一种色母粒、彩色增强聚丙烯材料及其制备方法和应用与流程

本发明涉及改性塑料，尤其是一种色母粒、彩色增强聚丙烯材料及其制备方法和应用。

背景技术：

1、聚丙烯(pp)作为五大通用塑料之一，具有低比重、耐温、耐腐蚀、抗疲劳、无毒安全性、易加工成型等优点，广泛应用于家电、汽车、工业电子电气等行业。近年来玻纤增强聚丙烯材料应用也越来越广泛，从传统家电拓展到通讯、低速出行、建筑、园林/电动工具等领域，这些行业应用环境以室外为主，且尤其是应用于彩色的聚丙烯产品。

2、在改性塑料领域，通过添加光稳定剂或紫外线吸收剂来改善材料的耐候性能，是常用的技术手段，这在非玻纤增强聚丙烯领域取得了非常显著的效果。但是对于玻纤增强聚丙烯材料，聚丙烯和玻璃纤维共存在材料表面，经过老化后，表面的少量pp降解使得玻璃纤维外漏，且老化过程中聚丙烯-玻璃纤维界面被破坏，进一步导致玻璃纤维更容易外漏，玻纤外漏不仅导致材料出现色差，还会使得材料的强度下降。因此，仅仅通过添加光稳定剂或紫外线吸收剂，对于玻纤增强聚丙烯材料耐候性的改性效果非常有限。

3、此外，对于彩色的聚丙烯材料，在户外环境中，极易发生褪色以及表面粉化现象。光稳定剂或紫外线吸收剂的加入无法解决彩色聚丙烯材料经过长期户外老化造成的表面粉化和褪色色差问题。

4、中国专利cn105111590a公开了一种高耐候抗老化玻纤增强聚丙烯及其制备方法，通过相容性增韧剂、抗氧剂、润滑剂、偶联剂、紫外线吸收剂、热氧稳定剂等组分的协同作用，一定程度上改善了彩色玻纤增强的pp材料在光、热老化条件下的色差和机械性能。但是该彩色玻纤增强pp的耐候性能改善有限，且并未解决材料经老化后粉化的问题。

5、因此，需要开发出一种彩色增强聚丙烯材料，具有优异的耐候性能，经老化后保持良好的强度、较低的色差、粉化程度低。

技术实现思路

1、本发明的目的在于，克服现有技术中耐候效果差的缺陷，提供一种色母粒，以聚丙烯为母粒的基体树脂，通过钛白粉、阻隔剂及其他组分与无机彩色粉的相互作用，使得色母粒具有优异的耐候性。

2、本发明的另一目的在于提供上述色母粒的制备方法。

3、本发明的另一目的在于提供一种彩色增强聚丙烯材料，含有上述色母粒，具有优异的耐候性能。

4、本发明的另一目的在于提供上述彩色增强聚丙烯材料的制备方法。

5、本发明的另一目的在于提供上述彩色增强聚丙烯材料的应用。

6、为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

7、一种色母粒，包括如下重量份的组分：

8、

9、所述阻隔剂为全氟烷基丙烯酸酯，所述钛白粉的表面包覆有聚硅氧烷。

10、本发明的色母粒，以聚丙烯为母粒的基体树脂，通过钛白粉、阻隔剂及其他组分与无机彩色粉的相互作用，使得色母粒具有优异的耐候性，后续添加至聚丙烯材料中制得的彩色聚丙烯材料的耐候性能良好。

11、钛白粉的添加使得彩色聚丙烯材料具有良好的颜色稳定性，不易褪色、产生色差。钛白粉通过表面包覆聚硅氧烷而具有优异的疏水性，有效减缓了由于户外环境中水的存在而造成的色粉老化，进一步使得含有上述色母粒的彩色聚丙烯材料在户外环境中长期使用后，色差更小、耐候性能更好。

12、本发明采用全氟烷基丙烯酸酯作为阻隔剂，全氟烷基丙烯酸酯具有疏水、疏油的“双疏”保护效果，与表面包覆有聚硅氧烷的钛白粉协同作用，进一步改善了色母粒的耐候性能，特别是针对于户外可能存在的酸性环境和紫外照射所造成的色差、粉化情况。全氟烷基丙烯酸酯具有较低的分子量，在聚丙烯体系中，经高温加工易迁移至材料表面，从而极大地起到了保护无机彩色粉的作用。

13、同时，由于全氟烷基丙烯酸酯的分子链具有强极性，全氟烷基丙烯酸酯还能够改善聚丙烯与玻璃纤维间的界面作用，增强了玻璃纤维与聚丙烯间的结合力，减少了长期紫外线照射下聚丙烯降解导致的玻璃纤维外漏，避免了由于玻璃纤维外漏所造成的材料颜色发白。

14、优选地，所述阻隔剂为全氟烷基乙基丙烯酸酯，其中全氟烷基的碳原子数为4～8。

15、具体地，所述全氟烷基乙基丙烯酸酯可以为全氟丁基乙基丙烯酸酯、全氟辛基乙基丙烯酸酯、全氟己基乙基丙烯酸酯中的至少一种。

16、更优选地，所述阻隔剂为全氟己基乙基丙烯酸酯。全氟己基乙基丙烯酸酯对于耐候性能的改善更显著。

17、优选地，所述钛白粉中聚硅氧烷的重量占钛白粉总重量的0.5～2wt.％。

18、聚硅氧烷的包覆占比为0.5～2wt.％时，已可以使得钛白粉具有良好的疏水性能。聚硅氧烷的占比过低，钛白粉的疏水性略差；聚硅氧烷的占比过高，可能会影响钛白粉对聚丙烯材料的颜色稳定作用。

19、优选地，所述聚硅氧烷为聚二甲基硅氧烷、苯基聚二甲基硅氧烷、聚甲基氢硅氧烷中的至少一种。更优选地，所述聚硅氧烷为聚甲基氢硅氧烷。聚甲基氢硅氧烷可使钛白粉具有更加优异的疏水性。

20、优选地，所述无机彩色粉为氧化铁红、群青红、群青紫、群青蓝、钼铋黄、钒酸铋中的至少一种。

21、优选地，所述第一聚丙烯在230℃、2.16kg条件下的熔体流动速率为50～80g/10min。

22、色母粒中的第一聚丙烯的熔体流动速率不宜过低，熔体流动速率过低时，会影响色母粒的分散。

23、聚丙烯的熔体流动速率按照iso 1133-2011标准方法测试。

24、所述润滑剂可以为聚丙烯材料中常用的润滑剂。

25、可选地，所述润滑剂为酰胺类润滑剂、聚乙烯类润滑剂、硬脂酸类润滑剂、酯类润滑剂中的至少一种。

26、可选地，所述酰胺类润滑剂为乙撑双硬脂酰胺、油酸酰胺、芥酸酰胺、硬脂酰胺中的至少一种。

27、可选地，所述聚乙烯类润滑剂为聚乙烯蜡、氧化聚乙烯蜡、乙烯丙烯酸共聚物中的至少一种。

28、可选地，所述硬脂酸类润滑剂为硬脂酸、十三烷基硬脂酸酯中的至少一种。

29、可选地，所述酯类润滑剂为甘油三酯、甘油单酯中的至少一种。

30、本发明还保护上述色母粒的制备方法，包括如下步骤：

31、将第一聚丙烯、无机彩色粉、钛白粉、阻隔剂、润滑剂和抗氧剂混合后，加至挤出机，经熔融混合，挤出造粒，得到所述色母粒。

32、优选地，色母粒的制备方法中，所述挤出机为双螺杆挤出机，双螺杆挤出机的螺杆转速300-500rpm，双螺杆挤出机的熔融温度为190～220℃。

33、本发明还保护一种彩色增强聚丙烯材料，包括如下重量份的组分：

34、

35、本发明的彩色增强聚丙烯材料中，含有上述色母粒，具有良好的耐候性能。色母粒中的钛白粉并未直接与彩色增强聚丙烯材料中的其他组分共混、挤出，而是以母粒的形式加入，避免了钛白粉直接添加所造成的材料强度下降，保证了彩色增强聚丙烯材料的强度较高。

36、优选地，所述第二聚丙烯为中熔融指数聚丙烯树脂和超高熔融指数聚丙烯树脂以(3～5)∶1的重量比复配的混合物；

37、所述中熔融指数聚丙烯树脂在230℃、2.16kg条件下的熔体流动速率为10～40g/10min，所述超高熔融指数聚丙烯树脂在230℃、2.16kg条件下的熔体流动速率≥100g/10min。

38、第二聚丙烯为中熔融指数聚丙烯树脂和超高熔融指数聚丙烯树脂的混合物，不同熔体流动速率的聚丙烯树脂通过(3～5)∶1的重量比复配，一方面保证了彩色增强聚丙烯材料的良好力学性能，另一方面还实现了聚丙烯对于玻璃纤维的良好包覆，减少了因玻纤外漏所造成了材料发白问题。

39、优选地，所述中熔融指数聚丙烯树脂在230℃、2.16kg条件下的熔体流动速率为20～30g/10min，所述超高熔融指数聚丙烯树脂在230℃、2.16kg条件下的熔体流动速率为105～110g/10min。

40、优选地，所述第二聚丙烯中熔融指数聚丙烯树脂和超高熔融指数聚丙烯树脂的重量比为(3～4)∶1。

41、优选地，所述玻璃纤维的平均直径为10～17μm。

42、优选地，所述相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯。更优选地，所述马来酸酐接枝聚丙烯中马来酸酐的接枝率为0.5～1.5％。

43、优选地，所述耐候剂为二苯甲酮类光稳定剂和/或受阻苯甲酸酯类光稳定剂。

44、可选地，所述二苯甲酮类光稳定剂为uv-9、uv-531、uv-81中的至少一种。

45、可选地，所述受阻苯甲酸酯类光稳定剂为uv-2908、uv-120中的至少一种。

46、彩色增强聚丙烯材料中的抗氧剂与色母粒中的抗氧剂可以相同或不同。

47、优选地，所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂和/或亚磷酸酯类抗氧剂。

48、更优选地，所述抗氧剂为3,5–二叔丁基–4–羟基苯丙酰–己二胺(抗氧剂1098)、亚磷酸三(2,4–二叔丁基苯酚酯)(抗氧剂168)、四[β–(3,5–二叔丁基–4–羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(抗氧剂1010)中的至少一种。

49、本发明还保护上述彩色增强聚丙烯材料的制备方法，包括如下步骤：

50、s1.将第二聚丙烯、相容剂、耐候剂和抗氧剂混合，加至挤出机的主喂料口，将玻璃纤维加至挤出机的侧喂料口，经混合熔融、挤出造粒，得到本色增强聚丙烯材料；

51、s2.将所述本色增强聚丙烯材料和所述色母粒混合，得到所述彩色增强聚丙烯材料。

52、优选地，彩色增强聚丙烯材料的制备方法步骤s1.中，挤出机为双螺杆挤出机，双螺杆挤出机的螺杆转速300-500rpm，双螺杆挤出机的熔融温度为200～230℃。

53、本发明还保护上述彩色增强聚丙烯材料在制备园林工具外壳、户外体育场座椅、两轮电动车外饰件中的应用。

54、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

55、本发明提供了一种色母粒、含有色母粒的彩色增强聚丙烯材料，彩色增强聚丙烯材料具有优异的耐候性能，经过老化处理后色差小、材料粉化程度低、强度保持率高。本发明的色母粒，以聚丙烯为母粒的基体树脂，通过钛白粉、阻隔剂及其他组分与无机彩色粉的相互作用，使得色母粒具有优异的耐候性，后续添加至聚丙烯材料中制得的彩色聚丙烯材料的耐候性能良好。。