专利名称：：具有优异耐光照老化性能的聚丙烯复合材料及其制备方法
技术领域：
：本发明涉及一种具有优异耐光照老化性能的聚丙烯复合材料及其制备方法，属于聚合物改性和加工领域。
背景技术：
：聚丙烯因其具有良好的加工性能和物理、力学、化学性能而获得广泛应用，是目前增长速度最快的通用型热塑性塑料。但是聚丙烯复合材料的耐光照老化性能不佳也影响了它的应用领域。目前聚丙烯复合材料的耐光照老化性能主要通过添加各种光稳定剂和耐热老化助剂以及利用两种助剂间的协同作用来实现。但是与聚丙烯这种高分子量的聚合物相比，绝大部分光稳定助剂包括各种光屏蔽剂、紫外线吸收剂、自由基捕获剂等都是分子量较低的有机化合物或低聚物。当这些助剂被添加到聚丙烯这种高分子量材料中时，在高温或紫外光照射的情况下，都有逐渐向产品表面析出的趋势。特别是当光稳定助剂的含量较大时，这种向产品表面析出的现象就更容易发生，严重的时候产品表面甚至会产生喷霜现象。此外，很多助剂如UV770(化学名称为双(2,2,6,6-四甲基哌啶基)癸二酸酯)本身与聚丙烯树脂的相容性就很差，更会加剧这种现象的发生。而光稳定助剂从产品表面析出不仅会影响产品的外观和表面性能，而且还严重降低了产品的长期耐光老化性能。针对这一问题，LajosAvar等在美国专利USP6,201，047中提到一种反应型光稳定剂，即这种光稳定剂能和复合材料中的基料(如聚丙烯)发生化学键合从而达到阻止光稳定剂向材料表面迁移的作用。但是这种光稳定剂的分子结构比较特殊，尚处于实验室合成阶段，所以目前并不适合在实际生产中广泛应用。而QiWang在美国专利USP7，019,055中则提到了通过采用一种聚合物级的大分子光稳定剂来延缓光稳定剂向材料表面的迁移。但是实际上这种大分子光稳定剂的分子量最高也只有几千，这与复合材料体系中分子量达几十万的高分子树脂基料相比仍然相差悬殊，因此这种光稳定剂向材料表面迁移的趋势仍然是不可避免的。
发明内容本发明的目的旨在提供一种具有优异耐光照老化性能的聚丙烯复合材料，以克服现有聚丙烯复合材料容易受光老化的缺点。为了实现上述目的，本发明的具有优异耐光照老化性能的聚丙烯复合材料，其特征在于按以下重量百分比的原料组成-聚丙烯5595%无机填料040%增韧剂POE020%分子筛活化粉0.15%主抗氧剂0.11%辅抗氧剂0.11%光稳定剂0.12%其他添加剂05.0%采用上述技术方案，本发明通过在聚丙烯复合材料中添加适量具有一定吸附作用的粉状分子筛来改善光稳定剂在聚丙烯复合材料中的分散，提高光稳定剂的抗析出能力，从而使得整个聚丙烯复合材料保持长期稳定的耐光照老化性能。分子筛是一种结晶的硅铝酸盐，由于它具有均一的孔径和极高的比表面积，所以对于小的极性分子和不饱和分子具有一定吸附作用。因此，本发明在聚丙烯复合材料的基础配方中加入一种粉状分子筛，这种分子筛材料能够有效地改善光稳定剂在聚丙烯复合材料中的分散，从而提高了聚丙烯复合材料的耐光照老化性能。本发明的具有优异耐光照老化性能的聚丙烯复合材料中，所述的聚丙烯为熔体流动速率(23(TCX2.16kg)在0.560g/10min之间的高结晶均聚丙烯或嵌段共聚丙烯，其中嵌段共聚丙烯的共聚单体常见为乙烯，其含量在410mol%的范围内，高结晶聚丙烯的结晶度在70100%，等规度在99100%。所述的无机填料为滑石粉或碳酸钙或硫酸钡或三者的组合物，其粒径范围均为110微米。所述的增韧剂POE为线形乙烯-辛烯共聚物,密度为0.880.90g/cm3，熔融指数为l50g/10min。所述的抗氧剂包括主抗氧剂和辅抗氧剂，主抗氧剂选用受阻酚或硫酯类抗氧剂，辅抗氧剂选用亚磷酸盐或酯类抗氧剂。进一步说，所述主抗氧剂为3114、1010、DSTP的其中一种或几种；所述辅抗氧剂为618、168的其中一种或几种。所述的光稳定剂选用受阻胺类光稳定剂，如944、770中的一种或几种或者是它们与苯并三唑类光稳定剂如UV-74的组合物。所述分子筛活化粉为钠型晶体结构的碱金属硅铝酸盐粉体，化学式为Na86[(A102)86(Si02)1()6]XH20，粉体粒径要求大于200目，分子筛微孔孔径要求是大于10埃。进一步说，分子筛活化粉为13X分子筛活化粉，其最佳添加量按重量百分比为13%。所述的其他添加剂包括各种颜色添加剂、各种酯类或脂肪酸类润滑剂。另外，本发明还提供了该具有优异耐光照老化性能的聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于包含如下步骤(1)按重量配比称取原料；(2)将聚丙烯、滑石粉、热塑性弹性体、分子筛活化粉、抗氧剂、光稳定剂或其他添加剂在高速混合器中干混3~5分钟；(3)将混合的原料置于双螺杆机中，经熔融挤出，造粒，其中一区温度为190200°C，二区温度为200210°C,三区温度为210220°C，四区温度为205215°C;停留时间为12分钟，压力为1218MPa。本发明在耐光照老化的聚丙烯复合材料的基础配方中添加一种能够有效地提高光稳定剂在复合材料体系中的抗析出能力的分子筛活化粉，从而制备出耐光照老化性能更好的聚丙烯复合材料，具体地说具有如下优点-1、本发明使用适量粉状分子筛能够提高光稳定剂在复合材料体系中的抗析出能力，使得所制得的聚丙烯复合材料具有更好的耐光照老化特性。2、本发明所制得的聚丙烯复合材料在保证材料耐光照老化性能的同时，材料的各项物理力学性能基本不受影响。3、本发明提出的改善聚丙烯复合材料耐光照老化性能的方法制备工艺简单、生产成本低。具体实施方式下面结合实施例，对本发明作进一步详细说明在实施例及对比例复合材料配方中，聚丙烯为不同流动性的高结晶均聚丙烯和嵌段共聚丙烯，用量为5595%重量份，其中嵌段共聚丙烯的共聚单体常见为乙烯，其含量在410mol。/。的范围内。聚丙烯的熔体流动速率(23(TCX2.16kg)为560g/10min。高结晶聚丙烯的结晶度在70%以上，等规度大于99°/。。所述的滑石粉、碳酸钙或硫酸钡的粒径范围均为110微米。所述的增韧剂POE为杜邦公司产的线形乙烯-辛烯共聚物，密度为0.880.90g/cm3，熔融指数为l50g/10min。所述的分子筛活化粉为微孔孔径大于IOA(埃)的13X分子筛活化粉。所述的主抗氧剂为英国ICE公司产的DSTP，商品牌号为NegonoxDSTP，化学名称为硫代二丙酸十八酯，以及Ciba公司产的3114，商品牌号为Irganox3114，化学名称为3，5-二叔丁基-4-羟基苄基磷酸二乙酯。辅抗氧剂为Ciba公司产的168，商品牌号为Irgafos168，化学名称为三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯。所述的光稳定剂为Ciba公司产的944，化学名称为聚{[6-[(1，1，3,3-四甲基丁基)氨基]]-l,3,5-三嗪-2，4-双[(2，2，6,6，-四甲基-哌啶基)亚氨基]-l,6-己二撑[(2,2，6,6-四甲基-4-哌啶基)亚氨基]}，以及Ciba公司产的770，化学名称为双(2,2，6，6-四甲基哌啶基)癸二酸酯，以及Ciba公司产的UV-74，化学名称为2-(2'-羟基-3'，5'-二戊基苯基)苯并三唑。此外还包括各种颜色添加剂、各种酯类或脂肪酸类润滑剂等。树脂和各种添加剂在高速混合器中干混3~5分钟，再在双螺杆挤出机中经熔融挤出，造粒，其工艺为--区19020(TC，二区20021(TC,三区210220°C，四区205215。C;停留时间为12分钟，压力为1218Mpa。性能评价方式及实行标准将按上述方法完成造粒的粒子材料事先在9010(TC的鼓风烘箱中干燥23小时，然后再将干燥好的粒子材料在注射成型机上进行注射成型制样。拉伸性能测试按ISO527-2进行，试样尺寸为150*10Mmm，拉伸速度为50mm/min;弯曲性能测试按ISO178进行，试样尺寸为80*10*4mm，弯曲速度为2mm/min，跨距为64mm;简支梁冲击强度按ISO179进行，试样尺寸为80*6*4mm，缺口深度为试样厚度的三分之一；热变形温度按ISO75进行，试样尺寸为120*10*3.0mm，载荷为1.8MPa。光照老化性能测试按PV1303标准进行，光照周期为5周期，试样尺寸为145*45*3.2mm，采用AtlasCi4000水冷式氙灯老化仪进行光照老化性能测试。材料的综合力学性能通过测试所得的冲击强度、缺口冲击强度、拉伸强度、弯曲强度以及弯曲模量的数值进行评判。材料的耐光照老化性能按照PV1303标准规定，根据材料表面的颜色变化标度AE的值来评判耐光性等级。具体分为5级AE二0士0.2为5级；AE-0.8士0.2为4.5级；AE=1.7±0.3为4级，AE=2.5±0.35为3.5级；AE:3.4土0.4为3级；AE=4.8±0.5为2.5级；AE=6.8士0.6为2级；AE=9.6±0.7为1.5级；AE=13.6±1.0为1级。AE的数值越小，表示材料的耐光老化性能越好，耐光性等级也就越高。实施例配方及各项性能测试结果见下各表表1实施例1-4及对比例1、2材料配方表<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>各配方的测试结果如下:<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>从实施例1、2与对比例1的对比以及实施例3、4与对比例2的对比可以看出，无论是纯聚丙烯的体系还是有增韧剂与滑石粉填充的聚丙烯复合材料体系，分子筛对提高材料的耐光老化性能都有帮助。其中2%的分子筛活化粉的添加可以显著提高PP材料的耐光老化性能，而分子筛添加量增加到4%，效果反而有所下降，这主要是因为过量的添加分子筛虽然可以更好地抑制光稳定剂的向材料表面析出，但同时也会将吸附大量的光稳定剂，从而影响到光稳定剂的活性，这又不利于提高材料的耐光老化性能。同时从实施例l-4及对比例1、2的材料力学性能对比中也可以看出分子筛的添加量控制在2%重量份左右最为适宜。此时，材料不仅具备更好的耐光老化性能，同时材料的基本物理力学性能也能较好地保持。权利要求1.一种具有优异耐光照老化性能的聚丙烯复合材料，其特征在于按以下重量百分比的原料组成聚丙烯55～95％无机填料0～40％增韧剂POE0～20％分子筛活化粉0.1～5％主抗氧剂0.1～1％辅抗氧剂0.1～1％光稳定剂0.1～2％其他添加剂0～5.0％。2、根据权利要求1所述的具有优异耐光照老化性能的聚丙烯复合材料，其特征在于所述分子筛活化粉为钠型晶体结构的碱金属硅铝酸盐粉体，化学式为Na86[(Al02)86(Si02;h。6]XH20，粉体粒径要求不小于200目，分子筛微孔孔径不小于10埃。3、根据权利要求2所述的具有优异耐光照老化性能的聚丙烯复合材料，其特征在于所述分子筛活化粉为13X分子筛活化粉，其最佳添加量按重量百分比为13%。4、根据权利要求1所述的具有优异耐光照老化性能的聚丙烯复合材料，其特征在于所述聚丙烯为熔体流动速率(23(TCX2.16kg)在0.560g/10min之间的高结晶均聚丙烯或嵌段共聚丙烯，其中嵌段共聚丙烯的共聚单体常见为乙烯，其含量在410moP/。的范围内，高结晶聚丙烯的结晶度在70100%，等规度在99100%。5、根据权利要求1所述的具有优异耐光照老化性能的聚丙烯复合材料，其特征在于所述的无机填料为滑石粉或碳酸钙或硫酸钡或三者的组合物，其粒径范围均为110微米。6、根据权利要求1所述的具有优异耐光照老化性能的聚丙烯复合材料，其特征在于所述的增韧剂POE为线形乙烯-辛烯共聚物,密度为0.880.90g/cm3，熔融指数为l50g/10min。7、根据权利要求1所述的具有优异耐光照老化性能的聚丙烯复合材料，其特征在于所述的抗氧剂包括主抗氧剂和辅抗氧剂，主抗氧剂选用受阻酚或硫酯类抗氧剂，辅抗氧剂选用亚磷酸盐或酯类抗氧剂。8、根据权利要求7所述的具有优异耐光照老化性能的聚丙烯复合材料，其特征在于所述主抗氧剂为3114、1010、DSTP的其中一种或几种；所述辅抗氧剂为618、168的其中一种或几种。9、根据权利要求1所述的具有优异耐光照老化性能的聚丙烯复合材料，其特征在于所述光稳定剂选用受阻胺类光稳定剂，如944、770中的一种或几种或者是它们与苯并三唑类光稳定剂如UV-74的组合物。10、根据权利要求1所述的具有优异耐光照老化性能的聚丙烯复合材料，其特征在于所述其他添加剂包括各种颜色添加剂、各种酯类或脂肪酸类润滑剂。11、根据权利要求1所述的具有优异耐光照老化性能的聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于(1)按重量配比称取原料；(2)将聚丙烯、滑石粉、热塑性弹性体、分子筛活化粉、抗氧剂、光稳定剂或其他添加剂在高速混合器中干混35分钟；(3)将混合的原料置于双螺杆机中，经熔融挤出，造粒，其中一区温度为190200'C,二区温度为20021(TC，三区温度为21022(TC,四区温度为205215'C;停留时间为12分钟，压力为1218MPa。全文摘要本发明公开了一种具有优异耐光照老化性能的聚丙烯复合材料及其制备方法，其中具有优异耐光照老化性能的聚丙烯复合材料按以下重量百分比的原料组成聚丙烯55～95％，无机填料0～40％，增韧剂POE0～20％，分子筛活化粉0.1～5％，主抗氧剂0.1～1％，辅抗氧剂0.1～1％，光稳定剂0.1～2％，其他添加剂0～5.0％。通过在聚丙烯复合材料的基础配方中加入粉状分子筛，有效地改善了光稳定剂在聚丙烯复合材料中的分散，从而提高了聚丙烯复合材料的耐光照老化性能。文档编号C08L23/00GK101210088SQ20061014884公开日2008年7月2日申请日期2006年12月30日优先权日2006年12月30日发明者文周,鹰张,张祥福申请人:上海普利特复合材料有限公司