一种耐热氧、耐洗涤聚丙烯复合材料及制备方法

技术领域

本发明属于高分子技术领域，具体为一种耐热氧、耐洗涤聚丙烯复合材料及制备方法。

背景技术

随着科技及人工智能的快速发展与壮大，智慧家居已经越来越多的走进了我们的日常生活中。国内外知名家电企业大力发展智能家居业务，深刻了解消费者对高端家电的需求，消费者希望家电产品是出色的、人性化的、智能的，能够帮助他们实现更高品质的现代生活。

洗碗机就是在这种情况下逐渐走进了千家万户，性能优异，绿色智能，设计精良的洗碗机将成为追求品质生活都市人群的必然选择。由此，对洗碗机用材有了更高的要求。

常规的洗碗机用塑料长期耐热性差，洗涤后容易降解变色而粉化，导致无法使用，严重影响了洗碗机的使用寿命，及安全性，是洗碗机用材一大痛点。目前国内很多洗碗机厂家存在类似的痛点，洗碗机喷淋臂、底座等长期接触热氧及洗涤剂部件，在使用1-2年后出现粉化降解，导致产品失效，而不得不继续使用金属部件，大大增加了机身重量以及成本。

本发明所涉及的长期耐热氧及耐洗涤聚丙烯复合材料解决了洗碗机用材料不耐热氧，不耐洗涤等缺点，使得洗碗机部件的使用寿命大大延长，减少了零部件的更换频次及使用安全，节约了成本，延长了整机的使用寿命，更提高了安全性能。

现有技术对聚丙烯耐热研究多为外加抗氧剂成分，且150℃下的热氧老化时间也大多做到1000h，且并未考虑其耐候性及耐洗涤性能以及耐变色性。本发明采用化学交联的方法对聚丙烯进行交联改性后提高及耐热性能，同时赋予其优异的耐候性及良好的耐变色性。

发明内容

基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种耐热氧、耐洗涤聚丙烯复合材料及制备方法。本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种耐热氧、耐洗涤聚丙烯复合材料，其制备原料按重量份计包括下述成分：聚丙烯树脂67-100份、苯乙烯0-8份、过氧化二异丙苯0-0.5份、相容剂0-5份、金属离子钝化剂0-0.5份、环氧树脂0-0.8份、滑石粉0-20份、抗氧剂0.8-1.2份、吸酸剂0.2-0.6份、紫外吸收剂0-0.3份、光稳剂0-0.3份、色粉0-0.7份。

优选地，所述聚丙烯为均聚聚丙烯、共聚聚丙烯中的至少一种。

优选地，所述相容剂为聚丙烯接枝马来酸酐。

优选地，金属离子钝化剂为3，5-二叔丁基-4-羟基苯基或二亚氨基-2,1-亚乙基酯中的一种。

优选地，所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂、亚磷酸脂类抗氧剂、硫代酯类抗氧剂中的至少一种。

优选地，吸酸剂为硬脂酸钙、水滑石中的至少一种。

优选地，紫外吸收剂为苯并三唑类，三嗪类紫外吸收剂。

优选地，所述光稳剂为受阻胺类光稳剂，PH值6-7。

优选地，所述色粉为钛白粉、炭黑中至少一种。

一种耐热氧、耐洗涤聚丙烯复合材料的制备方法，包括下述步骤：

S1、将过氧化二异丙苯溶于苯乙烯中，然后与聚丙烯、马来酸酐、滑石粉混匀，得到混合物；

S2、将步骤S1中的混合物与金属离子钝化剂、抗氧剂、环氧树脂、吸酸剂、紫外吸收剂、光稳剂以及色粉混合均匀；

S3、将步骤S2中混合均匀后的物料投入平行双螺杆挤出机中熔融，经挤出、造粒最终制得耐热氧、耐洗涤的聚丙烯复合材料；

其中，熔融段采用2节90度旋转角捏合元件和S型元件，使物料交换增强，促进物料的分散混合，同时具有高拉伸性能的S型元件能够迅速提高聚合物的交联度；平行双螺杆挤出机的机筒温度为190-230℃，螺杆转速为400-550r/min，真空度为-0.04－-0.08Mpa。

本发明的有益效果：

(1)本发明选用过氧化二异丙苯为引发剂，苯乙烯为交联助剂，使得聚丙烯在熔融挤出过程中进行部分交联，形成三维网状结构，材料的耐热性能以及机械性能明显提高，苯环的存在大大的降低了水煮时热、氧的攻击，改善了水煮变色性能。

(2)抗氧剂3114在滑石粉填充体系中其长期耐热氧性能得到大大提高。滑石粉的加入降低了聚丙烯材料的耐热性能，是因为一方面，滑石粉中的杂质和滑石粉的一些性质(如粒径和表面特征)都会对热氧老化有一定的影响；另一方面，填料对稳定剂的吸附，也是导致热氧老化性能下降的主要原因之一；本发明中发现3114在滑石粉填充体系中长期热氧老化性能优异，具体原因还在进一步分析中。

(3)环氧树脂的加入增加了聚丙烯复合材料的热氧老化时间，添加环氧树脂来对填料进行表面改性后，可以减少其对稳定剂的吸附。

(4)弱碱性的光稳定剂可协效作为烷基自由基的去除剂。光稳剂的存在会和亚磷酸酯类抗氧剂相互作用，影响聚合物的热氧老化性能，弱碱性的光稳剂和抗氧剂之间出现了协同作用。

附图说明

图1为本发明一种抗菌避虫聚丙烯材料制备方法的流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

一种耐热氧、耐洗涤聚丙烯复合材料，其制备原料按重量份计包括下述成分：聚丙烯树脂67-100份、苯乙烯0-8份、过氧化二异丙苯0-0.5份、相容剂0-5份、金属离子钝化剂0-0.5份、环氧树脂0-0.8份、滑石粉0-20份、抗氧剂0.8-1.2份、吸酸剂0.2-0.6份、紫外吸收剂0-0.3份、光稳剂0-0.3份、色粉0-0.7份。

本实施例中所用试剂的型号以及供应商如下：

均聚PP选用神华宁煤的S1003；

共聚PP选用台塑的3003；

苯乙烯选用齐鲁石化；

受阻酚类抗氧剂选择巴斯夫的1010,1330，氰特的1790，圣莱科特的3114；

亚磷酸脂类抗氧剂选择巴斯夫的168，利安隆的S9228,科莱恩的P-EPQ；

硫代酯类抗氧剂选择利安隆的金属离子钝化剂选用圣莱科特的XL-1；

环氧树脂选用英洛沙的B203；

紫外吸收剂选用UV119；

苯并三唑类紫外吸收剂选用巴斯夫的紫外吸收剂UV-326、

吸酸剂选用硬脂酸钙和科莱恩的713；

色粉选用钛白粉、炭黑中的一种。

上述试剂只是为了说明本发明实验时所采用的试剂来源和成分，以便充分公开，并不表示采用其他同类试剂或其他供应商提供的试剂就不能实现本发明。

一种耐热氧、耐洗涤聚丙烯复合材料的制备方法，包括下述步骤：

S1、将过氧化二异丙苯溶于苯乙烯中，然后与聚丙烯、马来酸酐、滑石粉等混匀；

S2、将步骤S1中的混合物与金属离子钝化剂、抗氧剂、环氧树脂、吸酸剂、紫外吸收剂、光稳剂以及色粉混合均匀；

S3、将步骤S2中混合均匀后的物料投入平行双螺杆挤出机中熔融，经挤出、造粒最终制得耐热氧、耐洗涤的聚丙烯复合材料；

其中，熔融段采用2节90度旋转角捏合元件和S型元件，使物料交换增强，促进物料的分散混合，同时具有高拉伸性能的S型元件能够迅速提高聚合物的交联度；平行双螺杆挤出机的机筒温度为190-230℃，螺杆转速为400-550r/min，真空度为-0.04－-0.08Mpa。

实施例1：参照表1中实施例1所对应的各种组分的添加比按照上述制备方法的步骤来制备耐热氧、耐洗涤聚丙烯复合材料；得到的耐热氧、耐洗涤聚丙烯复合材料的检测结果参照表2；

实施例2：参照表1中实施例2所对应的各种组分的添加比按照上述制备方法的步骤来制备耐热氧、耐洗涤聚丙烯复合材料；得到的耐热氧、耐洗涤聚丙烯复合材料的检测结果参照表2；

实施例3：参照表1中实施例3所对应的各种组分的添加比按照上述制备方法的步骤来制备耐热氧、耐洗涤聚丙烯复合材料；得到的耐热氧、耐洗涤聚丙烯复合材料的检测结果参照表2；

对比例1：参照表1中对比例1所对应的各种组分的添加比按照上述制备方法的步骤来制备耐热氧、耐洗涤聚丙烯复合材料；得到的耐热氧、耐洗涤聚丙烯复合材料的检测结果参照表2；

对比例2：参照表1中对比例2所对应的各种组分的添加比按照上述制备方法的步骤来制备耐热氧、耐洗涤聚丙烯复合材料；得到的耐热氧、耐洗涤聚丙烯复合材料的检测结果参照表2；

对比例3：参照表1中对比例3所对应的各种组分的添加比按照上述制备方法的步骤来制备耐热氧、耐洗涤聚丙烯复合材料；得到的耐热氧、耐洗涤聚丙烯复合材料的检测结果参照表2。

表1实施例1-3和对比例1-3中各组分用量添加表

将上述实施例1-3及对比例1-3耐热氧及耐洗涤聚丙烯复合材料主要物性指标根据相关检测标准测试其拉伸、弯曲强度，弯曲模量，悬臂梁缺口冲击等，其检测标准与检测结果如表2所示。

表2复合材料检测结果表

注：上述测试的条件以及测试样条的尺寸如下：

拉伸强度测试所用的样条尺寸为115*10*4mm，拉伸速率为50mm/min；

弯曲强度测试所用的样条尺寸为80*10*4mm，弯曲速率为2mm/min；

弯曲模量测试所用的样条尺寸为80*10*4mm，弯曲速率为2mm/min；

悬缺口冲击所用的样条尺寸为9.8*4*0.25mm；

由表2可以看出，实施例2和实施例3熔融指数有所下降，力学性能有不同程度得提高，说明聚丙烯发生了部分交联。同时对比例3熔指下降以及性能提升均不明显，说明特殊的螺杆组合是对聚丙烯交联起到了至关重要的作用。

表3为实施例1-3及对比例1-3在150℃下热氧老化60d以后性能保持率数据，1.0mm色板在150℃下的粉化时间；氙灯1000h后色差数据，以及95℃的水煮40d后及75℃洗涤剂洗涤40d后的色差数据。

表3光照后复合材料检测结果表

从表3中数据可知，本发明方法制得的长期耐热氧及耐洗涤聚丙烯复合材料，在150℃下热氧老化60d以后性能保持率大于70以上，1.0mm色板在150℃下的粉化时间大于1800h，氙灯1000h后色差小于1.0；95℃的水煮40d后及75℃洗涤剂洗涤40d后的色差均小于2.5；大大提高了聚丙烯复合材料的热氧老化性能，耐候性能及耐洗涤性能，延长路产品的使用寿命。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。