一种聚丙烯材料、制备方法及制品
技术领域
本公开属于高分子材料技术领域，涉及一种聚丙烯材料、制备方法及制品。
背景技术
聚丙烯(PP)材料为五大通用塑料之一，是一种热塑性高分子材料，易于加工成型，原料来源丰富、价格低廉，通过添加其他组分改性可以得到综合性能优良的复合材料，广泛应用于汽车、家电、建材、包装等领域。由于PP树脂结构中存在不稳定的叔碳原子、PP复合材料其他添加组分和杂质的存在，使其对光照比较敏感，在户外长期使用的情况下容易发生光降解，出现龟裂、发脆、发黄和褪色等问题，使其使用寿命降低。
发明内容
本公开的目的在于提供一种聚丙烯材料、制备方法及制品，提高聚丙烯(PP)材料的性能。
本公开的目的可以通过以下技术方案实现：
一种聚丙烯材料，所述聚丙烯材料组分包含抗氧剂、填料极性改性剂一种或者混合；
所述抗氧剂，用于对氢过氧化物进行分解；
所述填料极性改性剂，用于对填充剂的极性基团进行改变极性。
进一步地，所述聚丙烯材料由以下重量份数的组分组成：
聚丙烯树脂60-90份、填充剂10-40份、所述抗氧剂0.3-0.5份、光稳定剂0.3-0.6份、所述填料极性改性剂0.5-2份、润滑剂0.3-0.6份。
进一步地，所述抗氧剂为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯与双亚磷酸酯类抗氧剂的复配。
进一步地，所述填料极性改性剂为偶联剂、环氧树脂其中一种或者多种。
进一步地，所述填料极性改性剂为环氧乙烷。
进一步地，其制备方法包括以下步骤：
按重量比称取聚丙烯树脂、填充剂、抗氧剂、光稳定剂、润滑剂、以及填料极性改性剂，高混机中混合5-10分钟；
将上述混好的物料加入双螺杆挤出机进行熔融混炼，经过挤出，冷却、切粒、干燥，得出的聚丙烯。
本公开的有益效果：
本公开通过添加有抗氧剂和/或填料极性改性剂，使得提高聚丙烯材料的性能。
具体实施方式
下面将结合本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本公开保护的范围。
实施例一：一种聚丙烯材料，所述聚丙烯材料组分包含抗氧剂、填料极性改性剂一种或者混合；
所述抗氧剂，用于对氢过氧化物进行分解；
所述填料极性改性剂，用于对填充剂的极性基团进行改变极性。
在一些公开中，如入射光可以被聚合物表面反射，也可以被聚合物本体吸收，只有被聚合物吸收的那部分光才能引发光化学转化，饱和烯烃不吸收波长大于250nm的光，聚烯烃的光老化主要是由聚烯烃中含有的微量杂质(残余催化剂、氢过氧化物和羰基化合物)所致；这些物质是在聚烯烃的制造、加工以及存储过程中引入的，且均可以吸收波长290nm以上的紫外光并充分参与光化学反应，导致聚丙烯的降解；其中过氧化物的光量子引发产率是其他微量杂质的50倍左右。
传统改善聚丙烯抗UV性能的方法主要是在聚丙烯的加工改性过程中添加有机光稳定剂(光吸收剂以及受阻胺)；聚丙烯材料的收缩率比较大，为了改善其尺寸稳定性以及降低成本，一般会对聚丙烯进行填充改性，填充组分为滑石粉、碳酸钙、硫酸钡、云母、玻纤等，小分子极性的光稳定剂容易被吸附到填料的表面使光稳定剂失活；
现有一些公开中，通过直接添加光稳定剂，或者添加很多二氧化钛遮光剂，或者使用超分子插层LDHs来提升聚丙烯材料的抗UV性能，但都存在一定的局限性，具体是直接添加光稳定剂的效率比较低(填料一般有极性基团，光稳定剂之类的助剂也是具有极性基团，容易富集于填料的表面)、大量添加二氧化钛只能应用于白色制品(二氧化钛是白色的主要色粉，其颜色遮盖率比较高，要调配深色产品的话不能多加)、超分子插层工艺繁琐，暂不适合大量生产；
本公开利用抗氧剂，用于对氢过氧化物进行分解，进行减少聚丙烯材料的聚烯烃中的微量杂质，减少聚烯烃的光老化，提高聚丙烯材料的性能；或者填料极性改性剂，用于对填充剂的极性基团进行改变极性，减少填充剂对光稳定剂的极性基团的富集，提高光稳定剂利用率，从而提高聚丙烯材料的性能。
在一些本公开中，抗氧剂可以为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯与双亚磷酸酯类抗氧剂的复配；
季戊四醇酯是主抗氧剂，主要是捕捉自由基，可以提供150℃以下的长期热老化保护；亚磷酸酯类物质是氢过氧化物的分解产物，主要是保护热材料在加工过程中的分解，现在常用的亚磷酸酯的氢过氧化物分解效率比较低，具体表现为亚磷酸酯类抗氧剂的核心官能团是分子结构中的磷元素，抗氧剂中的三价磷可以结合氢过氧化物中不稳定的氧，将其反应为稳定的醇类物质，亚磷酸酯热分解或者水解后将失去抗氧活性，本公开选用的是双亚磷酸酯类抗氧剂，其有效磷含量比较高，且其耐热耐水解性能也较好。
在一些公开中，填料极性改性剂为偶联剂、环氧树脂其中一种或者多种，利用偶联剂、环氧树脂实现对填充剂的极性基团进行改变极性；
在一些公开中，填料极性改性剂为环氧树脂，环氧树脂结构中有羟基、醚基和活泼的环氧基，极性较高，可以与填料表面产生较强的分子间作用力，降低填料表面对光稳定剂的吸附，其中环氧树脂可以选择但是不局限于环氧乙烷。
实施例二，一种聚丙烯材料，由以下重量份数的组分组成：
聚丙烯树脂60-90份、填充剂10-40份、抗氧剂0.3-0.5份、光稳定剂0.3-0.6份、填料极性改性剂0.5-2份、润滑剂0.3-0.6份；
抗氧剂为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯和双亚磷酸酯类抗氧剂的复配，填料极性改性剂为偶联剂、环氧树脂一种或者多种。
在一些公开中，聚丙烯树脂为共聚聚丙烯、均聚聚丙烯或者两者的混合物；
在一些公开中，填充剂为滑石粉、碳酸钙、硫酸钡、云母、硅灰石其中是一种或者混合物；
在一些公开中，光稳定剂为受阻胺与紫外吸收剂的复配，其中受阻胺为高分子量和/或低分子量的复配；
在一些公开中，润滑剂为硬脂酸钙与乙撑双硬脂酰胺或者改性乙撑双硬脂酰胺的混合物。
在一些公开中，聚丙烯材料以下重量份数的组分组成：
为了便于实验验证，此处填料极性改性剂为环氧乙烷；
抗氧剂为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(抗氧剂1010)与双亚磷酸酯抗氧剂(抗氧剂S9228/LXR568)的复配；
公开一、聚丙烯树脂90份、填充剂10份、抗氧剂0.3份、光稳定剂0.3份、填料极性改性剂0.5份、润滑剂0.3份，
抗氧剂为0.1份的四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯和0.2份的双亚磷酸酯抗氧剂的复配。
公开二、聚丙烯树脂80份、填充剂20份、抗氧剂0.4份、光稳定剂0.4份、填料极性改性剂1份、润滑剂0.4份，
抗氧剂为0.2份的四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯和0.2份的双亚磷酸酯抗氧剂的复配。
公开三、聚丙烯树脂70份、填充剂30份、抗氧剂0.5份、光稳定剂0.5份、填料极性改性剂1.5份、润滑剂0.5份，
抗氧剂为0.2份的四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯和0.3份的双亚磷酸酯抗氧剂的复配。
公开四、聚丙烯树脂60份、填充剂40份、抗氧剂0.5份、光稳定剂0.6份、填料极性改性剂2份、润滑剂0.6份，
抗氧剂为0.2份的四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯和0.3份的双亚磷酸酯抗氧剂的复配。
其中公开一、公开二、公开三和公开四与其相关对比例，具体聚丙烯材料配方如下：
表1：聚丙烯材料配方表
实施例三，将实施例二中的各公开例与对比例聚丙烯材料配方进行制备，其中采用以下制备方法：
1)按重量比称取聚丙烯树脂、抗氧剂、光稳定剂、润滑剂、填充剂、以及填料极性改性剂，高混机中混合5-10分钟；
2)将上述混好的物料加入双螺杆挤出机进行熔融混炼，经过挤出，冷却、切粒、干燥即得到聚丙烯材料；其中挤出过程采用雾化萃取技术，具体为在双螺杆挤出机的输送段向熔体进行注水，经过混合挤出后在排气段和脱挥段进行气体脱除，利用相似相容原理，利用水汽从材料中脱除极性的醛酮类羰基化合物，从而降低成品中的醛酮类物质残留；
3)注塑制品。
对所得各公开例与对比例的制品进行测试，测试条件如下：实验条件参考《GB/T16422.2-2014塑料实验室光源暴露试验方法第二部分氙弧灯》方法A进行，实验持续时间为2500H，考察老化前后拉伸强度和缺口冲击强度的保留率以及颜色的变化程度，结果如表2所示：
表2：聚丙烯材料公开例与对比例性能对比
从上述实验数据中可以看出，本公开的抗氧剂以及填料极性改性剂的加入改善了填充聚丙烯材料的耐光老化性能，缺口冲击和拉伸强度的保持率均在90％以上，色差均小于1；对比例的缺口冲击强度明显劣化，保持率均小于75％，目视可以看到颜色变化(色差大于3)。本发明的长效耐候聚丙烯材料可以广泛用于耐候要求高的户外制件(空调外机部件、汽车外饰、建筑材料、户外通信)，保护人身健康，保障材料的使用寿命。
实施例三、一种聚丙烯制品，所述制品其组成材料包含实施例一、实施例二或者实施三的聚丙烯材料，可以广泛用于耐候要求高的户外制件(空调外机部件、汽车外饰、建筑材料、户外通信)，保护人身健康，保障材料的使用寿命。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本公开的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上显示和描述了本公开的基本原理、主要特征和本公开的优点。本行业的技术人员应该了解，本公开不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本公开的原理，在不脱离本公开精神和范围的前提下，本公开还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本公开范围内。
