一种防挂壁的塑料母粒及其制备方法和应用

摘要

本申请涉及高分子材料技术领域，具体公开了一种防挂壁的塑料母粒及其制备方法和应用。防挂壁的塑料母粒由包括以下重量份的组分制成：聚丙烯60‑85份，增强填料15‑35重量份，二苯甲酮15‑25份，含硅聚酯多元醇15‑20份，相容剂5‑12份；防挂壁的塑料母粒的制备方法为：先将聚丙烯熔融，再将增强填料与相容剂混合得到改性填料，然后将二苯甲酮、含硅聚酯多元醇、增强填料和母粒基体，在紫外光照射下共混，得到共熔物；将共熔物挤出、造粒，得到防挂壁的塑料母粒。本申请的防挂壁的塑料母粒可作为塑料制品的材料，其具有表面不易残留污染物、易清洗的效果；另外，本申请的制备方法有助于增强防挂壁的塑料母粒的疏水性能和疏油性能。

权利要求

1.一种防挂壁的塑料母粒，其特征在于，由包括以下重量份的组分制成：聚丙烯60‑85份，增强填料15‑35重量份，二苯甲酮15‑25份，含硅聚酯多元醇15‑20份，相容剂5‑12份。

2.根据权利要求1所述的防挂壁的塑料母粒，其特征在于：还包括2‑巯基乙醇8‑10重量份，所述含硅聚酯多元醇采用硅改性植物油多元醇。

3.根据权利要求2所述的防挂壁的塑料母粒，其特征在于：所述硅改性植物油多元醇按照如下步骤制备：将二甲基二甲氧基硅烷20‑30重量份和植物油多元醇8‑12重量份混合，升温至65‑75℃，反应1.8‑2.2h后，得到硅改性植物油多元醇。

4.根据权利要求1所述的防挂壁的塑料母粒，其特征在于：所述相容剂采用硅烷偶联剂KH‑570或KH‑590中的一种。

5.根据权利要求4所述的防挂壁的塑料母粒，其特征在于：还包括甜菜碱10‑15重量份，所述硅烷偶联剂采用KH‑590。

6.根据权利要求1所述的防挂壁的塑料母粒，其特征在于：所述增强填料是纳米SiO2和纳米TiO2中的一种。

7.权利要求1所述的防挂壁的塑料母粒的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：S1、按重量份，将聚丙烯在180‑220℃的条件下熔融，得到母粒基体；

S2、将增强填料与相容剂混合均匀，得到改性填料；

S3、在180‑220℃的条件下，将二苯甲酮、含硅聚酯多元醇和改性填料加入母粒基体中，在紫外光照射下，熔融共混8‑15min，得到共熔物；

S4、在180‑220℃的条件下，将共熔物挤出、造粒，得到防挂壁的塑料母粒。

8.根据权利要求7所述的防挂壁的塑料母粒的制备方法，其特征在于：当原料中添加有

8‑10重量份的2‑巯基乙醇时，所述含硅聚酯多元醇选用硅改性植物油多元醇，在S3步骤中，预先将硅改性植物油多元醇与2‑巯基乙醇，在紫外光照射下，共混8‑15min，得到共混物，再将二苯甲酮、共混物和改性填料加入母粒基体中。

9.根据权利要求7所述的防挂壁的塑料母粒的制备方法，其特征在于：当原料中添加有

10‑15重量份的甜菜碱时，所述相容剂选用KH‑590，在S3步骤中，将二苯甲酮、含硅聚酯多元醇、改性填料和甜菜碱加入母粒基体中。

10.权利要求1‑6任意一项所述的防挂壁的塑料母粒的应用，其特征在于：所述防挂壁的塑料母粒应用在塑料制品中。

说明书

一种防挂壁的塑料母粒及其制备方法和应用

技术领域

[0001] 本申请涉及塑料母粒技术领域，更具体地说，它涉及一种防挂壁的塑料母粒及其制备方法和应用。

背景技术

[0002] 塑料母粒是指将载体树脂、助剂和填料等原料，经过混合、熔融、挤出、切粒等加工过程制得的颗粒料。塑料母粒广泛应用于水管、采样管或塑料玩具等领域。

[0003] 相关技术中，采用聚丙烯作为载体树脂，添加补强填料和偶联助剂，可以制备得到塑料母粒；将塑料母粒经过熔融、挤出和注塑等工艺，可以制成采样管。当采样管用于滴加试验时，需要先将试液吸入采样管内，再将试液滴加到待测液体中。

[0004] 针对上述中的相关技术，发明人认为由于有试液残留在采样管的管壁上，所以容易导致试液添加的量不准。

发明内容

[0005] 为了改善试液容易残留在采样管的管壁上的问题，本申请提供一种防挂壁的塑料母粒及其制备方法和应用。

[0006] 第一方面，本申请提供一种防挂壁的塑料母粒，采用如下的技术方案：一种防挂壁的塑料母粒，由包括以下重量份的组分制成：聚丙烯60‑85份，增强填料15‑35重量份，二苯甲酮15‑25份，含硅聚酯多元醇15‑20份，相容剂5‑12份。

[0007] 通过采用上述技术方案，在紫外光下，二苯甲酮可以夺取聚丙烯表面的氢原子，生成表面自由基，含硅聚酯多元醇含有大量羟基，羟基可以作为交联位点，与表面自由基交联，使得含硅聚酯多元醇接枝在聚丙烯的表面，由于含硅聚酯多元醇的表面能低，因此，可以降低塑料母粒的表面能，增强塑料母粒的疏水和疏油性能；相容剂可以改善增强填料、二苯甲酮和含硅聚酯多元醇与聚丙烯的相容性；增强填料可以增大塑料母粒的强度，有助于塑料母粒成型；使用这种塑料母粒，可以制备出疏水性和疏油性均较好的采样管，有利于减少试液残留在采样管的管壁上；

[0008] 因此，本申请通过改善塑料母粒疏水性和疏油性，可以制备出防挂壁的塑料母粒，采用防挂壁的塑料母粒制成的采样管，改善了试液容易残留在采样管的管壁上的问题。

[0009] 优选的，还包括2‑巯基乙醇8‑10重量份，所述含硅聚酯多元醇采用硅改性植物油多元醇。

[0010] 通过采用上述技术方案，由于硅改性植物油多元醇中含有大量的不饱和双键，2‑巯基乙醇含有巯基，在紫外光照射下，二苯甲酮可以引发巯基与不饱和双键发生反应，从而提供更多的羟基交联位点，有助于硅改性植物油多元醇接枝在聚丙烯上，进一步增强塑料母粒的疏水和疏油性能。

[0011] 优选的，所述硅改性植物油多元醇按照如下步骤制备：

[0012] 将二甲基二甲氧基硅烷20‑30重量份和植物油多元醇8‑12重量份混合，升温至65‑75℃，反应1.8‑2.2h后，得到硅改性植物油多元醇。

[0013] 通过采用上述技术方案，二甲基二甲氧基硅烷常温下是液态，流动性好，使用方便；二甲基二甲氧基硅烷的结构中含有活性氢，与植物油多元醇的相容性好，有利于制备出硅改性植物油多元醇。

[0014] 优选的，所述相容剂采用硅烷偶联剂KH‑570或KH‑590中的一种。

[0015] 通过采用上述技术方案，KH‑570或KH‑590均能够很好的改善增强填料与聚丙烯的相容性，有助于增强填料均匀分散在熔融态的聚丙烯中。

[0016] 优选的，还包括甜菜碱10‑15重量份，所述硅烷偶联剂采用KH‑590。

[0017] 通过采用上述技术方案，甜菜碱可以与水分子发生强相互作用，形成水化层，使得水或油难以与该水化层修饰的表面直接接触，KH‑590既能与聚丙烯发生偶联作用，又可以与甜菜碱发生化学反应，有助于甜菜碱接枝在塑料母粒的表面，因此，甜菜碱和KH‑590，有助于增强塑料母粒的疏水和疏油性能，当使用上述塑料母粒制成的采样管滴加试液时，可以减少试液残留在采样管的管壁上。

[0018] 优选的，所述增强填料是纳米SiO2和纳米TiO2中的一种。

[0019] 通过采用上述技术方案，加入纳米SiO2和纳米TiO2，有助于增强塑料母粒成型；而且纳米SiO2和纳米TiO2均具有抗紫外老化的效果，可以增强塑料母粒的耐老化性能，有助于制备的采样管长期保存。

[0020] 第二方面，本申请提供一种防挂壁的塑料母粒的制备方法，采用如下的技术方案：

[0021] 一种防挂壁的塑料母粒的制备方法，包括以下步骤：

[0022] S1、按重量份，将聚丙烯在180‑220℃的条件下熔融，得到母粒基体；

[0023] S2、将增强填料与相容剂混合均匀，得到改性填料；

[0024] S3、在180‑220℃的条件下，将二苯甲酮、含硅聚酯多元醇和改性填料加入母粒基体中，在紫外光照射下，熔融共混8‑15min，得到共熔物；

[0025] S4、在180‑220℃的条件下，将共熔物挤出、造粒，得到防挂壁的塑料母粒。

[0026] 通过采用上述技术方案，本方法先使用相容剂将增强填料改性，使得增强填料可以均匀分散在母粒基体中；再将二苯甲酮、含硅聚酯多元醇、改性填料和母粒基体共混，有助于进行接枝反应，降低塑料母粒的表面能，因此，本方法有助于增强防挂壁的塑料母粒的疏水性能和疏油性能。

[0027] 优选的，当所述原料中添加有8‑10重量份的2‑巯基乙醇时，所述含硅聚酯多元醇选用硅改性植物油多元醇，在S3步骤中，预先将硅改性植物油多元醇与2‑巯基乙醇，在紫外光照射下，共混8‑15min，得到共混物，再将二苯甲酮、共混物和改性填料加入母粒基体中。

[0028] 通过采用上述技术方案，先将硅改性植物油多元醇和2‑巯基乙醇进行反应，有助于增加羟基交联位点；再将共混物加入母粒基体中，有助于进行接枝反应。

[0029] 优选的，当所述原料中添加有10‑15重量份的甜菜碱时，所述相容剂选用KH‑590，在S3步骤中，将二苯甲酮、含硅聚酯多元醇、改性填料和甜菜碱加入母粒基体中。

[0030] 通过采用上述技术方案，将甜菜碱在S3步骤中与KH‑590一同加入反应中，使得甜菜碱能够与KH‑590反应，有助于甜菜碱接枝在聚丙烯上。

[0031] 第三方面，本申请提供一种防挂壁的塑料母粒作为塑料制品材料的应用。

[0032] 一种防挂壁的塑料母粒的应用，所述防挂壁的塑料母粒应用在塑料制品中。

[0033] 通过采用上述技术方案，采用本申请的防挂壁的塑料母粒制备的塑料制品，均具有强度较高、表面不易残留污染物、易清洗的效果。

[0034] 综上所述，本申请具有以下有益效果：

[0035] 1、由于本申请采用二苯甲酮和含硅聚酯多元醇，增强了塑料母粒的疏水和疏油性能，改善了试液容易残留在采样管的管壁上的问题；

[0036] 2、本申请中优选采用2‑巯基乙醇和硅改性植物油多元醇，由于二苯甲酮引发巯基与不饱和双键发生反应，提供更多的羟基交联位点，有助于硅改性植物油多元醇接枝在聚丙烯上，进一步增强塑料母粒的疏水和疏油性能；

[0037] 3、本申请中优选采用甜菜碱和KH‑590，可以在塑料母粒的表面形成水化层，有助于增强塑料母粒的疏水和疏油性能；

[0038] 4、本申请中优选采用纳米SiO2和纳米TiO2，可以增强塑料母粒的耐紫外老化性能；

[0039] 5、本申请的方法，先将增强填料改性，再将二苯甲酮、含硅聚酯多元醇、改性填料和母粒基体共混一定的时间，有助于增强防挂壁的塑料母粒的疏水性能和疏油性能；

[0040] 6、采用本申请的防挂壁的塑料母粒制备的塑料制品，均具有强度较高、表面不易残留污染物、易清洗的效果。

具体实施方式

[0041] 为了减少试液残留在采样管的管壁上，相关技术中采用在采样管的内壁上，涂含氟疏油层或疏水层的方式，以减少试液残留在采样管的内壁上；但是，当采样管多次使用以后，采样管上附着的涂层会溶解和脱落，容易导致试液残留在采样管的管壁上；而且，含氟涂层价格昂贵，具有生物毒性和生物累积性，不利于保护环境和降低成本。

[0042] 为了进一步改善试液容易残留在采样管的管壁上的问题，本申请研发了一种防挂壁的塑料母粒，而且本申请的防挂壁的塑料母粒不添加含氟物质，所用原料具有安全无毒、环境友好和价格适中等特点，有助于降低对环境和人体的伤害，降低生产成本。

[0043] 以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。

[0044] 本申请所用原料均可通过市售获得。其中，菜籽油和葵花籽油均为金龙鱼牌食用油，阳离子交换树脂购自济南汇锦川化工有限公司的CAS9002‑29‑3，二乙醇胺购自济南普莱华化工有限公司，二甲基二甲氧基硅烷购自山东力昂新材料科技有限公司，聚酯多元醇hk‑1380购自济宁华凯树脂有限公司，甜菜碱为购自苏州市乳洁化工有限公司的十八烷基丙基羟磺基甜菜碱，聚丙烯为购自山东昌耀新材料有限公司的CY‑‑148572，二苯甲酮购自上海凯赛化工有限公司，2‑巯基乙醇为购自艾特(山东)新材料有限公司，硅烷偶联剂KH‑570和KH‑590均购自济南荣广化工有限公司，纳米SiO2和纳米TiO2均购自恒格纳米科技有限公司。

[0045] 含硅聚酯多元醇的制备例

[0046] 制备例1

[0047] 本制备例制备得到硅改性植物油多元醇，本制备例所用原料的配比如表一所示。

[0048] (1)将植物油、冰醋酸和阳离子交换树脂，均加入搅拌器中，在140r/min下搅拌5min，再在55℃下，加入质量分数为30％的过氧化氢溶液，反应5h后，得到共熔物；

[0049] (2)将10kg共熔物加入反应器中，再向反应器中加入0.2kg氢氧化锂催化剂，将反应器的温度提高到95℃，再向反应器中加入二乙醇胺，在95℃下进行开环反应3h后，自然冷却至室温，得到植物油多元醇；

[0050] (3)将二甲基二甲氧基硅烷和10kg植物油多元醇，均加入反应装置中，升温至65℃，在氮气保护下进行开环反应，反应2.5h，得到硅改性植物油多元醇。

[0051] 表一 制备例1的原料配比表

[0052]

[0053] 制备例2

[0054] 本制备例制备得到硅改性聚酯多元醇。

[0055] 将25kg二甲基二甲氧基硅烷和10kg聚酯多元醇hk‑1380，均加入反应装置中，升温至65℃，在氮气保护下进行开环反应，反应2.5h，得到硅改性聚酯多元醇。

[0056] 实施例

[0057] 实施例1‑6

[0058] 如表二所示，实施例1‑6的主要区别在于原料的配比不同。

[0059] 以下以实施例1为例进行说明。

[0060] 一种防挂壁的塑料母粒，按照以下步骤制备：

[0061] S1、按重量，将聚丙烯加入带玻璃窗的单螺杆挤出机中，在200℃的条件下熔融，得到母粒基体；

[0062] S2、将增强填料与相容剂均加入混合器中，在140r/min下搅拌10min，得到改性填料；

[0063] S3、将二苯甲酮、含硅聚酯多元醇和改性填料均加入单螺杆挤出机中，使用紫外线发射灯从玻璃窗向单螺杆挤出机内照射，在紫外光照射下，熔融共混12min，得到共熔物；

[0064] S4、在200℃、螺杆转速为180r/min的条件下，将共熔物挤出，制成大小的颗粒，得到防挂壁的塑料母粒。

[0065] 表二 实施例1‑6的原料配比表

[0066]

[0067]

[0068] 实施例7

[0069] 本实施例与实施例3的不同之处在于，S3步骤中，先将制备例1制得的硅改性植物油多元醇与8kg的2‑巯基乙醇一同加入搅拌器中，在紫外光照射下，以140r/min的速度，混合12min，制得共混物，再将二苯甲酮、共混物和相容剂加入单螺杆挤出机中。

[0070] 实施例8

[0071] 本实施例与实施例3的不同之处在于，S3步骤中，先将制备例1制得的硅改性植物油多元醇与9kg的2‑巯基乙醇一同加入搅拌器中，在紫外光照射下，以140r/min的速度，混合12min，制得共混物，再将二苯甲酮、共混物和相容剂加入单螺杆挤出机中。

[0072] 实施例9

[0073] 本实施例与实施例3的不同之处在于，S3步骤中，先将制备例1制得的硅改性植物油多元醇与10kg的2‑巯基乙醇一同加入搅拌器中，在紫外光照射下，以140r/min的速度，混合12min，制得共混物，再将二苯甲酮、共混物和相容剂加入单螺杆挤出机中。

[0074] 实施例10

[0075] 本实施例与实施例5的不同之处在于，S3步骤中，先将制备例1制得的硅改性植物油多元醇与9kg的2‑巯基乙醇一同加入搅拌器中，在紫外光照射下，以140r/min的速度，混合12min，制得共混物，再将二苯甲酮、共混物和相容剂加入单螺杆挤出机中。

[0076] 实施例11

[0077] 本实施例与实施例3的不同之处在于，S3步骤中，还加入甜菜碱10kg。

[0078] 实施例12

[0079] 本实施例与实施例3的不同之处在于，S3步骤中，还加入甜菜碱12.5kg。

[0080] 实施例13

[0081] 本实施例与实施例3的不同之处在于，S3步骤中，还加入甜菜碱15kg。

[0082] 对比例

[0083] 对比例1

[0084] 一种溶剂型疏水疏油性纳米杂化氟硅树脂按如下步骤制备：在装有回流冷凝管、温度计、搅拌器的250mL，按重量，将45g十七氟癸基/三甲氧硅乙基共改性硅油、10g十七氟癸基三氯硅烷、20g官能度＝4正硅酸甲酯加入三颈瓶中，搅拌混合均匀，得75g混合物A；然后，向混合物A中加入225g的三氟乙醇溶剂以及9g含固量为35％、平均粒径约为30nm的辛基改性纳米硅溶胶，搅拌混匀，得混合物B；将B加热升温至70℃，再滴加7.1g去离子水，反应1.5h后，在85℃下蒸除187.0g溶剂，得到溶剂型疏水疏油性纳米杂化氟硅树脂，树脂含量(以质量分数计)约为50％。

[0085] 对比例2

[0086] 如表三所示，一种高疏水性耐刮擦聚丙烯材料，按照如下步骤制备：将原料加入高速混合器中，混合5min后，将原料加入双螺杆挤出机中，按照：一区温度170～180℃，二区温度175～185℃，三区温度180～190℃，四区温度180～190℃，五区温度180～190℃，机头温度180～200℃，主机转速300～450r/min的加工工艺；挤出、造粒，得到高疏水性耐刮擦聚丙烯材料。

[0087] 表三 对比例2的原料配比表

[0088]原料 用量/kg
PP 68.1
纳米硫酸钡 15
Javachem 8
AF 8
硅酮母粒 4
纳米氧化锌 4
抗氧剂 0.4
润滑剂 0.5

[0089] 对比例3

[0090] 本对比例与实施例3的不同之处在于，不含二苯甲酮。

[0091] 对比例4

[0092] 本对比例与实施例3的不同之处在于，不含含硅聚酯多元醇。

[0093] 对比例5‑10

[0094] 如表四所示，与实施例1的不同之处在于，对比例5‑10的原料的配比不同。

[0095] 表四 对比例5‑10的原料配比表

[0096]

[0097] 性能检测试验

[0098] 将实施例1‑13和对比例2‑10制得的产品分别制成相同规格的采样管；从市场采购一批与实施例1制得的采样管，规格和密度均相同的聚丙烯材料制成的采样管，将对比例1制得溶剂型疏水疏油性纳米杂化氟硅树脂均匀涂在采购的采样管的管壁上，液膜厚度约2‑3μm，室温下放置2‑3min，再在160℃下，烘干25min，得到含氟涂膜采样管。

[0099] 根据GB/T1040.2‑2006检测上述所得的各个采样管的拉伸强度，根据GB/T9341‑2008检测上述所得的各个采样管的弯曲强度，根据GB/T30693‑2014检测上述所得的各个采样管在连续使用第3000次的水接触角和油接触角，检测结果如表五所示。

[0100] 表五 实施例1‑13和对比例1‑10制备的采样管的性能检测数据表[0101]

[0102] 结合实施例1‑6和对比例1‑2、对比例5‑10并结合表五可以看出，相比于对比例1‑2、对比例5‑10的采样管，实施例1‑6的采样管的拉伸强度和弯曲强度均较大，这说明的采样管的耐磨擦性能得到了提升，而且，实施例1‑6的采样管的水接触角和油接触角均较大，这说明在实施例1‑6的条件下制备的采样管，具有更好的疏水和疏油性能，可以更好的减少样品残留在采样管上。

[0103] 相比于实施例5的采样管，实施例4的采样管的水接触角和油接触角更大，这说明采用硅改性植物油多元醇可以更好的改善采样管的疏水、疏油性能。

[0104] 结合实施例3、实施例7‑10并结合表五可以看出，相比于实施例3的采样管，实施例7‑10的采样管的水接触角和油接触角均较大，这说明，加入2‑巯基乙醇有助于改善采样管的疏水、疏油性能；相比于实施例10，实施例7‑9的采样管的水接触角和油接触角更大，这说明2‑巯基乙醇与硅改性植物油多元醇同时存在时，能够进一步增强采样管的疏水、疏油性能。

[0105] 结合实施例3、实施例11‑13并结合表五可以看出，相比于实施例3，实施例11‑13的采样管的水接触角和油接触角均较大，这说明加入甜菜碱有助于增强采样管的疏水、疏油性能。

[0106] 结合实施例3、对比例3‑4并结合表五可以看出，相比于实施例3，对比例3‑4的水接触角和油接触角均较小，这说明在二苯甲酮和含硅聚酯多元醇同时存在下，有助于增强采样管的疏水、疏油性能。

[0107] 本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。