一种耐老化聚丙烯材料及其制备方法、塑料制品
阅读说明：本技术 一种耐老化聚丙烯材料及其制备方法、塑料制品 (Anti-aging polypropylene material, preparation method thereof and plastic product ) 是由 俞凌晨 于 2021-09-01 设计创作，主要内容包括：本申请涉及高分子材料领域,具体公开了一种耐老化聚丙烯材料及其制备方法、塑料制品。耐老化聚丙烯材料包括70-80份聚丙烯、7-15份无机填料和5-8份复合耐老化剂,所述复合耐老化剂由复合光稳定剂和抗氧剂组成,且所述复合光稳定剂与所述抗氧剂的质量比为(4-5):1；所述复合光稳定剂由受阻胺光稳定剂和紫外线吸收剂组成；其制备方法为：按比例称取无机填料、复合耐老化剂和聚丙烯,充分混合后进行熔融挤出造粒。本申请的耐老化聚丙烯材料可用于制备塑料制品,其具有良好的耐老化性能。(The application relates to the field of high polymer materials, and particularly discloses an anti-aging polypropylene material, a preparation method thereof and a plastic product. The anti-aging polypropylene material comprises 70-80 parts of polypropylene, 7-15 parts of inorganic filler and 5-8 parts of composite anti-aging agent, wherein the composite anti-aging agent consists of a composite light stabilizer and an antioxidant, and the mass ratio of the composite light stabilizer to the antioxidant is (4-5) to 1; the composite light stabilizer consists of a hindered amine light stabilizer and an ultraviolet absorber; the preparation method comprises the following steps: weighing the inorganic filler, the composite anti-aging agent and the polypropylene according to the proportion, fully mixing, and then performing melt extrusion granulation. The anti-aging polypropylene material can be used for preparing plastic products, and has good anti-aging performance.)
技术领域
本申请涉及高分子材料领域，更具体地说，它涉及一种耐老化聚丙烯材料及其制备方法、塑料制品。
背景技术
聚丙烯简称PP，是一种无色、无臭、无毒、半透明固体物质。聚丙烯是一种性能优良的热塑性合成树脂，为无色半透明的热塑性轻质通用塑料。聚丙烯具有无毒、无味，密度小，强度、刚度、硬度、耐热性均优于低压聚乙烯，良好的介电性能和高频绝缘性且不受湿度影响的特点，但聚丙烯易老化。
针对聚丙烯易老化的缺点，常通过对聚丙烯进行改性以提高其耐老化性能。一般采用在原料中添加耐老化剂的方式提高聚丙烯的耐老化性能，但是常规的耐老化剂均为单一的一种耐老化剂，其无法明显提高聚丙烯的耐老化性能。
发明内容
为了改善耐老化剂对聚丙烯的耐老化性能的提高效果，本申请提供一种耐老化聚丙烯材料及其制备方法、塑料制品。
第一方面，本申请提供一种耐老化聚丙烯材料，采用如下的技术方案：
一种耐老化聚丙烯材料，包括以质量份数计的如下原料：70-80份聚丙烯和5-8份复合耐老化剂，所述复合耐老化剂由复合光稳定剂和抗氧剂组成，且所述复合光稳定剂与所述抗氧剂的质量比为（4-5）:1；所述复合光稳定剂由受阻胺光稳定剂和紫外线吸收剂组成。
通过采用上述技术方案，由于采用复合光稳定剂和抗氧剂复配组成的耐老化体系，以提高聚丙烯材料的耐老化性能。同时受阻胺光稳定剂和紫外线吸收剂共同组成的复合光稳定剂能够共同作用以提高聚丙烯材料的耐老化性能。这是由于紫外线吸收剂能够吸收较大范围波长的紫外光，但是不具备良好的光稳定性能，而受阻胺稳定剂具备良好的光稳定性能，两者复配使用能够产生协同效果。本申请的聚丙烯材料能够制备透明的塑料制品，紫外线吸收剂能够在塑料制品的深层发挥作用，而受阻胺稳定剂能够在塑料制品的表面发挥作用，两者共同作用能够使塑料制品受到全面的保护，从而延长其使用寿命，以此获得良好的耐老化性能。
优选的，所述受阻胺光稳定剂与所述紫外线吸收剂的质量比为（2-4）:1。
通过采用上述技术方案，受阻胺光稳定剂与紫外线吸收剂的质量比在上述范围内时，两者的协同效果良好，能够对塑料制品进行全面的保护，以提高耐老化性能。
优选的，所述受阻胺光稳定剂为低相对分子质量HALS-1和高相对分子质量的HALS-2的混合物。
通过采用上述技术方案，虽然受阻胺光稳定剂对聚丙烯的光稳定效果不错，但是对聚丙烯的长期稳定效果并不好。将HALS-1和HALS-2复配使用，能够在提高对聚丙烯的稳定效果的同时提高长期热稳定效果，从而提高长期光稳定效果。这是由于HALS-1具有迅速迁移至表面的特点，HALS-2具有耐迁移和萃取的特点，HALS-1和HALS-2复配使用时，两者会产生协同效果，从而大大提高聚丙烯的耐老化性能，且HALS-1和HALS-2复配使用的提升效果要大于单一使用时的提升效果，同时两种HALS-1或两种HALS-2复配时不会产生协同效果。
优选的，所述HALS-1与所述HALS-2的质量比为1:（1-2）。
通过采用上述技术方案，HALS-1与HALS-2的质量比在上述范围内时，产生的协同效果明显，从而对聚丙烯材料的耐老化性能具有明显的提升效果。
优选的，所述受阻胺光稳定剂为TINUVIN 783、TINUVIN 791、TINUVIN 111中的其中一种。
通过采用上述技术方案，上述光稳定剂均为两种稳定剂在质量比为1：1的配比下的复合物，其中TINUVIN 783为GW-944和GW-622的复合物，TINUVIN 791为GW-944和GW-770的复合物，TINUVIN 111为GW-119和GW-622的复合物，三者的光稳定效率均高于单一使用时的光稳定效率，且成本低于单一使用时的成本。
优选的，所述紫外线吸收剂为UV-327、UV-234、UV-531中的其中一种。
通过采用上述技术方案，UV-327为2-(2'-羟基-3',5'二叔丁基苯基)-5-氯苯并三唑，UV-234为2-(2'-羟基-3',5'双(a,a-二甲基苄基)苯基)苯并三唑，均属于苯并三唑类紫外线吸收剂，具有良好的吸收紫外线的能力，且苯并三唑类紫外线吸收剂吸收紫外线的能力比二苯酮类紫外线吸收剂强。
UV-531为2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮，属于二苯酮类紫外线吸收剂，有助于减少色泽，延缓材料泛黄并阻滞其物理性能损失。且UV-531与聚丙烯的相容性好，具有低挥发性，可有效防止在加工过程中的损失，且对塑料制品本身气味无影响，对热塑性树脂有极优的相容性，加工时能均匀分布于聚合物内。
优选的，所述抗氧剂与所述受阻胺光稳定剂的质量比为1：（3-4）。
通过采用上述技术方案，当抗氧剂与受阻胺光稳定剂的质量比为上述范围内时，协同效果最明显，能够有效地延缓材料泛黄。
优选的，所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂168中的其中一种。
通过采用上述技术方案，上述三种抗氧化剂均有良好的抗氧化效果，能够降低黄变，从而延长聚丙烯材料的使用寿命。
第二方面，本申请提供一种耐老化聚丙烯材料的制备方法，采用如下的技术方案：
一种耐老化聚丙烯材料的制备方法，包括如下制备步骤：按比例称取复合耐老化剂和聚丙烯，充分混合后进行熔融挤出造粒。
第三方面，本申请提供一种塑料制品，采用如下的技术方案：
一种塑料制品，主要由上述耐老化聚丙烯材料制成。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、由于本申请采用复合光稳定剂和抗氧剂复配，且复合光稳定剂由受阻胺稳定剂和紫外线吸收剂复配组成， 三者共同作用提高大幅度提高聚丙烯材料的耐老化性能；
2、本申请中优选采用HALS-1和HALS-2的混合物作为受阻胺光稳定剂，由于两者存在协同效果，从而大大提高聚丙烯的耐老化性能；
3、本申请中优选采用受阻胺光稳定剂为TINUVIN 783、TINUVIN 791、TINUVIN 111中的其中一种，这三种受阻胺光稳定剂均为两种光稳定剂的复配物，具有良好的光稳定效率，且成本较单一光稳定剂低。
附图说明
图1是本申请中塑料制品的结构示意图。
附图标记说明：1、箱体；2、拉杆。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本申请作进一步详细说明。
以下实施例中所用原料均为市售；其中紫外线吸收剂为UV-327、UV-234、UV-531中的其中一种，优选UV-327；抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂168中的其中一种，优选抗氧剂1010；受阻胺光稳定剂为TINUVIN 783、TINUVIN 791、TINUVIN 111中的其中一种，优选TINUVIN 111，则HALS-1为GW-119，HALS-2为GW-622。
实施例
实施例1-11
实施例1-11中耐老化聚丙烯材料的制备方法相同，区别仅在于原料的种类和用量不同，下面以实施例1为例进行阐述。
实施例1
一种耐老化聚丙烯材料及其制备方法，包括如下制备步骤：
S1、按比例称取复合耐老化剂和聚丙烯，具体用量见表1所示；
S2、将上述原料混合均匀，加入双螺杆挤出机进行熔融挤出造粒，制得PP粒料；
其中机头温度为180℃，熔体温度为200℃，主机转速为100r/min；
S3、将PP粒料置于80℃鼓风干燥箱干燥24h后，在塑料成型注射机中注塑成标准试样，注射机的平均温度为200℃。
表1
实施例4
本实施例与实施例2的区别仅在于受阻胺光稳定剂与紫外线吸收剂的用量不同。
实施例5
本实施例与实施例2的区别仅在于受阻胺光稳定剂与紫外线吸收剂的用量不同，且与实施例3的区别仅在于受阻胺光稳定剂中HALS-1与HALS-2的用量不同。
实施例6
本实施例与实施例2的区别仅在于复合光稳定剂中各原料的用量不同。
实施例7
本实施例与实施例2的区别仅在于复合光稳定剂中各原料的用量不同，且与实施例6的区别仅在于受阻胺光稳定剂与紫外线吸收剂的用量不同。
实施例8
本实施例与实施例2的区别仅在于受阻胺光稳定剂中HALS-1与HALS-2的用量不同，仅为HALS-1，且HALS-1为GW-119。
实施例9
本实施例与实施例2的区别仅在于受阻胺光稳定剂中HALS-1与HALS-2的用量不同，仅为HALS-2，且HALS-2为GW-622。
实施例10
本实施例与实施例8的区别仅在于受阻胺光稳定剂中HALS-1为两种HALS-1在质量比为1:1下的混合物，且HALS-1分别为GW-119和GW-622。
实施例11
本实施例与实施例9的区别仅在于受阻胺光稳定剂中HALS-2为两种HALS-2在质量比为1:1下的混合物，且HALS-2分别为GW-740和GW-944。
对比例
对比例1-8中耐老化聚丙烯材料的制备方法相同，区别仅在于原料的种类和用量不同，具体见表2所示。
表2
对比例1
本对比例与实施例1的区别仅在于复合光稳定剂与抗氧剂的质量比为2：1。
对比例2
本对比例与实施例1的区别仅在于原料仅包括聚丙烯、受阻胺光稳定剂和抗氧剂。
对比例3
本对比例与实施例1的区别仅在于原料仅包括聚丙烯、紫外线吸收剂和抗氧剂。
对比例4
本对比例与实施例1的区别仅在于原料仅包括聚丙烯和受阻胺光稳定剂。
对比例5
本对比例与实施例1的区别仅在于原料仅包括聚丙烯和紫外线吸收剂。
对比例6
本对比例与实施例1的区别仅在于原料仅包括聚丙烯和复合光稳定剂。
性能检测试验
氙灯照射：将制备的标准样条放入氙灯加速老化试验箱，老化时间为168，336h，实验条件为空气气氛，温度为65℃，灯源距离试样25cm，氙灯波长为290~800nm，辐射强度为550W/m2；
黄变因数测定：经氙灯照射后的PP样品出现不同程度的黄变，遵循国际标准方法ASTMD1925，使用紫外可见分光光度计测量680，560，20nm处的透光率，近似表示红、绿、蓝三原色的量，来测定黄变因数Y，以表征试样老化前后颜色变化倾向和程度。Y值越大，黄变的倾向和黄变程度也越大。
表3
结合实施例1-3并结合表3可以看出，实施例1-3中试样经168h老化后测得的黄变因数均小于10%，实施例1-3中试样经336h老化后测得的黄变因数均小于20%，说明采用本申请的配方制得的耐老化聚丙烯材料具有良好的耐老化性能，其中实施例2为优选。
结合实施例2和实施例4-5并结合表3可以看出，实施例4-5中试样经168h老化后测得的黄变因数均小于10%，实施例4-5中试样经336h老化后测得的黄变因数均小于20%，由于实施例4和实施例5中受阻胺光稳定剂的占比小于实施例2，且实施例5中HALS-1与HALS-2的质量比1：2，故实施例4和实施例5中的黄变因数均大于实施例2，且实施例5中老化时间为336h测得的黄变因数稍大于实施例4。
结合实施例2和实施例6并结合表3可以看出，实施例6中试样经168h老化后测得的黄变因数小于10%，实施例6中试样经336h老化后测得的黄变因数小于20%；由于实施例6中紫外线吸收剂的占比略低于实施例2，而抗氧剂的占比略高于实施例2，使受阻胺光稳定剂与紫外线吸收剂的质量比变为5：1，实施例6中经168h老化后测得的黄变因数不发生变化，但经336h老化后测得的黄变因数略高于实施例2；
结合实施例2和实施例7并结合表3可以看出，实施例7中试样经178h老化后测得的黄变因数小于10%，实施例7中试样经337h老化后测得的黄变因数小于20%；由于实施例7中受阻胺光稳定剂的占比下降，紫外线吸收剂的占比提高，受阻胺光稳定剂与紫外线吸收剂的质量比为 1：1，使受阻胺光稳定剂与紫外线吸收剂之间的协同作用发生下降，从而导致实施例7中经168h老化后测得的黄变因数大于实施例2，且经336h老化后测得的黄变因数也大于实施例2。
结合实施例2和实施例8-9并结合表3可以看出，实施例8中受阻胺光稳定剂仅采用HALS-1，实施例9中受阻胺光稳定剂仅采用HALS-2，以致于实施例8-9中试样经168h老化后测得的黄变因数均大于10%，实施例8-9中试样经336h老化后测得的黄变因数均大于20%，且实施例9的黄变因数小于实施例8。
结合实施例8和实施例10并结合表3可以看出，实施例8中黄变因数与实施例10中一致，说明两种不同的HALS-1共混，不会产生协同作用，并不能提高聚丙烯材料的耐老化性能。
结合实施例9和实施例11并结合表3可以看出，实施例9中黄变因数与实施例11中一致，说明两种不同的HALS-2共混，不会产生协同作用，并不能提高聚丙烯材料的耐老化性能。
表4
结合实施例1和对比例1并结合表3和表4可以看出，对比例1中复合光稳定剂与抗氧剂的质量比为2：1，对比例1中经168h老化后的黄变因数略大于实施例1，经336h老化后的黄变因数大于实施例1，且对比例1中黄变因数的增长趋势大于实施例1。
结合实施例1和对比例2并结合表3和表4可以看出，未添加紫外线吸收剂的对比例2经168h老化后的黄变因数与实施例1一致，但是经336h老化后的黄变因数大于实施例1。
结合实施例1和对比例3并结合表3和表4可以看出，未添加受阻胺光稳定剂的对比例3经168h老化后的黄变因数明显大于实施例1，且经336h老化后的黄变因数也明显大于实施例1。
结合实施例1、对比例2和对比例4并结合表3和表4可以看出，对比例4与对比例2的区别在于对比例4中未添加抗氧剂，对比例4经168h老化后的黄变因数大于对比例2，且经336h老化后的黄变因数大于对比例2。
结合实施例1、对比例3和对比例5并结合表3和表4可以看出，对比例5与对比例3的区别在于对比例5中未添加抗氧剂，对比例5经168h老化后的黄变因数略大于对比例3，且经336h老化后的黄变因数略大于对比例3。
结合实施例1、对比例1和对比例6并结合表3和表4可以看出，对比例1与对比例6的区别在于对比例6中未添加抗氧化剂，对比例6经168h老化后的黄变因数大于实施例1，经336h老化后的黄变因数也大于实施例1，且对比例6中黄变因数的增长趋势大于对比例1。
应用例
参照图1为一种塑料箱子，包括箱体1和拉杆2，箱体1由上述实施例2中的耐老化聚丙烯材料制得，且经上述测试后性能良好。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。