一种高冲击强度抗光氧老化聚丙烯的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高冲击强度抗光氧老化聚丙烯的制备方法，先将纳米无机抗紫外添加剂加入乙酸钙水溶液，搅拌混合后过滤，并于160‑200℃干燥，然后将处理后的纳米无机抗紫外添加剂按一定比例与聚丙烯和β‑晶成核剂混合熔融挤出，挤出温度为190～220℃，螺杆转速为30～60rpm。该方法采用β‑成核剂诱导结晶使聚丙烯形成光氧稳定性更好和冲击强度更高的β‑晶，辅以纳米级无机抗紫外添加剂，进一步增加聚丙烯抗光老化性能，同时由于纳米粒子对聚丙烯具有较好的增强作用，通过纳米无机抗紫外添加剂和β‑晶型的协同作用，大大增强了聚丙烯的冲击强度和抗光氧老化性能，具有优异的综合力学性能，有利于扩大聚丙烯材料的用途。

Preparation method of polypropylene with high impact strength and photo oxidation resistance

The invention discloses a preparation method of high impact strength anti light oxygen aging polypropylene. First, nano inorganic anti UV additive is added to calcium acetate solution, and then mixed and filtered, then dried at 160 200 degrees, then the treated nano inorganic anti UV additive is mixed with polypropylene and beta nucleating agent in a certain proportion. The extrusion temperature is 190~220 C and the screw speed is 30 ~ 60rpm. This method uses the beta nucleating agent to induce the crystallization of the polypropylene to form the beta crystallite with better light oxygen stability and higher impact strength, supplemented with nano inorganic anti UV additives, and further increase the anti photoaging properties of polypropylene. At the same time, the nano particles have better strengthening effect on Polypropylene by nano inorganic anti UV addition. The synergistic effect of additive and beta crystalline form greatly enhanced the impact strength and anti light oxygen aging properties of polypropylene. It has excellent comprehensive mechanical properties and is beneficial to expand the use of polypropylene material.

【技术实现步骤摘要】
一种高冲击强度抗光氧老化聚丙烯的制备方法
本专利技术属于高分子材料制备
，特别涉及一种高冲击强度抗光氧老化聚丙烯的制备方法。
技术介绍
聚丙烯材料无味、无毒，具有易加工、抗冲击强度、抗挠曲性以及电绝缘性好等优点，在汽车工业、家用电器、电子、包装及建材家具等方面具有广泛的应用。但主要以α-晶聚丙烯(α-PP)为主，光氧稳定性较差，在使用过程中极易发生紫外光老化，导致力学性能降低、变色等不良变化，明显降低使用寿命，造成严重的资源浪费和环境问题。为延长聚丙烯制品的使用寿命，现有的改性方法是在制品中添加紫外线光吸收剂(UVA)和受阻胺光稳定剂(HALS)等，或者纳米ZnO或TiO2等无机抗紫外线添加剂。紫外线光吸收剂(UVA)和受阻胺光稳定剂(HALS)，但这些物质大多数是有机物，如二苯甲酮系、苯并三唑系、水杨酸酯系等，其对紫外光的吸收具有选择性，只对某些特定波长的紫外光具有吸收性，并且有一定毒性，随着曝晒时间的延长，其紫外线屏蔽性能会逐渐降低，最终失效。而纳米ZnO或TiO2等无机抗紫外线添加剂具有广谱性，且更加稳定、效率更高、更加环保，但相比传统的HALS，纳米ZnO和TiO2改性聚丙烯复合材料的光氧稳定性提高程度有限。纳米ZnO和TiO2等无机抗紫外添加剂虽然提高聚丙烯的光氧稳定性有限，但有利于拉伸强度的提高；而相比常规的α-PP，β-晶聚丙烯(β-PP)具有更好的光氧稳定性，同时具备更高的冲击强度。因此，通过纳米无机抗紫外添加剂和β-晶型的协同作用，能制备兼具高光氧稳定性和优良的力学性能β-晶型PP材料。但无机纳米抗紫外添加剂并不具有β-成核作用，反而通常对聚丙烯结晶通常具有较强的α-成核作用，直接添加影响β-成核剂的成核作用，导致聚丙烯无法形成β-晶。因此，如何提高聚丙烯材料中β-晶含量是利用无机抗紫外添加剂与β-晶型协同作用制备高光氧稳定性聚丙烯材料的关键技术问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种高冲击强度抗光氧老化聚丙烯的制备方法以克服现有技术中存在的缺陷和不足。本专利技术利用碳酸钙表面对聚丙烯结晶具有微弱异相成核作用，采用乙酸钙水溶液处理纳米无机抗紫外添加剂，在其表面包覆一层乙酸钙，经热处理转化成碳酸钙，即得到在纳米无机抗紫外添加剂表面包覆一层碳酸钙，直接与β-成核剂、聚丙烯混合熔融挤出。在纳米无机抗紫外添加剂表面包覆一层碳酸钙在本专利技术中对提高产物的β-晶含量具有重要的作用，通过包覆碳酸钙可以降低其表面的α-成核作用，减少对β-成核剂的成核作用的影响，从而提高聚丙烯材料中的β-晶含量，同时由于纳米粒子比表面积大，表面能大，在用乙酸钙水溶液处理的时候更容易负载在纳米粒子表层，非纳米粒子比较容易脱落，难以负载在表面，因此纳米粒子的效果更佳。本专利技术通过以下技术方案来实现专利技术目的：一种高冲击强度抗光氧老化聚丙烯的制备方法，该方法包括以下步骤：(1)将乙酸钙溶解于水，配置不同浓度的乙酸钙水溶液；(2)将纳米无机抗紫外添加剂加入所述乙酸钙水溶液中搅拌混合后再过滤，并于160-200℃干燥，经热处理乙酸钙分解转化成碳酸钙使纳米无机抗紫外添加剂表面包覆一层碳酸钙；(3)将经所述步骤(2)中处理过的改性纳米无机抗紫外添加剂按一定比例与聚丙烯和β-晶成核剂混合熔融挤出，挤出温度为190～220℃，螺杆转速为30～60rpm。进一步地，所述乙酸钙水溶液的浓度为0.01％～10％。优选地，所述乙酸钙水溶液的浓度为5％。进一步地，所述改性纳米无机抗紫外添加剂与聚丙烯和β--晶成核剂总量的质量比为1～20:99～80。进一步地，所述聚丙烯和β-晶成核剂的质量比为100:0.1～5。进一步地，所述纳米无机抗紫外添加剂为混配型稀土成核剂、芳香胺类β-成核剂或二元羧酸复合物类β-成核剂中的任一种。进一步地，所述纳米无机抗紫外添加剂为纳米ZnO或纳米TiO2。纳米粒子比表面积大，表面能大，在用乙酸钙水溶液处理的时候更容易负载在纳米粒子表层，非纳米粒子比较容易脱落，难以负载在表面，因此纳米粒子的效果更佳。本专利技术提供的高冲击强度抗光氧老化聚丙烯的制备方法具有以下优点：(1)通过加入乙酸钙水溶液对纳米无机抗紫外添加剂表面进行钙化以减弱α-成核作用，再添加β-成核剂，避免了β-成核剂直接加入与纳米无机抗紫外添加剂的相互影响，从而利于形成高β-晶含量的填充聚丙烯复合材料；(2)采用纳米无机抗紫外线添加剂，纳米粒子表面原子比例大，比表面积大，表面能大，处于能量不稳定状态，在用乙酸钙水溶液处理的时候更容易负载在纳米粒子表层，同时，经上述处理后，加入聚丙烯主要诱导形成具有更好的抗光氧老化能力的β-晶，可利用纳米无机抗紫外线添加剂和β-晶型协同作用获得光氧稳定性更好的聚丙烯材料，且效率更高、更加环保；(3)本专利技术得到的是高含量β-晶纳米粒子填充聚丙烯；β-晶聚丙烯具有高的冲击强度，而纳米粒子对聚丙烯有增强作用，使得β-晶聚丙烯拉伸强度明显提高，解决了β-晶聚丙烯存在屈服强度和模量低的问题，获得综合力学性能更好的纳米粒子填充聚丙烯材料；(4)本方法的制备方法工艺简单，且制备所得的β-晶聚丙烯材料兼具优异的抗光氧老化和综合力学性能的特性，有利于扩大聚丙烯材料的用途。附图说明图1为本专利技术加入不同比例TiO2作抗紫外线添加剂时聚丙烯在不同老化时间下的羰基指数图；图2为本专利技术加入不同比例ZnO作抗紫外线添加剂时聚丙烯在不同老化时间下的羰基指数图；图3为分别以TiO2、ZnO和传统的光稳定剂为抗紫外线添加剂时聚丙烯在不同老化时间下的羰基指数对比图。具体实施方式下面结合实施例和附图对本专利技术的专利技术构思作进一步详细的说明。实施例(1)将乙酸钙溶解于水，配置0.01％～10％不同浓度的乙酸钙水溶液；(2)将纳米TiO2加入上述乙酸钙水溶液中搅拌混合后再过滤，并于160-200℃干燥，经热处理乙酸钙分解转化成碳酸钙使纳米无机抗紫外添加剂表面包覆一层碳酸钙；(3)将经步骤(2)处理过的改性纳米TiO2按与聚丙烯和β-晶成核剂的加和质量比1～20:99～80混合，其中聚丙烯和β-晶成核剂的质量比为100:0.1～2，混合均匀后熔融挤出，挤出温度为190～220℃，螺杆转速为30～60rpm。具体地，实施例1-7以及对比例1-5中乙酸钙水溶液浓度以及β-成核剂种类按表1进行，处理后的纳米TiO2与聚丙烯和β-成核剂加和按质量比90:10的比例室温混合，在220℃熔融挤出造粒即得到含β-晶的聚丙烯材料，所用的成核剂包括WBGII、TMB-5和庚二酸钙，与聚丙烯分别按质量比0.5:100、1:100和0.1:100使用，所制备的含β-晶的聚丙烯材料的结晶温度和β-晶含量如表1所示。表1各因素对β-成核PP的β-成核作用影响由表1结果可知，实施例1-7与对比例1～5比较，在乙酸钙水溶液浓度为0.01％～10％处理纳米TiO2后，与β-成核剂和聚丙烯熔融共混，都可形成大量的β-晶。这表明通过在纳米TiO2表面包覆碳酸钙后与β-成核剂和聚丙烯熔融混合可制备高含量的β-晶聚丙烯，尤其是乙酸钙水溶液浓度为5％时聚丙烯中β-晶含量最高，效果最优。当乙酸钙水溶液浓度为5％时，将纳米TiO2和纳米ZnO分别加入乙酸钙水溶液搅拌混合均匀，过滤，在180℃热处理后，与聚丙烯和β-成核本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高冲击强度抗光氧老化聚丙烯的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：(1)将乙酸钙溶解于水，配置不同浓度的乙酸钙水溶液；(2)将纳米无机抗紫外添加剂加入所述乙酸钙水溶液中搅拌混合后再过滤，并于160‑200℃干燥，经热处理乙酸钙分解转化成碳酸钙使纳米无机抗紫外添加剂表面包覆一层碳酸钙；(3)将经所述步骤(2)中处理过的改性纳米无机抗紫外添加剂按一定比例与聚丙烯和β‑晶成核剂混合熔融挤出，挤出温度为190～220℃，螺杆转速为30～60rpm。

【技术特征摘要】
1.一种高冲击强度抗光氧老化聚丙烯的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：(1)将乙酸钙溶解于水，配置不同浓度的乙酸钙水溶液；(2)将纳米无机抗紫外添加剂加入所述乙酸钙水溶液中搅拌混合后再过滤，并于160-200℃干燥，经热处理乙酸钙分解转化成碳酸钙使纳米无机抗紫外添加剂表面包覆一层碳酸钙；(3)将经所述步骤(2)中处理过的改性纳米无机抗紫外添加剂按一定比例与聚丙烯和β-晶成核剂混合熔融挤出，挤出温度为190～220℃，螺杆转速为30～60rpm。2.根据权利要求1所述的高冲击强度抗光氧老化聚丙烯的制备方法，其特征在于，所述乙酸钙水溶液的浓度为0.01％～10％。3.根据权利要求1所述的高冲击强度抗光氧老化聚丙烯的制...

【专利技术属性】
技术研发人员：王春广，苏水梅，张杰城，陈静如，
申请(专利权)人：五邑大学，
类型：发明
国别省市：广东,44