本发明属于新型功能材料
技术领域：
，具体涉及一种具有稳定结构的改性聚丙烯塑料。
背景技术：
聚丙烯塑料是由丙烯单体聚合而制得的一种热塑性树脂为基本原料，加入一定的外加剂制备得到的。有等规物、无规物和间规物三种构型，工业产品以等规物为主要成分。聚丙烯也包括丙烯与少量乙烯的共聚物在内。通常为半透明无色固体，无臭无毒。由于结构规整而高度结晶化，故熔点高达167℃，耐热，制品可用蒸汽消毒是其突出优点。密度0.90g/cm3，是最轻的通用塑料。耐腐蚀，抗张强度30mpa，强度、刚性和透明性都比聚乙烯好。缺点是耐低温冲击性差，较易老化。由于聚丙烯树脂本身结构中存在不稳定的叔碳原子，对光照极为敏感，使得制备得到的聚丙烯塑料产品耐老化性能差，在高温环境中容易发生脆裂、热变色等老化现象，在酸碱环境作用下，更加速了材料性能劣化。因此聚丙烯树脂在使用过程中需要长期防止热、光、氧、酸碱等的破坏作用，限制了其应用范围，使得聚丙烯树脂的使用性能和使用寿命得不到提高。技术实现要素：本发明的目的是针对现有的问题，提供了一种具有稳定结构的改性聚丙烯塑料，克服了由于聚丙烯树脂本身结构中存在不稳定的叔碳原子，对光照极为敏感，使得制备得到的聚丙烯塑料产品耐老化性能差的问题，显著延长了聚丙烯塑料的使用寿命。本发明是通过以下技术方案实现的：一种具有稳定结构的改性聚丙烯塑料，按照重量份计由以下成分制成：聚丙烯粒料180-185份、高密度聚乙烯22-25份、己二酸酯18-20份、双甲基丙烯酸乙二酯6.0-7.0份、纳米改性剂0.58-0.60份、碳酸钙3.0-4.0份、滑石粉1.5-2.0份、光稳定剂0.7-0.8份，所述纳米改性剂的制备方法包括以下步骤：（1）称取1.55-1.58克醋酸锌，加入烧杯中，向烧杯中倒入35-40毫升乙醇溶液，将烧杯置于磁力搅拌装置中搅拌，转速为400-450转/分钟，搅拌10-15分钟后，加入0.3-0.4克十六烷基三甲基溴化铵，继续搅拌25-35分钟；（2）将步骤（1）得到的搅拌混合物转移至聚四氟乙烯内衬的反应釜中，置于加热炉中反应，设置反应温度为135-140℃，反应时间为12-14小时，反应结束后随炉冷却至室温，取出反应物，进行离心分离，得到沉淀产物依次使用去离子水和乙醇洗涤3-4遍，然后置于60-70℃烘箱中干燥8-10小时，得到花状纳米氧化锌；（3）将制备得到的花状纳米氧化锌加入到四口烧瓶中，向烧瓶中加入20-25毫升丙酮溶液，机械搅拌混合均匀，然后加入1.8-2.0毫升3,3-二甲基已烷，升温加热至75-80℃，保温搅拌反应2-3小时，自然冷却至20-25℃，将反应物进行抽滤得到固体产物置于80-90℃真空干燥箱中干燥6-8小时即得到所述纳米改性剂。作为对上述方案的进一步描述，所述步骤（2）制备得到的花状纳米氧化锌粒径大小在10-60纳米之间。作为对上述方案的进一步描述，所述改性聚丙烯塑料的制备方法为：将各物料按照重量份加入双螺杆挤出机中进行熔融挤出造粒，熔融加热温度为200-210℃，双螺杆挤出机中各区温度为：一区温度在175-178℃范围，二区温度在183-185℃范围，三区温度在188-190℃范围，机头温度在170-173℃范围，将制备得到的改性聚丙烯粒料在70-80℃的鼓风干燥箱中干燥12-15小时后，即可送入注塑机中注塑成型。作为对上述方案的进一步描述，所述聚丙烯粒料在加入双螺杆挤出机中进行熔融挤出前需在110-115℃下干燥5-6小时。作为对上述方案的进一步描述，所述双螺杆挤出机中螺杆直径在18-20毫米范围，主机转速为120-130转/分钟。作为对上述方案的进一步描述，所述碳酸钙和滑石粉粒径大小在1.0-5.0微米之间。本发明相比现有技术具有以下优点：为了解决现有聚丙烯树脂结构不稳定导致的耐老化性能不足的问题，本发明提供了一种具有稳定结构的改性聚丙烯塑料，以聚丙烯粒料为主料，添加高密度聚乙烯提高其耐高低温性，填料以插层的形式存在，起到增韧和增强的双重作用，利用制备得到的纳米改性剂在于聚丙烯粒料熔融共混时，接枝到聚丙烯大分子链上，克服了由于聚丙烯树脂本身结构中存在不稳定的叔碳原子，对光照极为敏感，使得制备得到的聚丙烯塑料产品耐老化性能差的问题，显著延长了聚丙烯塑料的使用寿命，塑料的拉伸强度、冲击强度、抗弯强度等力学性能得到提升，并且塑料制品的外观和物理机械性能得到长时间保障，本发明改性处理制备得到的聚丙烯塑料解决了现有聚丙烯树脂结构不稳定导致的耐老化性能不足的问题，保持较高的力学稳定性，兼顾了聚丙烯塑料耐老化性和力学性能的提升，提高了聚丙烯塑料的开发利用，能够实现延长聚丙烯塑料使用寿命以及扩展其适用领域的现实意义，是一种极为值得推广使用的技术方案。具体实施方式为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明所提供的技术方案。实施例1一种具有稳定结构的改性聚丙烯塑料，按照重量份计由以下成分制成：聚丙烯粒料180份、高密度聚乙烯22份、己二酸酯18份、双甲基丙烯酸乙二酯6.0份、纳米改性剂0.58份、碳酸钙3.0份、滑石粉1.5份、光稳定剂0.7份，所述纳米改性剂的制备方法包括以下步骤：（1）称取1.55克醋酸锌，加入烧杯中，向烧杯中倒入35毫升乙醇溶液，将烧杯置于磁力搅拌装置中搅拌，转速为400转/分钟，搅拌10分钟后，加入0.3克十六烷基三甲基溴化铵，继续搅拌25分钟；（2）将步骤（1）得到的搅拌混合物转移至聚四氟乙烯内衬的反应釜中，置于加热炉中反应，设置反应温度为135℃，反应时间为12小时，反应结束后随炉冷却至室温，取出反应物，进行离心分离，得到沉淀产物依次使用去离子水和乙醇洗涤3遍，然后置于60℃烘箱中干燥8小时，得到花状纳米氧化锌；（3）将制备得到的花状纳米氧化锌加入到四口烧瓶中，向烧瓶中加入20毫升丙酮溶液，机械搅拌混合均匀，然后加入1.8毫升3,3-二甲基已烷，升温加热至75℃，保温搅拌反应2小时，自然冷却至20℃，将反应物进行抽滤得到固体产物置于80℃真空干燥箱中干燥6小时即得到所述纳米改性剂。作为对上述方案的进一步描述，所述步骤（2）制备得到的花状纳米氧化锌粒径大小在10-60纳米之间。作为对上述方案的进一步描述，所述改性聚丙烯塑料的制备方法为：将各物料按照重量份加入双螺杆挤出机中进行熔融挤出造粒，熔融加热温度为200℃，双螺杆挤出机中各区温度为：一区温度在175-178℃范围，二区温度在183-185℃范围，三区温度在188-190℃范围，机头温度在170-173℃范围，将制备得到的改性聚丙烯粒料在70℃的鼓风干燥箱中干燥12小时后，即可送入注塑机中注塑成型。作为对上述方案的进一步描述，所述聚丙烯粒料在加入双螺杆挤出机中进行熔融挤出前需在110℃下干燥5小时。作为对上述方案的进一步描述，所述双螺杆挤出机中螺杆直径在18-20毫米范围，主机转速为120转/分钟。作为对上述方案的进一步描述，所述碳酸钙和滑石粉粒径大小在1.0-5.0微米之间。实施例2一种具有稳定结构的改性聚丙烯塑料，按照重量份计由以下成分制成：聚丙烯粒料182份、高密度聚乙烯23份、己二酸酯19份、双甲基丙烯酸乙二酯6.5份、纳米改性剂0.59份、碳酸钙3.5份、滑石粉1.8份、光稳定剂0.75份，所述纳米改性剂的制备方法包括以下步骤：（1）称取1.56克醋酸锌，加入烧杯中，向烧杯中倒入38毫升乙醇溶液，将烧杯置于磁力搅拌装置中搅拌，转速为430转/分钟，搅拌12分钟后，加入0.35克十六烷基三甲基溴化铵，继续搅拌30分钟；（2）将步骤（1）得到的搅拌混合物转移至聚四氟乙烯内衬的反应釜中，置于加热炉中反应，设置反应温度为138℃，反应时间为13小时，反应结束后随炉冷却至室温，取出反应物，进行离心分离，得到沉淀产物依次使用去离子水和乙醇洗涤3遍，然后置于65℃烘箱中干燥9小时，得到花状纳米氧化锌；（3）将制备得到的花状纳米氧化锌加入到四口烧瓶中，向烧瓶中加入23毫升丙酮溶液，机械搅拌混合均匀，然后加入1.9毫升3,3-二甲基已烷，升温加热至78℃，保温搅拌反应2.5小时，自然冷却至22℃，将反应物进行抽滤得到固体产物置于85℃真空干燥箱中干燥7小时即得到所述纳米改性剂。作为对上述方案的进一步描述，所述步骤（2）制备得到的花状纳米氧化锌粒径大小在10-60纳米之间。作为对上述方案的进一步描述，所述改性聚丙烯塑料的制备方法为：将各物料按照重量份加入双螺杆挤出机中进行熔融挤出造粒，熔融加热温度为205℃，双螺杆挤出机中各区温度为：一区温度在175-178℃范围，二区温度在183-185℃范围，三区温度在188-190℃范围，机头温度在170-173℃范围，将制备得到的改性聚丙烯粒料在75℃的鼓风干燥箱中干燥13小时后，即可送入注塑机中注塑成型。作为对上述方案的进一步描述，所述聚丙烯粒料在加入双螺杆挤出机中进行熔融挤出前需在113℃下干燥5.5小时。作为对上述方案的进一步描述，所述双螺杆挤出机中螺杆直径在18-20毫米范围，主机转速为125转/分钟。作为对上述方案的进一步描述，所述碳酸钙和滑石粉粒径大小在1.0-5.0微米之间。实施例3一种具有稳定结构的改性聚丙烯塑料，按照重量份计由以下成分制成：聚丙烯粒料185份、高密度聚乙烯25份、己二酸酯20份、双甲基丙烯酸乙二酯7.0份、纳米改性剂0.60份、碳酸钙4.0份、滑石粉2.0份、光稳定剂0.8份，所述纳米改性剂的制备方法包括以下步骤：（1）称取1.58克醋酸锌，加入烧杯中，向烧杯中倒入40毫升乙醇溶液，将烧杯置于磁力搅拌装置中搅拌，转速为450转/分钟，搅拌15分钟后，加入0.4克十六烷基三甲基溴化铵，继续搅拌35分钟；（2）将步骤（1）得到的搅拌混合物转移至聚四氟乙烯内衬的反应釜中，置于加热炉中反应，设置反应温度为140℃，反应时间为14小时，反应结束后随炉冷却至室温，取出反应物，进行离心分离，得到沉淀产物依次使用去离子水和乙醇洗涤4遍，然后置于70℃烘箱中干燥10小时，得到花状纳米氧化锌；（3）将制备得到的花状纳米氧化锌加入到四口烧瓶中，向烧瓶中加入25毫升丙酮溶液，机械搅拌混合均匀，然后加入2.0毫升3,3-二甲基已烷，升温加热至80℃，保温搅拌反应3小时，自然冷却至25℃，将反应物进行抽滤得到固体产物置于90℃真空干燥箱中干燥8小时即得到所述纳米改性剂。作为对上述方案的进一步描述，所述步骤（2）制备得到的花状纳米氧化锌粒径大小在10-60纳米之间。作为对上述方案的进一步描述，所述改性聚丙烯塑料的制备方法为：将各物料按照重量份加入双螺杆挤出机中进行熔融挤出造粒，熔融加热温度为210℃，双螺杆挤出机中各区温度为：一区温度在175-178℃范围，二区温度在183-185℃范围，三区温度在188-190℃范围，机头温度在170-173℃范围，将制备得到的改性聚丙烯粒料在80℃的鼓风干燥箱中干燥15小时后，即可送入注塑机中注塑成型。作为对上述方案的进一步描述，所述聚丙烯粒料在加入双螺杆挤出机中进行熔融挤出前需在115℃下干燥6小时。作为对上述方案的进一步描述，所述双螺杆挤出机中螺杆直径在18-20毫米范围，主机转速为130转/分钟。作为对上述方案的进一步描述，所述碳酸钙和滑石粉粒径大小在1.0-5.0微米之间。对比例1与实施例1的区别仅在于，改性聚丙烯塑料制备原料中，省略所述纳米改性剂的制备添加，其余保持一致。对比例2与实施例2的区别仅在于，使用粒径大小在10-50纳米范围的纳米氧化锌代替所述纳米改性剂，其余保持一致。对比例3与实施例3的区别仅在于，所述纳米改性剂制备中，省略步骤（1）中十六烷基三甲基溴化铵的添加，其余保持一致。对比例4与实施例3的区别仅在于，所述纳米改性剂制备中，步骤（2）反应温度为160℃，反应时间为8小时，其余保持一致。对比例5与实施例3的区别仅在于，所述纳米改性剂制备中，省略步骤（3）中3,3-二甲基已烷的添加，使用等量的kh570硅烷偶联剂代替，其余保持一致。对比例6与实施例3的区别仅在于，改性聚丙烯塑料制备原料中，高密度聚乙烯的添加量为聚丙烯粒料质量的35%，其余保持一致。对比实验分别使用实施例1-3和对比例1-6的方法制备具有稳定结构的改性聚丙烯塑料，以专利公开号为cn102977456b公开的一种聚丙烯增韧改性剂及其聚丙烯改性制品涉及到的方法作为对照组，按照各组方法加工制备聚丙烯塑料，各组制备取材原料相同，模拟人工老化试验，对制备得到的聚丙烯塑料进行耐老化性能比较，人工老化试验参照标准gb/t16422.3；测试按z-uv紫外老化试验箱的试验程序进行操作,把聚丙烯塑料单丝试样分别绕在铝板上，绕时注意相邻丝不能重叠，以免影响老化效果,然后将样板按顺序固定在老化箱样品架上运转，进行连续照射(暴露方式为70℃±2℃下辐照10h，在60℃±2℃下无辐照冷凝暴露5h)，老化试验取得的试样均需在标准实验室平衡48小时，然后进行力学性能测试，保持试验中无关变量一致，统计有效平均值，结果如下表所示：项目50℃下缺口冲击强度（kj/m2）-30℃下缺口冲击强度（kj/m2）30℃下拉伸强度（mpa）弯曲模量提高（%）实施例143.316.641.056实施例243.516.841.359实施例343.416.741.158对比例128.55.929.512对比例234.79.333.230对比例337.511.735.442对比例440.214.138.053对比例538.212.036.545对比例639.613.437.848对照组27.95.326.4对照（拉伸性能按gb/t1040-2006测试，试样形状为哑铃型，拉伸速率5omm/min。冲击性能按gb/t1843-1996测试，缺口深度为1mm，摆锤冲击能量为1.000j）本发明改性处理制备得到的聚丙烯塑料解决了现有聚丙烯树脂结构不稳定导致的耐老化性能不足的问题，保持较高的力学稳定性，兼顾了聚丙烯塑料耐老化性和力学性能的提升，提高了聚丙烯塑料的开发利用，能够实现延长聚丙烯塑料使用寿命以及扩展其适用领域的现实意义，是一种极为值得推广使用的技术方案。当前第1页12