CN105504647A - 一种抗应力发白仿金属效果聚丙烯复合材料及其制备方法 - Google Patents

一种抗应力发白仿金属效果聚丙烯复合材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种抗应力发白仿金属效果聚丙烯复合材料及其制备方法，这种仿金属效果聚丙烯复合材料是按以下重量百分比计的原料配制而成：聚丙烯60～90％，聚乙烯蜡1-5％，聚乙烯5～20％，无机填料0-25％，金属效果颜料0.1％～4％，抗氧剂0.1～2％，光稳定剂0.1～1％。将以上原料置于高速搅拌机中搅拌3～5分钟，转速为500～1800转/分钟，得到预混料；再将预混料置于双螺杆挤出机中，经过熔融挤出，造粒。其工艺为：一区190～200℃，二区200～210℃，三区210～230℃，四区205～220℃。本发明在实际应用中，利用聚乙烯蜡的润滑性及与聚丙烯优良的相容性，结合聚乙烯的协同改性，有效地改善了仿金属效果聚丙烯复合材料的抗应力发白性能，可用于制作对抗应力发白要求高的聚丙烯制品。

Description

一种抗应力发白仿金属效果聚丙烯复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种抗应力发白仿金属效果聚丙烯复合材料及其制备方法，是一种工艺简单、综合性能良好的改性聚丙烯材料，可用于对抗应力发白要求高的仿金属聚丙烯复合材料制品，属于聚合物改性和加工技术领域。
背景技术
聚丙烯是五大类通用塑料之一，由于其成本低、质量轻、强度高、耐化学性能好、加工工艺性好、易回收等优点，因此用途非常广泛，是通用树脂中发展最快的品种之一，广泛应用于汽车内外饰表观部件中，如汽车仪表板、门板等汽车，装饰条，装饰板，行李架，车身大包围，保险杠等。
仿金属效果聚丙烯材料是一类通过直接注塑成型、无需进行喷涂就可以达到喷涂效果的新兴材料。这类仿金属效果聚丙烯的制备主要在树脂材料中填充金属颜料、珠光颜料以达到其特殊的色彩效果。仿金属效果聚丙烯材料避免了对环境和操作人员污染较大的喷涂工艺，提高生产效率，降低制件的综合成本，具有巨大的市场前景。仿金属效果聚丙烯材料可以制备色彩艳丽的制品，满足客户对产品多样化、个性化的需求。
然而在仿金属效果聚丙烯的绚丽多彩的同时，其制品的一些不足也展现出来并被放大。由于聚丙烯表面硬度低，在生产、运输及使用过程中，不可避免会受到硬物相互碰擦，从而导致表面出现划痕，直接影响汽车的美观，这严重影响了其在汽车饰件中的应用；同时仿金属效果聚丙烯制品在注塑和安装过程中，容易出现受力比较集中的部位，在受力集中部位会产生发白现象，即应力发白现象，导致制品外观不合格。这些缺点严重限制了仿金属效果聚丙烯材料的应用。
有关如何提高普通聚丙烯材料抗应力发白性能已有一些报道，也提供了一些解决方案，如中国专利CN103131112A通过添加18-30份茂金属丙烯-乙烯弹性体有效提高了材料的抗应力发白性能，材料中添加过多的弹性体会大幅度降低材料的模量和熔融指数，在表面积较大的制件中也会出现虎皮纹等外观缺陷。中国专利CN104725728通过添加抗应力发白剂(ZrO2、SnO2和TiO2中的一种或几种)有效降低了应力发白区域直径，可以使应力发白区域从14.6mm降低至3-6mm。然而这类抗应力发白剂的添加，会改变制件的颜色。
发明内容
本发明的目的在于提供一种抗应力发白仿金属效果聚丙烯复合材料，以解决现有技术的上述问题。
本发明的目的主要通过以下技术方案来实现：
一种抗应力发白仿金属效果聚丙烯复合材料，按以下重量百分比计的原料配制而成：
更为优选的是：
一种抗应力发白仿金属效果聚丙烯复合材料，由以下重量百分比计的原料配制而成：
所述的聚丙烯为熔体流动速率在5～60g/10min(230℃，2.16kg)之间的均聚聚丙烯或嵌段共聚丙烯，其中嵌段共聚丙烯的共聚单体为乙烯，其含量在5～15mol％的范围内，均聚聚丙烯的结晶度在70％以上，等规度大于99％。
所述的乙烯蜡为未氧化的高密度聚乙烯蜡，其密度在0.90-0.98g/cm3。
所述的聚乙烯为线性低密度聚乙烯，其熔指为0.5～10g/10min(230℃，2.16kg)。
所述的无机填料为滑石粉、碳酸钙和硫酸钡中的一种或几种的组合物，其粒径范围均为1～15微米，优选1～8微米。
所述的效果颜料为表面无包覆层或有包覆层的金属颜料，其中金属颜料为铝粉、铜粉、金粉、银粉、辞粉、锡粉和铁粉中的一种或几种，所述的金属颜料的形态为球状，玉米片状或者为银元状，粒径为1～300μm，粒径优选15～150μm；所述的表面包覆层选自聚乙烯蜡、丙烯酸酯、己二酸二辛酯或矿物油中的一种或几种的组合。
所述的抗氧剂包括主抗氧剂和辅抗氧剂，主抗氧剂选用受阻酚和硫酯类抗氧剂中的一种或几种；辅抗氧剂选用亚磷酸盐和酯类抗氧剂中的一种或两种。优选的，主抗氧剂为3114、1010和DSTP中的一种或者几种；辅抗氧剂为618和168中的一种或两种。
所述的光稳定剂选用受阻胺类光稳定剂。
制备这种抗应力发白仿金属效果聚丙烯复合材料的方法，其步骤为:
(1)按重量配比称取原料；
(2)将原料置于高速混合器中混合3～5分钟；
(3)将混合均匀的原料置于双螺杆挤出机中，经熔融挤出，造粒，其工艺为：一区190～200℃，二区200～210℃，三区210～230℃，四区205～220℃；整个挤出过程的停留时间为1～2分钟。
本发明在实际应用中，是在仿金属效果聚丙烯复合材料的配方中加入聚乙烯蜡和聚乙烯，利用聚乙烯蜡的润滑性及与聚丙烯优良的相容性，结合聚乙烯的协同改性，有效地改善仿金属效果聚丙烯复合材料的抗应力发白性能。
具体的实施方式
下面结合实施例，对本发明做进一步的详细说明。
在实施例及对比例复合材料配方中，聚丙烯为上海石油化工股份有限公司生产的共聚聚丙烯，商品名为M2600R，所述的聚乙烯蜡为波兰EUROCERAS公司生产的CERALENE高效聚乙烯蜡，商品名为882，密度为0.93g/cm3；所述的聚乙烯为齐鲁石化公司生产的LLDPE7042，其熔指为2.0g/10min(测试条件:230℃×2.16Kg)。无机填料为5000目滑石粉，平均粒径为2.5μm。效果颜料为铝粉颜料，平均粒径为50μm，形状为银元型，载体为聚乙烯蜡。主抗氧剂选用英国ICE公司生产的DSTP，化学名为硫代二丙酸十八醋，以及Ciba公司生产的3114，化学名为3,5-二叔丁基-4-羟基苄基磷酸二乙酯。辅抗氧剂为Ciba公司生产的168，化学名称为三(2,4-二叔丁基苄基)亚磷酸醋。
将所有组份加入高速混合器中，以高于600r/min的转速搅拌3～5分钟。将混合好的原料放入双螺杆挤出机中挤出造粒，螺杆转速为180～600r/min，温度为一区190～200℃，二区200～210℃，三区210～230℃，四区205～220℃；整个挤出过程的停留时间为1～2分钟。
性能评价及实行标准:
将按上述方法制造的塑料粒子材料置于100℃的鼓风干燥箱中干燥2～3小时，然后再将干燥好的粒料在注射成型机上进行注射成型制样。拉伸性能按照ISO527进行，试样尺寸为170×10×4mm，拉伸速度为50mm/min；弯曲性能测试按照ISO178进行，试样尺寸为80×10×4mm，弯曲速度为2mm/min，跨距为64mm；简支梁冲击按ISO179进行，试样尺寸为80×10×4mm，缺口深度为试样厚度的1/3；
抗应力发白性能按照大众PV3966进行，分为三个等级：A、无应力发白；B、轻微应力发白；C、明显应力发白。
材料的综合性能通过测试所得的缺口冲击强度、拉伸强度、弯曲模量和应力发白等级进行评判。实施例配方及各项性能测试结果见下列各表：
表1实施例1～7及对比例1～2配方(wt％)。
表2实施例1～7及对比例1～2测试结果
从实施例1～3与对比例1、2的对比可以看出，在仿金属聚丙烯材料中添加一定量聚乙烯蜡可以改善材料的抗应力发白效果；从实施例3～7与对比例1～2的对比可以看出，在仿金属聚丙烯复合材料中加入线性低密度聚乙烯可以与聚乙烯蜡协同改性，有效提高材料的抗应力发白性能。
本发明的范围不受所述具体实施方案的限制，所述实施方案只欲作为阐明本发明各个方面的单个例子，本发明范围内还包括功能等同的方法和组分。实际上，除了本文所述的内容外，本领域技术人员参照上文的描述可以容易地掌握对本发明的多种改进。所述改进也落入所附权利要求书的范围之内。

Claims (12)

1.一种抗应力发白仿金属效果聚丙烯复合材料，其特征在于：按以下重量百分比计的原料配制而成：
2.根据权利要求1所述的一种抗应力发白仿金属效果聚丙烯复合材料，其特征在于：由以下重量百分比的原料组成：
3.根据权利要求1或2所述的一种抗应力发白仿金属效果聚丙烯复合材料，其特征在于：所述聚丙烯为熔体流动速率在5～60g/10min之间的均聚聚丙烯或嵌段共聚丙烯，测试条件为230℃，2.16kg；其中嵌段共聚丙烯的共聚单体为乙烯，其含量在5～15mol％的范围内，均聚聚丙烯的结晶度在70％以上，等规度大于99％。
4.根据权利要求1或2所述的一种抗应力发白仿金属效果聚丙烯复合材料，其特征在于：所述的乙烯蜡为未氧化的高密度聚乙烯蜡，其密度在0.90-0.98g/cm3。
5.根据权利要求1或2所述的一种抗应力发白仿金属效果聚丙烯复合材料，其特征在于：所述的聚乙烯为线性低密度聚乙烯，其熔指为0.5～10g/10min测试条件为230℃，2.16kg。
6.根据权利要求1或2所述的一种抗应力发白仿金属效果聚丙烯复合材料，其特征在于：所述的无机填料为滑石粉、碳酸钙和硫酸钡中的一种或几种的组合物，其粒径范围均为1～15微米。
7.根据权利要求1或2所述的一种抗应力发白仿金属效果聚丙烯复合材料，其特征在于：所述的效果颜料为表面无包覆层或有包覆层的金属颜料，其中金属颜料为铝粉、铜粉、金粉、银粉、辞粉、锡粉和铁粉中的一种或几种，所述金属颜料的形态为球状，玉米片状或者为银元状；所述的表面包覆层选自聚乙烯蜡、丙烯酸酯、己二酸二辛酯和矿物油中的一种或几种的组合。
8.根据权利要求7所述的一种抗应力发白仿金属效果聚丙烯复合材料，其特征在于：所述的金属颜料粒径为1～300μm。
9.根据权利要求1或2所述的一种抗应力发白仿金属效果聚丙烯复合材料，其特征在于：所述的抗氧剂包括主抗氧剂和辅抗氧剂，主抗氧剂选用受阻酚和硫酯类抗氧剂中的一种或几种；辅抗氧剂选用亚磷酸盐和酯类抗氧剂中的一种或两种。
10.根据权利要求9所述的一种抗应力发白仿金属效果聚丙烯复合材料，其特征在于：主抗氧剂为3114、1010和DSTP中的一种或者几种；辅抗氧剂为618和168中的一种或两种。
11.根据权利要求1或2所述的一种抗应力发白仿金属效果聚丙烯复合材料，其特征在于：所述的光稳定剂选用受阻胺类光稳定剂。
12.权利要求1或2所述的抗应力发白仿金属效果聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于：其步骤为：
(1)按重量配比称取原料；
(2)将原料置于高速混合器中混合3～5分钟；
(3)将混合均匀的原料置于双螺杆挤出机中，经熔融挤出，造粒，其工艺为：一区190～200℃，二区200～210℃，三区210～230℃，四区205～220℃；整个挤出过程的停留时间为1～2分钟。
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