚丙烯的耐化学性良好，除强氧化剂对它有侵蚀作用外，其他试剂对它均无作用。
随着汽车使用时间的延长，塑料材质的汽车内饰件会逐渐老化，不仅影响美观更严重影响使用。聚丙烯的耐老化性主要由复合防老化剂体现，然而该复合防老化剂与聚丙烯之间仅通过共混关系存在，其中的抗氧剂和紫外线吸收剂容易迁移，进而失去长期防老化作用。
当聚丙烯长时间暴露在光照条件下，波长为280-800nm的光照可使其化学结构发生降解，影响材料的使用寿命；同时聚丙烯对氧的作用较敏感，特别是在温度较高时，它耐紫外线能力很差。
近年来，无机物填充聚丙烯复合材料发展迅速，无机抗紫外线填料的加入能够增强塑料制品的抗老化性能。但是，由于无机填料与聚丙烯塑料的亲和性差，而且随着无机填料的加入，材料的断裂伸长率、冲击韧性和流动性会随之下降，给材料的设计和加工性能带来一定的困难，尤其粒子半径越小，则表面活性越高，在加工过程中越易发生团聚成为材料中的应力集中点，导致复合材料的抗冲击强度降低，材料韧性下降。
因此，在保证材料具有高效力学性能的同时，提高聚合物的抗紫外吸收性能具有十分重要的实际意义。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种抗老化聚丙烯塑料及其制备方法。
一种抗老化聚丙烯塑料，其原料包括：聚丙烯、硬脂酸钙、聚十二羟基硬脂酸酯接枝单宁酸、玻璃纤维、高岭土、钛酸四丁酯、P123、浓盐酸、氧化石墨烯、活化碳纤维、聚乙烯醇、EDC、树枝状聚酰胺胺、等规聚丙烯、马来酸酐、过氧化二异丙苯；聚丙烯、硬脂酸钙、聚十二羟基硬脂酸酯接枝单宁酸、玻璃纤维、高岭土、钛酸四丁酯、P123、浓盐酸、氧化石墨烯、活化碳纤维、聚乙烯醇、EDC、树枝状聚酰胺胺、等规聚丙烯、马来酸酐、过氧化二异丙苯的质量比为100-200：1-2：2-6：1-10：2-8：2-8：0.1-0.5：0.01-0.05：1-2：5-15：1-3：0.01-0.1：1-3：1-5：0.1-0.5：0.01-0.05；活化碳纤维为碳纤维经混酸处理得到；而混酸由浓硫酸和浓硝酸共混得到。
优选地，聚丙烯为等规聚丙烯或间规聚丙烯。
优选地，混酸由浓硫酸和浓硝酸按质量比为1-2：1-2共混得到。
优选地，浓硫酸的质量分数为96-98％，浓硝酸的质量分数为65-68％。
优选地，活化碳纤维采用如下具体步骤制取：将碳纤维加入至混酸中，50-90℃搅拌1-2h，过滤，水洗，烘干得到活化碳纤维。
优选地，碳纤维和混酸的质量比为5-15：30-60。
优选地，玻璃纤维长径比为10：2-5。
上述抗老化聚丙烯塑料的制备方法，包括如下步骤：
S1、将聚丙烯、硬脂酸钙、聚十二羟基硬脂酸酯接枝单宁酸、玻璃纤维、高岭土搅拌均匀得到预混料；
S2、将钛酸四丁酯、P123加入至乙醇中搅拌均匀，搅拌状态下向其中加入浓盐酸，搅拌1-2h，加入氧化石墨烯搅拌均匀，加入活化碳纤维浸没其中，静置10-30min，取出后风干，200-225℃焙烧1-2h，送入管式炉中，300-400℃热处理1-2h，降至室温得到负载碳纤维；
S3、将负载碳纤维与聚乙烯醇加入至水中搅拌5-20min，加入EDC、树枝状聚酰胺胺继续搅拌1-4h，过滤，采用去离子水洗涤1-3次，干燥得到接枝碳纤维；
S4、将等规聚丙烯、马来酸酐、过氧化二异丙苯混合均匀，180-200℃搅拌5-20min，与接枝碳纤维、预混料熔融混炼，挤出造粒。
优选地，S2中，浓盐酸浓度为8-10mol/L。
优选地，S4中，采用双螺杆挤出机进行挤出，双螺杆挤出机各区域设置温度为：一区175-185℃，二区190-200℃，三区210-218℃，四区200-210℃；螺杆转速为100-400rpm。
有益效果：
1、本发明采用碳纤维活化后与钛酸四丁酯配合，在氧化石墨烯的辅助下，将二氧化钛均匀负载在活性碳纤维表面，不仅负载均匀性好，而且稳定性优异；经焙烧处理在碳纤维表面形成大量活性空隙结构，再经过热处理使所得负载碳纤维具有极高的活性，与后续树枝状聚酰胺胺的结合强度进一步增强。
2、而本发明采用负载碳纤维与聚酰胺胺反应，在碳纤维表面形成特殊树枝状结构，一方面与聚丙烯分散均匀性极高，在体系中结合强度高，能克服传统碳纤维具有方向性，导致体系分散性差的问题，另一方面树枝状有机大分子结合并包覆在碳纤维表面，可在塑料体系中起到骨架作用，结合强度极高，大大提高塑料的力学强度。
3、本发明向聚丙烯母粒中加入接枝碳纤维，经熔融共混，不仅相容性极高，增强二氧化钛在聚丙烯塑料中的分散均匀性，从而使所得聚丙烯塑料具有较好的抗紫外线性能，而且由于接枝碳纤维在聚丙烯塑料中呈异向分布均匀，能有效提高聚丙烯塑料制品力学强度。
4、本发明提高了材料制品的尺寸稳定性，而且接枝碳纤维能够有效起到阻隔和吸附氧的作用，有效抵抗聚丙烯材料的降解效果，从而有利于提高聚丙烯的抗老化性能。本发明的方法对聚丙烯进行增韧、增强抗老化性能处理，其不仅具有纳米二氧化钛本身的抗菌、抗老化作用，同时纳米二氧化钛粒子通过化学键连，使其难以迁移析出，增强聚丙烯的耐老化性能。本发明经90℃空气老化500h后，所得材料的拉伸强度保持率和抗冲击强度保持率均高于85％，这说明本发明所得材料拥有良好的抗氧化性能。
5、本发明在保证具有优异力学性能的基础上，还具有优良的抗紫外老化和热老化性能，适合在高温环境下使用。本发明制备简单，易于操作和实施，显著扩大了聚丙烯材料产品的应用范围，适于工业化大规模生产。
附图说明
图1为实施例5和对比例1-3所得抗老化聚丙烯塑料注塑后经热老化，其拉伸强度保持率、断裂伸长率保持率和抗冲击强度保持率的对比图。
图2为实施例5和对比例1-3所得抗老化聚丙烯塑料注塑后经紫外老化不同时间，其拉伸强度的对比图。
图3为实施例5和对比例1-3所得抗老化聚丙烯塑料注塑后经紫外老化不同时间，其抗冲击强度的对比图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步解说。
实施例1
一种抗老化聚丙烯塑料，其原料包括：等规聚丙烯101kg，硬脂酸钙1kg，聚十二羟基硬脂酸酯接枝单宁酸2kg，玻璃纤维1kg，高岭土2kg，钛酸四丁酯2kg，P123 0.1kg，浓度为8mol/L的浓盐酸0.01kg，氧化石墨烯1kg，活化碳纤维5kg，聚乙烯醇1kg，EDC 0.01kg，树枝状聚酰胺胺1kg，马来酸酐0.1kg，过氧化二异丙苯0.01kg。
活化碳纤维采用如下具体步骤制取：将5kg碳纤维加入至30kg混酸(由浓硫酸和浓硝酸按质量比为1：2共混得到)中，在温度50℃搅拌1h，搅拌速度为100r/min，过滤，采用去离子水洗涤1次，烘干，得到活化碳纤维。
上述抗老化聚丙烯塑料的制备方法，包括如下步骤：
S1、将100kg等规聚丙烯、硬脂酸钙、聚十二羟基硬脂酸酯接枝单宁酸、玻璃纤维、高岭土搅拌均匀得到预混料；
S2、将钛酸四丁酯、P123加入至乙醇中搅拌均匀，搅拌状态下向其中加入浓盐酸，搅拌1h，加入氧化石墨烯搅拌均匀，加入活化碳纤维浸没其中，静置10min，取出后风干，200℃焙烧1h，送入管式炉中，300℃热处理1h，降至室温得到负载碳纤维；
S3、将负载碳纤维与聚乙烯醇加入至水中搅拌5min，加入EDC、树枝状聚酰胺胺继续搅拌1h，过滤，采用去离子水洗涤1次，干燥得到接枝碳纤维；
S4、将1kg等规聚丙烯、马来酸酐、过氧化二异丙苯混合均匀，180℃搅拌5min，与接枝碳纤维、预混料加入至双螺杆挤出机中熔融混炼，挤出造粒，其中双螺杆挤出机中各区域设置温度为：一区175℃，二区190℃，三区210℃，四区200℃；螺杆转速为100rpm。
实施例2
一种抗老化聚丙烯塑料，其原料包括：等规聚丙烯205kg，硬脂酸钙2kg，聚十二羟基硬脂酸酯接枝单宁酸6kg，玻璃纤维10kg，高岭土8kg，钛酸四丁酯8kg，P123 0.5kg，浓度为10mol/L的浓盐酸0.05kg，氧化石墨烯2kg，活化碳纤维15kg，聚乙烯醇3kg，EDC 0.1kg，树枝状聚酰胺胺3kg，马来酸酐0.5kg，过氧化二异丙苯0.05kg。
活化碳纤维采用如下具体步骤制取：将15kg碳纤维加入至60kg混酸(由浓硫酸和浓硝酸按质量比为2：1共混得到)中，在温度90℃搅拌2h，搅拌速度为200r/min，过滤，采用去离子水洗涤2次，烘干，得到活化碳纤维。
上述抗老化聚丙烯塑料的制备方法，包括如下步骤：
S1、将200kg等规聚丙烯、硬脂酸钙、聚十二羟基硬脂酸酯接枝单宁酸、玻璃纤维、高岭土搅拌均匀得到预混料；
S2、将钛酸四丁酯、P123加入至乙醇中搅拌均匀，搅拌状态下向其中加入浓盐酸，搅拌2h，加入氧化石墨烯搅拌均匀，加入活化碳纤维浸没其中，静置30min，取出后风干，225℃焙烧2h，送入管式炉中，400℃热处理2h，降至室温得到负载碳纤维；
S3、将负载碳纤维与聚乙烯醇加入至水中搅拌20min，加入EDC、树枝状聚酰胺胺继续搅拌4h，过滤，采用去离子水洗涤3次，干燥得到接枝碳纤维；
S4、将5kg等规聚丙烯、马来酸酐、过氧化二异丙苯混合均匀，200℃搅拌20min，与接枝碳纤维、预混料加入至双螺杆挤出机中熔融混炼，挤出造粒，其中双螺杆挤出机中各区域设置温度为：一区185℃，二区200℃，三区218℃，四区210℃；螺杆转速为400rpm。
实施例3
一种抗老化聚丙烯塑料，其原料包括：间规聚丙烯130kg，硬脂酸钙1.7kg，聚十二羟基硬脂酸酯接枝单宁酸3kg，玻璃纤维8kg，高岭土4kg，钛酸四丁酯6kg，P123 0.2kg，浓度为9.5mol/L的浓盐酸0.02kg，氧化石墨烯1.7kg，活化碳纤维8kg，聚乙烯醇2.5kg，EDC0.03kg，树枝状聚酰胺胺2.5kg，等规聚丙烯2kg，马来酸酐0.4kg，过氧化二异丙苯0.02kg。
活化碳纤维采用如下具体步骤制取：将12kg碳纤维加入至40kg混酸(由浓硫酸和浓硝酸按质量比为1.7：1.3共混得到)中，在温度80℃搅拌80min，搅拌速度为180r/min，过滤，采用去离子水洗涤3次，烘干，得到活化碳纤维。
上述抗老化聚丙烯塑料的制备方法，包括如下步骤：
S1、将间规聚丙烯、硬脂酸钙、聚十二羟基硬脂酸酯接枝单宁酸、玻璃纤维、高岭土搅拌均匀得到预混料；
S2、将钛酸四丁酯、P123加入至乙醇中搅拌均匀，搅拌状态下向其中加入浓盐酸，搅拌80min，加入氧化石墨烯搅拌均匀，加入活化碳纤维浸没其中，静置25min，取出后风干，210℃焙烧100min，送入管式炉中，330℃热处理100min，降至室温得到负载碳纤维；
S3、将负载碳纤维与聚乙烯醇加入至水中搅拌10min，加入EDC、树枝状聚酰胺胺继续搅拌3h，过滤，采用去离子水洗涤3次，干燥得到接枝碳纤维；
S4、将等规聚丙烯、马来酸酐、过氧化二异丙苯混合均匀，185℃搅拌14min，与接枝碳纤维、预混料加入至双螺杆挤出机中熔融混炼，挤出造粒，其中双螺杆挤出机中各区域设置温度为：一区178℃，二区198℃，三区212℃，四区208℃；螺杆转速为200rpm。
实施例4
一种抗老化聚丙烯塑料，其原料包括：间规聚丙烯170kg，硬脂酸钙1.3kg，聚十二羟基硬脂酸酯接枝单宁酸5kg，玻璃纤维2kg，高岭土6kg，钛酸四丁酯4kg，P123 0.4kg，浓度为8.5mol/L的浓盐酸0.04kg，氧化石墨烯1.3kg，活化碳纤维12kg，聚乙烯醇1.5kg，EDC0.07kg，树枝状聚酰胺胺1.5kg，等规聚丙烯4kg，马来酸酐0.2kg，过氧化二异丙苯0.04kg。
活化碳纤维采用如下具体步骤制取：将8kg碳纤维加入至50kg混酸(由浓硫酸和浓硝酸按质量比为1.3：1.7共混得到)中，在温度60℃搅拌100min，搅拌速度为120r/min，过滤，采用去离子水洗涤3次，烘干，得到活化碳纤维。
上述抗老化聚丙烯塑料的制备方法，包括如下步骤：
S1、将间规聚丙烯、硬脂酸钙、聚十二羟基硬脂酸酯接枝单宁酸、玻璃纤维、高岭土搅拌均匀得到预混料；
S2、将钛酸四丁酯、P123加入至乙醇中搅拌均匀，搅拌状态下向其中加入浓盐酸，搅拌100min，加入氧化石墨烯搅拌均匀，加入活化碳纤维浸没其中，静置15min，取出后风干，220℃焙烧80min，送入管式炉中，370℃热处理80min，降至室温得到负载碳纤维；
S3、将负载碳纤维与聚乙烯醇加入至水中搅拌16min，加入EDC、树枝状聚酰胺胺继续搅拌2h，过滤，采用去离子水洗涤3次，干燥得到接枝碳纤维；
S4、将等规聚丙烯、马来酸酐、过氧化二异丙苯混合均匀，195℃搅拌10min，与接枝碳纤维、预混料加入至双螺杆挤出机中熔融混炼，挤出造粒，其中双螺杆挤出机中各区域设置温度为：一区182℃，二区192℃，三区216℃，四区202℃；螺杆转速为300rpm。
实施例5
一种抗老化聚丙烯塑料，其原料包括：间规聚丙烯150kg，硬脂酸钙1.5kg，聚十二羟基硬脂酸酯接枝单宁酸4kg，玻璃纤维5kg，高岭土5kg，钛酸四丁酯5kg，P123 0.3kg，浓度为9mol/L的浓盐酸0.03kg，氧化石墨烯1.5kg，活化碳纤维10kg，聚乙烯醇2kg，EDC 0.05kg，树枝状聚酰胺胺2kg，等规聚丙烯3kg，马来酸酐0.3kg，过氧化二异丙苯0.03kg。
活化碳纤维采用如下具体步骤制取：将10kg碳纤维加入至45kg混酸(由浓硫酸和浓硝酸按质量比为1：1共混得到)中，在温度70℃搅拌90min，搅拌速度为150r/min，过滤，采用去离子水洗涤3次，烘干，得到活化碳纤维。
上述抗老化聚丙烯塑料的制备方法，包括如下步骤：
S1、将间规聚丙烯、硬脂酸钙、聚十二羟基硬脂酸酯接枝单宁酸、玻璃纤维、高岭土搅拌均匀得到预混料；
S2、将钛酸四丁酯、P123加入至乙醇中搅拌均匀，搅拌状态下向其中加入浓盐酸，搅拌90min，加入氧化石墨烯搅拌均匀，加入活化碳纤维浸没其中，静置20min，取出后风干，215℃焙烧90min，送入管式炉中，350℃热处理90min，降至室温得到负载碳纤维；
S3、将负载碳纤维与聚乙烯醇加入至水中搅拌14min，加入EDC、树枝状聚酰胺胺继续搅拌2.5h，过滤，采用去离子水洗涤3次，干燥得到接枝碳纤维；
S4、将等规聚丙烯、马来酸酐、过氧化二异丙苯混合均匀，190℃搅拌12min，与接枝碳纤维、预混料加入至双螺杆挤出机中熔融混炼，挤出造粒，其中双螺杆挤出机中各区域设置温度为：一区180℃，二区195℃，三区214℃，四区205℃；螺杆转速为260rpm。
对比例1
市售抗老化聚丙烯颗粒(购自东莞市某立塑胶有限公司)。
对比例2
一种抗老化聚丙烯塑料，其原料包括：间规聚丙烯150kg，硬脂酸钙1.5kg，聚十二羟基硬脂酸酯接枝单宁酸4kg，玻璃纤维5kg，高岭土5kg，钛酸四丁酯5kg，P123 0.3kg，浓度为9mol/L的浓盐酸0.03kg，活化碳纤维10kg，聚乙烯醇2kg，EDC 0.05kg，树枝状聚酰胺胺2kg，等规聚丙烯3kg，马来酸酐0.3kg，过氧化二异丙苯0.03kg。
活化碳纤维采用如下具体步骤制取：将10kg碳纤维加入至45kg混酸(由浓硫酸和浓硝酸按质量比为1：1共混得到)中，在温度70℃搅拌90min，搅拌速度为150r/min，过滤，采用去离子水洗涤3次，烘干，得到活化碳纤维。
上述抗老化聚丙烯塑料的制备方法，包括如下步骤：
S1、将间规聚丙烯、硬脂酸钙、聚十二羟基硬脂酸酯接枝单宁酸、玻璃纤维、高岭土搅拌均匀得到预混料；
S2、将钛酸四丁酯、P123加入至乙醇中搅拌均匀，搅拌状态下向其中加入浓盐酸，搅拌90min，加入活化碳纤维浸没其中，静置20min，取出后风干，215℃焙烧90min，送入管式炉中，350℃热处理90min，降至室温得到负载碳纤维；
S3、将负载碳纤维与聚乙烯醇加入至水中搅拌14min，加入EDC、树枝状聚酰胺胺继续搅拌2.5h，过滤，采用去离子水洗涤3次，干燥得到接枝碳纤维；
S4、将等规聚丙烯、马来酸酐、过氧化二异丙苯混合均匀，190℃搅拌12min，与接枝碳纤维、预混料加入至双螺杆挤出机中熔融混炼，挤出造粒，其中双螺杆挤出机中各区域设置温度为：一区180℃，二区195℃，三区214℃，四区205℃；螺杆转速为260rpm。
对比例3
一种抗老化聚丙烯塑料，其原料包括：间规聚丙烯150kg，硬脂酸钙1.5kg，聚十二羟基硬脂酸酯接枝单宁酸4kg，玻璃纤维5kg，高岭土5kg，钛酸四丁酯5kg，P123 0.3kg，浓度为9mol/L的浓盐酸0.03kg，氧化石墨烯1.5kg，活化碳纤维10kg，聚乙烯醇2kg，树枝状聚酰胺胺2kg，等规聚丙烯3kg，马来酸酐0.3kg，过氧化二异丙苯0.03kg。
活化碳纤维采用如下具体步骤制取：将10kg碳纤维加入至45kg混酸(由浓硫酸和浓硝酸按质量比为1：1共混得到)中，在温度70℃搅拌90min，搅拌速度为150r/min，过滤，采用去离子水洗涤3次，烘干，得到活化碳纤维。
上述抗老化聚丙烯塑料的制备方法，包括如下步骤：
S1、将间规聚丙烯、硬脂酸钙、聚十二羟基硬脂酸酯接枝单宁酸、玻璃纤维、高岭土搅拌均匀得到预混料；
S2、将钛酸四丁酯、P123加入至乙醇中搅拌均匀，搅拌状态下向其中加入浓盐酸，搅拌90min，加入氧化石墨烯搅拌均匀，加入活化碳纤维浸没其中，静置20min，取出后风干，215℃焙烧90min，送入管式炉中，350℃热处理90min，降至室温得到负载碳纤维；
S3、将负载碳纤维与聚乙烯醇加入至水中搅拌14min，加入树枝状聚酰胺胺继续搅拌2.5h，过滤，采用去离子水洗涤3次，干燥得到接枝碳纤维；
S4、将等规聚丙烯、马来酸酐、过氧化二异丙苯混合均匀，190℃搅拌12min，与接枝碳纤维、预混料加入至双螺杆挤出机中熔融混炼，挤出造粒，其中双螺杆挤出机中各区域设置温度为：一区180℃，二区195℃，三区214℃，四区205℃；螺杆转速为260rpm。
将实施例5和对比例1-3所得抗老化聚丙烯塑料按如下步骤进行注塑：将各组试样85℃干燥2h，加入至注射机中注塑成型，其中模具温度为205℃，成型压力为12MPa，冷却，脱模。
参照GB/T 7141-2008《塑料热老化试验方法》对上述注塑后试样进行人工加速老化实验(90℃×500h)，分别测定其人工加速老化前后的拉伸强度、断裂伸长率和悬臂梁缺口抗冲击强度，计算拉伸强度保持率、断裂伸长率保持率和抗冲击强度保持率。
保持率＝人工加速老化后指标÷人工加速老化前指标×100％。
如图1所示，实施例5所得抗老化聚丙烯塑料各项指标的保持率均为最高，说明实施例5所得抗老化聚丙烯塑料具有优良的抗老化性。虽然对比例3所得抗老化聚丙烯塑料的各项指标保持率较高，但人工加速老化前后的各项指标数字较低，远低于其他三组，这是由于对比例3仅仅采用负载碳纤维与聚酰胺胺混合，未能形成接枝，无法在碳纤维表面形成特殊树枝状结构，一方面与聚丙烯分散均匀性低，导致性能不均一，强度不足，另一方面无法像实施例5和对比例1在塑料体系中起到骨架作用，使其力学强度远劣于实施例5和对比例1。
采用QUV人工加速老化仪对上述注塑后试样进行人工加速老化实验，黑板温度为70℃，紫外线辐射强度1.55W/m2，测定试样在老化前后的拉伸强度和抗冲击强度。
如图2和图3所示，虽然紫外处理时间的延长，各组的拉伸强度和抗冲击强度均在不断下降，而实施例5所得抗老化聚丙烯塑料在紫外处理不同时间后，其拉伸强度和抗冲击强度仍然为最高。
本申请人认为：这是由于本发明采用碳纤维活化后与钛酸四丁酯配合，在氧化石墨烯的辅助下，将二氧化钛均匀负载在活性碳纤维表面，不仅负载均匀性好，而且稳定性优异；经焙烧处理在碳纤维表面形成大量活性空隙结构，再经过热处理使所得负载碳纤维具有极高的活性，与后续树枝状聚酰胺胺的结合强度进一步增强。而本发明采用负载碳纤维与聚酰胺胺反应，在碳纤维表面形成特殊树枝状结构，一方面与聚丙烯分散均匀性极高，在体系中结合强度高，另一方面树枝状有机大分子结合并包覆在碳纤维表面，可在塑料体系中起到骨架作用，大大提高塑料的力学强度。本发明再向聚丙烯母粒中加入接枝碳纤维，经熔融共混，不仅相容性极高，增强二氧化钛在聚丙烯塑料中的分散均匀性，从而使所得聚丙烯塑料具有较好的抗紫外线性能，而且由于接枝碳纤维在聚丙烯塑料中呈异向分布均匀，能有效提高聚丙烯塑料制品力学强度；同时接枝碳纤维能够有效起到阻隔和吸附氧的作用，有效抵抗聚丙烯材料的降解效果，从而有利于提高聚丙烯的抗老化性能。本发明的方法对聚丙烯进行增韧、增强抗老化性能处理，其不仅具有纳米二氧化钛本身的抗菌、抗老化作用，同时纳米二氧化钛粒子通过化学键连，使其难以迁移析出，增强聚丙烯的耐老化性能。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种抗老化聚丙烯塑料，其特征在于，其原料包括：聚丙烯、硬脂酸钙、聚十二羟基硬脂酸酯接枝单宁酸、玻璃纤维、高岭土、钛酸四丁酯、P123、浓盐酸、氧化石墨烯、活化碳纤维、聚乙烯醇、EDC、树枝状聚酰胺胺、等规聚丙烯、马来酸酐、过氧化二异丙苯；
聚丙烯、硬脂酸钙、聚十二羟基硬脂酸酯接枝单宁酸、玻璃纤维、高岭土、钛酸四丁酯、P123、浓盐酸、氧化石墨烯、活化碳纤维、聚乙烯醇、EDC、树枝状聚酰胺胺、等规聚丙烯、马来酸酐、过氧化二异丙苯的质量比为100-200：1-2：2-6：1-10：2-8：2-8：0.1-0.5：0.01-0.05：1-2：5-15：1-3：0.01-0.1：1-3：1-5：0.1-0.5：0.01-0.05；
活化碳纤维为碳纤维经混酸处理得到；而混酸由浓硫酸和浓硝酸共混得到。
2.根据权利要求1所述抗老化聚丙烯塑料，其特征在于，聚丙烯为等规聚丙烯或间规聚丙烯。
3.根据权利要求1所述抗老化聚丙烯塑料，其特征在于，混酸由浓硫酸和浓硝酸按质量比为1-2：1-2共混得到。
4.根据权利要求3所述抗老化聚丙烯塑料，其特征在于，浓硫酸的质量分数为96-98％，浓硝酸的质量分数为65-68％。
5.根据权利要求1所述抗老化聚丙烯塑料，其特征在于，活化碳纤维采用如下具体步骤制取：将碳纤维加入至混酸中，50-90℃搅拌1-2h，过滤，水洗，烘干得到活化碳纤维。
6.根据权利要求5所述抗老化聚丙烯塑料，其特征在于，碳纤维和混酸的质量比为5-15：30-60。
7.根据权利要求1所述抗老化聚丙烯塑料，其特征在于，玻璃纤维长径比为10：2-5。
8.一种如权利要求1-7任一项所述抗老化聚丙烯塑料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、将聚丙烯、硬脂酸钙、聚十二羟基硬脂酸酯接枝单宁酸、玻璃纤维、高岭土搅拌均匀得到预混料；
S2、将钛酸四丁酯、P123加入至乙醇中搅拌均匀，搅拌状态下向其中加入浓盐酸，搅拌1-2h，加入氧化石墨烯搅拌均匀，加入活化碳纤维浸没其中，静置10-30min，取出后风干，200-225℃焙烧1-2h，送入管式炉中，300-400℃热处理1-2h，降至室温得到负载碳纤维；
S3、将负载碳纤维与聚乙烯醇加入至水中搅拌5-20min，加入EDC、树枝状聚酰胺胺继续搅拌1-4h，过滤，采用去离子水洗涤1-3次，干燥得到接枝碳纤维；
S4、将等规聚丙烯、马来酸酐、过氧化二异丙苯混合均匀，180-200℃搅拌5-20min，与接枝碳纤维、预混料熔融混炼，挤出造粒。
9.根据权利要求8所述抗老化聚丙烯塑料的制备方法，其特征在于，S2中，浓盐酸浓度为8-10mol/L。
10.根据权利要求8所述抗老化聚丙烯塑料的制备方法，其特征在于，S4中，采用双螺杆挤出机进行挤出，双螺杆挤出机各区域设置温度为：一区175-185℃，二区190-200℃，三区210-218℃，四区200-210℃；螺杆转速为100-400rpm。
CN202311693607.8A 2023-12-07 2023-12-07 一种抗老化聚丙烯塑料及其制备方法 Pending CN117645756A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202311693607.8A CN117645756A (zh) 2023-12-07 2023-12-07 一种抗老化聚丙烯塑料及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202311693607.8A CN117645756A (zh) 2023-12-07 2023-12-07 一种抗老化聚丙烯塑料及其制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN117645756A true CN117645756A (zh) 2024-03-05

Family

ID=90047776

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202311693607.8A Pending CN117645756A (zh) 2023-12-07 2023-12-07 一种抗老化聚丙烯塑料及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN117645756A (zh)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110467804B (zh) 一种生物基尼龙复合pla材料及其制备方法
CN114196108B (zh) 一种用于电容器的改性聚丙烯薄膜材料及其制备方法
CN101434741A (zh) 易成型高抗冲再生pet/gf汽车内饰件专用料
CN109929224A (zh) 一种耐老化的pct复合材料及其制备方法
CN108129767B (zh) 一种氧化石墨烯增强的pvc/abs复合管材及其制备方法
CN104861352A (zh) 抗冲改性聚氯乙烯电缆料
CN101724220A (zh) 耐热abs
CN112210185A (zh) 一种环保型聚氯乙烯抗紫外线护套料及其制备方法
KR101637632B1 (ko) 나일론 복합체 및 이의 제조방법
CN104292391A (zh) 一种不饱和酸酐接枝氯化聚乙烯熔融生产法
CN117645756A (zh) 一种抗老化聚丙烯塑料及其制备方法
CN101397405A (zh) 高韧性聚苯硫醚复合粒料的制造方法
CN111253657B (zh) 一种导电交联聚乙烯复合材料及其制备方法
CN112430339A (zh) 碳纤维增强尼龙复合材料3d打印线材及其制备方法
CN100503720C (zh) Abs树脂纳米增强干燥剂
CN116444919A (zh) 一种高无机含量的热塑性复合材料及其制备方法
CN108164880A (zh) 一种汽车专用电线电缆及其制备方法
CN109836813B (zh) 尼龙6复合材料及其制备方法
CN103450586A (zh) 新型抗静电、阻燃高分子纳米复合材料制备方法
CN112455043A (zh) 一种超阻隔tpu薄膜及其制备方法
CN105504670A (zh) 一种聚醚醚酮复合材料
KR20160083580A (ko) 팽창흑연-수지 복합체, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 열전도성 수지 조성물
KR101559554B1 (ko) 나일론 및 탄소나노튜브를 포함하는 복합체 및 이의 제조방법
CN116478533B (zh) 一种基于过渡金属及稀土络合物改性的尼龙66及其方法
CN116622170A (zh) 一种耐酸碱抗冲击的弹性护套材料及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination