CN104497540A - 一种工程塑料用表面改性剂组合物 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种工程塑料用表面改性剂组合物，由一种或多种结构如式(I)所示的组分A和一种或多种结构如式(II)所示的组分B组成。式(I)、(II)中，R1、R2为C1～C45的直链或支链烷烃,n为自然数。本发明提供的工程塑料用表面改性剂组合物应用于结晶工程塑料中，能够明显改善塑料的极性，从而改善塑料的喷涂效果，使塑料达到美观、耐用的目的。

Description

一种工程塑料用表面改性剂组合物
技术领域：
本发明涉及塑料助剂领域，具体的涉及一种工程塑料用表面改性剂组合物。
背景技术：
塑料表面喷涂后不仅具有良好的外观，而且具有耐油、耐水、耐湿等其它功能，使得塑料经久耐用。但一般塑料特别是易结晶塑料如PP、PA、PBT、POM等都是非极性的，表面张力差，与大多数涂料的相容性差，不易浸润、粘合及印刷，涂覆性能差，与涂料的粘结强度低，因此，要达到可喷涂，就需要一些方法提高其极性。
常用提高塑料极性的方法有表面接枝法、表面交联法、表面涂覆改性法、添加极性物质共混法等。其中添加极性物质共混法工艺简单、污染少，被广泛采用。目前用于极性改性的物质一般有：马来酸酐接枝聚合物、聚醚胺、聚丁烯多元醇、聚醚多元醇、聚氧乙烯醚等。美国专利US6153701公开了一种可润湿聚丙烯组合物，包括聚丙烯和选自羟基、羧基、醚或酯部分的官能团的亲水极性化合物，该亲水极性化合物选自马来酸酐改性聚丙烯、聚乙二醇、聚乙烯醇等，该聚丙烯组合物接触角低于或等于75°；中国专利CN104086894公开了一种极性改性的聚丙烯复合材料，其含有极性添加剂及辅助极性添加剂，所述的极性添加剂为马来酸酐接枝物，辅助极性添加剂为非离子型酯类表面活性剂。这些用于极性改性的物质都具有一些缺点，如添加量大、效果不明显、降低塑料的机械强度等。因此，开发一种添加量小，对最终制品的机械强度无影响的产品来满足市场需求。
发明内容：
为解决上述问题，本发明提供了一种工程塑料用表面改性剂组合物。本发明提供的工程塑料用表面改性剂组合物用于结晶工程塑料中，添加量小，能够明显改善塑料的极性，从而改善塑料的喷涂效果，使塑料达到美观、耐用的目的，且塑料改性前后机械强度无明显差异。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种工程塑料用表面改性剂组合物，由一种或多种结构如式(I)所示的脂肪醇聚氧乙烯醚组分A和一种或多种结构如式(II)所示的脂肪酸二乙醇酰胺组分B组成，
其中，R1、R2为C1～C45的直链或支链烷烃,n为自然数。
作为上述技术方案的优选，R1为C10～C45的直链或支链烷烃，R2为C12～C24的直链烷烃，n为6～20的自然数。
作为上述技术方案的优选，组分A的重量百分比为1％～99％，组分B的重量百分比为1～99％。
作为上述技术方案的优选，组分A的重量百分比为10％～50％，组分B的重量百分比为50～90％。
作为上述技术方案的优选，组分A的重量百分比为20％～30％，组分B的重量百分比为70％～80％。
为更好的解决上述问题，本发明还提供了该工程塑料用表面改性剂组合物的制备方法，包括以下步骤：
(1)组分A的合成：
在三口烧瓶中，加入脂肪醇、氢氧化钾，控制真空在1KPa以下，加热至150℃-160℃完全脱水，然后通入氮气，控制温度在130-160℃之间，搅拌加入环氧乙烷，环氧乙烷在1.5-2h内加完，加完反应30min，冷却，放料，得到组分A；
(2)组分B的合成：
在三口烧瓶中，加入脂肪酸、二乙醇胺、氢氧化钾，升温至120℃～160℃，真空度维持在-0.096～-0.098Mpa，反应3小时，检测酸值小于1mgKOH/g为止，得到组分B；
(3)工程塑料用表面改性剂组合物的制备：
将合成好的组分A与合成好的组分B以一定的重量比搅拌混合，，然后在60℃～70℃下，进入冷却造粒机中造粒，得到工程塑料用表面改性剂组合物。
本发明提供的工程塑料用表面改性剂组合物，由于有很好的亲水亲油性，亲油部分能够很好的与塑料相容，亲水部分能够迁移到塑料表面，因此，应用于PP、PA、PBT、POM等结晶型塑料中，能有效提高塑料表面的极性，从而增加塑料表面与涂层的粘结力，达到良好的喷涂效果，而且其添加量小，在保证塑料表面高极性的同时对塑料的机械强度没有影响。此外，本发明提供的工程塑料用表面改性剂组合物在使用时无需添加辅助极性添加剂，大大减少了塑料极性改性的成本。
具体实施方式：
为更好的理解本发明，下面通过几个实施例对本发明进一步的说明，实施例只用于解释本发明，不会对本发明构成任何的限定。
实施例1
(1)组分A的合成：
在三口烧瓶中，加入253g十六、十八醇，1g氢氧化钾，控制真空度在1KPa以下，加热至150℃～160℃完全脱水，然后充入氮气，控制温度130℃～160℃，搅拌加入150g环氧乙烷，加入时间约1.5～2h,加完反应半小时，然后冷却，放料，得到组分A；
(2)组分B的合成：
在三口烧瓶中，加入267g硬脂酸，105g二乙醇胺，1g氢氧化钾，升温到120℃～160℃，真空度维持在-0.096～-0.098Mpa，反应3小时，检测酸值小于1mgKOH/g为止，得到组分B；
(3)工程塑料用表面改性剂组合物的制备：
将合成好的组分A与合成好的组分B搅拌混合，其中组分A与组分B的重量比为1:2，然后在60℃～70℃下，进入冷却造粒机中造粒，得到工程塑料用表面改性剂组合物。
实施例2
(1)组分A的合成：
在三口烧瓶中，加入303g二十二、二十四醇，1g氢氧化钾，控制真空度在1KPa以下，加热至150℃～160℃完全脱水，然后充入氮气，控制温度130℃～160℃，搅拌加入200g环氧乙烷，加入时间约1.5～2h，加完反应半小时，然后冷却，放料，得到组分A；
(2)组分B的合成：
在三口烧瓶中，加入300g山嵛酸，105g二乙醇胺，1g氢氧化钾，升温到120℃～160℃，真空度维持在-0.096～-0.098MPa,反应3小时，检测酸值小于1mgKOH/g为止，得到组分B；
(3)工程塑料用表面改性剂组合物的制备：
将合成好的组分A与合成好的组分B搅拌混合，其中，组分A与组分B的重量比为1:4，然后在80℃～100℃下，进入冷却造粒机中造粒，得到工程塑料用表面改性剂组合物。
实施例3
(1)组分A的合成：
在三口烧瓶中，加入303g二十二、二十四醇，1g氢氧化钾，控制真空度在1KPa以下，加热至150℃～160℃完全脱水，然后充入氮气，控制温度130℃～160℃，搅拌加入200g环氧乙烷，加入时间约1.5～2h，加完反应半小时，然后冷却，放料，得到组合物A；
(2)组分B的合成：
在三口烧瓶中，加入267g硬脂酸，105g二乙醇胺，1g氢氧化钾，升温到120℃～160℃，真空度维持在-0.096～-0.098MPa,反应3小时，检测酸值小于1mgKOH/g为止，得到组合物B
(3)工程塑料用表面改性剂组合物的制备：
将合成好的组分A与合成好的组分B搅拌混合，其中，组分A与组分B的重量比为1:3，然后在70℃～90℃下，进入冷却造粒机中造粒，得到工程塑料用表面改性剂组合物。
下面通过两个应用实施例对本发明提供的工程塑料用表面改性剂组合物进一步说明。
应用实施例1：
极性改性聚丙烯复合材料的制备及性能测试：
(1)极性改性聚丙烯复合材料的制备
各原料的配比如表1所示，其中，聚丙烯采用上海田强环保科技有限公司生产的型号为PP-T30的产品，熔融指数为7.5g/min(230℃,2.16kg)，POE采用美国陶氏化学有限公司生产的型号为POE 8842的产品，滑石粉采用艾海滑石粉有限公司，抗氧剂采用美国雅宝公司生产的型号为抗氧剂AT-215，炭黑采用德固赛特种化工公司生产的型号为50L的产品，极性添加剂分别采用实施例1、实施例2、实施例3、对比例1中的产品，对比例2中不添加极性添加剂，其中，对比例1采用美国陶氏化学有限公司生产的型号为乙烯丙烯酸酯Elvaloy2112的产品。
表1
材料名称 重量百分比(％)
聚丙烯 70
POE 12
滑石粉 14
极性添加剂 3
抗氧剂 0.5
炭黑 0.5
将上述原材料先放入转速为1000rpm的高速混合器中混合3分钟，然后再放入双螺杆挤出造粒即得。其中挤出造粒时温度控制在190℃～210℃,螺杆转速为450转/分钟。
(2)性能测试：
将挤出造粒后的材料进行注塑打板，然后进行产品性能测试，测试结果如表2所示：
表2
从表2可以看出，与对比例2相比，本发明实施例中的产品对聚丙烯复合材料进行极性改性时，并没有对其力学性能造成影响。
将制备好的极性改性聚丙烯复合材料注塑成150mm×100mm×30mm的实验板，喷涂油漆后按照GB/T 9286-1998《色漆和清漆漆膜的划格试验》进行测试，对比结果如表3。
表3
名称 实施例1 实施例2 实施例3 对比例1 对比例2
划伤等级 1 2 1 3 5
试验结果分级说明如表4：
表4
从表3和表4来看，实施例1、实施例2、实施例3中的产品注塑成的实验板与对比例1、对比例2相比，油漆的附着力较好。
应用实施例2：
极性改性尼龙复合材料的制备及性能测试：
(1)极性改性尼龙复合材料的制备：
各原料的配比如表5所示，其中，尼龙采用广东新会美达1.2g/min(230℃,2.16kg),滑石粉采用艾海滑石粉有限公司，抗氧剂采用美国雅宝公司生产的型号为抗氧剂AT-215。极性添加剂采用实施例1、实施例2、实施例3、对比例1中的产品。对比例2中不加极性添加剂，其中，对比例1采用美国陶氏化学有限公司生产的型号为乙烯丙烯酸酯Elvaloy2112的产品。
表5
材料名称 重量百分比(％)
PA6 74
滑石粉 25
极性添加剂 1.5
抗氧剂 1
将上述原材料先放入转速为1000rpm的高速混合器中混合3分钟，然后再放入双螺杆挤出造粒即得，其中，挤出造粒时温度控制在240℃～260℃,螺杆转速为300转/分钟。
(2)性能测试：
将制备好的极性改性尼龙复合材料采用挤出造粒注塑打板后进行产品性能测试，测试结果如表6所示：
表6
从表6可以看出，与对比例2相比，本发明实施例中的产品对尼龙复合材料进行极性改性时，并没有对其力学性能造成影响。
将制备好的极性改性尼龙复合材料注塑成150mm×100mm×30mm实验板，喷涂油漆后，按照GB/T 9286-1998《色漆和清漆漆膜的划格试验》进行测试，对比结果如表7。
表7
名称 实施例1 实施例2 实施例3 对比例1 对比例2
划伤等级 1 2 1 4 5
从表4和表7来看，本发明提供的表面改性剂组合物用于尼龙复合材料表面改性时，油漆附着力较对比例1、对比例2好。
从以上两个应用实施例中可以看出，本发明提供的工程塑料用表面改性剂组合物，不仅使塑料喷涂效果明显改善，塑料的机械强度在极性改性前后没有明显变化。

Claims (5)

1.一种工程塑料用表面改性剂组合物，其特征在于由一种或多种结构如式(I)所示的脂肪醇聚氧乙烯醚组分A和一种或多种结构如式(II)所示的脂肪酸二乙醇酰胺组分B组成，
其中，R1、R2为C1～C45的直链或支链烷烃,n为自然数。
2.如权利要求1所述的一种工程塑料用表面改性剂组合物，其特征在于，R1为C10～C45的直链或支链烷烃，R2为C12～C24的直链烷烃，n为6～20的自然数。
3.如权利要求1所述的一种工程塑料用表面改性剂组合物，其特征在于，组分A的重量百分比为1％～99％，组分B的重量百分比为1％～99％。
4.如权利要求1所述的一种工程塑料用表面改性剂组合物，其特征在于，组分A的重量百分比为10％～50％，组分B的重量百分比为50～90％。
5.如权利要求1所述的一种工程塑料用表面改性剂组合物，其特征在于，组分A的重量百分比为20％～30％，组分B的重量百分比为70％～80％。
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