本发明专利技术提供了一种露天用具专用的纳米改性塑料母粒，属于高分子材料领域。它是由高分子树脂、纳米复合材料、抗冲击添加剂、无机填料、有机助剂制备而成的。本发明专利技术还提供了该纳米改性塑料母粒的制备方法，该制备方法简单、易控。制备所得的纳米改性塑料母粒可以制备露天桌椅等户外用具，这些用具具有很好的韧性和强度同时又具有优异的耐候性，且降解产物对环境污染小，提供了一种新的选择。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于高分子材料领域，具体地涉及到了一种露天用具专用的纳米改性塑料母粒。 技术背景塑料制品在户外体育设施中已占有很重要的地位，尤其是露天塑料座椅等户外制品在国内外大型体育场馆中得到广泛应用。但目前国内市场露天塑料座椅的原材料都不太理想，甚至部分原料是未改性的聚丙烯、聚乙烯等，其强度、韧性和光泽性都存在许多缺陷。当这些未改性或改性效果不好的高分子树脂用于制造露天塑料座椅等户外制品时，长时间受户外紫外线的辐射会发生光老化而导致降解，降解物在空气中同氧或者其它活性成分发生反应，从而出现黄化现象，同时其强度、韧性和光泽性等都将大幅度降低，最后导致其实际使用寿命降低[周大纲，谢鸽成，等.塑料老化与防老化技术[M].北京中国轻工业出版社，1992.]。而国外一般要求体育场馆用露天塑料座椅具有较高的强度，必须达到承受80公斤压力没有明显的形变；并有良好的韧性，在常温下80公斤重锤从20厘米高度下落，椅子不受损坏；同时能够经得起日晒雨淋，一般要求户外最低使用寿命应大于10年。 目前在国内市场流通的通用级耐候型塑料母粒主要是通过添加有机光稳定剂来降低塑料制品的光老化程度，但有机光稳定剂属于环境不友好材料，其自身也会老化降解，降解产物大多具有毒性，对环境破坏严重，因此在对环保有较高要求的体育场馆中的应用将逐渐受到限制；同时塑料制品也将随着有机光稳定剂的降解而导致其耐候功能丧失。因而开发用于制造体育场馆露天桌椅等露天用具的具有高强度、高韧性和良好综合耐候能力的新型专用料是本领域的一个难题。目前，未见有制备纳米改性的露天用具专用塑料母粒的报道。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供一种具有优异耐候性，适合于生产露天用具的专用纳米改性塑料母粒。本专利技术纳米改性塑料母粒是由下列重量配比的原料制备而成 高分子树脂 75～98.5份；纳米复合材料 0.5～1.5份；有机助剂 0.1～0.5份；抗冲击添加剂 0.5～5份；无机填料 0.4～18份。 所述纳米复合材料为纳米ZnO、纳米SiO2中的至少1种与纳米TiO2制备而成。 进一步的，本专利技术纳米改性塑料母粒可以由下列重量配比的原料制备而成高分子树脂 87.5～92份；纳米复合材料 0.7～1.1份；有机助剂 0.3～0.4份；抗冲击添加剂 2～3份；无机填料 5～8份。 进一步的，上述的纳米复合材料由纳米TiO2、纳米ZnO、纳米SiO2按6～7∶0～3∶0～1的重量配比制备而成，其中纳米ZnO与纳米SiO2的含量不同时为0。 更进一步的，上述纳米复合材料中纳米TiO2、纳米ZnO、纳米SiO2的比例为7∶2∶1、6∶3∶1、6∶1∶0或7∶0∶1。 更进一步的，上述纳米复合材料在使用前需以聚乙烯蜡为有机载体进行复配，所述的聚乙烯蜡的质均分子量Mw为1600～3200，与纳米粉体的质量比为1∶20～1∶4熔点大于95℃。 优选的，聚乙烯蜡与纳米粉体的质量比为1∶5～10。 更进一步的，其中纳米TiO2的粒径为20～30nm，金红石晶型含量大于99.5％，比表面积为30～80m2/g；纳米ZnO粒径为30～50nm，；纳米SiO2的粒径均为10～20nm，比表面积为300～500m2/g。 本专利技术的另一个方面是提供一种制备上述纳米改性塑料母粒的方法，该方法包括以下步骤(1)将纳米TiO2、纳米ZnO、纳米SiO2按比例进行配比，并以聚乙烯蜡为有机载体，聚乙烯蜡与纳米粉体的质量比为1∶4～20，在球磨机中以800～1200r/min的速度进行研磨，混合反应10～40分钟，制备得到纳米复合材料；(2)将纳米复合材料与高分子树脂、有机助剂、抗冲击添加剂、无机填料按比例以500～1500r/min的速度在超高速混合机进行预混合4～8分钟；(3)将预混合好的物料用双螺杆挤出设备在190～270℃下熔融挤出，螺杆转速为80～150r/min，然后将挤出物料用水冷却后在50～150r/min的转速下进行造粒。 进一步的，上述方法中步骤a中的球磨机研磨混合反应时间为20～30分钟；步骤b中超高速混合机的速度为800～1200r/min。 更进一步的，上述方法中步骤c中的双螺杆挤出设备的长径比大于35；熔融挤出的温度为190～210℃；螺杆转速为80～100r/min；造粒时的转速为80～120r/min。 在本专利技术中所使用的高分子树脂为本领域常用的高分子树脂种类。 优选的，该高分子树脂为聚丙烯、不饱和聚酯或丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物中的任一种。 进一步优选的，上述聚丙烯的质均分子量Mw为200000～400000，其熔体流动速率(MFR)为2.5～3.5g/10min；不饱和聚酯为邻苯二甲酸型，其质均分子量Mw为50000～100000，密度为1.11～1.2g/cm3；丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物的乙烯含量为20～30％，其质均分子量Mw为120000～200000，熔体流动速率(MFR)为1.5～2.0g/10min。 本专利技术中所使用的有机助剂为酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂与受阻胺光稳定剂的组合物。上述的酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂与受阻胺光稳定剂是本领域通用抗氧剂或光稳定剂。抗氧剂使高分子树脂在加工过程中有良好的热加工稳定性，避免由于高温使高分子树脂的色泽、力学性能等在热加工过程中发生变化；受阻胺光稳定剂可以捕获高分子树脂降解过程中产生的活性自由基，从而降低高分子树脂分子链的断裂反应速度。 优选的，上述酚类抗氧剂是三(3，5-二叔丁基-4-羟基苄基)异氰尿酸酯(如Antioxidant3114)，亚磷酸酯类抗氧剂是三-(壬基苯基)亚磷酸酯(如Irgafos TNPP)，受阻胺光稳定剂是双(1，2，2，6，6-五甲基-4-哌啶基)癸二酸酯(如Tinuvin 765)。 本专利技术所使用的抗冲击添加剂为本领域常用的抗冲击添加剂。 优选的，上述的抗冲击添加剂为乙烯-辛烯共聚物或三元乙丙橡胶中的至少一种。 进一步优选的，述乙烯-辛烯共聚物的辛烯含量为19～22％，熔点60～70℃，密度为0.86～0.87g/cm3；上述三元乙丙橡胶的丙烯含量为30～40％，在温度为100℃条件下的门尼粘度为55～70，第三单体为乙叉降冰片烯。 本专利技术所使用的无机填料为碳酸钙、钛白粉、滑石粉、硫酸钡、硫酸钙、硅酸盐中的至少一种，上述辅助填料均是塑料改性领域或该领域技术人员所公知的技术，可以配合使用。 优选的，上述碳酸钙平均粒径为380～410nm，密度为2.55g/cm3；上述钛白粉为金红石型，平均粒径为230～410nm，密度为4.1g/cm3；上述滑石粉平均粒径为600～750nm，密度为0.14～0.17g/cm3。 本专利技术中对纳米复合材料进行的复配是指将纳米TiO2、纳米ZnO、纳米SiO2要求比例进按行配比后，以聚乙烯蜡为有机载体，进行研磨、混合，得到纳米复合材料。 本专利技术中质均分子量Mw的物理意义为各种不同相对分子质量的分子之质量分数与其对应的相对分子质量乘积的总和。见《功能材料概论》第20页、21页，主编殷景华、王雅珍、鞠刚，哈尔滨工业大学出版社，2002年；《高分子化本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种露天用具专用纳米改性塑料母粒，它是由下列重量配比的原料制备而成：高分子树脂７５～９８．５份纳米复合材料０．５～１．５ 份有机助剂０．１～０．５份抗冲击添加剂０．５～５份无机填料 ０．４～１８份所述纳米复合材料为纳米ＺｎＯ、纳米ＳｉＯ↓［２］中的至少１种与纳米ＴｉＯ↓［２］制备而成。
【技术特征摘要】
1.一种露天用具专用纳米改性塑料母粒，它是由下列重量配比的原料制备而成高分子树脂 75～98.5份纳米复合材料 0.5～1.5份有机助剂 0.1～0.5份抗冲击添加剂 0.5～5份无机填料 0.4～18份所述纳米复合材料为纳米ZnO、纳米SiO2中的至少1种与纳米TiO2制备而成。2.根据权利要求1所述的露天用具专用纳米改性塑料母粒，其特征在于它是由下述重量配比的原料制备而成的高分子树脂 87.5～92份；纳米复合材料 0.7～1.1份；有机助剂 0.3～0.4份；抗冲击添加剂 2～3份；无机填料 5～8份。3.根据权利要求1或2所述的露天用具专用纳米改性塑料母粒，其特征在于所述纳米复合材料由纳米TiO2、纳米ZnO、纳米SiO2按6～7∶0～3∶0～1的重量配比制备而成，其中纳米ZnO与纳米SiO2中至少含有1种。4.根据权利要求3所述的露天用具专用的纳米改性塑料母粒，其特征在于所述纳米复合材料中纳米TiO2、纳米ZnO、纳米SiO2的比例为7∶2∶1、6∶3∶1、6∶1∶0或7∶0∶1。5.根据权利要求4所述的露天用具专用的纳米改性塑料母粒，其特征在于所述纳米复合材料在使用前以聚乙烯蜡为有机载体进行复配，所述的聚乙烯蜡的质均分子量Mw为1600～3200，熔点大于95℃，聚乙烯蜡与纳米粉体的重量比为1∶4～20。6.根据权利要求1～5任一项所述的露天用具专用纳米改性塑料母粒，其特征在于所述纳米复合材料中的纳米TiO2的平均粒径为20～30nm，金红石晶型含量大于99.5％，比表面积为30～80m2/g；纳米ZnO粒径为30～50nm，比...
【专利技术属性】
技术研发人员：曹建军，郭刚，吴健春，涂铭旌，朱胜友，黄婉霞，
申请(专利权)人：攀钢集团攀枝花钢铁研究院，四川大学，
类型：发明
国别省市：51[中国|四川]
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