聚丙烯纤维抗老化剂母粒及其制备方法、聚丙烯纤维
技术领域
本发明一般涉及纤维材料技术领域，具体涉及聚丙烯纤维技术领域，尤其涉及聚丙烯纤维抗老化剂母粒及其制备方法、聚丙烯纤维。
背景技术
聚丙烯纤维由于其密度低、强度高以及优良的耐化学性能等特点，目前在土工材料、地毯、草坪等领域中具有较大的市场前景。
然而，聚丙烯纤维存在韧性差和抗老化性能低等缺点，降低了聚丙烯纤维的使用寿命。由于韧性和抗老化性具有一定对立的关系，现有的抗老化剂只能改善聚丙烯纤维的抗老化性能，且还会影响聚丙烯纤维的韧性，进而使得聚丙烯纤维的韧性较差。如何在提高聚丙烯纤维韧性时兼顾聚丙烯纤维的抗老化性的问题目前尚无有效地解决方案。
发明内容
鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种聚丙烯纤维抗老化剂母粒及其制备方法、聚丙烯纤维。
第一方面，本发明提供一种聚丙烯纤维抗老化剂母粒，包括重量百分比为20-40％的聚丙烯、重量百分比为4-56％的LLDPE、重量百分比为20-40％的POE、重量百分比为3-9％的抗氧化剂和重量百分比为1-7％的紫外吸收剂。
进一步地，抗氧化剂包括抗氧化剂1010和抗氧化剂168，抗氧化剂1010与抗氧化剂168的重量比为1:2。
进一步地，紫外吸收剂包括紫外吸收剂UV326和紫外吸收剂UV531，紫外吸收剂UV326和紫外吸收剂UV531的重量比为1:1。
进一步地，聚丙烯的重量百分比为30％，LLDPE的重量百分比为30％，POE的重量百分比为30％，抗氧化剂的重量百分比为6％，紫外吸收剂的重量百分比为4％。
第二方面，本申请还提供一种聚丙烯纤维抗老化剂母粒，包括重量百分比为86-89％的聚丙烯、重量百分比为1-4％的无机纳米粒子、重量百分比为3-9％的抗氧化剂和重量百分比为1-7％的紫外吸收剂。
进一步地，抗氧化剂包括抗氧化剂1010和抗氧化剂168，抗氧化剂1010与抗氧化剂168的重量比为1:2。
进一步地，紫外吸收剂包括紫外吸收剂UV326和紫外吸收剂UV531，紫外吸收剂UV326和紫外吸收剂UV531的重量比为1:1。
进一步地，无机纳米粒子为二氧化硅纳米粒子。
第三方面，本申请还提供一种聚丙烯纤维，包括上述的聚丙烯纤维抗老化剂母粒。
第三方面，本申请还提供一种上述聚丙烯纤维抗老化剂母粒的制备方法，包括：
将聚丙烯、LLDPE、POE、抗氧化剂和紫外吸收剂或者聚丙烯、无机纳米粒子、抗氧化剂和紫外吸收剂进行均匀混合，得共混物；
将共混物依次进行熔融处理、挤丝处理、冷却处理、烘干处理以及切粒处理，得聚丙烯纤维抗老化剂母粒。
本发明提供的聚丙烯纤维抗老化剂母粒及其制备方法、聚丙烯纤维，通过在聚丙烯基体中添加LLDPE和POE或者无机纳米粒子，以及添加抗氧化剂和紫外吸收剂，不仅能够显著提高聚丙烯纤维的韧性，同时还可以提高聚丙烯纤维的耐老化性能，延长了聚丙烯纤维的使用寿命。
附图说明
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明实施例提供的聚丙烯纤维抗老化剂母粒的流程图；
图2为本发明实施例提供的红外光谱图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
本发明提供一种聚丙烯纤维抗老化剂母粒，包括重量百分比为20-40％的聚丙烯、重量百分比为4-56％的LLDPE、重量百分比为20-40％的POE、重量百分比为3-9％的抗氧化剂和重量百分比为1-7％的紫外吸收剂。
在本实施例中，聚丙烯纤维抗老化剂母粒通过在聚丙烯基体中添加LLDPE(线性低密度聚乙烯)和POE(乙烯-1-辛烯共聚物)进行增韧改性，使得使用聚丙烯纤维抗老化剂母粒制备出的聚丙烯纤维的韧性能够得到明显的提升。其中，LLDPE和POE提高聚丙烯纤维韧性的机理为：两者之间通过协同作用，能够抑制聚丙烯的结晶，并使其形成微晶，进而提高聚丙烯纤维的韧性。
同时，还通过在聚丙烯基体中添加抗氧化剂和紫外吸收剂，能够明显提升使用聚丙烯纤维抗老化剂母粒制备出的聚丙烯纤维的抗氧化性和耐紫外线辐射性，进而提高了聚丙烯纤维的抗老化性。所以，本实施例提供的聚丙烯纤维抗老化剂母粒能够在提高聚丙烯纤维的韧性的同时还可以提高聚丙烯纤维的耐老化性能，使得抗氧化性和韧性之间的平衡性较好，延长了聚丙烯纤维的使用寿命。
此外，聚乙烯、LLDPE和POE之间相容性较好，无需使用相容剂，进而降低了聚丙烯纤维的制备成本。
聚丙烯纤维抗老化剂采用母粒结构，能够在制备聚丙烯时使得聚丙烯纤维抗老化剂比较均匀地分散于聚丙烯原料中，使得聚丙烯纤维的抗老化性和韧性得到进一步提高。
在一些优选的实施例中，聚丙烯的重量百分比为30％，LLDPE的重量百分比为30％，POE的重量百分比为30％，抗氧化剂的重量百分比为6％，紫外吸收剂的重量百分比为4％。当各组分的重量如此配比时，能够使得聚丙烯纤维抗老化剂母粒对聚丙烯纤维的抗老化性能和韧性皆得到最高的提升。
在一些优选的实施例中，抗氧化剂包括抗氧化剂1010和抗氧化剂168，抗氧化剂1010与抗氧化剂168的重量比为1:2。
在本实施例中，抗氧化剂采用两种氧化剂复配的方式，且抗氧化剂1010与抗氧化剂168的重量比为1:2，能够使得由聚丙烯纤维抗老化剂母粒制备出的聚丙烯纤维的抗氧化性能最好。
在一些优选的实施例中，紫外吸收剂包括紫外吸收剂UV326和紫外吸收剂UV531，紫外吸收剂UV326和紫外吸收剂UV531的重量比为1:1。
在本实施例中，紫外吸收剂采用两种氧化剂复配的方式，且紫外吸收剂UV326和紫外吸收剂UV531的重量比为1:1，能够使得由聚丙烯纤维抗老化剂母粒制备出的聚丙烯纤维的耐紫外线辐射性能最好。
本申请还提供一种聚丙烯纤维抗老化剂母粒，包括重量百分比为86-89％的聚丙烯、重量百分比为1-4％的无机纳米粒子、重量百分比为3-9％的抗氧化剂和重量百分比为1-7％的紫外吸收剂。
在本实施例中，通过在聚丙烯基体中添加无机纳米粒子，无机纳米粒子的比表面积较大，与聚丙烯基体之间的接触面积较大。无机纳米粒子能够引发和偏转基体中产生的微裂纹，吸收外部对基体的冲击能量，使得医用聚丙烯纤维的韧性得以提升。具体地：当医用聚丙烯纤维受到外力冲击时会产生微裂纹，微裂纹遇到无机纳米粒子时会发生偏转且引发新的裂纹以吸收更多的冲力力量，提高聚丙烯纤维的增韧性能。同时，通过在聚丙烯基体中添加抗氧化剂和紫外吸收剂，能够明显提升使用聚丙烯纤维抗老化剂母粒制备出的聚丙烯纤维的抗氧化性和耐紫外线辐射性，进而提高了聚丙烯纤维的抗老化性。所以，本实施例提供的聚丙烯纤维抗老化剂母粒能够在提高聚丙烯纤维的韧性的同时还可以提高聚丙烯纤维的耐老化性能，使得抗氧化性和韧性之间的平衡性较好，延长了聚丙烯纤维的使用寿命。
在一些优选的实施例中，抗氧化剂包括抗氧化剂1010和抗氧化剂168，抗氧化剂1010与抗氧化剂168的重量比为1:2。紫外吸收剂包括紫外吸收剂UV326和紫外吸收剂UV531，紫外吸收剂UV326和紫外吸收剂UV531的重量比为1:1。抗氧化剂和紫外吸收剂如此设置的有益效果本文不再赘述，请参见上文。
在一些优选的实施例中，无机纳米粒子为二氧化硅纳米粒子。
在本实施例中，二氧化硅纳米粒子的成本相对较低，使得聚丙烯纤维抗老化剂母粒的成本较低。当然，在其他实施例中，无机纳米粒子还可以为二氧化钛纳米粒子或者石墨烯纳米粒子等。其中，无机纳米粒子的粒径为50-120nm。
本申请还提供一种聚丙烯纤维，包括上述的聚丙烯纤维抗老化剂母粒。由于聚丙烯纤维中使用上述实施例中的聚丙烯纤维抗老化剂母粒，使得聚丙烯纤维具有较好的韧性的同时还具有较好的耐老化性能。
本申请还提供一种上述聚丙烯纤维抗老化剂母粒的制备方法，包括：
S100：将聚丙烯、LLDPE、POE、抗氧化剂和紫外吸收剂或者聚丙烯、无机纳米粒子、抗氧化剂和紫外吸收剂进行均匀混合，得共混物；
S200：将共混物依次进行熔融处理、挤丝处理、冷却处理、烘干处理以及切粒处理，得聚丙烯纤维抗老化剂母粒。
在本实施例中，将聚丙烯纤维抗老化剂母粒的各个组分进行共同混合以得到共混物，然后将共混物依次经过熔融处理、挤丝处理、冷却处理、烘干处理以及切粒处理，即得聚丙烯纤维抗老化剂母粒。其中，通过双螺杆挤出机进行熔融和挤丝处理，双螺杆一到十区的温度分别为：120℃、140℃、160℃、180℃、180℃、190℃、200℃、200℃、190℃、180℃，机头温度为180℃，机头压力稳定在1-2MPa。冷却处理可以为风冷或液体冷却，其中优选为液体冷却，冷却效果好。烘干处理采用热风风干工艺。
为了进一步说明本申请提供的聚丙烯纤维抗老化剂母粒的性能，本文对聚丙烯纤维抗老化剂母粒的性能进行了加速老化测试，加速老化测试的内容为：将试样置于BASN-100加速老化试验箱中，设置温度为70℃，黑板温度为(63±3)℃，光照强度为60W/M2，试验时间为144h。
本申请提供了1组对照例(组号分别为A)以及3组测试例(组号分别为B、C和D)，其中3组测试例中测试对象均为本申请的聚丙烯纤维抗老化剂母粒，B组中聚丙烯纤维抗老化剂母粒的组分为：聚丙烯的重量百分比为30％，LLDPE的重量百分比为30％，POE的重量百分比为30％，抗氧化剂的重量百分比为3％，紫外吸收剂的重量百分比为7％；C组中聚丙烯纤维抗老化剂母粒的组分为：聚丙烯的重量百分比为30％，LLDPE的重量百分比为30％，POE的重量百分比为30％，抗氧化剂的重量百分比为6％，紫外吸收剂的重量百分比为4％；D组中聚丙烯纤维抗老化剂母粒的组分为：聚丙烯的重量百分比为30％，LLDPE的重量百分比为30％，POE的重量百分比为30％，抗氧化剂的重量百分比为9％，紫外吸收剂的重量百分比为1％。且抗氧化剂为重量比为1:2的抗氧化剂1010与抗氧化剂168，紫外吸收剂为重量比为1:1的紫外吸收剂UV326和紫外吸收剂UV531。1组对照例中测试对象仅为聚丙烯母粒。4组试验中除了测试对象不同外，其他设定完全形同。
在熔融指数测定方面，熔融指数测定按照GB/T3682-2000测试，其中设定测试温度为230℃，负荷为5kg，取样间隔时间为30s，每组重复切取5个样条，待样条冷却后，用精密电子天平称量，取其平均值。上述4组组分中老化前后熔融指数如下表所示：
基于上表可知，本申请的聚丙烯纤维抗老化剂母粒与纯聚丙烯母粒相比，本申请的聚丙烯纤维抗老化剂母粒加速老化后融指增加幅度平均降低了约40％，抗老化性能明显提高，其中C组聚丙烯纤维抗老化剂母粒的熔融指数增加幅度最好，抗老化性能最优。
在黄度指数测定方面，黄度指数测定是按照国际标准方法GB/T2409-1980进行测定，以国际照明委员会(CIE)标准C光源，以氧化镁为基准的黄色值，测试结果如果为正值则表示材料呈现黄色，负值表示材料呈现蓝色。采用此法测试未经加速老化箱老化处理的各组试样，将各组的母粒按60mm×60mm×1mm规格制成膜样，测试结果如下表所示：
由上表可知，本申请的聚丙烯纤维抗老化剂母粒加入抗氧化剂后的黄色指数均大于纯聚丙烯母粒，且基本相同，而对于辐照后的试样，C组的黄色指数最小，抗氧剂与紫外吸收剂的复配效果最好。
对老化处理后的聚丙烯母粒进行红外光谱测定，其中采用傅里叶红外光谱仪进行光谱测定，且测试参数为：重复扫描8次，波数范围4500-450cm-1，分辨率4.0cm-1。红外光谱图如附图2所示。
由图2可知，C组的中羰基降解峰面积最小，降解度最小，抗热氧老化改性性能最好。
在X射线衍射测定方面，将各组母粒制成粉末状样品，进行XRD测试，X射线衍射仪选择Cu靶Ka射线，电压为40KV，电流为40mA，扫描速率5°/min，扫描范围为5°-30°。各组母粒在加速老化后的结晶度和晶粒尺寸如下表所示：
由上表可知，C组中的结晶度最大为33.5％，且晶粒尺寸最小为-156nm，这说明LLDPE和POE协同作用增韧PP，抑制PP的结晶，并使其形成微晶，韧性得到了提高。
以上描述仅为本发明的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本发明中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本发明中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。
