一种抗老化聚丙烯材料及其制备方法与流程

本发明涉及聚丙烯材料制备，具体涉及一种抗老化聚丙烯材料及其制备方法。

背景技术：

1、聚丙烯具有价廉、质轻、耐腐蚀性、成型加工性好，被广泛应用于包装、汽车零部件和建筑材料等领域，是三大通用塑料之一。随着塑料工业的发展，越来越多的塑料应用到了生活的各个部分，随着时间的推移，塑料制品不可避免遭受老化、破损和废弃。聚丙烯是一种常见的高分子材料，具有较好的性能和广泛的应用范围，其废弃量也在逐年增加。而聚丙烯由于本身结构存在不稳定的叔碳原子，使其对光照尤为敏感，在户外使用时极易发生老化，会发生发黄、变脆、表面龟裂等现象，更为严重的是能导致拉伸强度、冲击强度、弯曲强度和断裂伸长率等力学性能大幅度下降，丧失使用价值。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种抗老化聚丙烯材料及其制备方法，解决了现阶段聚丙烯材料及其制备方法。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

3、一种抗老化聚丙烯材料的制备方法，具体包括如下步骤：

4、步骤s1：将六水合硝酸镁、九水合硝酸铝和去离子水混合均匀，在转速为150-200r/min，温度为20-25℃的条件下，搅拌并加入氢氧化钠和十二烷基硫酸钠，进行反应10-15h，制得前驱体；

5、步骤s2：将前驱体分散在去离子水中，在转速为120-150r/min，温度为25-30℃的条件下，搅拌并加入改性剂和氢氧化钠，进行反应20-25h后，过滤去除滤液，将底物分散在dmf中，加入强化剂，在365nm紫外光照射的条件下，照射15-30s，制得改性添加剂；

6、步骤s3：将聚丙烯、改性添加剂和过氧化苯甲酰加入密炼机中，在温度为180-190℃的条件下，共混均匀，制得改性聚丙烯，将改性聚丙烯、硝酸铁和去离子水，在转速为60-80r/min，温度为100-105℃的条件下，保温3-5天，降至室温，继续保温1天，过滤并烘干，制得抗老化聚丙烯材料。

7、进一步，步骤s1所述的六水合硝酸镁、九水合硝酸铝、去离子水、氢氧化钠和十二烷基硫酸钠的用量比为3mmol:1mmol:10ml:18mmol:2mmol。

8、进一步，步骤s2所述的前驱体、改性剂、氢氧化钠和强化剂的质量比为3:20:8:30。

9、进一步，步骤s3所述的聚丙烯、改性添加剂和过氧化苯甲酰的质量比100:30:3，改性聚丙烯、硝酸铁和去离子水的用量比为6g:0.5g:15ml。

10、进一步，所述的改性剂由如下步骤制成：

11、将1,2,2,6,6-五甲基哌啶醇、环氧氯丙烷和dmf混合均匀，在转速为150-200r/min，温度为30-40℃的条件下，搅拌并加入氢氧化钠溶液保持ph值为12，进行反应6-8h，制得中间体1，将中间体1、乙二胺和dmf混合均匀，在转速为120-150r/min，温度为20-25℃，ph值为10-11的条件下，进行反应4-6h，调节至中性，加入丙烯酰氯，继续反应1-1.5h，制得改性剂。

12、进一步，所述的1,2,2,6,6-五甲基哌啶醇和环氧氯丙烷的摩尔比为1:1，中间体1、乙二胺和丙烯酰氯的摩尔比为4:1:4。

13、进一步，所述的强化剂由如下步骤制成：

14、步骤b1：将3-氨丙基甲基二乙氧基硅烷、马来酸酐和dmf混合均匀，在转速为150-200r/min，温度为5-10℃的条件下，搅拌10-15min后，升温至55-60℃，进行反应30-40min，加入三乙胺、醋酸酐和醋酸镍，继续反应2-3h，制得改性单体；

15、步骤b2：将改性单体、3-巯丙基甲基二甲氧基硅烷和去离子水混合，在转速为200-300r/min，温度为60-70℃的条件下，搅拌10-15min后，加入浓硫酸和1,1,3,3-四甲基二硅氧烷，进行反应4-6h后，调节ph至中性，制得双氢端聚硅氧烷；

16、步骤b3：将双氢端聚硅氧烷和dmf混合均匀，在转速为150-200r/min，温度为50-60℃的条件下，搅拌并加入氯铂酸，进行反应10-15h后，加入4-乙烯基苯甲醛，继续反应6-8h，制得改性聚硅氧烷，将改性聚硅氧烷、邻苯二胺、焦亚硫酸钠和dmf混合均匀，在转速为150-200r/min，温度为150-160℃的条件下，进行反应1-1.5h，制得强化剂。

17、进一步，步骤b1所述的3-氨丙基甲基二乙氧基硅烷、马来酸酐、三乙胺、醋酸酐和醋酸镍的用量比为50mmol:50mmol:5ml:12ml:3.5g。

18、进一步，步骤b2所述的改性单体、3-巯丙基甲基二甲氧基硅烷、去离子水和1,1,3,3-四甲基二硅氧烷的用量比为2mmol:1mmol:20ml:1.5mmol，浓硫酸的用量为改性单体、3-氨丙基甲基二乙氧基硅烷和1,1,3,3-四甲基二硅氧烷质量和的1-1.5％。

19、进一步，步骤b3所述的双氢端聚硅氧烷和4-乙烯基苯甲醛的摩尔比为1:2，氯铂酸在双氢端聚硅氧烷、4-乙烯基苯甲醛和dmf混合液中的浓度为10-15ppm，改性聚硅氧烷、邻苯二胺和焦亚硫酸钠的用量比为2.5mmol:5mmol:1g。

20、本发明的有益效果：本技术制备的一种抗老化聚丙烯材料以六水合硝酸镁和九水合硝酸铝为原料通过水热合成法形成水滑石结构，制得前驱体，将前驱体和改性剂通过离子交换，使得改性剂分子插入前驱体的层间，再加入强化剂在光照条件下，改性剂分子上的双键和强化剂上的巯基反应，通过照射时间和强化剂的加入量的控制防止强化剂分子上的巯基和双键反应，制得改性添加剂，将聚丙烯和改性添加剂熔融共混，使得改性添加剂上的双键接枝到聚丙烯分子中，增强改性添加剂与聚丙烯分子的配合，制得改性聚丙烯，将改性聚丙烯浸泡在硝酸铁水溶液中，改性聚丙烯表面的咪唑基能够与铁离子配合交联，在表面形成铁的络合物，在受到紫外光的照射时，能够猝灭被紫外线激发的分子或基团的激发态，使其回到基态，并将能量以热量、荧光和磷光的形式散发，同时表面的铁络合物能够阻挡紫外光直接照射聚丙烯分子，增加了材料的抗老化性，改性剂以1,2,2,6,6-五甲基哌啶醇和环氧氯丙烷为原料，使得1,2,2,6,6-五甲基哌啶醇上的醇羟基和环氧氯丙烷上的环氧基反应，再在碱性条件下闭环，制得中间体1，将中间体1和乙二胺反应，使得中间体1上的环氧基和乙二胺上的氨基反应形成新的醇羟基，再与丙烯酰氯反应，使得酰氯与羟基反应，制得改性剂，改性剂上含有受阻胺结构，受到光照后转变为氮氧自由基，能够捕获聚合物所产生自由基并使之失活，生成相应的酯及过氧化酯，强化剂以3-氨丙基甲基二乙氧基硅烷和马来酸酐为原料，使得马来酸酐开环与3-氨丙基甲基二乙氧基硅烷上的氨基反应后再闭环，制得改性单体，将改性单体和3-巯丙基甲基二甲氧基硅烷先水解再与1,1,3,3-四甲基二硅氧烷聚合，形成双氢端聚硅氧烷，将双氢端聚硅氧烷与4-乙烯基苯甲醛反应，使得双氢端聚硅氧烷上的si-h与4-乙烯基苯甲醛上的双键反应，制得改性聚硅氧烷，将改性聚硅氧烷与邻苯二胺反应，使得苯甲醛剂与邻苯二胺反应形成咪唑，强化剂分子主链为有机硅链段能够增强聚丙烯材料的耐热氧老化性，进而增加聚丙烯材料的使用寿命。