专利名称：一种耐候耐老化聚丙烯材料及其制备方法
技术领域：
本发明属于聚合物加工技术领域，涉及一种高耐候耐老化聚丙烯(PP)材料的开发。
背景技术：
聚丙烯(PP)是一种结构规整的结晶性聚合物，为白色粒料或粉料、无味、无毒、质轻的热塑性树脂，具备易加工、冲击强度、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、建材及家具等方面具有广泛的应用。但是PP也存在一些不足之处，它的耐寒性差、低温易脆断、收缩率大、抗蠕变性差、制品尺寸稳定性差，容易产生翘曲变形等缺点，因此需要对聚丙烯进行改性，聚丙烯的改性方法一般分为化学改性和物理改性，化学改性主要包括共聚、接枝、交联、氯化等，是通过改变分子链的结构达到目的的；物理改性主要 包括共混改性、填充改性、复合增强、表面改性等。PP可以用作多种汽车零部件和家用电器，现在典型的乘用车中，PP塑料部件占60多个，包括有多种外饰件和内饰件，如保险杠、仪表板、门内饰板、空调器零部件、蓄电池外壳、冷却风扇、方向盘，其中前五种占全车PP用量的一半以上。此外，改性PP还可用作其他汽车内饰件，如杂物箱及盖板材料、立柱饰板等；pp材料也可用在多种家用电器材料中。可以看出，由于PP材料易于成型、成本低、可回收利用等优点，其应用越来越广泛。其中对于PP填充材料来说，其抗热老化性能、耐候性也是提高材料应用范围的一个重要指标。公开号为CN102020808A的发明专利公开了一种户外用聚丙烯运动地板专用料，其由以下原料组成聚丙烯45-60质量份、聚乙烯5-10质量份、增韧剂2-15质量份、相容剂3-5质量份、矿物填料15-30质量份、色粉0-2质量份、防老化复配助剂，其中，防老化复配助剂由1-2质量份的热稳定剂、O. 2-0. 4质量份的抗氧剂、O. 3-0. 5质量份的光稳定剂组成。本发明的户外用聚丙烯运动地板专用料在注塑成40CmX40Cm平板制品后可耐翘曲、耐候、耐低温，但其高效耐候耐老化的作用不明显。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高耐候耐老化的聚丙烯(PP)材料及其制备方法。本发明的高耐候耐老化聚丙烯材料，由以下重量份数的组分制备而成
PP原料65-98份；
弹性体0-10份；
填充剂0-20份；
填充分散剂0-2份；
抗氧剂O. 2-0. 6份；
抗氧协效剂O. 2-0. 7份；
光稳定剂O. 15-0. 8份；
光吸收剂O. 1-0. 5份；炭黑母粒O. 5-1份；
其中所述的PP原料为乙烯、丙烯共聚物或聚丙烯均聚物，其中所述乙烯-丙烯共聚物中乙烯含量低于15% ；
所述的抗氧协效剂为环氧类树脂化合物二甲基二氧丙环(DMDO)；
所述的光稳定剂选自二苯甲酮类光稳剂、苯并三唑类光稳剂或受阻胺类光稳剂；
所述的光吸收剂为二苯甲酮类紫外线吸收剂，优选2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮(UV-531)； 所述的弹性体为乙烯-辛烯共聚物、乙烯-丙烯共聚物，其中乙烯-丙烯共聚物中的乙烯含量为16%_25% ;该弹性体的主要作用为增韧聚丙烯体系。所述的填充剂为无机填料，进一步讲，主要为滑石粉、碳酸钙、硫酸钡、云母中的至少一种，或任意两者的复配体系，二者的复配比例为任意比例，最优选滑石粉2500目、滑石粉5000目。所述的填充分散剂选自硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、镁类偶联剂，优选硅烷偶联剂KH550 ( Y-氨丙基三乙氧基硅烷)或钛酸酯偶联剂，主要以使填充剂在聚丙烯基体中分散均匀为主。所述的抗氧剂选自受阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂。所述的受阻酚类抗氧剂进一步选自单酚抗氧剂、双酚抗氧剂或多元酚抗氧剂。所述的亚磷酸酯类抗氧剂进一步选自亚磷酸烷基酯、亚磷酸芳基酯或亚磷酸烷基芳基酯；优选受阻酚类抗氧剂四[β_(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(抗氧剂1010)，亚磷酸酯类抗氧剂三[2. 4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯(抗氧剂168)。所述的光稳定剂选自二苯甲酮类光稳剂、苯并三唑类光稳剂或受阻胺类光稳剂。所述的二苯甲酮类光稳剂进一步选自2，4-二羟基二苯甲酮、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮或2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮；苯并三唑类光稳剂进一步选自2- (2’ -羟基苯基)苯并三唑或2-(2-羟基-5-叔辛基苯基)苯并三唑；受阻胺类光稳剂进一步选自三丙酮胺，优选聚[[6_[(1，1，3，3-四甲基丁基)胺]-1，3，5-三嗪-2，4-二基][(2，2，6，6-四甲基-4-哌啶)亚胺]-1,6-二己二基[(2，2，6，6-四甲基-4-哌啶)亚胺]]](ΤΗ-944)。所述的炭黑母粒为聚丙烯或聚乙烯基体的炭黑母粒，母粒中炭黑的含量为10%。所述的高耐候耐老化聚丙烯材料的制备方法包括以下步骤
1)将填充剂0-20份、填充分散剂0-2份、抗氧剂O.2-0. 6份、抗氧协效剂O. 2-0. 7份、光稳定剂O. 15-0. 8份、光吸收剂O. 1-0. 5份在50-90°C高速混合机中使用500rpm-1000rpm混合 5min_10min ；
2)将步骤I)中的混合物、PP原料65-98份、弹性体0-10份、黑母粒O.5-1份放入高速混合机中混合均匀；
3)将步骤2)中的混合物在160-220°C的双螺杆挤出机中挤出造粒得到PP料粒，再经过注塑成型即可得到制品。本发明同现有技术相比，具有以下优点和有益效果
1、本发明的聚丙烯材料具有高耐候耐老化的功能，能够极大的拓宽聚丙烯类材料的应用领域，尤其是在于户外制品中的应用；
2、本发明具有工艺简单、操作方便和成本低的优点。
具体实施例方式以下结合具体实施例对本发明作进一步的说明，但并未构成对本发明实质精神的简单限定。其中，所用双螺杆挤出机的长径比40:1，生产厂家昆山科信橡塑机械有限公司。所用的注塑机生产厂家浙江海天机械有限公司，型号MA600/100。所用的热老化箱厂家双棱测试设备有限公司，型号XG_CS3。所用的氙灯老化箱厂家ATLAS，型号Ci4000。
所用的弹性体POE 8150生产厂家为美国陶氏公司；
所用的抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂1010、光稳定剂TH-944、填充分散剂硅烷偶联剂KH550、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、镁类偶联剂、滑石粉2500目、滑石粉5000目、云母粉1000目、碳酸钙1000目、硫酸钡2000目、二苯甲酮类光吸收剂UV-531、环氧化合物二甲基二氧丙环(DMDO)、光稳剂2，4- 二羟基二苯甲酮、光稳剂2- (2’ -羟基苯基)苯并三唑均为市售。实施例1
1)将滑石粉2500目20份、硅烷偶联剂KH550O. 2份、抗氧剂1010 O. 6份、环氧类化合物二甲基二氧丙环(01 0)0.7份、受阻胺类光稳定剂1'!1-944 O. 5份、二苯甲酮类光吸收剂UV-5310. 5份在50°C高速混合机中使用IOOOrpm混合5min ；
2)将步骤I)中的混合物、乙烯-丙烯共聚物65份、弹性体POE8150 10份、炭黑母粒I份放入高速混合机中混合均匀；
3)将步骤2)中的混合物在160-220°C的双螺杆挤出机中挤出造粒得到PP料粒，再经过注塑成型即可得到制品。力学性能测试结果见表1，耐候及热老化性能结果见表2。
实施例2
1)将抗氧剂1010O. 2份、环氧类化合物二甲基二氧丙环(DMDO) O. 2份、受阻胺类光稳定剂TH-944 O. 3份、二苯甲酮类光吸收剂UV-531 O.1份放入高速混合机中混合均匀；
2)将步骤I)中的混合物、乙烯-丙烯共聚物98份、炭黑母粒O.5份放入高速混合机中混合均勻；
3)将步骤I)中的混合物在160-220°C的双螺杆挤出机中挤出造粒得到PP料粒，再经过注塑成型即可得到制品。力学性能测试结果见表1，耐候及热老化性能结果见表2。
实施例3
1)将滑石粉2500目20份、硅烷偶联剂KH550O.1份、抗氧剂168 O. 2份、环氧类化合物二甲基二氧丙环(DMDO) O. 3份、受阻胺类光稳定剂TH-944 O. 15份、二苯甲酮类光吸收剂UV-531 O. 2份在90°C高速混合机中使用500rpm混合IOmin ；
2)将步骤I)中的混合物、乙烯-丙烯共聚物75份、弹性体POE8150 5份、黑母粒O. 7份放入高速混合机中混合均匀；
3)将步骤2)中的混合物在160-220°C的双螺杆挤出机中挤出造粒得到PP料粒，再经过注塑成型即可得到制品。力学性能测试结果见表1，耐候及热老化性能结果见表2。
实施例4
1)将滑石粉5000目15份、硅烷偶联剂KH550O. 15份、抗氧剂1010 O. 4份、环氧类化合物二甲基二氧丙环(DMDO) 0.6份、受阻胺类光稳定剂1'!1-944 O. 3份、二苯甲酮类光吸收剂UV-531 O. 4份在70°C高速混合机中使用750rpm混合8min ；
2)将步骤I)中的混合物、聚丙烯均聚物85份、黑母粒O.8份放入高速混合机中混合均
匀；
3)将步骤2)中的混合物在160-220°C的双螺杆挤出机中挤出造粒得到PP料粒，再经过注塑成型即可得到制品。力学性能测试结果见表1，耐候及热老化性能结果见表2。
实施例5
1)将滑石粉5000目12份、硅烷偶联剂KH550O. 12份、抗氧剂1010 O. 2份、抗氧剂168 O. 3份、环氧类化合物二甲基二氧丙环(DMDO) O. 5份、受阻胺类光稳定剂TH-944 0.4份、二苯甲酮类光吸收剂UV-531 O. 35份在70°C高速混合机中使用750rpm混合8min ；
2)将步骤I)中的混合物、聚丙烯均聚物80份、弹性体POE8150 7份、黑母粒I份放入高速混合机中混合均匀；
3)将步骤2)中的混合物在160-220°C的双螺杆挤出机中挤出造粒得到PP料粒，再经过注塑成型即可得到制品。力学性能测试结果见表1，耐候及热老化性能结果见表2。
实施例6
1)将滑石粉5000目12份、硅烷偶联剂KH550O. 12份、抗氧剂1010 O. 2份、抗氧剂168 O. 3份、环氧类化合物二甲基二氧丙环(DMDO) O. 5份、光稳定剂2，4-二羟基二苯甲酮
O.4份、二苯甲酮类光吸收剂UV-531 O. 35份在70°C高速混合机中使用750rpm混合8min ； 2)将步骤I)中的混合物、聚丙烯均聚物80份、弹性体POE8150 7份、黑母粒I份放入高速混合机中混合均匀；
3)将步骤2)中的混合物在160-220°C的双螺杆挤出机中挤出造粒得到PP料粒，再经过注塑成型即可得到制品。
实施例7
1)将滑石粉5000目12份、硅烷偶联剂KH550O. 12份、抗氧剂1010 O. 2份、抗氧剂168 O. 3份、环氧类化合物二甲基二氧丙环(DMDO) O. 5份、光稳定剂2- (2’-羟基苯基)苯并三唑O. 4份、二苯甲酮类光吸收剂UV-531 O. 35份在70°C高速混合机中使用750rpm混合8min ；
2)将步骤I)中的混合物、聚丙烯均聚物80份、弹性体POE8150 7份、黑母粒I份放入高速混合机中混合均匀；3)将步骤2)中的混合物在160-220°C的双螺杆挤出机中挤出造粒得到PP料粒，再经过注塑成型即可得到制品。所有挤出料粒按GB进行注塑，注塑样条在23°C、相对湿度50%条件下稳定24h后进行性能测试，测试标准如下
拉伸强度按照GB/T 1040，采用哑铃型样条；
弯曲强度和弯曲模量按照GB/T 9341，采用矩形样条；
简支梁缺口冲击强度按照GB/T 1043，缺口宽度为样条宽度的1/3 ；
维卡软化温度按照GB/T 1633-2000 ；
性能测试结果见表I。表I
权利要求
1.一种耐候耐老化聚丙烯材料，其特征在于，该聚丙烯材料由以下重量份数的组分制备而成 PP原料65-98份； 弹性体0-10份； 填充剂0-20份； 填充分散剂0-2份； 抗氧剂O. 2-0. 6份； 抗氧协效剂O. 2-0. 7份； 光稳定剂O. 15-0. 8份； 光吸收剂O. 1-0. 5份； 炭黑母粒O. 5-1份； 其中，所述的抗氧协效剂为环氧类树脂化合物DMDO ； 所述的光吸收剂为二苯甲酮类紫外线吸收剂。
2.如权利要求1所述的耐候耐老化聚丙烯材料，其特征在于所述的PP原料为乙烯-丙烯共聚物或聚丙烯均聚物，其中所述乙烯-丙烯共聚物中乙烯含量低于15%。
3.如权利要求1所述的耐候耐老化聚丙烯材料，其特征在于所述的弹性体为乙烯-辛烯共聚物或乙烯-丙烯共聚物，其中乙烯-丙烯共聚物中的乙烯含量为16%-25% ； 所述的填充分散剂选自硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、镁类偶联剂； 所述的抗氧剂为受阻酚类抗氧剂或亚磷酸酯类抗氧剂； 所述的光稳定剂选自苯并三唑类光稳剂或受阻胺类光稳剂； 所述的炭黑母粒为聚丙烯或聚乙烯基体的炭黑母粒，母粒中炭黑的浓度为10%。
4.如权利要求1所述的耐候耐老化聚丙烯材料，其特征在于所述填充剂选自滑石粉、碳酸钙、硫酸钡和云母中的至少一种。
5.如权利要求3所述耐候耐老化聚丙烯材料，其特征在于所述的填充分散剂为硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂。
6.如权利要求3所述的耐候耐老化聚丙烯材料，其特征在于所述受阻酚类抗氧剂为单酚抗氧剂、双酚抗氧剂或多元酚抗氧剂。
7.如权利要求3所述的耐候耐老化聚丙烯材料，其特征在于所述亚磷酸酯类抗氧剂为亚磷酸烷基酯、亚磷酸芳基酯或亚磷酸烷基芳基酯。
8.如权利要求3所述的耐候耐老化聚丙烯材料，其特征在于所述苯并三唑类光稳剂为2-(2-羟基-5-叔辛基苯基)苯并三唑或2- (2’ -羟基苯基)苯并三唑。
9.如权利要求3所述的耐候耐老化聚丙烯材料，其特征在于所述受阻胺类光稳剂为三丙酮胺或TH-944。
10.权利要求1至9任一项所述耐候耐老化聚丙烯材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤 1)将填充剂0-20份、填充分散剂0-2份、抗氧剂O.2-0. 6份、抗氧协效剂O. 2-0. 7份、光稳定剂O. 15-0. 8份、光吸收剂O. 1-0. 5份在50-90°C高速混合机中使用500rpm-1000rpm混合 5min_10min ； 2)将步骤I)中的混合物、PP原料65-98份、弹性体0-10份、黑母粒O.5-1份放入高速混合机中混合均匀； 3)将步骤2)中的混合物在160-220°C的双螺杆挤出机中挤出造粒得到PP料粒，再经过注塑成型 即可得到制品。
全文摘要
本发明公开了一种耐候耐老化聚丙烯材料，其包括组分PP原料65-98份；弹性体0-10份；填充剂0-20份；填充分散剂0-2份；抗氧剂0.2-0.6份；抗氧协效剂0.2-0.7份；光稳定剂0.15-0.8份；光吸收剂0.1-0.5份；炭黑母粒0.5-1份；其中，所述的填充分散剂选自硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂或锡类偶联剂；所述的抗氧剂为受阻胺类抗氧剂、受阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂；所述的光稳定剂选自二苯甲酮类光稳剂、苯并三唑类光稳剂或受阻胺类光稳剂；所述的光吸收剂为UV-531。本发明的聚丙烯材料具有高耐候耐老化的功能，能够极大的拓宽聚丙烯类材料的应用领域，尤其是在于户外制品中的应用，同时，本发明具有工艺简单、操作方便和成本低的优点。
文档编号C08L23/08GK103012970SQ20121050837
公开日2013年4月3日 申请日期2012年12月3日 优先权日2012年12月3日
发明者杨桂生, 梁娜, 孙利明 申请人:合肥杰事杰新材料股份有限公司