一种聚丙烯球泡材料及其制备方法与流程

本发明涉及了一种新型改性聚丙烯材料，特别是涉及了一种应用于led灯具灯罩领域的聚丙烯球泡材料及其制备方法。

背景技术：

现有技术中的led灯罩所需的材料为以下两种。

聚碳酸酯（简称pc）是一种分子链中含有碳酸酯基的综合性能优良的非晶型热塑性树脂，具有优异的电绝缘性、延伸性、尺寸稳定性及耐热性好、吸水率低、无毒性且冲击性能优良，由于聚碳酸酯结构上的特殊性，其现已成为五大工程塑料中增长速度最快的通用工程塑料，然而，未经改性的聚碳酸酯仍有不足之处，其具体表现在加工流动性不足、易应力开裂、耐化学性能较差与成本较高等方面。

聚丙烯(简称pp)是质优价廉、用途广泛的塑料品种之一，具有较高的耐冲击性，机械性质强韧，能够抗多种有机溶剂和酸碱腐蚀，在工业界有广泛的应用，是常见的应用广泛的高分子材料之一，为了使聚丙烯材料能够更广泛地应用于汽车、电子、电气行业，需要对聚丙烯原材料作改性加工，使其具备各方面更好的性能，并且最好能够同时优化其他性能并延长其使用寿命。

目前市场上的led灯罩普遍使用聚碳酸酯作为原材料，虽然pc灯罩质轻不易碎，但是刚性较低而且容易弯曲，同时在原料成本价格上也比较高，和聚丙烯材料相比较，成本价格比例约为1：2；对于生产商来说，原材料的价格与产品的成本是影响生产的重要因素，寻找价美物廉的替代品作新的原材料则是一种适时的举措。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种聚丙烯球泡材料及其制备方法，以解决现有技术的上述问题，对聚丙烯原材料改性，使其力学性能明显提升，成型速度更快，达到抗氧化、抗冲击的效果，更好地作为一种led灯罩球泡材料，降低生产成本。

为了实现上述发明目的，本发明的技术方案如下。

一种聚丙烯球泡材料，按如下各个重量百分比的原料及助剂组成。

聚丙烯98.225%，透明成核剂0.1—0.3%，增刚成核剂0.1—0.3%，有机光扩散剂0.3—1%，荧光增白剂0.01—0.03%，乙撑双硬脂酰胺0.05%，抗氧剂10100.05%-0.4%，抗氧剂1680.1—0.3%，紫外线吸收剂uv-5310.2—0.6%，白扩油0.03%。

上述聚丙烯球泡材料以聚丙烯为基体组分，使用上述各个助剂，使得聚丙烯原材料与各个助剂基体分具有优异的结合力，在熔融挤出过程中发生协同作用，赋予了该新型聚丙烯球泡材料以下优异性能。

1、力学性能好，对本发明通过添加增刚成核剂wna-108能够达到聚丙烯球泡材料的拉伸强度、弯曲模量、冲击强度和热变形温度。

2、光学性能好，对本发明通过添加透明成核剂wbq-88、有机光扩散剂、荧光增白剂达到对球泡材料的光扩散效率、匀光性能、透光性，有效改善了对聚丙烯球泡材料应用在灯罩上的光感度好。

3、抗氧剂、乙撑双硬脂酰胺与紫外线吸收剂的加入可以进一步提高对聚丙烯球泡材料及其制品的抗氧化性，耐候性和熔融的流动性。

由上述方案对本发明提供的一种聚丙烯球泡材料及其制备方法，通过选择特定类型的功能添加剂，在特定的比例和相互之间协同的机理下，最终使pp材料整体具有高透光率、亮度光、抗粘、抗静电、抗冲击、抗蠕变、成本低廉、韧性佳、密度轻、耐黄变佳、热变形温度较高、无毒、可回收利用等优点，大大提升了pp材料的使用性能。

本发明进一步地提出上述一种聚丙烯球泡材料的制备方法，包括如下步骤。

（1）按照比例称取各个助剂成分。

（2）将聚丙烯原材料放入高速搅拌机作加热搅拌处理，时间设置为3分钟。

（3）当温度升至60℃后，往高速搅拌机添加所有助剂，进行混合搅拌，时间设置为5分钟。

（4）得到混合物料后，将其放出来冷却备用。

（5）把混合物料投入到双螺杆拉粒机，进行混炼熔融挤出、造粒。

本发明的积极效果在于：材料价格低廉，如与普遍使用的pc材料相比，pc材料的采购价格为4万元/吨，而pp材料的采购价格为2万元/吨，在材料成本上降低了50%；同时，pc材料生产的led灯罩虽然质量轻，破损少，但是刚性较低又易弯曲，而将pp材料作改性处理后并用于生产的led灯罩，其耐候性及透光性与pc材料相般，但是其强度刚性高，弯曲性能优异；并且可以根据灯罩性能要求所需，对物廉价美的pp材料添加不同的化学助剂以达到性能上的优化。

采用本发明的方法基于上述材料成分进行，整体步骤简单可控，更加利于工业化，能最大化地结合各种材料的良好性能，得到新型改性的聚丙烯球泡材料。

附图说明

图1所示为性能测试数据柱状图。

图2所示为新型改性聚丙烯制备工艺流程框图。

图3所示为材料的性能实验测试结果。

具体实施方式

为了使本发明要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例与附图，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例提供了一种具备优异力学性能、高透光性及高耐候性并且适用于led灯罩制造加工的聚丙烯球泡材料，该聚丙烯球泡材料，按照如下各个重量百分比的原料及助剂组成。

聚丙烯98.225%，透明成核剂0.1—0.3%，增刚成核剂0.1—0.3%，有机光扩散剂0.3—1%，荧光增白剂0.01—0.03%，乙撑双硬脂酰胺0.05%，抗氧剂10100.05%-0.4%，抗氧剂1680.1—0.3%，紫外线吸收剂uv-5310.2—0.6%，白扩油0.03%。

具体地，所述聚丙烯材料作为本发明实施例聚丙烯球泡材料的基本成分之一，其优选为均聚pp、嵌段共聚pp、无规共聚pp中的一种或几种。具体地，所述聚丙烯材料可以选用嵌段共聚pp材料，但也不排除选用本领域中的其他聚丙烯材料作为本发明实施例的原材料。

为了优化改变pp球泡材料的透明度、光泽度以及力学性能，尤其是提升pp球泡材料及其制品的刚性、弯曲模量和拉伸强度，改善制品的热变形温度与尺寸稳定性，缩短成型周期，提高生产效率，在本发明优选实施例中，分别选用广东炜林纳新材料科技股份有限公司产的透明成核剂wbq-88与增刚成核剂wna-108，其中所述透明成核剂wbq-88是第三代山梨醇类高效透明成核剂，其熔点为250℃，白度为94.0，平均粒度不超过10μm；所述增刚成核剂wna-108是第三代取代芳基羧酸铝盐类α成核剂，其挥发分为0.5—1.0%，表观密度为0.12—0.20g/cm³，灰分为12.4—16.6%，铝含量为6.20—6.60%。

所述有机光扩散剂作为本发明实施例聚丙烯球泡材料的基本成分之一，采用东莞市山一塑化有限公司所生产的有机硅树脂球形精细微粉，型号为sy-663，其作用主要是优化pp球泡材料及其制品的光扩散性，尤其是由pp球泡材料所制的led灯罩，不但能提高光扩散效率，而且能够使制品透光性和匀光性更加平衡。

所述荧光增白剂作为本发明实施例聚丙烯球泡材料的基本成分之一，采用东莞市山一塑化有限公司产的荧光增白剂ob-1，即二苯乙烯基双苯并噁唑，其熔点为357—360℃，紫外吸收波长为374nm—434nm，主要用于提高pp球泡材料的白度，增白增亮。

所述乙撑双硬脂酰胺作为本发明实施例聚丙烯球泡材料的基本成分之一，作为pp球泡材料制造加工过程中的润滑剂以及颜料分散剂，具体地，本发明实施例采用的乙撑双硬脂酰胺为马来西亚ebs-sf扩散粉，其熔点为138℃—145℃，色度为4，加减热量不超过0.5%；主要降低pp球泡材料生产中的熔融粘度，促进熔融流动性，提高脱模性和色泽均匀度。

抗氧剂在本发明实施例中作为一种基本成分，同时作为一种优化助剂，提高并优化了pp球泡材料的抗氧化性能及耐候性能；本发明实施例中采用了所述抗氧剂1010与所述抗氧剂168，均由其中，所述抗氧剂1010的化学名称为四[β-（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇脂，熔点为110—125℃，作为一种酚类主抗氧剂使用；所述抗氧剂168的化学名称为三（2,4-二叔丁基苯基）亚磷酸酯，其熔点为183—187℃，作为一种辅助抗氧剂使用；由于1010与168在本发明实施例中的复合使用而产生的协同效应及作用，使pp原材料在高温加工条件下的耐变色性得到提升，从而让pp球泡材料具备优异的抗氧化性和耐候性，得以更加合适且稳定地应用在led灯罩上。

所述抗紫外线剂uv-531作为本发明实施例中的一种化学助剂，具备卓越的高效防老化性能，其化学名称为2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮，熔点为47—49℃，密度为1.160g/cm³，根据不同的波长有不同的透光率，其中450nm>90%,500nm>95%；对于本发明实施例聚丙烯球泡材料，所述抗紫外线剂uv-531主要为pp球泡材料提供了良好的光稳定效果，延缓泛黄和阻滞物理性能损失。

结合本发明实施例并提供了聚丙烯球泡材料的制备方法，该方法包括以下步骤。

s1.称取配方各个基本组分：按照聚丙烯球泡材料的配方，结合不同的重量百分比称取各组分。

s2.制备混合物料。

s21.将步骤s1中所称取的聚丙烯原材料放入高速搅拌机，同时添加少量白扩油，加热搅拌处理，时长为3分钟，空间温度升至60℃，继续搅拌。

s22.将步骤s1中所称取的透明成核剂、增刚成核剂、荧光增白剂、乙撑双硬脂酰胺、抗氧剂和紫外线吸收剂uv-531先后添加至步骤s02所述的高速搅拌机，与聚丙烯原材料进行混合搅拌并充分反应，搅拌时长为5分钟。

s3.把步骤s21中处理后的混合物料从高速搅拌机中取出，置于常温环境下冷却，备用，为后续的加工作准备。

s4.将步骤s3中降温冷却好的混合物料投入至双螺杆挤出机，通过双螺杆啮合结构对混合物料在熔融段和混炼段的共混处理，并由挤出段得到挤出物料。

s5.将步骤s4中得到的挤出物料进行拉条过水处理，调节切粒机切刀转速，得到物料粒，即经过改良优化的聚丙烯球泡材料。

本发明实施例提供的聚丙烯球泡材料的制备方法，操作方便，成本低且效益高，适合工业化生产，其得到的改性材料更是适用于led灯罩的加工制成。

现以具体的聚丙烯球泡材料的配方及其制备方法为例，对发明进行进一步详细的说明。

实施例一如下。

一种聚丙烯球泡材料，按照以下重量百分比的配方组分：

聚丙烯96.65%

透明成核剂wbq-880.3%

增刚成核剂wna-1080.3%

有机硅光扩散剂1%

荧光增白剂ob-10.03%

乙撑双硬脂酰胺ebs-sf0.97%

抗氧剂10100.4%

抗氧剂1680.3%

紫外线吸收剂uv-5310.02%

白扩油0.03%。

本实施例按照上述的聚丙烯球泡材料的配方，并采取以下的技术步骤进行制备。

s01.依照配方中的重量百分比来称取各个基本组分，并对称取得到的基本组分进行干燥处理，以作后续工序备用，具体可使用干燥机统一进行干燥处理。

s02.将步骤s01干燥后的聚丙烯原材料置入高速搅拌机内，将两者进行加热搅拌处理，加热操作时长为3min，空间内温度升至60℃后，继续搅拌。

s03.将步骤s01干燥后的透明成核剂wbq-88、增刚成核剂wna-108、有机硅光扩散剂、荧光增白剂ob-1、乙撑双硬脂酰胺ebs-sf和紫外线吸收剂uv-531添加至步骤s01所述的高速搅拌机中，与步骤s01中的聚丙烯材料搅拌混合均匀，调整搅拌混合及加热时长为5分钟，得到混合物料。

s04.将步骤s03中所述的混合物料从高速搅拌机中取出，置于常温环境下冷却、备用，为后续的加工做准备。

s05.将步骤s04中冷却后的混合物料加入到双螺杆挤出机的进料漏斗，主要经过双螺杆啮合结构对混合物料在熔融段和混炼段的共混处理，最后通过挤出段得到挤出物料；其中，双螺杆结构中的前后各区段设置了不同的温度：输送段为180—190℃，熔融段为190℃—210℃，混炼段为190℃—205℃，排气段位165℃—185℃，挤出段位200—210℃。

s06.将步骤s05所述的挤出物料通过拉条过水处理，调节切粒机的切刀转速为250r/min，将物料切粒，排出，得到物料粒，即经过改良优化的聚丙烯球泡材料。

实施例二如下。

一种聚丙烯球泡材料，按照以下重量百分比的配方组分：

聚丙烯98.195%

透明成核剂wbq-880.1%

增刚成核剂wna-1080.1%

有机硅光扩散剂1%

荧光增白剂ob-10.03%

乙撑双硬脂酰胺ebs-sf0.5%

抗氧剂10100.005%

抗氧剂1680.02%

紫外线吸收剂uv-5310.02%

白扩油0.03%。

本实施例按照上述的聚丙烯球泡材料的配方，并采取以下的技术步骤进行制备。

s01.依照配方中的重量百分比来称取各个基本组分，并对称取得到的基本组分进行干燥处理，以作后续工序备用，具体可使用干燥机统一进行干燥处理。

s02.将步骤s01干燥后的聚丙烯原材料置入高速搅拌机内，将两者进行加热搅拌处理，加热操作时长为3min，空间内温度升至60℃后，继续搅拌。

s03.将步骤s01干燥后的透明成核剂wbq-88、增刚成核剂wna-108、有机硅光扩散剂、荧光增白剂ob-1、乙撑双硬脂酰胺ebs-sf和紫外线吸收剂uv-531添加至步骤s01所述的高速搅拌机中，与步骤s01中的聚丙烯材料搅拌混合均匀，调整搅拌混合及加热时长为5分钟，得到混合物料。

s04.将步骤s03中所述的混合物料从高速搅拌机中取出，置于常温环境下冷却、备用，为后续的加工做准备。

s05.将步骤s04中冷却后的混合物料加入到双螺杆挤出机的进料漏斗，主要经过双螺杆啮合结构对混合物料在熔融段和混炼段的共混处理，最后通过挤出段得到挤出物料；其中，双螺杆结构中的前后各区段设置了不同的温度：输送段为180—190℃，熔融段为190℃—210℃，混炼段为190℃—205℃，排气段位165℃—185℃，挤出段位200—210℃，螺杆转速为300r/min。

s06.将步骤s05所述的挤出物料通过拉条过水处理，调节切粒机的切刀转速，将物料切粒，排出，得到物料粒，即经过改良优化的聚丙烯球泡材料。

实施例三如下。

一种聚丙烯球泡材料，按照以下重量百分比的配方组分：

聚丙烯98.255%

透明成核剂wbq-880.3%

增刚成核剂wna-1080.3%

有机硅光扩散剂1%

荧光增白剂ob-10.03%

乙撑双硬脂酰胺ebs-sf0.05%

抗氧剂10100.015%

抗氧剂1680.03%

紫外线吸收剂uv-5310.02%

白扩油0.03%。

本实施例按照上述的聚丙烯球泡材料的配方，并采取以下的技术步骤进行制备。

s01.依照配方中的重量百分比来称取各个基本组分，并对称取得到的基本组分进行干燥处理，以作后续工序备用，具体可使用干燥机统一进行干燥处理。

s02.将步骤s01干燥后的聚丙烯原材料置入高速搅拌机内，将两者进行加热搅拌处理，加热操作时长为3min，空间内温度升至60℃后，继续搅拌。

s03.将步骤s01干燥后的透明成核剂wbq-88、增刚成核剂wna-108、有机硅光扩散剂、荧光增白剂ob-1、乙撑双硬脂酰胺ebs-sf和紫外线吸收剂uv-531添加至步骤s01所述的高速搅拌机中，与步骤s01中的聚丙烯材料搅拌混合均匀，调整搅拌混合及加热时长为5分钟，得到混合物料。

s04.将步骤s03中所述的混合物料从高速搅拌机中取出，置于常温环境下冷却、备用，为后续的加工做准备。

s05.将步骤s04中冷却后的混合物料加入到双螺杆挤出机的进料漏斗，主要经过双螺杆啮合结构对混合物料在熔融段和混炼段的共混处理，最后通过挤出段得到挤出物料；其中，双螺杆结构中的前后各区段设置了不同的温度：输送段为180—190℃，熔融段为190℃—210℃，混炼段为190℃—205℃，排气段位165℃—185℃，挤出段位200—210℃。

s06.将步骤s05所述的挤出物料通过拉条过水处理，调节切粒机的切刀转速为250r/min，将物料切粒，排出，得到物料粒，即经过改良优化的聚丙烯球泡材料。

对比例如下。

一种聚丙烯球泡材料，按照以下重量百分比的配方组分：

聚丙烯98.255%

透明成核剂wbq-880%

增刚成核剂wna-1080%

有机硅光扩散剂1%

荧光增白剂ob-10.03%

乙撑双硬脂酰胺ebs-sf0.665%

紫外线吸收剂uv-5310.02%

白扩油0.03%。

本对比例作为参照系，按照上述的聚丙烯球泡材料的配方，并采取与上述实施例一、实施例二和实施例三中相同的技术步骤和工艺，将不同重量百分比的基本组分依工艺处理。

性能测试及实施标准。

将上述实施例1至实施例3所制备的聚丙烯球泡材料粒子物料以及对比例所制备的聚丙烯球泡材料粒子物料事先进行干燥，其干燥温度为80℃—90℃，干燥时间为2h；当待处理物料干燥完毕，按照标准通过注塑机将其注塑成型，作为对本发明各类性能的测试样本，其中包括：物理性能、机械性能、热性能；相关测试方法与标准如下。

拉伸强度测试：依照标准astmd638/iso527，测试速率为50mm/min。

弯曲强度测试：依照标准astmd790/iso178，测试速率为2mm/min。

冲击强度测试：依照标准astmd256/iso179测试。

热变形性能测试：依照标准astmd648/iso75测试。

垂直燃烧等级：依照标准ul94垂直燃烧标准测试，1.6mm厚度样本试样。

通过性能实验测试，对材料的综合性能进行总体评估，并将得出的测试结果以表格形式展现出来，如图3所示。

由图3中的测试数据以及实施例1—3与对比例的数据比较，可以得知，本发明所提供的新型聚丙烯球泡材料具有良好的综合性能；在乙撑双硬脂酰胺ebs-sf的润滑与调剂作用下，使得聚丙烯原材料与其他助剂更好地混合，促进助剂的作用发挥；合适剂量的透明成核剂wbq-88与增刚成核剂wna-108使得混合材料具备更高的弯曲模量，有效改善聚丙烯球泡材料的物性性能，增强其强度与刚度；而抗氧化剂的使用也有效提高了聚丙烯球泡材料的抗氧化性；由于聚丙烯材料自身的成本低廉，同时它的弯曲模量、刚度以及其抗氧化性、防老化性和光扩散等性能也得到了提高，使得本发明所提供的新型聚丙烯球泡材料适合应用在led灯罩加工领域，并扩展了原有pp的应用领域。

本发明提出的新型聚丙烯球泡材料及其制备方法，其主要影响因素为物料的弯曲模量与结晶温度，通过如图1所示的实施例1—实施例3与对比例可知，根据不同成分及重量的助剂添加，对聚丙烯球泡材料的弯曲模量与结晶温度有不同的影响；在实施例1与对比例中，前者的弯曲模量与结晶温度比后者的有相对的提高，其中弯曲模量增加了8%；在实施例2与对比例中，前者的弯曲模量比后者的低，其中可能是由于实施例2中的聚丙烯材料用量及比重有所下降而导致的；在实施例3与对比例中，前者的弯曲模量与结晶温度相对于实施例1与对比例的比较中有了更明显的提升，其中弯曲模量增加了22%；经过以上实施例的各个比较及其得出的数据升降，可得出实施例3为优选例，即更好地通过对助剂比例组成的调控来实现聚丙烯球泡材料的性能优化与应用拓展。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。