一种高遮光率、高韧性的PP材料及其制备方法与流程

文档序号:26050730发布日期:2021-07-27 15:25阅读:453来源:国知局
本发明属于材料
技术领域
,特别是涉及一种高遮光率、高韧性的pp材料及其制备方法。
背景技术
:聚丙烯简称pp,是由丙烯聚合而得的一种热塑性树脂,作为一种通用塑料它具有常温下抗腐蚀性强,易塑形,质量轻,导电性弱,热稳定性高等特点,是国家规定的食品安全级的材料,而且价格便宜广泛应用于食品、医疗器械、汽车、化工容器等方面。以pp的材料特性非常适合用于批量生产化妆品盒盖,但由于pp材料本身具有一定的透光性,以纯pp作为盒盖材料无法避免阳光的照射,阳光的直射会使一些化妆品的油脂和香料产生氧化并破坏色素,甚至使其变质,对化妆品的损害极大。因此通过改性,提高pp材料的遮光性,是其能作为生产化妆品盒盖材料的关键。现有的pp材料较少能用于化妆品盒盖材料,一般具有一定遮光性的pp材料大多运用于灯具结构件中,例如中国专利cn110183781a公开的技术内容:适用于灯具结构件用阻燃pp材料包含高结晶聚丙烯80-90份,复配阻燃剂1-3份,钛白粉5-10份,滑石粉0-15份,白云母0-5份,抗氧剂0.1-0.5份,光稳定剂0.1-0.5份,润滑剂0.1-0.5份;其中,所述复配阻燃剂是一种氮、磷、溴复配的阻燃体系,其氮含量在8±3%之间、磷含量在20±3%之间、溴含量在6±3%之间,白度≥88,含水量<0.5%。虽然上述技术方案认为可以通过采用结晶度高的pp基材,选用氮、磷、溴复配的阻燃体系,提高材料的阻燃性;同时复配优质金红石型的钛白粉做为填充和改色,提高材料的遮光性、耐热性、以及长效的抗紫外性能。但是,运用在化妆品盒盖上,其遮光率还是未能达到使用要求。技术实现要素:本发明的目的在于提供一种遮光性能优异、可适用于化妆品盒盖的高遮光率、高韧性的pp材料及其制备方法。为了达到上述的目的,本发明采取以下技术方案:一种高遮光率、高韧性的pp材料,包括以下重量百分比的组分:poe5~7%,硅灰石35~45%,复配遮光剂0~12%,抗氧剂0.3~0.7%,润滑剂0.3~0.7%,pp余量。其中,poe是聚烯烃热塑性弹性体,它是一种高性能聚烯烃产品,在常温下成橡胶弹性,具有密度小、弯曲大、低温抗冲击性能高、易加工、可重复使用等特点。其中,润滑剂可为硬脂酸类的润滑剂,也能起到成核促结晶的作用,聚乙烯蜡,ebs等;抗氧剂可选择主抗氧剂1010与辅抗氧剂168,通过共混将主抗氧剂1010与辅抗氧剂168引入到pp中;pp可为均聚聚丙烯。优选地,包括以下重量百分比的组分:poe6%,硅灰石40%,复配遮光剂0~12%,抗氧剂0.5%,润滑剂0.5%,pp余量。进一步地,所述复配遮光剂包括以下重量百分比的组分:钛白粉99.90~99.99%,碳类遮光助剂余量。其中,碳类遮光助剂可为乙二醇脂肪酸酯。进一步地,所述复配遮光剂的质量分数为8%。进一步地,所述硅灰石的粒径为2~20微米,质量分数为10~40%。同时,本发明还提供一种高遮光率、高韧性的pp材料制备方法,用于制备上述的pp材料,包括以下步骤:s1、初配,将碳类遮光助剂与钛白粉混合制备呈复配遮光剂;s2、改性,将步骤s1所得的复配遮光剂与硅灰石共混改性pp。本发明具有以下技术特点:本发明通过pp材料的科学配伍,能够实现改良后的pp材料不仅保留了传统pp材料优点,还能够实现高遮光率、高韧性的特点,非常适合用于制造化妆品盒盖,可以阻挡阳光的照射,避免化妆品的油脂和香料产生氧化并破坏色素。具体实施方式以下具体实施例是对本发明提供的方法与技术方案的进一步说明,但不应理解成对本发明的限制。其中,聚丙烯cas号为9003-07-0,硅灰石cas号为1344-95-2。具体地,将碳类遮光助剂与钛白粉按比例混合制备复配遮光剂,将其与硅灰石共混改性pp。针对不同硅灰石粒径及质量分数下的透光率,选择了以下实施例进行实验。实施例一,选择的硅灰石粒径为20微米,质量分数为10%。实施例二,选择的硅灰石粒径为20微米,质量分数为20%。实施例三,选择的硅灰石粒径为20微米,质量分数为30%。实施例四,选择的硅灰石粒径为20微米,质量分数为40%。实施例五,选择的硅灰石粒径为10微米,质量分数为10%。实施例六,选择的硅灰石粒径为10微米,质量分数为20%。实施例七,选择的硅灰石粒径为10微米,质量分数为30%。实施例八,选择的硅灰石粒径为10微米,质量分数为40%。实施例九,选择的硅灰石粒径为2微米,质量分数为10%。实施例十,选择的硅灰石粒径为2微米,质量分数为20%。实施例十一,选择的硅灰石粒径为2微米,质量分数为30%。实施例十二,选择的硅灰石粒径为2微米,质量分数为40%。对于不同粒径的硅灰石,随其含量的上升,pp的透光率均呈现逐渐下降趋势,遮光性逐渐提高。这源于两方面的因素:一是硅灰石的折射率(1.57)比pp的折射率(1.49)大,硅灰石对光的反射作用比pp强,由于两者折射率的差异,当光透过pp材料时,一部分光在两者结合界面处发生反射,从而起到遮光作用;二是硅灰石的粒径大于光波波长,通过反射、衍射和吸收阻碍光的穿过,从而降低了材料的透光率,提高了遮光性。硅灰石粒径对pp透光率的影响与其含量有关,当硅灰石质量分数为10%时,pp的透光率随硅灰石粒径减小不断下降,遮光性不断提高;粒径20μm的遮光效果最差,10μm次之,2μm最好。当硅灰石质量分数为20%及以上时,pp的透光率随粒径的减小先下降后上升,即遮光性先提高而后降低。这表明,低含量时,硅灰石粒径越小,遮光性越好;高含量时,粒径小的硅灰石反而会降低遮光性。这是由于硅灰石含量较低时,随粒径的减小,硅灰石的比表面积增大,反射和散射界面增多,反射和折射的光线增多,故遮光性提高;而随着硅灰石含量的增加,粒径小的硅灰石出现团聚现象,反射和散射的光线减少,因此遮光性下降。对比发现,当硅灰石粒径为10μm,质量分数为40%时,pp的透光率最低,其遮光性能最好,因此后续选择10μm硅灰石为研究对象,其质量分数固定为40%。为了研究复配遮光剂中钛白粉与碳类遮光助剂的配比对pp遮光性的影响,以钛白粉为主要组分、碳类遮光助剂为辅助组分,将两者以不同比例混合制备复配遮光剂,分别为以下的实施例十三至实施例十五,如下表所示:为了更好地体现研究成果,设置了两组对比例,分别为对比例一:纯pp材料,对比例二:pp材料和单一钛白粉的混合体。其中,钛白粉和三种复配遮光剂的质量分数均为8%。加入遮光剂显著提高了pp材料的遮光性,当波长为780nm时,实施例十三、实施例十四、实施例十五的透光率与对比例一相比,下降幅度均高达98%以上;与对比例二的透光率(0.023%)相比,实施例十三透光率(0.017%)降低幅度达到26%,而实施例十四、实施例十五的透光率(0.009%,0.003%)降低幅度分别达到60.9%及87%。其原因是钛白粉具有反光和散光特性,碳类遮光助剂具有强吸光特性,两者复配产生协同作用,兼具反射光线和吸收光线的能力,因而其遮光效果优于单纯的钛白粉。复配遮光剂中钛白粉和碳类遮光助剂配比变化对pp的遮光性有明显影响,加入实施例十五的pp遮光效果最好,这主要与碳类遮光助剂的作用有关,三种复配遮光剂中钛白粉含量较高,微量变化不会影响它对光的反射作用,而碳类遮光助剂含量极低,微量变化会明显影响它对光的吸收作用,随碳类遮光助剂含量增加复配遮光剂对光的吸收能力增强,光线不能透过材料,从而提高了遮光性能。加入质量分数为8%的复配遮光剂后,pp材料的透光率已远小于0.1%,接近于零,但透光率只能表征材料的遮光趋势,仍不能证明当强光源照射材料时是否还有光线透过。因此采用强光源照射1mm厚度的样板,目测观察光线的透过情况。当光斑直径越小,光线强度越弱,材料的遮光性越好,反之则遮光性越差。对比例一的光斑最大,直径为36mm,光线很强且刺眼;对比例二光斑直径减至15mm,光线强度变弱;实施例十三、实施例十四、实施例十五的光斑直径分别减至13mm、11mm和9mm,直径逐渐减小,且光线强度越来越弱。实施例十三、实施例十四、实施例十五对pp遮光性的改善效果均优于对比例二,其中实施例十五的遮光效果最好。说明复配遮光剂明显提高了pp的遮光性,遮光结果与前述透光率测试结果保持一致。具体地,为了更进一步验证本发明的pp材料的各项性能,在实施例十五的基础上,提供以下不同复配遮光剂含量的六组实施例,分别为实施例十六至实施例二十一。如下表所示,各实施例的各组分质量分数(%)如下:实施例pppoe硅灰石钛白粉抗氧剂润滑剂实施例十六5364000.50.5实施例十七5064030.50.5实施例十八4864050.50.5实施例十九4564080.50.5实施例二十43640100.50.5实施例二十一41640120.50.5根据上述实施例中不同的复配遮光剂含量,得出的改性pp材料的力学性能和mfr如下表所示:由上表可知,随着实施例十五的复配遮光剂含量的增加,pp/硅灰石的拉伸强度和断裂伸长率变化幅度不大,冲击强度和弯曲强度略有提高,mfr略有下降。复配遮光剂属于无机物,由于粒径较小,比表面积较大,在pp基体树脂中的均匀分散性增强,且被基体树脂包覆面积增多,相互间的界面作用较强,对复合材料的连续相破坏较小,有利于减轻应力集中缺陷的产生,且能均匀的传递外应力,因而对材料的力学性能影响小。同时,复配遮光剂的加入,增大了基体树脂间的内摩擦阻力,减弱了分子间的相对运动,从而降低了材料的mfr。以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明方法及其核心思想。应当指出,对于本
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的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以对本发明进行若干改进和修饰,这些改进和修饰也落入本发明权利要求保护范围内。当前第1页12
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