本發(fā)明涉及高分子材料領(lǐng)域，特別涉及一種具有熱反射特性的改性聚丙烯材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
聚丙烯是一種結(jié)構(gòu)規(guī)整的結(jié)晶性聚合物，為白色粒料、無味、無毒、質(zhì)輕的熱塑性樹脂，具備易加工、抗沖擊強度、抗撓曲性以及電絕緣性好等優(yōu)點，在汽車工業(yè)、家用電器、電子、包裝、建材家具及戶外運動等領(lǐng)域均具有廣泛的應(yīng)用。但近幾年隨著我國人民生活水平的不斷提高，普通聚丙烯材料已很難滿足人們對材料多功能化的需求。
具體如汽車聚丙烯內(nèi)飾材料領(lǐng)域，在夏天烈日的暴曬下，1小時后車內(nèi)溫度可達60℃，2小時后車內(nèi)溫度可超80℃，不但嚴重影響了車輛乘坐的舒適度，而且還致使汽車內(nèi)飾有害氣體釋放量高出平時30%以上，嚴重危害人的健康。另外車內(nèi)溫度過高，導(dǎo)致車內(nèi)制冷系統(tǒng)工作時間加長，造成制冷系統(tǒng)損耗加劇和油耗的提升。又如戶外運動聚丙烯地板材料領(lǐng)域，也存在同樣的問題，材料溫度過高，導(dǎo)致材料強度下降，損耗率增加。專利cn102786739中使用了紅外反射顏料起到反射熱量降溫的作用，但其反射及降溫效果有待加強。
這種高溫主要是由兩方面造成的，一方面是投射到聚丙烯材料表面的熱輻射，包括太陽直接輻射、散射輻射和大氣輻射等；另一方面是聚丙烯材料表面對投射來的熱輻射的響應(yīng)，包括聚丙烯材料對熱輻射的反射、吸收、材料的輻射和對流交換熱等。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種具有熱反射特性的改性聚丙烯材料及其制備方法。
本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是：一種具有熱反射特性的改性聚丙烯材料，其按重量份計包括如下原料組分：
聚丙烯樹脂40~70份；
復(fù)合功能無機填料20~50份；
復(fù)合無機冷顏料2~5份；
相容劑3~8份；
成核劑0.1~0.3份；
抗氧劑0.1~1份；
加工助劑0.1~1份。
作為上述方案的進一步改進，所述復(fù)合功能無機填料是按重量份計將空心玻璃微珠和鉀長石粉以比例為2:3復(fù)配而成的混合物。
作為上述方案的進一步改進，所述無機冷顏料選自鈦酸鉻黃、氧化鉻鐵黑、鈦酸鎳黃、摻片狀云母的金紅石二氧化鈦、金紅石型二氧化鈦、鎘桔黃、亞鉻酸鈷藍、鈦酸鈷綠、鈦鐵棕、改性氧化鉻綠、酞青紅和氧化鐵紅中的至少一種。
作為上述方案的進一步改進，所述相容劑是按重量份計將馬來酸酐介質(zhì)聚丙烯和硅烷偶聯(lián)劑以比例為10~50:1復(fù)配而成的混合物。再進一步地，本發(fā)明中的馬來酸酐接枝聚丙烯由以下步驟制成：按原料質(zhì)量比為100：2~4：0.1~0.4：0.2~0.4分別稱取經(jīng)干燥過的聚丙烯粒料、馬來酸酐、過氧化二異丙苯和抗氧劑粉末，將馬來酸酐和過氧化二異丙苯溶解于丙酮溶液中，再與抗氧劑粉末一起加入到聚丙烯粒料中，攪拌混合均勻，通過雙螺桿擠出機擠出造粒。
作為上述方案的進一步改進，所述成核劑為山梨醇類成核劑。
作為上述方案的進一步改進，所述抗氧劑選自抗氧劑1010、抗氧劑168和抗氧劑dltp中的至少一種。
作為上述方案的進一步改進，所述加工助劑選自硬脂酸鈣、乙烯基雙硬脂酰胺和芥酸酰胺中的至少一種。
作為上述方案的進一步改進，所述聚丙烯樹脂選自均聚聚丙烯和共聚聚丙烯中的至少一種。
一種如上所述的具有熱反射特性的改性聚丙烯材料的制備方法，其包括如下制備工藝：將聚丙烯樹脂和相容劑混合均勻后加入復(fù)合無機冷顏料、成核劑、抗氧劑和加工助劑，繼續(xù)攪拌均勻，后投入擠出機中主喂料中，將復(fù)合功能無機填料采用側(cè)喂料在擠出機后半段加入，熔融擠出，造粒，得改性聚丙烯材料成品。
本發(fā)明的有益效果是：
（1）本發(fā)明采用普通聚丙烯樹脂作為基材，通過添加特定的復(fù)合無機冷顏料，輔以成核劑進行增透，有效地提高了該聚丙烯材料的太陽輻射反射率，大大降低其熱吸收率及到達聚丙烯材料內(nèi)部的熱量，同時配合特定種類及比例的復(fù)合功能無機填料，使該聚丙烯材料具有更長的熱傳播途徑和更高的比熱容，從而達到其在吸收同等熱量的前提下溫度更低的目的，且結(jié)合相匹配的加工助劑，使用該聚丙烯材料制備得到的產(chǎn)品具有優(yōu)異的熱反射特性外兼具優(yōu)異的剛韌平衡性、耐熱性、耐刮擦性和良好的高質(zhì)感外觀。
（2）本發(fā)明制備得的聚丙烯材料不僅填補了聚丙烯在熱反射領(lǐng)域的空白，同時也豐富了該材料的功能性，在已使用復(fù)合無機冷顏料進行降溫的基礎(chǔ)上，通過添加復(fù)合功能無機填料保證了最大幅度的降溫，從而使其可廣泛應(yīng)用在汽車、包裝、建材和戶外運動等多個領(lǐng)域。
（3）本發(fā)明的制備方法工序簡單，易于成型，有利于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。
具體實施方式
下面結(jié)合實施例對本發(fā)明進行具體描述，以便于所屬技術(shù)領(lǐng)域的人員對本發(fā)明的理解。有必要在此特別指出的是，實施例只是用于對本發(fā)明做進一步說明，不能理解為對本發(fā)明保護范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)熟練人員，根據(jù)上述發(fā)明內(nèi)容對本發(fā)明作出的非本質(zhì)性的改進和調(diào)整，應(yīng)仍屬于本發(fā)明的保護范圍。同時下述所提及的原料未詳細說明的，均為市售產(chǎn)品；未詳細提及的工藝步驟或制備方法為均為本領(lǐng)域技術(shù)人員所知曉的工藝步驟或制備方法。
下述各實施例中提及的無機冷顏料根據(jù)實際生產(chǎn)對成品顏色的需要選自鈦酸鉻黃、氧化鉻鐵黑、鈦酸鎳黃、摻片狀云母的金紅石二氧化鈦、金紅石型二氧化鈦、鎘桔黃、亞鉻酸鈷藍、鈦酸鈷綠、鈦鐵棕、改性氧化鉻綠、酞青紅和氧化鐵紅中的至少一種。
實施例1
一種具有熱反射特性的改性聚丙烯材料，其原料組分按重量份計如下表1。
制備方法：
將聚丙烯樹脂和相容劑混合均勻，然后加入復(fù)合無機冷顏料、成核劑、抗氧劑和加工助劑后繼續(xù)攪拌3min，攪拌均勻，最后將混合好的物料至于擠出機中，復(fù)合功能無機填料按添加比例采用側(cè)喂料在擠出機后半段加入，擠出造粒，得到聚丙烯材料成品。其中擠出機的轉(zhuǎn)速為180~600r/min，各區(qū)溫度為：一區(qū)195～205℃，二區(qū)205～215℃，三區(qū)205～215℃，四區(qū)205～215℃，五區(qū)195～205℃，六區(qū)195～205℃，七區(qū)200～210℃，八區(qū)205～215℃，機頭210～220℃。
其中相容劑是按重量份計將馬來酸酐介質(zhì)聚丙烯和硅烷偶聯(lián)劑以比例為30:1復(fù)配而成的混合物，具體由以下步驟制成：按原料質(zhì)量比為100:2:0.4:0.2分別稱取經(jīng)干燥過的聚丙烯粒料、馬來酸酐、過氧化二異丙苯和抗氧劑粉末，將馬來酸酐和過氧化二異丙苯溶解于丙酮溶液中，再與抗氧劑粉末一起加入到聚丙烯粒料中，攪拌混合均勻，通過雙螺桿擠出機擠出造粒。
實施例2
一種具有熱反射特性的改性聚丙烯材料，其原料組分按重量份計如下表2。
制備方法：
同實施例1相同，其中相容劑是按重量份計將馬來酸酐介質(zhì)聚丙烯和硅烷偶聯(lián)劑以比例為10:1復(fù)配而成的混合物，具體由以下步驟制成：按原料質(zhì)量比為100:4:0.1:0.4分別稱取經(jīng)干燥過的聚丙烯粒料、馬來酸酐、過氧化二異丙苯和抗氧劑粉末，將馬來酸酐和過氧化二異丙苯溶解于丙酮溶液中，再與抗氧劑粉末一起加入到聚丙烯粒料中，攪拌混合均勻，通過雙螺桿擠出機擠出造粒。
實施例3
一種具有熱反射特性的改性聚丙烯材料，其原料組分按重量份計如下表3。
制備方法：
同實施例1相同，其中相容劑是按重量份計將馬來酸酐介質(zhì)聚丙烯和硅烷偶聯(lián)劑以比例為50:1復(fù)配而成的混合物，具體由以下步驟制成：按原料質(zhì)量比為100:3:0.2:0.3分別稱取經(jīng)干燥過的聚丙烯粒料、馬來酸酐、過氧化二異丙苯和抗氧劑粉末，將馬來酸酐和過氧化二異丙苯溶解于丙酮溶液中，再與抗氧劑粉末一起加入到聚丙烯粒料中，攪拌混合均勻，通過雙螺桿擠出機擠出造粒。
實施例4
一種具有熱反射特性的改性聚丙烯材料，其原料組分按重量份計如下表4。
制備方法：
同實施例1相同，其中相容劑是按重量份計將馬來酸酐介質(zhì)聚丙烯和硅烷偶聯(lián)劑以比例為10:1復(fù)配而成的混合物，具體由以下步驟制成：按原料質(zhì)量比為100:4:0.1:0.4分別稱取經(jīng)干燥過的聚丙烯粒料、馬來酸酐、過氧化二異丙苯和抗氧劑粉末，將馬來酸酐和過氧化二異丙苯溶解于丙酮溶液中，再與抗氧劑粉末一起加入到聚丙烯粒料中，攪拌混合均勻，通過雙螺桿擠出機擠出造粒。
實施例5
一種具有熱反射特性的改性聚丙烯材料，其原料組分按重量份計如下表5。
制備方法：
同實施例1相同，其中相容劑是按重量份計將馬來酸酐介質(zhì)聚丙烯和硅烷偶聯(lián)劑以比例為10:1復(fù)配而成的混合物，具體由以下步驟制成：按原料質(zhì)量比為100:4:0.1:0.4分別稱取經(jīng)干燥過的聚丙烯粒料、馬來酸酐、過氧化二異丙苯和抗氧劑粉末，將馬來酸酐和過氧化二異丙苯溶解于丙酮溶液中，再與抗氧劑粉末一起加入到聚丙烯粒料中，攪拌混合均勻，通過雙螺桿擠出機擠出造粒。
對比例1
一種聚丙烯材料，其原料組分按重量份計如下表6，其制備方法同實施例1相同。
對比例2
一種聚丙烯材料，其原料組分按重量份計如下表7，其制備方法同實施例1相同。
對比例3
一種聚丙烯材料，其原料組分按重量份計如下表8，其制備方法同實施例1相同。
實施例6：性能測試
將實施例1~5和對比例1~3制備得的聚丙烯材料分別進行各項性能測試，其結(jié)果如下表9所示。
由上表9測試結(jié)果可知，本發(fā)明制備得的聚丙烯材料兼具有優(yōu)異的熱反射特性、耐熱特性以及良好的剛韌平衡性。
上述實施例為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，凡與本發(fā)明類似的工藝及所作的等效變化，均應(yīng)屬于本發(fā)明的保護范疇。