CN104745125B - 可喷涂胶液及其制备方法和带有嵌件的注塑产品的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可喷涂胶液,其中,该可喷涂胶液含有表面改性的有机物颗粒、热塑性树脂、分散剂和溶剂,以所述可喷涂胶液的总重量为基准,所述表面改性的有机物颗粒的含量为10‑60重量%,所述热塑性树脂的含量为15‑50重量%,所述分散剂的含量为0.2‑6重量%,所述溶剂的含量为20‑60重量%。本发明还公开了一种如上所述的可喷涂胶液的制备方法,以及所述可喷涂胶液的应用。可喷涂胶液具有良好的性能,可以实现嵌件与后注塑塑胶件的粘合,预处理方式简单,并且注塑产品可以作为外观件。
Description
技术领域
本发明涉及一种可喷涂胶液、该可喷涂胶液的制备方法以及采用该可喷涂胶液制备带有嵌件的注塑产品的方法。
背景技术
胶接是指同质或异质物体表面用胶粘剂连接在一起的技术,特别适用于不同材质、不同厚度、超薄规格和复杂构件的连接。胶接近代发展最快,应用行业极广,并对高新科学技术进步和人民日常生活改善有重大影响。胶液作为胶粘剂一种重要的存在形式,引起了人们广泛的关注。
常规的模内嵌件注塑采用的在嵌件上制作卡扣等方法,在注塑后通过机械结合,使嵌件与后注塑塑胶形成紧密的结合,保证二者之间的强度,这种多应用于结构件。采用卡扣进行模内嵌件注塑的技术,因为卡扣多的结构,不适用于外观件。CN102559078A公开了一种双金属复合板粘接用热熔胶膜及其制备方法,该发明通过添加一定的增黏剂、填料及功能性助剂得到具有粘接强度高、且稳定持久等特点的胶膜,但是其胶膜厚度为30-2000µm,不适合用于外观件。
也有技术采用预先对嵌件表面进行细密微孔处理的技术,利用接触面积较多等方法,使后注塑塑胶与金属之间形成较强的结合力。采用预先对嵌件表面进行细密微孔处理的技术,预处理过程复杂,且因为孔洞较小,仅适用于流动性较好的注塑料,后注塑的塑胶选择面较窄。
近年来,随着人们对制品在使用过程中保持良好外观的要求日益提高,因此研制一种预处理方式简单、可选择塑胶面广且可以作为外观件的胶液成为发展趋势。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的上述缺陷,提供一种预处理方式简单、可选择塑胶面广且可以作为外观件的可喷涂胶液及其制备方法,以及一种带有嵌件的注塑产品的制备方法。
本发明的发明人在研究中发现,含有特定含量的表面改性的有机物颗粒、热塑性树脂、分散剂和溶剂的可喷涂胶液,且表面改性的有机物颗粒为通过用丙烯酸酯类表面改性剂对有机物颗粒进行表面改性以降低其表面张力而得到的颗粒,该可喷涂胶液使用无需预处理,可选择塑胶面广,且极薄的胶膜厚度即可实现嵌件与后注塑塑胶件的粘合,因此,可用作外观件。
因此,为了实现上述目的,一方面,本发明提供了一种可喷涂胶液,该可喷涂胶液含有表面改性的有机物颗粒、热塑性树脂、分散剂和溶剂,以所述可喷涂胶液的总重量为基准,所述表面改性的有机物颗粒的含量为10-60重量%,所述热塑性树脂的含量为15-50重量%,所述分散剂的含量为0.2-6重量%,所述溶剂的含量为20-60重量%,所述表面改性的有机物颗粒为通过用丙烯酸酯类表面改性剂对有机物颗粒进行表面改性以降低其表面张力而得到的颗粒。
另一方面,本发明还提供一种可喷涂胶液的制备方法,该方法包括:用丙烯酸酯类表面改性剂对有机物颗粒进行表面改性以降低其表面张力,制备表面改性的有机物颗粒;将所述表面改性的有机物颗粒与热塑性树脂、分散剂和溶剂混合。
第三方面,本发明还提供一种带有嵌件的注塑产品的制备方法,该方法包括:在嵌件的表面上喷涂所述的可喷涂胶液,然后进行烘干和注塑。
根据本发明提供的可喷涂胶液,分散均匀,使用无需预处理且喷涂过程可实现自动化,可选择塑胶面广,使得由本发明的可喷涂胶液在嵌件与后注塑塑胶形成紧密的结合力强、外观平整光滑,因此极薄的胶膜厚度即可实现嵌件与后注塑塑胶件的粘合,特别符合外观件要求。
而且,本发明的可喷涂胶液的制备工艺简单、易于操作,适于工业化应用。
本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是,此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明,并不用于限制本发明。
一方面,本发明提供了一种可喷涂胶液,该可喷涂胶液含有表面改性的有机物颗粒、热塑性树脂、分散剂和溶剂,以所述可喷涂胶液的总重量为基准,所述表面改性的有机物颗粒的含量为10-60重量%,所述热塑性树脂的含量为15-50重量%,所述分散剂的含量为0.2-6重量%,所述溶剂的含量为20-60重量%,所述表面改性的有机物颗粒为通过用丙烯酸酯类表面改性剂对有机物颗粒进行表面改性以降低其表面张力而得到的颗粒。
根据本发明,尽管上述含量范围的可喷涂胶液即可实现本发明的目的,即使用无需预处理,可选择塑胶面广,可用于外观件。但为了进一步提高嵌件与后注塑塑胶的结合力,优选情况下,以所述可喷涂胶液的总重量为基准,所述表面改性的有机物颗粒的含量为15-30重量%,所述热塑性树脂的含量为20-45重量%,所述分散剂的含量为1-5重量%,所述溶剂的含量为30-55重量%。
本发明中,对于表面改性的有机物颗粒的制备过程无特殊要求,可以采用本领域常用的方法,例如,方法可以包括将有机物颗粒分散于丙烯酸酯类表面改性剂的溶液中以对有机物颗粒进行表面改性,然后将改性后的有机物颗粒烘干,具体为:(1)选自二甲苯、乙酸丁酯、正丁醇、正庚烷和乙醇的一种或多种,采用高速分散机搅拌(300-500 r/min),时间10-20min混合均匀,制备溶剂;(2)将有机物颗粒采用磨粉机加工至3-10µm的粒径;(3)按照用丙烯酸酯类表面改性剂:溶剂=1:80-120的比例,采用高速分散机搅拌(400-600 r/min),时间10-20min制成表面张力降低的溶液;(4)将有机物颗粒分散于丙烯酸酯类表面改性剂的溶液中,并进行超声波震荡 30 min,超声波频率28 KHz,以对有机物颗粒进行表面改性;(5)然后将改性后的有机物颗粒烘干(温度40-55℃,时间2-4小时)。
在本发明中,丙烯酸酯类表面改性剂的溶液中丙烯酸酯类表面改性剂的用量与有机物颗粒的用量的重量比优选为0.03-0.05:1。
在本发明中,有机物颗粒可以为各种本领域常规使用的有机物颗粒,例如可以为聚苯硫醚、聚酰胺、聚乙烯和聚丙烯中的一种或多种,作为市售品可以举出日本宝理公司的宝理PPS 6165A6、美国杜邦公司的101F和日本帝人公司的PC L-1225L等。
在本发明中,所述有机物颗粒的粒径没有特别的限定,然而为了彻底避免由于有机物颗粒过小而发生团聚,粒径过大而容易产生溢胶的风险,进而影响产品的外观,有机物颗粒的粒径优选为1-20 µm,更优选为3-10 µm。
在本发明中,丙烯酸酯类表面改性剂可以为各种本领域常规使用的丙烯酸酯类表面改性剂,例如可以为环氧基丙烯酸酯、有机硅改性丙烯酸酯、羟基丙烯酸酯、羧基丙烯酸酯和丙烯酸酯共聚物中的一种或多种。作为市售品可以举出德国迪高公司的Flow 300、Flow ZFS 460和德国毕克公司的BYK 355等。
在本发明中,热塑性树脂可以为各种本领域常规使用的热塑性树脂,例如可以为热塑性聚丙烯酸和热塑性聚氨酯中的一种或多种。作为市售品可以举出烟台万华公司的WHT6320、美国路博润公司的TPU5778和深圳嘉盛达公司的嘉诺迪ASR-561等。
在本发明中,分散剂可以为各种本领域常规使用的分散剂,例如可以为羟基官能羧酸、不饱和羧酸聚合物、多元胺酰胺溶液、碱性氨基甲酸酯共聚物和改性聚醚中的一种或多种。作为市售品可以举出德国毕克公司的BYK-P 105、BYK-108和德国迪高公司的Dispers710等。本发明中,添加分散剂,有助于有机物颗粒的均匀分散。
溶剂的选择要遵循相似相容、溶解度参数和混合溶剂等原则,还要考虑溶剂的溶解力和挥发性等因素。在本发明中,溶剂优选为二甲苯、乙酸丁酯、正丁醇、正庚烷和乙醇的一种或多种。
另一方面,本发明还提供了一种可喷涂胶液的制备方法,该方法包括:用丙烯酸酯类表面改性剂对有机物颗粒进行表面改性以降低其表面张力,制备表面改性的有机物颗粒;将表面改性的有机物颗粒与热塑性树脂、分散剂和溶剂混合。为了使表面改性的有机物颗粒与热塑性树脂、分散剂和溶剂混合得更加充分,将表面改性的有机物颗粒与热塑性树脂、分散剂和溶剂混合的过程优选包括:将热塑性树脂、分散剂和溶剂混合以获得混合溶液,然后将表面改性的有机物颗粒分散于混合溶液中。
因此,制备可喷涂胶液的具体方法例如可以为:(1)选自二甲苯、乙酸丁酯、正丁醇、正庚烷和乙醇的一种或多种,采用高速分散机搅拌(300-500 r/min),时间10-20min混合均匀,制备溶剂;(2)将有机物颗粒采用磨粉机加工至3-10µm的粒径;(3)按照用丙烯酸酯类表面改性剂:溶剂=1:80-120的比例制成表面张力降低的溶液,采用高速分散机搅拌(400-600 r/min),时间10-20min;(4)将有机物颗粒分散于丙烯酸酯类表面改性剂的溶液中,并进行超声波震荡 30 min,超声波频率28 KHz,制备表面改性的有机物颗粒;(5)然后将改性后的有机物颗粒烘干(温度40-55℃,时间2-4小时);(6)将热塑性树脂、分散剂和溶剂混合,采用高速分散机搅拌(600-800 r/min),时间20-40min,以获得混合溶液;(7)将步骤(5)所得表面改性的有机物颗粒与步骤(6)所得混合溶剂混合,采用高速分散机搅拌(600-800 r/min),时间20-40min,得到可喷涂胶液。
上述表面改性的有机物颗粒与热塑性树脂、分散剂和溶剂混合的比例优选为15-30:20-45:1-5:30-55。
第三方面,本发明还提供了一种带有嵌件的注塑产品的制备方法,该方法包括:在嵌件的表面上喷涂如上所述的可喷涂胶液,然后进行烘干和注塑。
可喷涂胶液的喷涂厚度10-30μm。
本发明中,对于烘干和注塑的方法无特殊要求,可以采用本领域常用的各种方法,例如,采用住友100T的注塑机进行PPS的注塑,将注塑料在125℃下预烘干2-3h后,模具温度采用油温机加热至120-130℃,熔胶温度设置为 320℃,注射压力设置为 125MPa,残料量6.5 mm,背压 8.5 MPa,锁模力 4.5 ton/in2 。模温稳定后开始注塑,开始进行注塑,经历加料、塑化、充模、保压、倒流、冷却、脱模的过程,得到成品。
实施例
以下通过实施例和对比例更详细地描述本发明。
实施例1
本实施例用于说明本发明的可喷涂胶液的制备方法。
(1)称取二甲苯40g、乙酸丁酯140g和正丁醇20g,混合,采用高速分散机搅拌(400r/min)10min;
(2)将有机物颗粒(日本宝理 PPS 6165A6)加工至7 µm的粒径;
(3)将表面改性剂(德国迪高Flow 300)0.9g与步骤(1)所得溶剂90g按1:100混合,采用高速分散机搅拌(500r/min)10min;
(4)将步骤(2)所得7µm的粒径的有机物颗粒30g浸润在步骤(3)所得的混合溶液中,并进行超声波震荡 30 min,超声波频率28 KHz,使有机物颗粒表面完全均匀浸润上述混合溶液;
(5)50℃烘干2小时制得表面改性的有机物颗粒;
(6)将热塑性树脂(烟台万华公司WHT6320)35g、分散剂(德国毕克公司BYK-P 105)2.16g和溶剂35.84g混合,采用高速分散机搅拌(700 r/min) 30min,以获得混合溶液;
(7)将27g步骤(5)制得的表面改性的有机物颗粒,加入到步骤(6)所得的混合溶液中,采用高速分散机搅拌(700 r/min) 15min,得到可喷涂胶液。
实施例2
(1)称取二甲苯40g、乙酸丁酯140g和正丁醇20g,混合,采用高速分散机搅拌(300r/min)20min;
(2)将有机物颗粒(美国杜邦公司101F)加工至3µm的粒径;
(3)将表面改性剂(德国迪高Flow ZFS 460)1.2g与步骤(1)所得溶剂96g按1:80混合,采用高速分散机搅拌(400r/min) 20min;
(4)将步骤(2)所得3µm的粒径的有机物颗粒30g浸润在步骤(3)所得混合溶液中,并进行超声波震荡 30 min,超声波频率28 KHz,使有机物颗粒表面完全均匀浸润上述混合溶液;
(5)40℃烘干4小时制得表面改性的有机物颗粒;
(6)将热塑性树脂(美国路博润公司TPU5778)24g、分散剂(德国毕克公司BYK-108)1.32g和溶剂52.68g混合,采用高速分散机搅拌(600 r/min)40min,以获得混合溶液;
(7)将22g步骤(5)制得的表面改性的有机物颗粒,加入到步骤(6)所得的混合溶液中,采用高速分散机搅拌(600 r/min) 40min,得到可喷涂胶液。
实施例3
(1)称取正庚烷40g、乙醇60g和正丁醇100g,混合,采用高速分散机搅拌(500 r/min)15min;
(2)将有机物颗粒(日本帝人公司公司PC L-1225L)加工至10µm的粒径;
(3)将表面改性剂(德国毕克公司BYK 355)1.0g与步骤(1)所得溶剂120g按1:120混合,采用高速分散机搅拌(600 r/min)15min;
(4)将步骤(2)所得10µm的粒径的有机物颗粒20g浸润在步骤(3)所得混合溶液中,并进行超声波震荡 30 min,超声波频率28 KHz,使有机物颗粒表面完全均匀浸润上述混合溶液;
(5)55℃烘干3小时制得表面改性的有机物颗粒;
(6)将热塑性树脂(深圳嘉盛达公司嘉诺迪 ASR-561)43g、分散剂(德国迪高公司Dispers 710)4.2g和溶剂36.8g混合,采用高速分散机搅拌(800 r/min)20min,以获得混合溶液;
(7)将16g步骤(5)制得的表面改性的有机物颗粒,加入到步骤(6)所得的混合溶液中,采用高速分散机搅拌(800 r/min)20min,得到可喷涂胶液。
实施例4
按照实施例1的方法制备可喷涂胶液,不同的是,步骤(6)中,热塑性树脂(烟台万华公司WHT6320)为18g,分散剂(德国毕克公司BYK-P 105)为5.5g,溶剂为25g;步骤(7)中,表面改性的有机物颗粒为51.5g。
实施例5
按照实施例1的方法制备可喷涂胶液,不同的是,将有机物颗粒的粒径加工至1µm。
实施例6
按照实施例1的方法制备可喷涂胶液,不同的是,将有机物颗粒的粒径加工至15µm。
对比例1
按照实施例1的方法制备可喷涂胶液,不同的是,省去步骤(1)、(3)、(4)、(5),即有机物颗粒不经过改性,直接将加工粒径后的有机物颗粒加入热塑性树脂、分散剂和溶剂的混合溶液中。
对比例2
(1)称取二甲苯60g、乙酸丁酯210g和正丁醇30g,混合,采用高速分散机搅拌(400r/min)10min;
(2)将有机物颗粒(日本宝理 PPS 6165A6)加工至7 µm的粒径;
(3)将表面改性剂(德国迪高Flow 300)2.1g与步骤(1)所得溶剂210g按1:100混合,采用高速分散机搅拌(500r/min)10min;
(4)将步骤(2)所得7µm的粒径的有机物颗粒70g浸润在上述混合溶液中,并进行超声波震荡 30 min,超声波频率28 KHz,使有机物颗粒表面完全均匀浸润上述混合溶液;
(5)50℃烘干2小时制得表面改性的有机物颗粒;
(6)将热塑性树脂(烟台万华公司WHT6320)10g、分散剂(德国毕克公司BYK-P 105)15g和溶剂15 g混合,采用高速分散机搅拌(700 r/min)30min,以获得混合溶液;
(7)将60g步骤(5)制得的表面改性的有机物颗粒,加入到步骤(6)所得的混合溶液中,采用高速分散机搅拌(700 r/min)30min,得到胶液。
实施例1、2、3、4、5和6,对比例1和2,用手动喷枪进行喷涂,压缩空气压力控制在0.6Mpa,胶液流量控制在1.0ml/s,雾化喷幅控制在20˚,用200目过滤布将胶液过滤到喷枪中,喷枪距离被喷涂物面的距离0.2m。不同实施例和对比例为了达到比较平整的外观,喷涂厚度如表1所示。
表1
组别 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 | 实施例6 | 对比例1 | 对比例2 |
膜厚(µm) | 15±5 | 15±5 | 15±5 | 15±5 | 25±5 | 25±5 | 15±5 | 不能喷出 |
实施例1、实施例2、实施例3、实施例4、实施例5、实施例6和对比例1胶液都喷涂在事先涂装有环氧油漆的铝片上70℃条件下烘烤30 min,冷却至室温进行注塑,而对比例2的胶液由于浓度过高,粘稠度大,不能实施喷涂。
实施例1、实施例4、实施例5、实施例6和对比例1的注塑参数:干燥温度 125℃,干燥时间 2.5小时,模具温度 113℃,熔胶温度 320℃,注射压力 125 MPa,残料量 6.5 mm,背压 8.5 MPa,锁模力 4.5 ton/in2 。
实施例2和实施例3中由于有机物颗粒、热塑性树脂和分散剂等的不同,为了达到注塑的效果,注塑参数有所改变。
实施例2的注塑参数:干燥温度 80℃,干燥时间 2.5小时,模具温度 70℃,熔胶温度 275℃,注射压力 115 MPa,残料量 5.5 mm,背压 4 MPa,锁模力 6 ton/in2。
实施例3的注塑参数:干燥温度 100℃,干燥时间 2.5小时,模具温度 95℃,熔胶温度 300℃,注射压力 155 MPa,残料量 5 mm,背压 10.5 MPa,锁模力 70 ton/in2 。
按GB 7124-1986《胶粘剂拉伸剪切强度测定方法》测定注塑后24小时的剪切强度。注塑后测试结果表2所示。
表2
组别 | 外观 | 剪切强度(MPa) |
实施例1 | 外观平整光滑,无溢胶 | 15.13 |
实施例2 | 外观平整光滑,无溢胶 | 14.78 |
实施例3 | 外观平整光滑,无溢胶 | 15.07 |
实施例4 | 外观平整光滑,无溢胶 | 12.67 |
实施例5 | 外观平整光滑,无溢胶 | 11.95 |
实施例6 | 外观平整光滑,无溢胶 | 12.04 |
对比例1 | 外观平整光滑,无溢胶 | 8.76 |
将实施例1分别与对比例1和对比例2进行比较可以看出,采用本发明的可喷涂胶液制备注塑产品,外观较好、剪切强度较高。
将实施例1与实施例4进行比较可以看出,以所述可喷涂胶液的总重量为基准,所述表面改性的有机物颗粒的含量为15-30重量%,所述热塑性树脂的含量为20-45重量%,所述分散剂的含量为1-5重量%,所述溶剂的含量为30-55重量%,可以进一步提高注塑后的剪切强度;将实施例1分别与实施例5和实施例6进行比较,可以看出,有机物颗粒的粒径为3-10 µm,可以进一步提高注塑后的剪切强度。
综上所述,本发明涉及到的可喷涂胶液具有良好的性能,可以实现嵌件与后注塑塑胶件的粘合,预处理方式简单,并且注塑产品可以作为外观件。
以上详细描述了本发明的优选实施方式,但是,本发明并不限于上述实施方式中的具体细节,在本发明的技术构思范围内,可以对本发明的技术方案进行多种简单变型,这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是,在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征,在不矛盾的情况下,可以通过任何合适的方式进行组合,为了避免不必要的重复,本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外,本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合,只要其不违背本发明的思想,其同样应当视为本发明所公开的内容。
Claims (10)
1.一种可喷涂胶液,其特征在于,该可喷涂胶液含有表面改性的有机物颗粒、热塑性树脂、分散剂和溶剂,以所述可喷涂胶液的总重量为基准,所述表面改性的有机物颗粒的含量为10-60重量%,所述热塑性树脂的含量为15-50重量%,所述分散剂的含量为0.2-6重量%,所述溶剂的含量为20-60重量%,所述有机物颗粒的粒径为3-10 µm,所述表面改性的有机物颗粒为通过用丙烯酸酯类表面改性剂对有机物颗粒进行表面改性而得到的颗粒。
2.根据权利要求1所述的可喷涂胶液,其中,以所述可喷涂胶液的总重量为基准,所述表面改性的有机物颗粒的含量为15-30重量%,所述热塑性树脂的含量为20-45重量%,所述分散剂的含量为1-5重量%,所述溶剂的含量为30-55重量%。
3.根据权利要求1所述的可喷涂胶液,其中,所述表面改性的有机物颗粒的制备过程包括:将有机物颗粒分散于丙烯酸酯类表面改性剂的溶液中以对有机物颗粒进行表面改性,然后将改性后的有机物颗粒烘干。
4.根据权利要求3所述的可喷涂胶液,其中,丙烯酸酯类表面改性剂的溶液中丙烯酸酯类表面改性剂的用量与所述有机物颗粒的用量的重量比为0.01-0.1:1。
5.根据权利要求1-4中任意一项所述的可喷涂胶液,其中,所述有机物颗粒为聚苯硫醚、聚酰胺、聚乙烯和聚丙烯中的一种或多种。
6.根据权利要求1-4中任意一项所述的可喷涂胶液,其中,所述丙烯酸酯类表面改性剂为环氧基丙烯酸酯、有机硅改性丙烯酸酯、羟基丙烯酸酯、羧基丙烯酸酯和丙烯酸酯共聚物中的一种或多种。
7.根据权利要求1所述的可喷涂胶液,其中,所述热塑性树脂为热塑性聚丙烯酸、热塑性聚氨酯中的一种或多种;
所述分散剂为羟基官能羧酸、不饱和羧酸聚合物、碱性氨基甲酸酯共聚物和改性聚醚中的一种或多种;
所述溶剂为二甲苯、乙酸丁酯、正丁醇、正庚烷和乙醇的一种或多种。
8.权利要求1-4中任意一项所述的可喷涂胶液的制备方法,该方法包括:用丙烯酸酯类表面改性剂对有机物颗粒进行表面改性,制备表面改性的有机物颗粒;将所述表面改性的有机物颗粒与热塑性树脂、分散剂和溶剂混合。
9.根据权利要求8所述的方法,其中,将所述表面改性的有机物颗粒与热塑性树脂、分散剂和溶剂混合的过程包括:将热塑性树脂、分散剂和溶剂混合以获得混合溶液,然后将所述表面改性的有机物颗粒分散于所述混合溶液中。
10.一种带有嵌件的注塑产品的制备方法,该方法包括:在嵌件的表面上喷涂权利要求1-7中任意一项所述的可喷涂胶液,然后进行烘干和注塑。
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