專利名稱：：具有優異耐光照老化性能的聚丙烯復合材料及其制備方法
技術領域：
：本發明涉及一種具有優異耐光照老化性能的聚丙烯復合材料及其制備方法，屬于聚合物改性和加工領域。
背景技術：
：聚丙烯因其具有良好的加工性能和物理、力學、化學性能而獲得廣泛應用，是目前增長速度最快的通用型熱塑性塑料。但是聚丙烯復合材料的耐光照老化性能不佳也影響了它的應用領域。目前聚丙烯復合材料的耐光照老化性能主要通過添加各種光穩定劑和耐熱老化助劑以及利用兩種助劑間的協同作用來實現。但是與聚丙烯這種高分子量的聚合物相比，絕大部分光穩定助劑包括各種光屏蔽劑、紫外線吸收劑、自由基捕獲劑等都是分子量較低的有機化合物或低聚物。當這些助劑被添加到聚丙烯這種高分子量材料中時，在高溫或紫外光照射的情況下，都有逐漸向產品表面析出的趨勢。特別是當光穩定助劑的含量較大時，這種向產品表面析出的現象就更容易發生，嚴重的時候產品表面甚至會產生噴霜現象。此外，很多助劑如UV770(化學名稱為雙(2,2,6,6-四甲基哌啶基)癸二酸酯)本身與聚丙烯樹脂的相容性就很差，更會加劇這種現象的發生。而光穩定助劑從產品表面析出不僅會影響產品的外觀和表面性能，而且還嚴重降低了產品的長期耐光老化性能。針對這一問題，LajosAvar等在美國專利USP6,201，047中提到一種反應型光穩定劑，即這種光穩定劑能和復合材料中的基料(如聚丙烯)發生化學鍵合從而達到阻止光穩定劑向材料表面遷移的作用。但是這種光穩定劑的分子結構比較特殊，尚處于實驗室合成階段，所以目前并不適合在實際生產中廣泛應用。而QiWang在美國專利USP7，019,055中則提到了通過采用一種聚合物級的大分子光穩定劑來延緩光穩定劑向材料表面的遷移。但是實際上這種大分子光穩定劑的分子量最高也只有幾千，這與復合材料體系中分子量達幾十萬的高分子樹脂基料相比仍然相差懸殊，因此這種光穩定劑向材料表面遷移的趨勢仍然是不可避免的。
發明內容本發明的目的旨在提供一種具有優異耐光照老化性能的聚丙烯復合材料，以克服現有聚丙烯復合材料容易受光老化的缺點。為了實現上述目的，本發明的具有優異耐光照老化性能的聚丙烯復合材料，其特征在于按以下重量百分比的原料組成-聚丙烯5595%無機填料040%增韌劑POE020%分子篩活化粉0.15%主抗氧劑0.11%輔抗氧劑0.11%光穩定劑0.12%其他添加劑05.0%采用上述技術方案，本發明通過在聚丙烯復合材料中添加適量具有一定吸附作用的粉狀分子篩來改善光穩定劑在聚丙烯復合材料中的分散，提高光穩定劑的抗析出能力，從而使得整個聚丙烯復合材料保持長期穩定的耐光照老化性能。分子篩是一種結晶的硅鋁酸鹽，由于它具有均一的孔徑和極高的比表面積，所以對于小的極性分子和不飽和分子具有一定吸附作用。因此，本發明在聚丙烯復合材料的基礎配方中加入一種粉狀分子篩，這種分子篩材料能夠有效地改善光穩定劑在聚丙烯復合材料中的分散，從而提高了聚丙烯復合材料的耐光照老化性能。本發明的具有優異耐光照老化性能的聚丙烯復合材料中，所述的聚丙烯為熔體流動速率(23(TCX2.16kg)在0.560g/10min之間的高結晶均聚丙烯或嵌段共聚丙烯，其中嵌段共聚丙烯的共聚單體常見為乙烯，其含量在410mol%的范圍內，高結晶聚丙烯的結晶度在70100%，等規度在99100%。所述的無機填料為滑石粉或碳酸鈣或硫酸鋇或三者的組合物，其粒徑范圍均為110微米。所述的增韌劑POE為線形乙烯-辛烯共聚物,密度為0.880.90g/cm3，熔融指數為l50g/10min。所述的抗氧劑包括主抗氧劑和輔抗氧劑，主抗氧劑選用受阻酚或硫酯類抗氧劑，輔抗氧劑選用亞磷酸鹽或酯類抗氧劑。進一步說，所述主抗氧劑為3114、1010、DSTP的其中一種或幾種；所述輔抗氧劑為618、168的其中一種或幾種。所述的光穩定劑選用受阻胺類光穩定劑，如944、770中的一種或幾種或者是它們與苯并三唑類光穩定劑如UV-74的組合物。所述分子篩活化粉為鈉型晶體結構的堿金屬硅鋁酸鹽粉體，化學式為Na86[(A102)86(Si02)1()6]XH20，粉體粒徑要求大于200目，分子篩微孔孔徑要求是大于10埃。進一步說，分子篩活化粉為13X分子篩活化粉，其最佳添加量按重量百分比為13%。所述的其他添加劑包括各種顏色添加劑、各種酯類或脂肪酸類潤滑劑。另外，本發明還提供了該具有優異耐光照老化性能的聚丙烯復合材料的制備方法，其特征在于包含如下步驟(1)按重量配比稱取原料；(2)將聚丙烯、滑石粉、熱塑性彈性體、分子篩活化粉、抗氧劑、光穩定劑或其他添加劑在高速混合器中干混3~5分鐘；(3)將混合的原料置于雙螺桿機中，經熔融擠出，造粒，其中一區溫度為190200°C，二區溫度為200210°C,三區溫度為210220°C，四區溫度為205215°C;停留時間為12分鐘，壓力為1218MPa。本發明在耐光照老化的聚丙烯復合材料的基礎配方中添加一種能夠有效地提高光穩定劑在復合材料體系中的抗析出能力的分子篩活化粉，從而制備出耐光照老化性能更好的聚丙烯復合材料，具體地說具有如下優點-1、本發明使用適量粉狀分子篩能夠提高光穩定劑在復合材料體系中的抗析出能力，使得所制得的聚丙烯復合材料具有更好的耐光照老化特性。2、本發明所制得的聚丙烯復合材料在保證材料耐光照老化性能的同時，材料的各項物理力學性能基本不受影響。3、本發明提出的改善聚丙烯復合材料耐光照老化性能的方法制備工藝簡單、生產成本低。具體實施方式下面結合實施例，對本發明作進一步詳細說明在實施例及對比例復合材料配方中，聚丙烯為不同流動性的高結晶均聚丙烯和嵌段共聚丙烯，用量為5595%重量份，其中嵌段共聚丙烯的共聚單體常見為乙烯，其含量在410mol。/。的范圍內。聚丙烯的熔體流動速率(23(TCX2.16kg)為560g/10min。高結晶聚丙烯的結晶度在70%以上，等規度大于99°/。。所述的滑石粉、碳酸鈣或硫酸鋇的粒徑范圍均為110微米。所述的增韌劑POE為杜邦公司產的線形乙烯-辛烯共聚物，密度為0.880.90g/cm3，熔融指數為l50g/10min。所述的分子篩活化粉為微孔孔徑大于IOA(埃)的13X分子篩活化粉。所述的主抗氧劑為英國ICE公司產的DSTP，商品牌號為NegonoxDSTP，化學名稱為硫代二丙酸十八酯，以及Ciba公司產的3114，商品牌號為Irganox3114，化學名稱為3，5-二叔丁基-4-羥基芐基磷酸二乙酯。輔抗氧劑為Ciba公司產的168，商品牌號為Irgafos168，化學名稱為三(2，4-二叔丁基苯基)亞磷酸酯。所述的光穩定劑為Ciba公司產的944，化學名稱為聚{[6-[(1，1，3,3-四甲基丁基)氨基]]-l,3,5-三嗪-2，4-雙[(2，2，6,6，-四甲基-哌啶基)亞氨基]-l,6-己二撐[(2,2，6,6-四甲基-4-哌啶基)亞氨基]}，以及Ciba公司產的770，化學名稱為雙(2,2，6，6-四甲基哌啶基)癸二酸酯，以及Ciba公司產的UV-74，化學名稱為2-(2'-羥基-3'，5'-二戊基苯基)苯并三唑。此外還包括各種顏色添加劑、各種酯類或脂肪酸類潤滑劑等。樹脂和各種添加劑在高速混合器中干混3~5分鐘，再在雙螺桿擠出機中經熔融擠出，造粒，其工藝為--區19020(TC，二區20021(TC,三區210220°C，四區205215。C;停留時間為12分鐘，壓力為1218Mpa。性能評價方式及實行標準將按上述方法完成造粒的粒子材料事先在9010(TC的鼓風烘箱中干燥23小時，然后再將干燥好的粒子材料在注射成型機上進行注射成型制樣。拉伸性能測試按ISO527-2進行，試樣尺寸為150*10Mmm，拉伸速度為50mm/min;彎曲性能測試按ISO178進行，試樣尺寸為80*10*4mm，彎曲速度為2mm/min，跨距為64mm;簡支梁沖擊強度按ISO179進行，試樣尺寸為80*6*4mm，缺口深度為試樣厚度的三分之一；熱變形溫度按ISO75進行，試樣尺寸為120*10*3.0mm，載荷為1.8MPa。光照老化性能測試按PV1303標準進行，光照周期為5周期，試樣尺寸為145*45*3.2mm，采用AtlasCi4000水冷式氙燈老化儀進行光照老化性能測試。材料的綜合力學性能通過測試所得的沖擊強度、缺口沖擊強度、拉伸強度、彎曲強度以及彎曲模量的數值進行評判。材料的耐光照老化性能按照PV1303標準規定，根據材料表面的顏色變化標度AE的值來評判耐光性等級。具體分為5級AE二0士0.2為5級；AE-0.8士0.2為4.5級；AE=1.7±0.3為4級，AE=2.5±0.35為3.5級；AE:3.4土0.4為3級；AE=4.8±0.5為2.5級；AE=6.8士0.6為2級；AE=9.6±0.7為1.5級；AE=13.6±1.0為1級。AE的數值越小，表示材料的耐光老化性能越好，耐光性等級也就越高。實施例配方及各項性能測試結果見下各表表1實施例1-4及對比例1、2材料配方表<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>各配方的測試結果如下:<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>從實施例1、2與對比例1的對比以及實施例3、4與對比例2的對比可以看出，無論是純聚丙烯的體系還是有增韌劑與滑石粉填充的聚丙烯復合材料體系，分子篩對提高材料的耐光老化性能都有幫助。其中2%的分子篩活化粉的添加可以顯著提高PP材料的耐光老化性能，而分子篩添加量增加到4%，效果反而有所下降，這主要是因為過量的添加分子篩雖然可以更好地抑制光穩定劑的向材料表面析出，但同時也會將吸附大量的光穩定劑，從而影響到光穩定劑的活性，這又不利于提高材料的耐光老化性能。同時從實施例l-4及對比例1、2的材料力學性能對比中也可以看出分子篩的添加量控制在2%重量份左右最為適宜。此時，材料不僅具備更好的耐光老化性能，同時材料的基本物理力學性能也能較好地保持。權利要求1.一種具有優異耐光照老化性能的聚丙烯復合材料，其特征在于按以下重量百分比的原料組成聚丙烯55～95％無機填料0～40％增韌劑POE0～20％分子篩活化粉0.1～5％主抗氧劑0.1～1％輔抗氧劑0.1～1％光穩定劑0.1～2％其他添加劑0～5.0％。2、根據權利要求1所述的具有優異耐光照老化性能的聚丙烯復合材料，其特征在于所述分子篩活化粉為鈉型晶體結構的堿金屬硅鋁酸鹽粉體，化學式為Na86[(Al02)86(Si02;h。6]XH20，粉體粒徑要求不小于200目，分子篩微孔孔徑不小于10埃。3、根據權利要求2所述的具有優異耐光照老化性能的聚丙烯復合材料，其特征在于所述分子篩活化粉為13X分子篩活化粉，其最佳添加量按重量百分比為13%。4、根據權利要求1所述的具有優異耐光照老化性能的聚丙烯復合材料，其特征在于所述聚丙烯為熔體流動速率(23(TCX2.16kg)在0.560g/10min之間的高結晶均聚丙烯或嵌段共聚丙烯，其中嵌段共聚丙烯的共聚單體常見為乙烯，其含量在410moP/。的范圍內，高結晶聚丙烯的結晶度在70100%，等規度在99100%。5、根據權利要求1所述的具有優異耐光照老化性能的聚丙烯復合材料，其特征在于所述的無機填料為滑石粉或碳酸鈣或硫酸鋇或三者的組合物，其粒徑范圍均為110微米。6、根據權利要求1所述的具有優異耐光照老化性能的聚丙烯復合材料，其特征在于所述的增韌劑POE為線形乙烯-辛烯共聚物,密度為0.880.90g/cm3，熔融指數為l50g/10min。7、根據權利要求1所述的具有優異耐光照老化性能的聚丙烯復合材料，其特征在于所述的抗氧劑包括主抗氧劑和輔抗氧劑，主抗氧劑選用受阻酚或硫酯類抗氧劑，輔抗氧劑選用亞磷酸鹽或酯類抗氧劑。8、根據權利要求7所述的具有優異耐光照老化性能的聚丙烯復合材料，其特征在于所述主抗氧劑為3114、1010、DSTP的其中一種或幾種；所述輔抗氧劑為618、168的其中一種或幾種。9、根據權利要求1所述的具有優異耐光照老化性能的聚丙烯復合材料，其特征在于所述光穩定劑選用受阻胺類光穩定劑，如944、770中的一種或幾種或者是它們與苯并三唑類光穩定劑如UV-74的組合物。10、根據權利要求1所述的具有優異耐光照老化性能的聚丙烯復合材料，其特征在于所述其他添加劑包括各種顏色添加劑、各種酯類或脂肪酸類潤滑劑。11、根據權利要求1所述的具有優異耐光照老化性能的聚丙烯復合材料的制備方法，其特征在于(1)按重量配比稱取原料；(2)將聚丙烯、滑石粉、熱塑性彈性體、分子篩活化粉、抗氧劑、光穩定劑或其他添加劑在高速混合器中干混35分鐘；(3)將混合的原料置于雙螺桿機中，經熔融擠出，造粒，其中一區溫度為190200'C,二區溫度為20021(TC，三區溫度為21022(TC,四區溫度為205215'C;停留時間為12分鐘，壓力為1218MPa。全文摘要本發明公開了一種具有優異耐光照老化性能的聚丙烯復合材料及其制備方法，其中具有優異耐光照老化性能的聚丙烯復合材料按以下重量百分比的原料組成聚丙烯55～95％，無機填料0～40％，增韌劑POE0～20％，分子篩活化粉0.1～5％，主抗氧劑0.1～1％，輔抗氧劑0.1～1％，光穩定劑0.1～2％，其他添加劑0～5.0％。通過在聚丙烯復合材料的基礎配方中加入粉狀分子篩，有效地改善了光穩定劑在聚丙烯復合材料中的分散，從而提高了聚丙烯復合材料的耐光照老化性能。文檔編號C08L23/00GK101210088SQ20061014884公開日2008年7月2日申請日期2006年12月30日優先權日2006年12月30日發明者文周,鷹張,張祥福申請人:上海普利特復合材料有限公司