一種增強型抗老化聚丙烯工程塑料的製造方法與流程
2023-04-24 19:30:11
本發明涉及一種增強型抗老化聚丙烯工程塑料的製造方法，屬於工程塑料製品製造技術。
背景技術：
等規聚丙烯工程塑料的結晶度高，結構規整、無毒、無味、密度小，強度、剛度、硬度耐熱性均優於低壓聚乙烯,可在100℃左右使用，熔點高達167℃，密度0.90g/cm3,是最輕的通用塑料。聚丙烯力學性能的絕對值高於聚乙烯，但在塑料材料中仍屬於偏低的品種，其拉伸強度僅可達到30MPa或稍高的水平。等規指數較大的聚丙烯具有較高的拉伸強度，但在室溫和低溫下，由於本身的分子結構規整度高，所以抗衝擊強度較差。低於玻璃化溫度呈脆性斷裂，且衝擊強度值大幅度下降。聚丙烯對紫外線很敏感，易老化、不耐磨。
聚丙烯的化學穩定性很好，除能被濃硫酸、濃硝酸侵蝕外，對其他各種化學試劑都比較穩定，所以聚丙烯適合製作各種化工管道和配件，防腐蝕效果良好。
矽灰石針狀纖維是一種三斜晶系，細板狀晶體，集合體呈放射針狀或纖維狀，是塑料、橡膠製品較好的抗老化填充材料，可以提高塑料、橡膠製品的衝擊強度、增強流動性以及改善抗拉強度、衝擊強度、線性拉伸及模收縮率，其其無毒、耐化學腐蝕、熱穩定性及尺寸穩定良好，有玻璃和珍珠光澤，低吸水率和吸油值，力學性能及電性能優良以及具有一定補強作用。
蒙脫土是一類由納米厚度的表面帶負電的矽酸鹽片層，依靠層間的靜電作用而堆積在一起構成的土狀礦物，其晶體結構中的晶胞是由兩層矽氧四面體中間夾一層鋁氧八面體構成。具有獨特的一維層狀納米結構和陽離子交換性特性，從而賦予蒙脫土諸多改性的可能和應用領域的擴大。經改性的蒙脫土具有很強的吸附能力，良好的分散性能，可以廣泛應用高分子材料行業作為納米聚合物高分子材料的添加劑，提高抗衝擊、抗疲勞、尺寸穩定性及氣體阻隔性能等，從而起到增強聚合物綜合物理性能的作用，同時改善物料加工性能。在聚合物中的應用可以在聚合物時添加，也可以在熔融時共混添加。
凹凸棒土的基本結構單元為棒狀、針狀、纖維狀單晶體，簡稱凹凸棒晶，凹凸棒土中棒晶的含量一般＜50％，凹凸棒晶長約0.5-5μm，寬約0.01-0.10μm，凹凸棒晶的表面布滿凹凸相間的溝槽，莫氏硬度2-3級，加熱到700-800℃，硬度＞5級。比重為2.05-2.32，添加在塑料中既作為著色劑，又具有補強、阻燃、防老化。
埃洛石納米管是一種由高嶺石的片層在天然條件下捲曲而成天然的多壁納米管狀材料，具有典型的多壁納米管狀結構.納米管的外徑為20-150nm、內徑為5-100nm、長度為0.15-50μm。埃洛石納米管由矽氧四面體鋁氧八面體組成，外壁含有一定的矽羥基，結構單元之間以氫鍵和範德華力等次價鍵德形式結合，對陽離子、極性分子等具有較強的吸附能力。天然的納米管狀結構和易於分散的性質，使得埃洛石納米管作為一種新型的聚合物增強材料在聚丙烯、環氧樹脂、聚乙烯、聚醯胺、聚酯、橡膠等得到應用。
晶須是以單晶形式生長而成的直徑非常小(0.1-10um)、原子排列高度有序、強度接近完整晶體的理論值、有一定長徑比(5-1000)的纖維材料，等規聚丙烯中加入少量晶須，便能既增強又增韌，還可提高耐熱性等其它性能。
碳酸鈣晶須用於改性塑料、橡膠、聚氯乙烯等熱塑性材料表現出顯著的增強、增韌作用。還可以改善產品的彎曲強度、尺寸穩定性、熱穩定性、抗老化性能；還可提升加工性能及製品的表面光潔度。
白炭黑可以強烈地反射紫外線，添加到聚乙烯樹脂中可大大減少紫外線對聚乙烯的降解作用，從而達到延緩材料老化的目的。白炭黑顆粒比SiO2要小100—1000倍，將其添加到聚乙烯樹脂中，有利於熔融拉膜。由於白炭黑的高流動性和小尺寸效應，使材料表面更加緻密細潔，加之納米顆粒的高強度，使膜的強度大大增強。
金紅石型鈦白粉在橡膠、塑料中既作為著色劑，又具有補強、防老化、填充作用。在塑料中加入少量金紅石型鈦白粉，在日光照射下，耐日曬，不開裂、不變色。可以提高塑料製品的耐熱性、耐光性、耐候性，使塑料製品的物理化學性能得到改善，增強制品的機械強度，延長使用壽命。
多年來材料科技工作者針對聚丙烯工程塑料存在的缺陷，進行了大量的改性研究，以期製得具有高強高模、耐磨、抗衝擊、抗老化、流動成形佳的聚丙烯工程塑料。
技術實現要素：
本發明的目的在於克服現有技術存在的不足，提供一種增強型抗老化聚丙烯工程塑料的製造方法。
為了實現上述目的，本發明所採用的技術方案是：一種增強型抗老化聚丙烯工程塑料的製造方法，採用如下步驟：
A)按質量份數，取3.0-5.0份質量分數20-40％碳酸氫鈉的水溶液，0.3-0.5份表徵參數長為0.5-5μm、寬為0.01-0.10μm凹凸棒晶，0.8-1.2份白炭黑，1.0-1.5份表徵參數直徑為40-150nm、長度為5-25μm的埃洛石納米管，0.3-0.5份長徑比為14-16:1-2矽灰石針狀纖維，0.3-0.5份納米蒙脫土，混合後在150-170℃過熱蒸汽反應釜內攪拌汽蒸反應45-60min，在400-500℃真空微波輻射2-4h，然後浸於80-120份質量分數為30％的氨基磺酸溶液中真空吸溼處理，吸透後加熱至60-95℃超聲波分散0.5-1.5h，再攪拌分散3-5h，取懸浮物，然後微波等離子刻蝕處理10-30min，用30-60份含質量分數3-5％三聚磷酸鈉分散液的去離子水在75-85℃下超聲波處理20-40min，取上層懸浮物經100-150目過濾，蒸餾水洗滌乾淨，真空烘乾，得到改性無機納米材料；
B)按質量份數，取10-15份步驟A)得到的改性無機納米材料，0.6-1.0份金紅石型鈦白粉，1.0-2.0份表徵參數直徑為0.5-3μm、長度為5-20μm的碳酸鈣晶須，2-4份PP-g-MAH增容劑，5-10份質量分數20-30％的鈦酸酯偶聯劑，0.4-0.6份紫外線吸收劑UVP-327，0.15-0.2份光穩定劑HPT，0.1-0.15份抗氧劑1010，80-90℃條件下在混合機中以400-600轉/min的速度攪拌反應45-60min，50-70℃條件下真空烘乾，再加入等規聚丙烯工程塑料粉150-200份，以250-350轉/min的速度攪拌40-50min，在同向雙螺杆熔融混練擠出得到增強型抗老化聚丙烯工程塑料。
本發明提供的增強型抗老化聚丙烯工程塑料的製造方法，採用如下步驟：
A)按質量份數，取4.0份質量分數30％碳酸氫鈉的水溶液，0.4份表徵參數長為2.5μm、寬為0.05μm凹凸棒晶，1.0份白炭黑，1.2份表徵參數直徑為100nm、長度為15μm的埃洛石納米管，0.4份長徑比為15:1矽灰石針狀纖維，0.4份納米蒙脫土，混合後在160℃過熱蒸汽反應釜內攪拌汽蒸反應50min，在450℃真空微波輻射3h，然後浸於100份質量分數為30％的氨基磺酸溶液中真空吸溼處理，吸透後加熱至75℃超聲波分散1h，再攪拌分散4h，取懸浮物，然後微波等離子刻蝕處理20min，用45份含質量分數4％三聚磷酸鈉分散液的去離子水在80℃下超聲波處理30min，取上層懸浮物經120目過濾，蒸餾水洗滌乾淨，真空烘乾，得到改性無機納米材料；
B)按質量份數，取12份步驟A)得到的改性無機納米材料，0.8份金紅石型鈦白粉，表1.5份徵參數直徑為2.0μm、長度為12μm的碳酸鈣晶須，3份PP-g-MAH增容劑，7份質量分數25％的鈦酸酯偶聯劑，0.5份紫外線吸收劑UVP-327，0.17份光穩定劑HPT，0.12份抗氧劑1010，85℃條件下在混合機中以500轉/min的速度攪拌反應50min，60℃條件下真空烘乾，再加入170份等規聚丙烯工程塑料粉，以300轉/min的速度攪拌45min，在同向雙螺杆熔融混練擠出得到增強型抗老化聚丙烯工程塑料。
與現有技術相比，利用本發明製成的聚丙烯工程塑料具有高強高模、耐磨、抗衝擊、抗老化、流動成形佳等優點，可製成增強型抗老化電線、電纜護套，薄膜，管材，片材，型材，容器，板材，纜繩等工程塑料製品，廣泛應用於各個工程領域。
具體實施方式
下面對本發明的實施例作進一步的說明。以下實施例僅對本申請進行進一步說明，不應理解為對本申請的限制。
本發明所述的一種增強型抗老化聚丙烯工程塑料的製造方法，採用如下步驟：
A)按質量份數，取3.0-5.0份質量分數20-40％碳酸氫鈉的水溶液，0.3-0.5份表徵參數長為0.5-5μm、寬為0.01-0.10μm凹凸棒晶，0.8-1.2份白炭黑，1.0-1.5份表徵參數直徑為40-150nm、長度為5-25μm的埃洛石納米管，0.3-0.5份長徑比為14-16:1-2矽灰石針狀纖維，0.3-0.5份納米蒙脫土，混合後在150-170℃過熱蒸汽反應釜內攪拌汽蒸反應45-60min，在400-500℃真空微波輻射2-4h，然後浸於80-120份質量分數為30％的氨基磺酸溶液中真空吸溼處理，吸透後加熱至60-95℃超聲波分散0.5-1.5h，再攪拌分散3-5h，取懸浮物，然後微波等離子刻蝕處理10-30min，用30-60份含質量分數3-5％三聚磷酸鈉分散液的去離子水在75-85℃下超聲波處理20-40min，取上層懸浮物經100-150目過濾，蒸餾水洗滌乾淨，真空烘乾，得到改性無機納米材料；
B)按質量份數，取10-15份步驟A)得到的改性無機納米材料，0.6-1.0份金紅石型鈦白粉，1.0-2.0份表徵參數直徑為0.5-3μm、長度為5-20μm的碳酸鈣晶須，2-4份PP-g-MAH增容劑，5-10份質量分數20-30％的鈦酸酯偶聯劑，0.4-0.6份紫外線吸收劑UVP-327，0.15-0.2份光穩定劑HPT，0.1-0.15份抗氧劑1010，80-90℃條件下在混合機中以400-600轉/min的速度攪拌反應45-60min，50-70℃條件下真空烘乾，再加入150-200份等規聚丙烯工程塑料粉，以250-350轉/min的速度攪拌40-50min，在同向雙螺杆熔融混練擠出得到增強型抗老化聚丙烯工程塑料。
實施例1：一種增強型抗老化聚丙烯工程塑料的製造方法，採用如下步驟：
A)按質量份數，取3.0份質量分數20％碳酸氫鈉的水溶液，0.3份表徵參數長為0.5μm、寬為0.01μm凹凸棒晶，0.8份白炭黑，1.0份表徵參數直徑為40nm、長度為5μm的埃洛石納米管，0.3份長徑比為14:1矽灰石針狀纖維，0.3份納米蒙脫土，混合後在150℃過熱蒸汽反應釜內攪拌汽蒸反應45min，在400℃真空微波輻射2h，然後浸於80份質量分數為30％的氨基磺酸溶液中真空吸溼處理，吸透後加熱至60℃超聲波分散0.5h，再攪拌分散3h，取懸浮物，然後微波等離子刻蝕處理10min，用30份含質量分數3％三聚磷酸鈉分散液的去離子水在75℃下超聲波處理20min，取上層懸浮物經100目過濾，蒸餾水洗滌乾淨，真空烘乾，得到改性無機納米材料；
B)按質量份數，取10份步驟A)得到的改性無機納米材料，0.6份金紅石型鈦白粉，1.0份表徵參數直徑為0.5μm、長度為5μm的碳酸鈣晶須，2份PP-g-MAH增容劑，5份質量分數20％的鈦酸酯偶聯劑，0.4份紫外線吸收劑UVP-327，0.15份光穩定劑HPT，0.1份抗氧劑1010，80℃條件下在混合機中以400轉/min的速度攪拌反應45min，50℃條件下真空烘乾，再加入150份等規聚丙烯工程塑料粉，以250轉/min的速度攪拌40min，在同向雙螺杆熔融混練擠出得到增強型抗老化聚丙烯工程塑料。
實施例2：一種增強型抗老化聚丙烯工程塑料的製造方法，採用如下步驟：
A)按質量份數，取4.0份質量分數30％碳酸氫鈉的水溶液，0.4份表徵參數長為2.5μm、寬為0.05μm凹凸棒晶，1.0份白炭黑，1.2份表徵參數直徑為100nm、長度為15μm的埃洛石納米管，0.4份長徑比為15:1矽灰石針狀纖維，0.4份納米蒙脫土，混合後在160℃過熱蒸汽反應釜內攪拌汽蒸反應50min，在450℃真空微波輻射3h，然後浸於100份質量分數為30％的氨基磺酸溶液中真空吸溼處理，吸透後加熱至75℃超聲波分散1h，再攪拌分散4h，取懸浮物，然後微波等離子刻蝕處理20min，用45份含質量分數4％三聚磷酸鈉分散液的去離子水在80℃下超聲波處理30min，取上層懸浮物經120目過濾，蒸餾水洗滌乾淨，真空烘乾，得到改性無機納米材料；
B)按質量份數，取12份步驟A)得到的改性無機納米材料，0.8份金紅石型鈦白粉，1.5份表徵參數直徑為2.0μm、長度為10μm的碳酸鈣晶須，3份PP-g-MAH增容劑，7份質量分數25％的鈦酸酯偶聯劑，0.5份紫外線吸收劑UVP-327，0.17份光穩定劑HPT，0.12份抗氧劑1010，85℃條件下在混合機中以500轉/min的速度攪拌反應50min，60℃條件下真空烘乾，再加入170份等規聚丙烯工程塑料粉，以300轉/min的速度攪拌45min，在同向雙螺杆熔融混練擠出得到增強型抗老化聚丙烯工程塑料。
實施例3：一種增強型抗老化聚丙烯工程塑料的製造方法，採用如下步驟：
A)按質量份數，取5.0份質量分數40％碳酸氫鈉的水溶液，0.5份表徵參數長為5μm、寬為0.10μm凹凸棒晶，1.2份白炭黑，1.5份表徵參數直徑為150nm、長度為25μm的埃洛石納米管，0.5份長徑比為16:1矽灰石針狀纖維，0.5份納米蒙脫土，混合後在170℃過熱蒸汽反應釜內攪拌汽蒸反應60min，在500℃真空微波輻射4h，然後浸於120份質量分數為30％的氨基磺酸溶液中真空吸溼處理，吸透後加熱至95℃超聲波分散1.5h，再攪拌分散5h，取懸浮物，然後微波等離子刻蝕處理30min，用60份含質量分數5％三聚磷酸鈉分散液的去離子水在85℃下超聲波處理40min，取上層懸浮物經150目過濾，蒸餾水洗滌乾淨，真空烘乾，得到改性無機納米材料；
B)按質量份數，取15份步驟A)得到的改性無機納米材料，1.0份金紅石型鈦白粉，2.0份表徵參數直徑為3μm、長度為20μm的碳酸鈣晶須，4份PP-g-MAH增容劑，10份質量分數30％的鈦酸酯偶聯劑，0.6份紫外線吸收劑UVP-327，0.2份光穩定劑HPT，0.15份抗氧劑1010，90℃條件下在混合機中以600轉/min的速度攪拌反應60min，70℃條件下真空烘乾，再加入等200份規聚丙烯工程塑料粉，以350轉/min的速度攪拌50min，在同向雙螺杆熔融混練擠出得到增強型抗老化聚丙烯工程塑料。
本發明所述的實施例並不限於以上所述實施例，通過前述公開的數值範圍，在就具體實施例中進行任意替換，從而可以得到無數個實施例，對此不一一例舉。