一种高透光高耐候聚丙烯颗粒及其制备方法与流程

本发明涉及聚丙烯颗粒，具体为一种高透光高耐候聚丙烯颗粒及其制备方法。

背景技术：

1、聚丙烯因质轻、易加工广泛用于户外透光制品，但分子链在紫外光与热氧作用下易发生降解，导致性能劣化。现有耐候改性手段存在显著局限：小分子光稳定剂易迁移析出、耐候时效短，且添加量过高会大幅降低材料透光性；常规无机纳米填料易团聚，不仅无法实现光稳定剂长效控释，还会引发光散射导致透光率骤降，同时难以兼顾力学性能提升。zif-8等金属有机框架作为光稳定剂载体，存在表面亲水、与聚丙烯相容性差的缺陷，共混过程中易团聚，严重影响制品光学与力学性能。因此，开发兼具高透光性、超长耐候性与优异力学性能的聚丙烯改性技术，是推动户外透光聚丙烯制品规模化应用的核心需求。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种高透光高耐候聚丙烯颗粒及其制备方法，以解决现有技术中存在的问题。

2、为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种高透光高耐候聚丙烯颗粒的制备方法，包括以下步骤：

3、（1）将六水合硝酸锌按质量比1~3:50溶于混合溶剂中，室温下搅拌20min得到溶液a；将2-甲基咪唑按质量比3~4:50溶于相同混合溶剂，依次加入2-甲基咪唑质量0.005~0.015倍的受阻胺光稳定剂和2-甲基咪唑质量0.01~0.02倍的紫外吸收剂，超声溶解15min后形成溶液b；在剧烈搅拌下将溶液a快速倾入溶液b，继续保持室温搅拌2h，离心10min收集沉淀，用无水甲醇洗涤3次，置于真空烘箱中于60℃干燥12h得到自制纳米颗粒；

4、（2）将自制纳米颗粒与去离子水按质量比1~2:50混合，冰浴中超声分散30min得到均匀悬浮液；另取自制纳米颗粒质量4~6倍的硬脂酸钠水溶液，在50℃水浴搅拌下，滴加入悬浮液中，保持该温度反应1~2h；随后缓慢滴入硬脂酸钠水溶液同质量的氯化钙水溶液，滴毕继续搅拌30min；离心10min，弃上清，洗涤3次，在60℃真空干燥至恒重即得表面改性的自制纳米颗粒；

5、（3）将表面改性的自制纳米颗粒与均聚聚丙烯粉料按1:8~10混合5min，进行双螺杆挤出，并以超声辅助，经水浴冷却、风干、切粒，制得母粒；将所得母粒与均聚聚丙烯粉料再次按1:8~10的质量比混合均匀，在无超声的常规双螺杆挤出机上以相同温度分布重新挤出造粒，得到高透光高耐候聚丙烯颗粒。

6、进一步的，步骤（1）所述混合溶剂为：混合溶剂为体积比为1:1的甲醇-去离子水混合溶剂。

7、进一步的，步骤（1）所述受阻胺光稳定剂为：4-羟基-2,2,6,6-四甲基哌啶。

8、进一步的，步骤（1）所述紫外吸收剂为：2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮。

9、进一步的，步骤（1）所述自制纳米颗粒为：粒径为20~50nm。

10、进一步的，步骤（2）所述硬脂酸钠水溶液为：0.01mol/l的硬脂酸钠水溶液。

11、进一步的，步骤（2）所述氯化钙水溶液为：0.005mol/l的氯化钙水溶液。

12、进一步的，步骤（3）所述均聚聚丙烯粉料为：熔融指数5g/10min。

13、进一步的，步骤（3）所述高透光高耐候聚丙烯颗粒的规格为：直径2mm，长度3mm。

14、进一步的，一种高透光高耐候聚丙烯颗粒的应用，取聚丙烯颗粒置于真空烘箱中，在80℃、-0.09mpa条件下干燥2h，使颗粒含水率降至0.05%以下，取出后进行注塑成型，各段温度从加料口至喷嘴依次设定为190℃、210℃、220℃、220℃、215℃，模具通入循环冷水保持模温40℃，注射压力70mpa，注射速度40mm/s，保压压力50mpa、保压时间6秒，冷却时间20秒，开模后得到厚度2mm的高透光高耐候聚丙烯材料。

15、与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：

16、本发明将表面改性的自制纳米颗粒与均聚聚丙烯粉料混合挤出造粒，以实现高透明、高耐候及良好的力学性能的效果。

17、本发明先通过室温水相自组装，使六水合硝酸锌与2-甲基咪唑在结晶生成zif-8金属有机框架的同时，将受阻胺光稳定剂htmp和紫外吸收剂bp-3原位封装于其纳米孔道内，形成负载光稳定剂的自制纳米颗粒，再利用硬脂酸钠与颗粒表面锌位点的配位吸附及氯化钙的原位离子交换，在颗粒外表面生成硬脂酸钙单分子层，使粒子由高能亲水转为强疏水，最后与聚丙烯粉料经超声辅助双螺杆熔融共混挤出，获得高透光高耐候聚丙烯颗粒；当聚丙烯制品在户外使用时，光氧化降解产生的微量酸性产物会逐步蚀刻zif-8骨架，促使孔道内封存的光稳定剂释放，精准作用于正在发生老化的微区，从而实现对降解链反应的主动截断，实现缓释超长耐候防护；单分散的zif-8纳米粒子作为超高密度异相成核剂，在聚丙烯结晶过程中使其结晶尺寸大幅下降，从而消除晶区间的光散射，同时，表面原位生成的硬脂酸钙单分子层因其低表面能，避免的粒子团聚，二者协同赋予材料极好的透光性；硬脂酸钙修饰层与超声分散的协同作用，确保了纳米粒子的原生级均匀分布，高模量颗粒在基体中形成密集的物理交联网络，极大限制分子链运动，赋予材料良好的力学性能。

1.一种高透光高耐候聚丙烯颗粒的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种高透光高耐候聚丙烯颗粒，其特征在于，步骤（1）所述混合溶剂为：混合溶剂为体积比为1:1的甲醇-去离子水混合溶剂。

3.根据权利要求1所述的一种高透光高耐候聚丙烯颗粒，其特征在于，步骤（1）所述受阻胺光稳定剂为：4-羟基-2,2,6,6-四甲基哌啶。

4.根据权利要求1所述的一种高透光高耐候聚丙烯颗粒，其特征在于，步骤（1）所述紫外吸收剂为：2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮。

5.根据权利要求1所述的一种高透光高耐候聚丙烯颗粒，其特征在于，步骤（1）所述自制纳米颗粒为：粒径为20~50nm。

6.根据权利要求1所述的一种高透光高耐候聚丙烯颗粒，其特征在于，步骤（2）所述硬脂酸钠水溶液为：0.01mol/l的硬脂酸钠水溶液。

7.根据权利要求1所述的一种高透光高耐候聚丙烯颗粒，其特征在于，步骤（2）所述氯化钙水溶液为：0.005mol/l的氯化钙水溶液。

8.根据权利要求1所述的一种高透光高耐候聚丙烯颗粒，其特征在于，步骤（3）所述均聚聚丙烯粉料为：熔融指数5g/10min。

9.根据权利要求1所述的一种高透光高耐候聚丙烯颗粒，其特征在于，步骤（3）所述高透光高耐候聚丙烯颗粒的规格为：直径2mm，长度3mm。

10.根据权利要求1所述的一种高透光高耐候聚丙烯颗粒的应用，其特征在于，取聚丙烯颗粒置于真空烘箱中，在80℃、-0.09mpa条件下干燥2h，使颗粒含水率降至0.05%以下，取出后进行注塑成型，各段温度从加料口至喷嘴依次设定为190℃、210℃、220℃、220℃、215℃，模具通入循环冷水保持模温40℃，注射压力70mpa，注射速度40mm/s，保压压力50mpa、保压时间6秒，冷却时间20秒，开模后得到厚度2mm的高透光高耐候聚丙烯材料。