CN102618127A - 一种聚丙烯表面改性底胶及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种聚丙烯表面改性底胶,由A组分和B组分组成,按重量计,A组分的组成为胺类物质9.9-33.3%、溶剂I 66.7-90.1%,B组分的组成为树脂16.7-54.5%、溶剂II45.5-83.3%,A组分与B组分的混合比例为(2-6)∶1。本发明还提供上述聚丙烯表面改性底胶的一种制备方法。本发明的聚丙烯表面改性底胶易于配制,成本较低,且能极大地增强聚丙烯材料的附着力,作用明显,从而较容易实现工业化。另外,本发明的聚丙烯表面改性底胶具有粘度低、耐热性好、性能稳定等优点,易于涂布,并形成性能好的表面涂层。
Description
技术领域
本发明涉及涂料组合物,具体地说,涉及一种聚丙烯表面改性底胶及其制备方法。
背景技术
随着社会工业生产的发展,人们对环保的要求越来越高。工程塑料中,虽然聚氯乙烯(PVC)拥有很多优点,但是其废弃物的处理难以达到环保的要求,因此,在某些领域,聚氯乙烯已经被其它的工程塑料(如聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)等)所代替。
聚丙烯于1957年实现工业化生产,已成为通用热塑性树脂发展最快的品种,是合成树脂的第二大品种。聚丙烯生产工艺简单,原料来源丰富,具有密度小、力学性能优良、电绝缘性良好、介电常数较小、耐应力开裂、耐化学药品腐蚀等优点,而且,经过改性之后大都可以达到环保的标准,可回收再利用或快速生物降解,对环境不造成污染。
虽然聚丙烯材料物理化学性能都很优异,但是它难于与其他物质粘接,使其在更多领域的应用受到了限制。聚丙烯难于与其他物质粘接,其原因大致归结于下述四个方面:非极性,润湿能力差,结晶度高,存在弱的边界层。为改善聚丙烯的粘接性能,人们已研究出很多方法对聚烯烃进行表面处理,来提高其极性及表面能,常见的方法有:物理表面磨损法、火焰处理法、等离子处理法、辐射法、化学氧化法、电晕放电法、底漆促进剂法等。其中底漆促进剂法处理效果较好,但是,现有的底胶制备工艺复杂,成本高,且使用效果仍不够理想。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种聚丙烯表面改性底胶及其制备方法,这种聚丙烯表面改性底胶易于配制,成本较低,能极大地增强聚丙烯材料的附着力。采用的技术方案如下:
一种聚丙烯表面改性底胶,其特征在于由A组分和B组分组成,按重量计,A组分的组成为胺类物质9.9-33.3%、溶剂I 66.7-90.1%,B组分的组成为树脂16.7-54.5%、溶剂II 45.5-83.3%,A组分与B组分的混合比例为(2-6)∶1。
上述胺类物质为助剂,可以较好地促进底胶的力学性能(如提高剥离强度),改变聚丙烯材料表面的极性。优选上述胺类物质为乙烯基三胺、氨乙基哌嗪、1,2-二氨基环己烷、异佛尔酮二胺、亚甲基双环己烷胺、乙二胺、二乙烯三胺和三甲基六亚甲基二胺中的一种或其中两种的混合物。取其中两种胺类物质的混合物时,两种胺类物质可按(1-5)∶1比例混合。
上述树脂能极大地改善聚丙烯材料表面的极性,从而增强聚丙烯材料的粘接性能。优选上述树脂为乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、异氰酸酯、异硫氰酸酯、聚丙烯与马来酸酐接枝共聚物、聚丙烯与马来酸酯接枝共聚物、聚丙烯与丙烯酸接枝共聚物、聚丙烯与丙烯酯接枝共聚物、聚氯酯中的一种或其中两种的混合物。取其中两种树脂的混合物时,两种树脂可按(1-3)∶1比例混合。
上述溶剂I用于溶解胺类物质。优选上述溶剂I为水、甲醇、乙醇、丁醇、环氧丙烷、丙酮、丁酮、乙酸乙酯、乙二醇、乙酸、吡啶、乙腈或四氢呋喃。
上述溶剂II用于溶解树脂。优选上述溶剂II为水、乙醇、丁醇、乙醚、丙酮、丁酮、乙酸乙酯、乙二醇、乙酸、二甲苯、吡啶、乙腈或四氢呋喃。
上述溶剂I、溶剂II的具体种类可以相同,也可以不同。
另一方面,本发明还提供了上述聚丙烯表面改性底胶的一种制备方法,这种制备方法包括下述步骤:
(1)制备A组分:按胺类物质9.9-33.3%、溶剂I 66.7-90.1%的重量比例,配备胺类物质和溶剂I;然后将胺类物质和溶剂I加入带有温度计、搅拌器和加热装置的反应釜中,运行加热装置将反应釜中的温度控制在60-90℃,在氮气保护下,运行搅拌器对胺类物质和溶剂I的混合物搅拌3-6小时,使胺类物质溶解在溶剂I中,得到A组分;
优选本步骤(1)中搅拌器的转速为600-1500rpm(转/分钟);
(2)制备B组分:按树脂16.7-54.5%、溶剂II45.5-83.3%的重量比例,配备树脂和溶剂II;然后将树脂和溶剂II加入到第二反应器中,加热使第二反应器中的物料(即树脂和溶剂II的混合物)的温度为80-120℃,并对第二反应器中的物料搅拌0.5-3小时(优选搅拌器的转速为400-800转/分钟),使树脂溶解在溶剂II中;然后停止加热,将第二反应器中的物料冷却至40-60℃,得到B组分,备用;
(3)将A组分和B组分按(2-6)∶1的重量比例进行混合,并搅拌至混合均匀,得到聚丙烯表面改性底胶。
优选本步骤(3)中,根据反应釜中A组分的重量,按照A组分和B组分的重量比例为(2-6)∶1,取B组分;然后将B组分加入到反应釜中,运行加热装置将反应釜中的温度控制在140-180℃,并运行搅拌器对A组分和B组分的混合物搅拌1-5小时;然后关闭加热装置,并继续保持搅拌,让反应釜中的物料自然冷却至25-60℃,得到聚丙烯表面改性底胶。优选本步骤(3)中搅拌器的转速为600-1500rpm(转/分钟)。
更优选本步骤(3)中,将B组分分多次加入到反应釜中:第一次加入B组分后运行加热装置将反应釜中的温度控制在140-180℃,并运行搅拌器对A组分和B组分的混合物进行搅拌,随后在保持搅拌的情况下进行后续次数加入B组分的操作。通常,将B组分分2-5次加入到反应釜中,在20-60分钟时间内将B组分全部加入到反应釜中,相邻两次加入B组分的时间间隔为4-12分钟。
在聚丙烯材料的表面涂上一层厚度只有0.01-0.02mm的上述聚丙烯表面改性底胶,可以极大的增强聚丙烯材料的附着力,通过这样特殊的表面处理,使聚丙烯材料表面可以使用普通油墨印刷,贴合效果很好,从而可作为环保新型装饰材料,能够替代PVC材料在装饰产业上的运用,具有重大的经济效益和社会效益。
本发明的聚丙烯表面改性底胶易于配制,成本较低,且能极大地增强聚丙烯材料的附着力,作用明显,从而较容易实现工业化。另外,本发明的聚丙烯表面改性底胶具有粘度低、耐热性好、性能稳定等优点,易于涂布,并形成性能好的表面涂层。通过本发明的聚丙烯表面改性底胶对聚丙烯材料进行表面处理,可以使聚丙烯更加广泛应用于家具、日用品、包装、电子、建筑和汽车等众多领域。
具体实施方式
实施例1
按下述步骤制备聚丙烯表面改性底胶:
(1)制备A组分:配备60千克胺类物质(均为乙二胺)和240千克溶剂I(均为乙醇);然后将胺类物质和溶剂I加入带有温度计、搅拌器和加热装置的反应釜中,运行加热装置将反应釜中的温度控制在60℃,在氮气保护下,运行搅拌器(搅拌器的转速为900rpm)对胺类物质和溶剂I的混合物搅拌4小时,使胺类物质溶解在溶剂I中,得到300千克A组分;
制得A组分后等待加入B组分;
(2)制备B组分:配备20千克树脂(均为乙烯-醋酸乙烯酯共聚物)和80千克溶剂II(均为丙酮);然后将树脂和溶剂II加入到第二反应器中,加热使第二反应器中的物料(即树脂和溶剂II的混合物)的温度为80℃,并对第二反应器中的物料搅拌2小时(搅拌器的转速为600转/分钟),使树脂溶解在溶剂II中;然后停止加热,将第二反应器中的物料冷却至50℃,得到100千克B组分,备用;
(3)将A组分和B组分按3∶1的重量比例进行混合,并搅拌至混合均匀,得到聚丙烯表面改性底胶。
上述步骤(3)依次包括下述步骤:
(3-1)将步骤(2)得到的100千克B组分加入到反应釜中,运行加热装置将反应釜中的温度控制在150℃,并运行搅拌器对A组分和B组分的混合物搅拌3小时(搅拌器的转速为900rpm);
本实施例中,将B组分分4次加入到反应釜中,相邻两次加入B组分的时间间隔为10分钟:第一次加入B组分后运行加热装置将反应釜中的温度控制在150℃,并运行搅拌器对A组分和B组分的混合物进行搅拌,随后在保持搅拌的情况下进行第二至第四次加入B组分的操作;
(3-2)关闭加热装置,并继续保持搅拌(搅拌器的转速为900rpm),让反应釜中的物料自然冷却至40℃,得到400千克聚丙烯表面改性底胶。
经过此底胶改性的聚丙烯材料表面就可以使用普通油墨印刷,贴合效果很好,印刷油墨层耐磨试验可达9000次以上。
实施例2
按下述步骤制备聚丙烯表面改性底胶:
(1)制备A组分:配备166.5千克胺类物质(其中1,2-二氨基环己烷120千克,乙二胺46.5千克)和333.5千克溶剂I(均为丁醇);然后将胺类物质和溶剂I加入带有温度计、搅拌器和加热装置的反应釜中,运行加热装置将反应釜中的温度控制在80℃,在氮气保护下,运行搅拌器(搅拌器的转速为600rpm)对胺类物质和溶剂I的混合物搅拌6小时,使胺类物质溶解在溶剂I中,得到500千克A组分;
制得A组分后等待加入B组分;
(2)制备B组分:配备16.7千克树脂(其中聚丙烯与丙烯酯接枝共聚物8.35千克,聚氯酯8.35千克)和83.3千克溶剂II(均为乙醚);然后将树脂和溶剂II加入到第二反应器中,加热使第二反应器中的物料(即树脂和溶剂II的混合物)的温度为120℃,并对第二反应器中的物料搅拌0.5小时(搅拌器的转速为800转/分钟),使树脂溶解在溶剂II中;然后停止加热,将第二反应器中的物料冷却至60℃,得到100千克B组分,备用;
(3)将A组分和B组分按5∶1的重量比例进行混合,并搅拌至混合均匀,得到聚丙烯表面改性底胶。
上述步骤(3)依次包括下述步骤:
(3-1)将步骤(2)得到的100千克B组分加入到反应釜中,运行加热装置将反应釜中的温度控制在180℃,并运行搅拌器对A组分和B组分的混合物搅拌5小时(搅拌器的转速为600rpm);
本实施例中,将B组分分3次加入到反应釜中,相邻两次加入B组分的时间间隔为12分钟:第一次加入B组分后运行加热装置将反应釜中的温度控制在180℃,并运行搅拌器对A组分和B组分的混合物进行搅拌,随后在保持搅拌的情况下进行第二、第三次加入B组分的操作;
(3-2)关闭加热装置,并继续保持搅拌(搅拌器的转速为600rpm),让反应釜中的物料自然冷却至60℃,得到600千克聚丙烯表面改性底胶。
经过此底胶改性的聚丙烯材料表面就可以使用普通油墨印刷,贴合效果很好,印刷油墨层耐磨试验可达10000次以上。
实施例3
按下述步骤制备聚丙烯表面改性底胶:
(1)制备A组分:配备19.8千克胺类物质(均为二乙烯三胺)和180.2千克溶剂I(均为乙酸乙酯);然后将胺类物质和溶剂I加入带有温度计、搅拌器和加热装置的反应釜中,运行加热装置将反应釜中的温度控制在60℃,在氮气保护下,运行搅拌器(搅拌器的转速为1500rpm)对胺类物质和溶剂I的混合物搅拌3小时,使胺类物质溶解在溶剂I中,得到200千克A组分;
制得A组分后等待加入B组分;
(2)制备B组分:配备40千克树脂(其中异硫氰酸酯26.7千克,聚丙烯与马来酸酯接枝共聚物13.3千克)和60千克溶剂II(均为乙酸);然后将树脂和溶剂II加入到第二反应器中,加热使第二反应器中的物料(即树脂和溶剂II的混合物)的温度为100℃,并对第二反应器中的物料搅拌3小时(搅拌器的转速为400转/分钟),使树脂溶解在溶剂II中;然后停止加热,将第二反应器中的物料冷却至55℃,得到100千克B组分,备用;
(3)将A组分和B组分按2∶1的重量比例进行混合,并搅拌至混合均匀,得到聚丙烯表面改性底胶。
上述步骤(3)依次包括下述步骤:
(3-1)将步骤(2)得到的100千克B组分加入到反应釜中,运行加热装置将反应釜中的温度控制在160℃,并运行搅拌器对A组分和B组分的混合物搅拌3小时(搅拌器的转速为1000rpm);
本实施例中,将B组分分5次加入到反应釜中,相邻两次加入B组分的时间间隔为8分钟:第一次加入B组分后运行加热装置将反应釜中的温度控制在160℃,并运行搅拌器对A组分和B组分的混合物进行搅拌,随后在保持搅拌的情况下进行第二至第五次加入B组分的操作;
(3-2)关闭加热装置,并继续保持搅拌(搅拌器的转速为1000rpm),让反应釜中的物料自然冷却至50℃,得到300千克聚丙烯表面改性底胶。
经过此底胶改性的聚丙烯材料表面就可以使用普通油墨印刷,贴合效果很好,印刷油墨层耐磨试验可达9500次以上。
实施例4
按下述步骤制备聚丙烯表面改性底胶:
(1)制备A组分:配备150千克胺类物质(其中三甲基六亚甲基二胺100千克,1,2-二氨基环己烷50千克)和450千克溶剂I(均为乙腈);然后将胺类物质和溶剂I加入带有温度计、搅拌器和加热装置的反应釜中,运行加热装置将反应釜中的温度控制在70℃,在氮气保护下,运行搅拌器(搅拌器的转速为900rpm)对胺类物质和溶剂I的混合物搅拌4小时,使胺类物质溶解在溶剂I中,得到600千克A组分;
制得A组分后等待加入B组分;
(2)制备B组分:配备30千克树脂(均为聚丙烯与丙烯酯接枝共聚物)和70千克溶剂II(均为吡啶);然后将树脂和溶剂II加入到第二反应器中,加热使第二反应器中的物料(即树脂和溶剂II的混合物)的温度为110℃,并对第二反应器中的物料搅拌1小时(搅拌器的转速为600转/分钟),使树脂溶解在溶剂II中;然后停止加热,将第二反应器中的物料冷却至50℃,得到100千克B组分,备用;
(3)将A组分和B组分按6∶1的重量比例进行混合,并搅拌至混合均匀,得到聚丙烯表面改性底胶。
上述步骤(3)依次包括下述步骤:
(3-1)将步骤(2)得到的100千克B组分加入到反应釜中,运行加热装置将反应釜中的温度控制在160℃,并运行搅拌器对A组分和B组分的混合物搅拌3小时(搅拌器的转速为1200rpm);
本实施例中,将B组分分2次加入到反应釜中,两次加入B组分的时间间隔为12分钟:第一次加入B组分后运行加热装置将反应釜中的温度控制在160℃,并运行搅拌器对A组分和B组分的混合物进行搅拌,随后在保持搅拌的情况下进行第二次加入B组分的操作;
(3-2)关闭加热装置,并继续保持搅拌(搅拌器的转速为1200rpm),让反应釜中的物料自然冷却至50℃,得到700千克聚丙烯表面改性底胶。
经过此底胶改性的聚丙烯材料表面就可以使用普通油墨印刷,贴合效果很好,印刷油墨层耐磨试验可达8500次以上。
实施例5
按下述步骤制备聚丙烯表面改性底胶:
(1)制备A组分:配备80千克胺类物质(均为异佛尔酮二胺)和320千克溶剂I(均为乙酸乙酯);然后将胺类物质和溶剂I加入带有温度计、搅拌器和加热装置的反应釜中,运行加热装置将反应釜中的温度控制在90℃,在氮气保护下,运行搅拌器(搅拌器的转速为1000rpm)对胺类物质和溶剂I的混合物搅拌4小时,使胺类物质溶解在溶剂I中,得到400千克A组分;
制得A组分后等待加入B组分;
(2)制备B组分:配备54.5千克树脂(其中乙烯-醋酸乙烯酯共聚物40千克,异氰酸酯14.5千克)和45.5千克溶剂II(均为二甲苯);然后将树脂和溶剂II加入到第二反应器中,加热使第二反应器中的物料(即树脂和溶剂II的混合物)的温度为120℃,并对第二反应器中的物料搅拌3小时(搅拌器的转速为500转/分钟),使树脂溶解在溶剂II中;然后停止加热,将第二反应器中的物料冷却至40℃,得到100千克B组分,备用;
(3)将A组分和B组分按4∶1的重量比例进行混合,并搅拌至混合均匀,得到聚丙烯表面改性底胶。
上述步骤(3)依次包括下述步骤:
(3-1)将步骤(2)得到的100千克B组分加入到反应釜中,运行加热装置将反应釜中的温度控制在180℃,并运行搅拌器对A组分和B组分的混合物搅拌1小时(搅拌器的转速为1500rpm);
本实施例中,将B组分分5次加入到反应釜中,相邻两次加入B组分的时间间隔为4分钟:第一次加入B组分后运行加热装置将反应釜中的温度控制在180℃,并运行搅拌器对A组分和B组分的混合物进行搅拌,随后在保持搅拌的情况下进行第二至第五次加入B组分的操作;
(3-2)关闭加热装置,并继续保持搅拌(搅拌器的转速为1500rpm),让反应釜中的物料自然冷却至25℃,得到500千克聚丙烯表面改性底胶。
经过此底胶改性的聚丙烯材料表面就可以使用普通油墨印刷,贴合效果很好,印刷油墨层耐磨试验可达10000次以上。
Claims (10)
1.一种聚丙烯表面改性底胶,其特征在于由A组分和B组分组成,按重量计,A组分的组成为胺类物质9.9-33.3%、溶剂Ⅰ 66.7-90.1%,B组分的组成为树脂16.7-54.5%、溶剂Ⅱ45.5-83.3%,A组分与B组分的混合比例为(2-6):1。
2.根据权利要求1所述的聚丙烯表面改性底胶,其特征是:所述胺类物质为乙烯基三胺、氨乙基哌嗪、1,2-二氨基环己烷、异佛尔酮二胺、亚甲基双环己烷胺、乙二胺、二乙烯三胺和三甲基六亚甲基二胺中的一种或其中两种的混合物。
3.根据权利要求1所述的聚丙烯表面改性底胶,其特征是:所述树脂为乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、异氰酸酯、异硫氰酸酯、聚丙烯与马来酸酐接枝共聚物、聚丙烯与马来酸酯接枝共聚物、聚丙烯与丙烯酸接枝共聚物、聚丙烯与丙烯酯接枝共聚物、聚氯酯中的一种或其中两种的混合物。
4.根据权利要求1所述的聚丙烯表面改性底胶,其特征是:所述溶剂Ⅰ为水、甲醇、乙醇、丁醇、环氧丙烷、丙酮、丁酮、乙酸乙酯、乙二醇、乙酸、吡啶、乙腈或四氢呋喃。
5.根据权利要求1所述的聚丙烯表面改性底胶,其特征是:所述溶剂Ⅱ为水、乙醇、丁醇、乙醚、丙酮、丁酮、乙酸乙酯、乙二醇、乙酸、二甲苯、吡啶、乙腈或四氢呋喃。
6.权利要求1所述的聚丙烯表面改性底胶的制备方法,其特征在于包括下述步骤:
(1)制备A组分:按胺类物质9.9-33.3%、溶剂Ⅰ 66.7-90.1%的重量比例,配备胺类物质和溶剂Ⅰ;然后将胺类物质和溶剂Ⅰ加入带有温度计、搅拌器和加热装置的反应釜中,运行加热装置将反应釜中的温度控制在60-90℃,在氮气保护下,运行搅拌器对胺类物质和溶剂Ⅰ的混合物搅拌3-6小时,使胺类物质溶解在溶剂Ⅰ中,得到A组分;
(2)制备B组分:按树脂16.7-54.5%、溶剂Ⅱ45.5-83.3%的重量比例,配备树脂和溶剂Ⅱ;然后将树脂和溶剂Ⅱ加入到第二反应器中,加热使第二反应器中的物料的温度为80-120℃,并对第二反应器中的物料搅拌0.5-3小时,使树脂溶解在溶剂Ⅱ中;然后停止加热,将第二反应器中的物料冷却至40-60℃,得到B组分;
(3)将A组分和B组分按(2-6):1的重量比例进行混合,并搅拌至混合均匀,得到聚丙烯表面改性底胶。
7.根据权利要求6所述的聚丙烯表面改性底胶的制备方法,其特征在于:步骤(1)中搅拌器的转速为600-1500转/分钟。
8.根据权利要求6所述的聚丙烯表面改性底胶的制备方法,其特征在于:步骤(2)中搅拌器的转速为400-800转/分钟。
9.根据权利要求6所述的聚丙烯表面改性底胶的制备方法,其特征在于:步骤(3)中,根据反应釜中A组分的重量,按照A组分和B组分的重量比例为(2-6):1,取B组分;然后将B组分加入到反应釜中,运行加热装置将反应釜中的温度控制在140-180℃,并运行搅拌器对A组分和B组分的混合物搅拌1-5小时;然后关闭加热装置,并继续保持搅拌,让反应釜中的物料自然冷却至25-60℃,得到聚丙烯表面改性底胶。
10.根据权利要求9所述的聚丙烯表面改性底胶的制备方法,其特征在于:步骤(3)中搅拌器的转速为600-1500转/分钟。
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