[发明专利]一种高冲击强度抗光氧老化聚丙烯的制备方法

说明书

本发明公开了一种高冲击强度抗光氧老化聚丙烯的制备方法，先将纳米无机抗紫外添加剂加入乙酸钙水溶液，搅拌混合后过滤，并于160‑200℃干燥，然后将处理后的纳米无机抗紫外添加剂按一定比例与聚丙烯和β‑晶成核剂混合熔融挤出，挤出温度为190～220℃，螺杆转速为30～60rpm。该方法采用β‑成核剂诱导结晶使聚丙烯形成光氧稳定性更好和冲击强度更高的β‑晶，辅以纳米级无机抗紫外添加剂，进一步增加聚丙烯抗光老化性能，同时由于纳米粒子对聚丙烯具有较好的增强作用，通过纳米无机抗紫外添加剂和β‑晶型的协同作用，大大增强了聚丙烯的冲击强度和抗光氧老化性能，具有优异的综合力学性能，有利于扩大聚丙烯材料的用途。

技术领域

本发明属于高分子材料制备技术领域，特别涉及一种高冲击强度抗光氧老化聚丙烯的制备方法。

背景技术

聚丙烯材料无味、无毒，具有易加工、抗冲击强度、抗挠曲性以及电绝缘性好等优点，在汽车工业、家用电器、电子、包装及建材家具等方面具有广泛的应用。但主要以α-晶聚丙烯(α-PP)为主，光氧稳定性较差，在使用过程中极易发生紫外光老化，导致力学性能降低、变色等不良变化，明显降低使用寿命，造成严重的资源浪费和环境问题。为延长聚丙烯制品的使用寿命，现有的改性方法是在制品中添加紫外线光吸收剂(UVA)和受阻胺光稳定剂(HALS)等，或者纳米ZnO 或TiO₂等无机抗紫外线添加剂。

紫外线光吸收剂(UVA)和受阻胺光稳定剂(HALS)，但这些物质大多数是有机物，如二苯甲酮系、苯并三唑系、水杨酸酯系等，其对紫外光的吸收具有选择性，只对某些特定波长的紫外光具有吸收性，并且有一定毒性，随着曝晒时间的延长，其紫外线屏蔽性能会逐渐降低，最终失效。而纳米ZnO或TiO₂等无机抗紫外线添加剂具有广谱性，且更加稳定、效率更高、更加环保，但相比传统的HALS，纳米 ZnO和TiO₂改性聚丙烯复合材料的光氧稳定性提高程度有限。

纳米ZnO和TiO₂等无机抗紫外添加剂虽然提高聚丙烯的光氧稳定性有限，但有利于拉伸强度的提高；而相比常规的α-PP，β-晶聚丙烯(β-PP)具有更好的光氧稳定性，同时具备更高的冲击强度。因此，通过纳米无机抗紫外添加剂和β-晶型的协同作用，能制备兼具高光氧稳定性和优良的力学性能β-晶型PP材料。但无机纳米抗紫外添加剂并不具有β-成核作用，反而通常对聚丙烯结晶通常具有较强的α-成核作用，直接添加影响β-成核剂的成核作用，导致聚丙烯无法形成β- 晶。因此，如何提高聚丙烯材料中β-晶含量是利用无机抗紫外添加剂与β-晶型协同作用制备高光氧稳定性聚丙烯材料的关键技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种高冲击强度抗光氧老化聚丙烯的制备方法以克服现有技术中存在的缺陷和不足。

本发明利用碳酸钙表面对聚丙烯结晶具有微弱异相成核作用，采用乙酸钙水溶液处理纳米无机抗紫外添加剂，在其表面包覆一层乙酸钙，经热处理转化成碳酸钙，即得到在纳米无机抗紫外添加剂表面包覆一层碳酸钙，直接与β-成核剂、聚丙烯混合熔融挤出。

在纳米无机抗紫外添加剂表面包覆一层碳酸钙在本发明中对提高产物的β-晶含量具有重要的作用，通过包覆碳酸钙可以降低其表面的α-成核作用，减少对β-成核剂的成核作用的影响，从而提高聚丙烯材料中的β-晶含量，同时由于纳米粒子比表面积大，表面能大，在用乙酸钙水溶液处理的时候更容易负载在纳米粒子表层，非纳米粒子比较容易脱落，难以负载在表面，因此纳米粒子的效果更佳。

本发明通过以下技术方案来实现发明目的：

一种高冲击强度抗光氧老化聚丙烯的制备方法，该方法包括以下步骤：

(1)将乙酸钙溶解于水，配置不同浓度的乙酸钙水溶液；

(2)将纳米无机抗紫外添加剂加入所述乙酸钙水溶液中搅拌混合后再过滤，并于160-200℃干燥，经热处理乙酸钙分解转化成碳酸钙使纳米无机抗紫外添加剂表面包覆一层碳酸钙；