CN118126456A - 一种塑料专用耐刮擦塑料母粒及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种塑料专用耐刮擦塑料母粒及制备方法，涉及塑料技术领域，包括以下成分：聚丙烯树脂、硫酸镁晶须、抗氧化剂、成核剂、填料、木质素接枝物、聚乙烯蜡；所述聚乙烯蜡分子量为3500；所述填料采用的为碳酸钙；本发明制备的塑料母粒具有优异的耐刮擦性能，能够应用于易产生刮擦的塑料制品领域中，提高其使用寿命。本发明通过引入一定量的硫酸镁晶须，硫酸镁晶须的引入，能够有效的提高塑料母粒的韧性性能和冲击强度，这主要是其能够起到分散应力冲击。

Description

一种塑料专用耐刮擦塑料母粒及制备方法
技术领域
本发明属于塑料技术领域，特别是一种塑料专用耐刮擦塑料母粒及制备方法。
背景技术
塑料制品广泛应用在人类的日常生活中，包括家具、电器、装饰品、玩具及食品容器等等，塑料制品一般都是由母粒经过加工成型而得到。
得益于市场需要的强劲扩展，塑料制品产量不断提高，随着塑料制品产量的不同提高，塑料母粒产业也同样不断的跟随增长，增速高达每年20％以上。
由于塑料制品的规模化应用，对于塑料制品的性能需求也不断的提高，尤其是在一些特殊场合，对于塑料制品的耐刮擦性能具有特别的要求，也就是说，需要制备的原料母粒具有相应的耐刮擦特性。
现有技术申请公布号为CN 112521689 A，一种透明阻燃塑料母粒及其制备方法“本发明属于塑料及其制备技术领域，提供了一种透明阻燃塑料母粒及其制备方法，该透明阻燃塑料母粒由聚丙烯、八溴醚、磷酸三苯酯、抗氧剂、紫外线吸收剂和润滑分散剂混合制备而成，本发明的透明阻燃塑料母粒在聚丙烯加入八溴醚和磷酸脂阻燃剂促使本发明的透明阻燃塑料母粒的氧化指数大幅度反应提升从而达到PS自息阻燃性能”。然而，其虽然具有一定的阻燃性能，耐刮擦性能相对较差，制成的塑料制品表面不耐刮擦，限制了其应用。
基于此，提供一种塑料专用耐刮擦塑料母粒及制备方法，来解决现有的技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种一种塑料专用耐刮擦塑料母粒及制备方法，以解决现有技术中的不足。
本发明采用的技术方案如下：
一种塑料专用耐刮擦塑料母粒，按重量份计包括以下成分：
聚丙烯树脂80-90份、硫酸镁晶须3-5份、抗氧化剂1-3份、成核剂1-1.8份、填料15-24份、木质素接枝物5-8份、聚乙烯蜡2-2.5份；
所述聚乙烯蜡分子量为3500；
所述填料采用的为碳酸钙。
作为进一步的技术方案，所述木质素接枝物制备方法为：
(1)首先，将有机溶剂木质素、2-溴异丁酰溴进行混合，在70℃保温下，搅拌反应2小时，得到木质素引发剂；
其中，搅拌转速为150r/min；
反应以硫酸为反应催化剂，硫酸添加量为有机溶剂木质素质量的5％；
(2)将硅烷偶联剂添加到乙醇中，搅拌混合15-20min，然后再添加水，继续搅拌30min，得到硅烷偶联剂溶液；
将纳米二硫化钼添加到硅烷偶联剂溶液中，在60-65℃下水浴保温，搅拌4小时，然后进行抽滤，洗涤，干燥，得到纳米处理二硫化钼；
其中，干燥温度为60℃，时间为1小时；
(3)将甲基丙烯酸月桂酯、木质素、木质素引发剂、处理纳米二硫化钼依次添加到有机溶剂中，然后调节温度至60℃，保温搅拌10min，添加二联吡啶，继续搅拌反应20小时，冷冻干燥，再采用无水甲醇进行清洗10min，再干燥得到木质素接枝物；
其中，冷冻干燥温度为零下20℃；
再干燥的温度为60℃，时间为1小时。
作为进一步的技术方案，步骤(1)中所述有机溶剂木质素游离羟基总质量摩尔浓度为4.0mmo l/g；
所述有机溶剂木质素、2-溴异丁酰溴摩尔比为1:1。
作为进一步的技术方案，步骤(2)中硅烷偶联剂溶液为乙烯基三(β-甲氧乙氧基)硅烷溶液；
其中，各成分质量比为：乙烯基三(β-甲氧乙氧基)硅烷20％，乙醇72％，水8％；
所述纳米二硫化钼与硅烷偶联剂溶液混合比例为10-15g：100mL。
作为进一步的技术方案，步骤(3)中甲基丙烯酸月桂酯、木质素、木质素引发剂、处理纳米二硫化钼依次添加到有机溶剂混合比例为：32-35g：3-4g：1-1.8g：10-12g：200mL。
作为进一步的技术方案，所述有机溶剂为四氢呋喃与N，N-二甲基甲酰胺混合而成；
其中，四氢呋喃与N，N-二甲基甲酰胺混合体积比为5:1。
作为进一步的技术方案，所述碳酸钙为重质碳酸钙；
所述抗氧剂为抗氧化剂168；
所述成核剂为甲撑双(2,4-二叔丁基苯氧基)磷酸铝。
一种塑料专用耐刮擦塑料母粒的制备方法，包括以下步骤：
S1、将硫酸镁晶须、填料分别进行混合，然后加入球磨机中进行研磨25min，得到第一混合料；
S2、将第一混合料、聚丙烯树脂、抗氧化剂、成核剂、木质素接枝物、聚乙烯蜡依次添加到高速混合机内，在80℃下，搅拌20min，得到第二混合料；
其中，搅拌转速为2000r/min；
S3、将第二混合料添加到双螺杆挤出机中进行共混挤出，切粒，再进行干燥，得到塑料专用耐刮擦塑料母粒；
其中，干燥温度为100℃，时间为30min。
作为进一步的技术方案：步骤S1中所述的球磨机中进行球磨的转速为200r/min；
作为进一步的技术方案：所述双螺杆挤出机挤出温度为190-200℃，主机转速350rpm，喂料速度55rpm，挤出后的切粒机转速50rpm。
有益效果：
本发明制备的塑料母粒具有优异的耐刮擦性能，能够应用于易产生刮擦的塑料制品领域中，提高其使用寿命。
本发明通过引入一定量的硫酸镁晶须，硫酸镁晶须的引入，能够有效的提高塑料母粒的韧性性能和冲击强度，这主要是其能够起到分散应力冲击；通过引入木质素接枝物，能够大幅度的提高塑料母粒的耐刮擦性能，在木质素接枝物制备过程中，通过引入了纳米二硫化钼，由于纳米二硫化钼的粒径小，比表面积大，这使得木质素接枝物与聚丙烯基体树脂的界面结合力表现的尤其优秀，并且，纳米二硫化钼还能够表现出结晶剂的作用，能够极大的提高聚丙烯树脂的结晶度，使得制成的塑料母粒成型后的塑料制品具有一个较硬和较耐磨的表面，从而大幅度的提高了塑料制品的表面耐刮擦性能，由于纳米粒子具有聚集效应，直接引入到塑料母粒中，容易聚集，分散不均，不仅无法有效的提高塑料母粒的耐刮擦性能，同时，反而会降低塑料母粒制成的塑料制品的力学性能具有明显的下降作用，因此，本发明通过在木质素接枝物制备过程中将纳米二硫化钼进行引入，以木质素接枝物引入能够有效的解决了纳米二硫化钼分散不均的问题，能够更加均匀的进行分散，并且，能够进一步的提高了聚丙烯的综合性能。
附图说明
图1为实施例与对比例耐刮擦性能ΔL值柱状图。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
一种塑料专用耐刮擦塑料母粒，按重量份计包括以下成分：
聚丙烯树脂80-90份、硫酸镁晶须3-5份、抗氧化剂1-3份、成核剂1-1.8份、填料15-24份、木质素接枝物5-8份、聚乙烯蜡2-2.5份；
所述聚乙烯蜡分子量为3500；
所述填料采用的为碳酸钙。
所述木质素接枝物制备方法为：
(1)首先，将有机溶剂木质素、2-溴异丁酰溴进行混合，在70℃保温下，搅拌反应2小时，得到木质素引发剂；
其中，搅拌转速为150r/min；
反应以硫酸为反应催化剂，硫酸添加量为有机溶剂木质素质量的5％；
(2)将硅烷偶联剂添加到乙醇中，搅拌混合15-20min，然后再添加水，继续搅拌30min，得到硅烷偶联剂溶液；
将纳米二硫化钼添加到硅烷偶联剂溶液中，在60-65℃下水浴保温，搅拌4小时，然后进行抽滤，洗涤，干燥，得到纳米处理二硫化钼；
其中，干燥温度为60℃，时间为1小时；
(3)将甲基丙烯酸月桂酯、木质素、木质素引发剂、处理纳米二硫化钼依次添加到有机溶剂中，然后调节温度至60℃，保温搅拌10min，添加二联吡啶，继续搅拌反应20小时，冷冻干燥，再采用无水甲醇进行清洗10min，再干燥得到木质素接枝物；
其中，冷冻干燥温度为零下20℃；
再干燥的温度为60℃，时间为1小时。
步骤(1)中所述有机溶剂木质素游离羟基总质量摩尔浓度为4.0mmo l/g；
所述有机溶剂木质素、2-溴异丁酰溴摩尔比为1:1。
步骤(2)中硅烷偶联剂溶液为乙烯基三(β-甲氧乙氧基)硅烷溶液；
其中，各成分质量比为：乙烯基三(β-甲氧乙氧基)硅烷20％，乙醇72％，水8％；
所述纳米二硫化钼与硅烷偶联剂溶液混合比例为10-15g：100mL。
步骤(3)中甲基丙烯酸月桂酯、木质素、木质素引发剂、处理纳米二硫化钼依次添加到有机溶剂混合比例为：32-35g：3-4g：1-1.8g：10-12g：200mL。
有机溶剂为四氢呋喃与N，N-二甲基甲酰胺混合而成；
其中，四氢呋喃与N，N-二甲基甲酰胺混合体积比为5:1。
碳酸钙为重质碳酸钙；
所述抗氧剂为抗氧化剂168；
所述成核剂为甲撑双(2,4-二叔丁基苯氧基)磷酸铝。
实施例1
一种塑料专用耐刮擦塑料母粒的制备方法，包括以下步骤：
S1、将3g硫酸镁晶须、15g重质碳酸钙分别进行混合，然后加入球磨机中进行研磨25min，得到第一混合料；球磨机中进行球磨的转速为200r/min；
S2、将第一混合料、80g聚丙烯树脂、1g抗氧化剂168、1g甲撑双(2,4-二叔丁基苯氧基)磷酸铝、5g木质素接枝物、2g聚乙烯蜡依次添加到高速混合机内，在80℃下，搅拌20min，得到第二混合料；
其中，搅拌转速为2000r/min；
S3、将第二混合料添加到双螺杆挤出机中进行共混挤出，切粒，再进行干燥，得到塑料专用耐刮擦塑料母粒；
其中，干燥温度为100℃，时间为30min；双螺杆挤出机挤出温度为190℃，主机转速350rpm，喂料速度55rpm，挤出后的切粒机转速50rpm。
实施例2
一种塑料专用耐刮擦塑料母粒的制备方法，包括以下步骤：
S1、将3.5g硫酸镁晶须、18g重质碳酸钙分别进行混合，然后加入球磨机中进行研磨25min，得到第一混合料；球磨机中进行球磨的转速为200r/min；
S2、将第一混合料、85g聚丙烯树脂、2g抗氧化剂168、1.3g甲撑双(2,4-二叔丁基苯氧基)磷酸铝、6g木质素接枝物、2.1g聚乙烯蜡依次添加到高速混合机内，在80℃下，搅拌20min，得到第二混合料；
其中，搅拌转速为2000r/min；
S3、将第二混合料添加到双螺杆挤出机中进行共混挤出，切粒，再进行干燥，得到塑料专用耐刮擦塑料母粒；
其中，干燥温度为100℃，时间为30min；双螺杆挤出机挤出温度为195℃，主机转速350rpm，喂料速度55rpm，挤出后的切粒机转速50rpm。
实施例3
一种塑料专用耐刮擦塑料母粒的制备方法，包括以下步骤：
S1、将4g硫酸镁晶须、20g重质碳酸钙分别进行混合，然后加入球磨机中进行研磨25min，得到第一混合料；球磨机中进行球磨的转速为200r/min；
S2、将第一混合料、85g聚丙烯树脂、2g抗氧化剂168、1.4g甲撑双(2,4-二叔丁基苯氧基)磷酸铝、6g木质素接枝物、2.3g聚乙烯蜡依次添加到高速混合机内，在80℃下，搅拌20min，得到第二混合料；
其中，搅拌转速为2000r/min；
S3、将第二混合料添加到双螺杆挤出机中进行共混挤出，切粒，再进行干燥，得到塑料专用耐刮擦塑料母粒；
其中，干燥温度为100℃，时间为30min；双螺杆挤出机挤出温度为195℃，主机转速350rpm，喂料速度55rpm，挤出后的切粒机转速50rpm。
实施例4
一种塑料专用耐刮擦塑料母粒的制备方法，包括以下步骤：
S1、将4g硫酸镁晶须、22g重质碳酸钙分别进行混合，然后加入球磨机中进行研磨25min，得到第一混合料；球磨机中进行球磨的转速为200r/min；
S2、将第一混合料、88g聚丙烯树脂、2g抗氧化剂168、1.5g甲撑双(2,4-二叔丁基苯氧基)磷酸铝、7g木质素接枝物、2.2g聚乙烯蜡依次添加到高速混合机内，在80℃下，搅拌20min，得到第二混合料；
其中，搅拌转速为2000r/min；
S3、将第二混合料添加到双螺杆挤出机中进行共混挤出，切粒，再进行干燥，得到塑料专用耐刮擦塑料母粒；
其中，干燥温度为100℃，时间为30min；双螺杆挤出机挤出温度为195℃，主机转速350rpm，喂料速度55rpm，挤出后的切粒机转速50rpm。
实施例5
一种塑料专用耐刮擦塑料母粒的制备方法，包括以下步骤：
S1、将5g硫酸镁晶须、24g重质碳酸钙分别进行混合，然后加入球磨机中进行研磨25min，得到第一混合料；球磨机中进行球磨的转速为200r/min；
S2、将第一混合料、90g聚丙烯树脂、3g抗氧化剂168、1.8g甲撑双(2,4-二叔丁基苯氧基)磷酸铝、8g木质素接枝物、2.5g聚乙烯蜡依次添加到高速混合机内，在80℃下，搅拌20min，得到第二混合料；
其中，搅拌转速为2000r/min；
S3、将第二混合料添加到双螺杆挤出机中进行共混挤出，切粒，再进行干燥，得到塑料专用耐刮擦塑料母粒；
其中，干燥温度为100℃，时间为30min；双螺杆挤出机挤出温度为200℃，主机转速350rpm，喂料速度55rpm，挤出后的切粒机转速50rpm。
对比例1：
一种塑料专用耐刮擦塑料母粒的制备方法，包括以下步骤：
S1、将3g硫酸镁晶须、15g重质碳酸钙分别进行混合，然后加入球磨机中进行研磨25min，得到第一混合料；球磨机中进行球磨的转速为200r/min；
S2、将第一混合料、80g聚丙烯树脂、1g抗氧化剂168、1g甲撑双(2,4-二叔丁基苯氧基)磷酸铝、2g聚乙烯蜡依次添加到高速混合机内，在80℃下，搅拌20min，得到第二混合料；
其中，搅拌转速为2000r/min；
S3、将第二混合料添加到双螺杆挤出机中进行共混挤出，切粒，再进行干燥，得到塑料专用耐刮擦塑料母粒；
其中，干燥温度为100℃，时间为30min；双螺杆挤出机挤出温度为190℃，主机转速350rpm，喂料速度55rpm，挤出后的切粒机转速50rpm。
对比例2：
一种塑料专用耐刮擦塑料母粒的制备方法，包括以下步骤：
S1、将3g硫酸镁晶须、15g重质碳酸钙分别进行混合，然后加入球磨机中进行研磨25min，得到第一混合料；球磨机中进行球磨的转速为200r/min；
S2、将第一混合料、80g聚丙烯树脂、1g抗氧化剂168、1g甲撑双(2,4-二叔丁基苯氧基)磷酸铝、5g木质素、2g聚乙烯蜡依次添加到高速混合机内，在80℃下，搅拌20min，得到第二混合料；
其中，搅拌转速为2000r/min；
S3、将第二混合料添加到双螺杆挤出机中进行共混挤出，切粒，再进行干燥，得到塑料专用耐刮擦塑料母粒；
其中，干燥温度为100℃，时间为30min；双螺杆挤出机挤出温度为190℃，主机转速350rpm，喂料速度55rpm，挤出后的切粒机转速50rpm。
试验：
通过注塑机在相同的条件参数下，将实施例与对比例母粒均加工成规格相同的试样样条进行测试：
对实施例与对比例试样分别按标准PV3952进行耐刮擦试验，试验负荷为10N，通过测定刮擦试样表面的ΔL值(即黑白颜色的变化标志)来评判其耐刮擦性能；
ΔL的数值越小，表明材料的耐刮擦性能越好：
表1
由表1可以看出，实施例制备得到的塑料母粒具有优异的耐刮擦性能。
以实施例1为基础试样，对比不同木质素接枝物添加量对于试样样条耐刮擦性能影响：
表2
添加量/g ΔL值
0 0.98
3 0.63
5 0.28
7 0.27
9 0.28
11 0.28
13 0.29
由表2可以看出，随着木质素接枝物添加量的增加，塑料的耐刮擦性能先增加后趋于不变。
对上述实施例与对比例试验试样进行硬度检测，参照ASTMD-785进行检测：
表3
洛氏硬度
实施例1 100
实施例2 102
实施例3 99
实施例4 101
实施例5 100
对比例1 90
对比例2 91
由表3可以看出，本发明制备的塑料母粒加工的塑料件具有较高的表面硬度，通过硬度的提高，能够有效的提高塑料的耐刮擦性能。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，但本发明不以所示限定实施范围，凡是依照本发明的构想所作的改变，或修改为等同变化的等效实施例，仍未超出说明书所涵盖的精神时，均应在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种塑料专用耐刮擦塑料母粒，其特征在于，按重量份计包括以下成分：
聚丙烯树脂80-90份、硫酸镁晶须3-5份、抗氧化剂1-3份、成核剂1-1.8份、填料15-24份、木质素接枝物5-8份、聚乙烯蜡2-2.5份；
所述聚乙烯蜡分子量为3500；
所述填料采用的为碳酸钙。
2.根据权利要求1所述的一种塑料专用耐刮擦塑料母粒，其特征在于，所述木质素接枝物制备方法为：
(1)首先，将有机溶剂木质素、2-溴异丁酰溴进行混合，在70℃保温下，搅拌反应2小时，得到木质素引发剂；
其中，搅拌转速为150r/min；
反应以硫酸为反应催化剂，硫酸添加量为有机溶剂木质素质量的5％；
(2)将硅烷偶联剂添加到乙醇中，搅拌混合15-20min，然后再添加水，继续搅拌30min，得到硅烷偶联剂溶液；
将纳米二硫化钼添加到硅烷偶联剂溶液中，在60-65℃下水浴保温，搅拌4小时，然后进行抽滤，洗涤，干燥，得到纳米处理二硫化钼；
其中，干燥温度为60℃，时间为1小时；
(3)将甲基丙烯酸月桂酯、木质素、木质素引发剂、处理纳米二硫化钼依次添加到有机溶剂中，然后调节温度至60℃，保温搅拌10min，添加二联吡啶，继续搅拌反应20小时，冷冻干燥，再采用无水甲醇进行清洗10min，再干燥得到木质素接枝物；
其中，冷冻干燥温度为零下20℃；
再干燥的温度为60℃，时间为1小时。
3.根据权利要求1所述的一种塑料专用耐刮擦塑料母粒，其特征在于，步骤(1)中所述有机溶剂木质素游离羟基总质量摩尔浓度为4.0mmo l/g；
所述有机溶剂木质素、2-溴异丁酰溴摩尔比为1:1。
4.根据权利要求1所述的一种塑料专用耐刮擦塑料母粒，其特征在于，步骤(2)中硅烷偶联剂溶液为乙烯基三(β-甲氧乙氧基)硅烷溶液；
其中，各成分质量比为：乙烯基三(β-甲氧乙氧基)硅烷20％，乙醇72％，水8％；
所述纳米二硫化钼与硅烷偶联剂溶液混合比例为10-15g：100mL。
5.根据权利要求1所述的一种塑料专用耐刮擦塑料母粒，其特征在于，步骤(3)中甲基丙烯酸月桂酯、木质素、木质素引发剂、处理纳米二硫化钼依次添加到有机溶剂混合比例为：32-35g：3-4g：1-1.8g：10-12g：200mL。
6.根据权利要求5所述的一种塑料专用耐刮擦塑料母粒，其特征在于，所述有机溶剂为四氢呋喃与N，N-二甲基甲酰胺混合而成；
其中，四氢呋喃与N，N-二甲基甲酰胺混合体积比为5:1。
7.根据权利要求1所述的一种塑料专用耐刮擦塑料母粒，其特征在于，所述碳酸钙为重质碳酸钙；
所述抗氧剂为抗氧化剂168；
所述成核剂为甲撑双(2,4-二叔丁基苯氧基)磷酸铝。
8.根据权利要求1所述的一种塑料专用耐刮擦塑料母粒的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将硫酸镁晶须、填料分别进行混合，然后加入球磨机中进行研磨25min，得到第一混合料；
S2、将第一混合料、聚丙烯树脂、抗氧化剂、成核剂、木质素接枝物、聚乙烯蜡依次添加到高速混合机内，在80℃下，搅拌20min，得到第二混合料；
其中，搅拌转速为2000r/min；
S3、将第二混合料添加到双螺杆挤出机中进行共混挤出，切粒，再进行干燥，得到塑料专用耐刮擦塑料母粒；
其中，干燥温度为100℃，时间为30min。
9.根据权利要求8所述的一种塑料专用耐刮擦塑料母粒的制备方法，其特征在于：步骤S1中所述的球磨机中进行球磨的转速为200r/min。
10.根据权利要求8所述的一种塑料专用耐刮擦塑料母粒的制备方法，其特征在于：所述双螺杆挤出机挤出温度为190-200℃，主机转速350rpm，喂料速度55rpm，挤出后的切粒机转速50rpm。
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