一種納米改性聚丙烯抗老化專用料的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種聚丙烯抗老化專用料的制備方法，尤其涉及一種納米改性聚丙烯 抗老化專用料的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 聚丙烯（PP)是五大通用塑料之一，其產(chǎn)量僅次于PE和PVC位居第三位。聚丙烯 來源豐富，價格低廉；具有力學(xué)性能優(yōu)良，電絕緣性良好和耐應(yīng)力開裂等優(yōu)點，而且還有良 好的化學(xué)穩(wěn)定性，成型加工容易，可用于注射、擠出和中空成型等多種方法，可高效率地制 成多種制品。但聚丙烯存在以下缺點：1)分子鏈節(jié)上的側(cè)甲基降低了鏈的柔韌性，球晶顆 粒較大，使得其脆化，耐沖擊性能差，高溫剛性不足。2)它是一種非極性聚合物，其染色性、 粘結(jié)性、抗靜電性以及與無機相容性都較差。3)加工成型收縮率大，其制品的尺寸穩(wěn)定性較 低。4)耐老化降解性能差。這些缺點限制了聚丙烯作為某些目標(biāo)產(chǎn)品（包括注塑級、纖維 級、薄膜級等）的原料或?qū)Ｓ昧系膽?yīng)用。因此，需要提高它的綜合性能，以便對其進行深度 的開發(fā)利用。目前聚丙烯工業(yè)正朝著調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，開拓新的應(yīng)用領(lǐng)域，增加新型高性能的 品種、牌號，開發(fā)以聚丙烯為基礎(chǔ)的合金材料，大力研宄聚丙烯改性技術(shù)和改性產(chǎn)品，促使 聚丙烯向工程塑料及功能材料等方向發(fā)展。聚丙烯具有沖擊強度高及優(yōu)異的機械、熱、電綜 合性能，廣泛用于汽車、航空航天、電子電器、包裝、建筑材料及醫(yī)療器械等領(lǐng)域。目前，隨著 科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，聚丙烯的應(yīng)用己向多功能、專用化、系列化方向發(fā)展，因此，對聚丙烯的改 性不再僅僅滿足于共混共聚改性，需要拓展更廣的改性途徑。
[0003] 納米級超微細分散相的分散體系與聚合物基體復(fù)合所得到的材料稱為聚合物納 米復(fù)合材料，這類材料大多是由聚合物和無機相進行復(fù)合而得到的。在21世紀，納米復(fù)合 材料將迅速發(fā)展成為最先進的復(fù)合材料之一。
[0004] 納米無機粉體填充聚合物材料可以提高聚合物材料的剛性、硬度和耐磨性等性 能，而普通的無機粉體填料填充聚合物材料在增強這些性能的同時都會降低聚合物材料的 強度和韌性。納米無機粉體由于粒徑小、比表面積大，在聚合物復(fù)合材料中，與基體間有很 強的結(jié)合力，這不僅能提高材料的剛性和硬度，還可以起到增韌的效果。把納米顆粒均勻地 添加到塑料中可達到全面改善增強塑料性能（提高強度和延伸率、提高耐磨性和改善材料 表面粗糙度、提高抗老化性能）的目的。
[0005] 已知利用無機納米材料如納米CaC03、ZnO、SiO2、TiO 2、粘土與聚丙稀進行納米復(fù)合 可以獲得具有高硬度、高模量、高耐劃痕等機械性能或具有良好的耐熱性能、低透氣性、對 紫外光的吸收性能的納米無機粉體填充聚合物材料。但上述納米粉體或者不能全面提升聚 丙烯材料的性能或者對聚丙烯材料具有很強的催化降解作用。此外，無機納米顆粒在有機 聚合物基體中的均勻分散也是亟需解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的是在聚丙烯主要成分的基礎(chǔ)上，通過選擇合適的經(jīng)過表面改性的復(fù) 合納米氧化物對聚丙烯材料的物理、化學(xué)性能進行綜合改進。在提高聚丙烯材料材料強度、 韌性、抗沖擊性能的同時，改進材料的老化性能。
[0007] 本發(fā)明的技術(shù)方案如下：一種納米改性聚丙烯抗老化專用料的制備方法，包括如 下步驟：
[0008] a)采用 TiCl4、Zn3 (C6H5O7) 2 · 2H20、Mg (NO3) 2 · 6H20 作為初始原料，按照通式 TiaMgbZncOx稱量，其中 a = 0· 6-0. 7, b = 0· 2-0. 3, c = 0· 1-0. 15, X 多 1. 5 ;將 TiCl 4、 Zn3(C6H5O7)2 · 2H20、Mg(NO3)2 · 6H20混合，加入去離子水配成溶液，溶液中金屬離子的濃度為 0. 60-0. 70mol/L ;將上述溶液霧化為10微米粒徑的液滴，在35-40L/min的載氣流量下導(dǎo) 入反應(yīng)室中；采用500~700°C溫度下脈動流加熱的方法，在反應(yīng)室中對霧化溶液進行熱處 理，脈沖頻率60~130Hz ;獲得復(fù)合納米氧化物粉體；
[0009] b)將5wt%復(fù)合納米氧化物去離子水漿液超聲分散30min，在攪拌下滴加 0. 05mol/L的似25;[03溶液，調(diào)節(jié)衆(zhòng)液的pH值至9. 3,控制摩爾比SiO 2/復(fù)合納米氧化物= 1/1，用稀硫酸調(diào)節(jié)楽·液的pH值至8. 5,反應(yīng)2. 5h，過濾、干燥，獲得SiO2包覆的復(fù)合納米氧 化物粉體；
[0010] C)按摩爾比為3 :1 :2. 4稱取SiO2包覆的復(fù)合納米氧化物粉體、對苯二甲酸二甲 酯和乙二醇；混合后加熱至140°C，加入0. 1摩爾％的醋酸鎘作為催化劑，磁力攪拌，然后升 溫至200°C，反應(yīng)lh，再升溫至220°C，反應(yīng)Ih ;緩慢升溫至270°C，同時抽真空，在真空狀態(tài) 下反應(yīng)Ih ;用苯酚對反應(yīng)產(chǎn)物進行洗滌，離心分離，80°C真空干燥6h，即得到表面改性的復(fù) 合納米氧化物粉體；
[0011] d)按重量份稱取聚丙烯100~120份、乙丙橡膠15~30份、表面改性的復(fù)合納米 氧化物粉體5-15份、乙撐雙硬脂酰胺8~14份、氯化聚乙烯0. 5~0. 9份、抗氧劑0. 2-0. 6 份，然后投至混合器中混合10-40分鐘；將混合好的物料投置于雙螺桿擠出機中，熔融擠 出，制得納米改性聚丙烯抗老化專用料。
[0012] 所述抗氧劑選自β-(4-羥基苯基-3,5-二叔丁基）丙酸正十八碳醇酯、四 [β-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基）丙酸]季戊四醇酯或者它們的混合物。
[0013] 步驟a)中的載氣，優(yōu)選惰性載氣如氮氣、氬氣等。
[0014] 本發(fā)明復(fù)合納米氧化物粉體經(jīng)SiO2包覆，可以有效降低納米粉體對聚丙烯材料的 催化降解作用，同時，復(fù)合納米氧化物粉體表面經(jīng)聚對苯二甲酸乙二醇酯接枝改性，改善了 復(fù)合納米氧化物粉體在有機聚合物基體中的分散性。
[0015] 本發(fā)明的有益效果是：
[0016] 本發(fā)明聚丙烯抗老化專用料經(jīng)表面改性的復(fù)合納米氧化物粉體改進，具有良好的 機械強度、加工性能和抗老化性能，缺口沖擊強度高達39kJ/m2以上，無缺口沖擊強度高達 64kJ/m2以上，經(jīng)過200h紫外光線加速老化后，無缺口抗沖擊強度依然能保持在55kJ/m2以 上，在紫外光線中暴露700h后，無缺口抗沖擊強度依然能保持在45kJ/m2以上。
【具體實施方式】
[0017] 下面結(jié)合是實施例對本發(fā)明作進一步說明。
[0018] 實施例1
[0019] a)采用 TiCl4、Zn3 (C6H5O7) 2 · 2H20、Mg (NO3) 2 · 6H20 作為初始原料，按照通式 Tia6Mga2ZnaiOh5稱量；將 TiCl 4、Zn3(C6H5O7) 2 CH2CKMg(NO3)2 ·6Η20 混合，加入去離子水配成 溶液，溶液中金屬離子的濃度為〇. 60-0. 70mol/L ;將上述溶液霧化為10微米粒徑的液滴， 在35-40L/min的載氣流量下導(dǎo)入反應(yīng)室中；采用500~700°C溫度下脈動流加熱的方法， 在反應(yīng)室中對霧化溶液進行熱處理，脈沖頻率60~130Hz ;獲得復(fù)合納米氧化物粉體；
[0020] b)將5wt%復(fù)合納米氧化物去離子水漿液超