一种抗老化聚丙烯塑料及其制备方法与流程

本发明属于塑料加工，具体地，涉及一种抗老化聚丙烯塑料及其制备方法。

背景技术：

1、聚丙烯是一种由丙烯作为主要单体，乙烯或1-丁烯作为共聚单体，在齐格勒-纳塔催化剂或茂金属催化剂等催化体系作用下，经过均聚或共聚反应得到的高分子化合物。由于具有较好的力学性能、质地轻、耐化学腐蚀及容易加工成型等优点，广泛用于建筑建材、日用百货、家电器械、工业及农业等各行业领域。

2、但是聚丙烯分子链结构单一，在紫外线、热和氧的影响下，容易产生外观发黄、发黏，力学性能下降等现象，现有的制造商通常加入紫外线吸收剂和光稳定剂提高其抗老化性能，但是这些小分子抗老化剂容易迁移析出，使得聚丙烯塑料的抗老化性能下降，此外，在低温条件下，聚丙烯力学性能和耐环境开裂性均表现不佳，限制了聚丙烯的应用范围和发展前景。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种抗老化聚丙烯塑料及其制备方法以解决以下技术问题：

2、如何提高聚丙烯塑料的抗老化性、力学性能和耐环境开裂性。

3、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

4、一种抗老化聚丙烯塑料，包括如下重量份原料:60-90份无规则共聚聚丙烯、120-180份接枝助剂、15-30份中间体2、18-20份甲基丙烯酸六氟丁酯、3-15份抗氧化剂、4-15份引发剂；

5、中间体2的制备方法包括以下步骤：

6、步骤11、将纳米二氧化钛、去离子水、无水乙醇和kh-560加入四口烧瓶中，超声混合0.5h后，室温搅拌反应6-8h，沉淀干燥，得到环氧基二氧化钛，将环氧基二氧化钛和dmf超声分散，滴加四丁基溴化铵、α-氰-4-羟基肉桂酸和dmf混合液a，滴加结束后，升温至110℃搅拌2-3h，反应结束后，沉淀洗涤干燥得到改性纳米二氧化钛；

7、其中，纳米二氧化钛、去离子水、无水乙醇和kh-560的用量比为0.06mol：10ml：25-30ml：0.3-0.5ml，环氧基二氧化钛、dmf和混合液a的用量比为0.06mol：50-60ml：10ml，混合液a中四丁基溴化铵、α-氰-4-羟基肉桂酸和dmf用量比为0.0003mol：0.0046-0.006mol：10ml，先利用kh-560处理环氧基二氧化钛，再于四丁基溴化铵作用下，使α-氰-4-羟基肉桂酸羧基与环氧基发生开环反应得到改性纳米二氧化钛；

8、步骤12、将苯乙烯单体、马来酸酐和丙酮加入四口烧瓶中，超声分散1-2h，通入氮气，加入过氧化苯甲酰，升温至60-80℃，反应10-12h，沉淀过滤干燥得到苯乙烯-马来酸酐共聚体；

9、其中，苯乙烯单体、马来酸酐、丙酮和过氧化苯甲酰的用量比为0.015-0.025mol：0.015-0.025mol:50-60ml：0.00012-0.0002molmol，在过氧化苯甲酰的作用下，苯乙烯单体和马来酸酐发生自由基聚合反应，生成苯乙烯-马来酸酐共聚体；

10、步骤13、将苯乙烯-马来酸酐共聚体和三甲基亚砜加入四口烧瓶中，超声混合2-4h，加入1/3重量份氨基硅烷偶联剂，室温下搅拌反应6-8h,反应结束后，滴加质量分数40％的氢氧化钠水溶液，用醋酸调节ph值为4.5-6.5,加入2/3重量份的氨基硅烷偶联剂和改性纳米二氧化钛，继续搅拌3-5h，过滤洗涤干燥得到中间体2；

11、其中，苯乙烯-马来酸酐共聚体、三甲基亚砜、氨基硅烷偶联剂、氢氧化钠水溶液和改性纳米二氧化钛的用量比为0.015-0.025mol:15-20ml:0.012-0.024mol:12-16ml：0.01-0.014mol；

12、上述共聚物中马来酸酐与氨基硅烷偶联剂中的氨基发生开环反应，得到含酰胺基和羧基的共聚物，进一步加入氢氧化钠水溶液，生成羧酸钠盐，同时，调节ph,加快氨基硅烷偶联剂的水解，水解产生的硅羟基会继续与二氧化钛表面的羟基发生化学交联，通过在纳米二氧化钛表面键入疏水性的-ch3、-(ch2)n，进而降低纳米二氧化钛的表面能降低，增强了纳米二氧化钛的相容性和分散。

13、进一步地，抗老化聚丙烯塑料的制备方法包括以下步骤：

14、步骤21、将甲基丙烯酸六氟丁酯和中间体2加入到四口烧瓶中，加入1/3重量份接枝助剂，常温下超声分散1-3h，得到混合液b；

15、步骤22、将无规共聚聚丙烯和2/3重量份接枝助剂膨润2-4h，再加入抗氧化剂、混合液b和引发剂在高速混合机中450-550r/min条件下混合5-10min，经双螺杆挤出机挤出，得到抗老化聚丙烯塑料；

16、在引发剂的作用下，通过熔融接枝将中间体2和甲基丙烯酸六氟丁酯接枝到无规共聚聚丙烯中。

17、进一步，双螺杆挤出机的挤出工艺为：一区170-180℃、二区180-185℃、三区185-190℃、四区190-195℃、五区195-200℃，机头温度200℃，喂料频率25-40hz，螺杆转速200r/min。

18、进一步地，无规共聚聚丙烯为topilener200p、qpr01、br4220和br4101中的一种或多种按照任意比混合。

19、进一步地，接枝助剂为丙酮、二甲苯、苯乙烯中的一种或多种按照任意比混合。

20、进一步地，抗氧化剂为抗氧剂1010、抗氧剂1076和2,6-二叔丁基对甲基苯酚中的一种或多种按照任意比混合。

21、进一步地，引发剂为过氧化苯甲酰、过氧化异丙苯和过氧化二叔丁基中的一种或多种按照任意比混合。

22、进一步地，氨基硅烷偶联剂为n-β(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、n-β(氨乙基)-γ氨丙基甲基二甲氧基硅烷和γ-氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷的一种或多种按照任意比混合。

23、本发明的有益效果：

24、(1)通过制备出苯乙烯-马来酸酐共聚物的钠盐能够提高纳米二氧化钛离子的分散度，同时，通过调节ph为酸性，可以使氨基硅烷偶联剂发生水解，氨基硅烷偶联剂含有硅烷氧基，由于体系中存有微量水份，使硅烷氧基首先水解成硅羟基，后与纳米tio2表面羟基反应，产生氢键，提高了苯乙烯-马来酸酐共聚物的钠盐和纳米二氧化钛的交联度，接着将中间体2和甲基丙烯酸六氟丁酯通过熔融接枝对聚丙烯进行改性，其中，中间体2含有羟基、羧基和氨基，这些极性基团可以增强中间体2与聚丙烯塑料的相容性，此外，接枝到聚丙烯上的甲基丙烯酸六氟丁酯可以与中间体2中纳米二氧化钛表面的羟基发生化学交联，进一步提高了聚丙烯塑料的抗老化性能。

25、(2)通过熔融接枝将中间体2接枝到聚丙烯中，中间体2中含有纳米二氧化钛和α-氰-4-羟基肉桂酸，纳米二氧化钛可以吸收和反射紫外光，同时，α-氰-4-羟基肉桂酸中的氰基在光、氧的作用下生成的不饱和六元环状结构能够进一步提高聚丙烯的抗紫外老化性能。

26、(3)甲基丙烯酸六氟丁酯中含有三氟甲基、羧基、不饱和双键和长链烷烃，三氟甲基具有较低的表面能，能够提高聚丙烯的力学性能和耐环境开裂性，甲基丙烯酸六氟丁酯中的羧基能与中间体2中的部分氨基发缩合反应生成氨基羧酸盐，在加热干燥过程中，氨基羧酸盐继续脱水生成强极性酰胺基，进一步增强了聚丙烯的力学性能和耐环境开裂性，不饱和双键能够与聚丙烯中不饱和双键发生交联反应，长链烷烃能够与聚丙烯和中间体2的分子链相互缠绕，从交联反应、分子链相互缠绕等方式，将甲基丙烯酸六氟丁酯“锚定”在聚丙烯中，进而持久高效的增强聚丙烯的力学性能和耐环境开裂性。