CN106243279A - 多色彩、耐老化的免喷涂聚双环戊二烯复合材料及其制备方法和应用 - Google Patents

多色彩、耐老化的免喷涂聚双环戊二烯复合材料及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种多色彩、耐老化的免喷涂聚双环戊二烯复合材料及其制备方法和应用。制造该复合材料的原料包括双环戊二烯35‑65％，共聚物1‑15％；功能填料10‑35％；环保色浆或者高目数色粉0.05‑5％；钌卡宾催化剂0.01‑0.1％。本材料通过环保色浆或者高目数的色粉与双环戊二烯高效相溶并与其他配料充分混合后，和固化剂反应注塑聚合，一体成型。本发明的免喷涂聚双环戊二烯复合材料色彩鲜艳、耐老化寿命长、力学性能优越，可简易修复微小的刮擦或划痕，制品的制备工艺简便。

Description

多色彩、耐老化的免喷涂聚双环戊二烯复合材料及其制备方 法和应用
技术领域
本发明属于新型材料技术领域，具体涉及一种多色彩、耐老化的免喷涂聚双环戊二烯复合材料及其制备方法和应用。
背景技术
聚双环戊二烯(英文字母缩写为PDCPD)作为一种工程塑料，它是一种机械物理综合性能很好的新型工程材料，同时拥有高抗冲击强度、高弯曲摸量(韧性指标)、高硬度、高热变形温度和很好的抗老化性能，制件工艺灵活、简单，特别适宜制成高强度、大面积的超薄制件。
在汽车工业，工程机械制造业、医疗和体育器材、石化管道及民用设施等领域展现了极为广阔的应用前景。尤其在美国卡特彼勒、特雷克斯、德国利勃海尔、瑞典沃尔沃、山特维克和日本建机、小松等著名公司对PDCPD工程塑料的研发与应用已有很多年，这些成熟的技术与产品也已进入市场销售，在高效、节能、环保、减排和再生循环利用方面呈现出了越来越良好的经济效益与社会效益，成型产品可适用于汽车外壳配件、雪橇、皮划艇、化工管道阀门等。
但是，在很多外饰件领域都需要指定的颜色及色彩效果，而传统的聚双环戊二烯材料都是黑色或者深棕色，大部分都需要额外的进行喷漆工艺，对环境不友好及工艺成本的增加，这使得力学性能非常优越的聚双环戊二烯材料没有广泛地运用。
发明内容
本发明旨在克服现有聚双环戊二烯材料外观颜色的不足，提供一种多色彩、耐老化的免喷涂聚双环戊二烯复合材料及其制备方法，工艺环保、简便、成本低廉。
本发明提供的一种多色彩、耐老化的免喷涂聚双环戊二烯复合材料，其特征在于，由包括如下重量百分比的原料制造而成:
进一步地，本发明提供的一种多色彩、耐老化的免喷涂聚双环戊二烯复合材料，还具有这样的特点：即上述双环戊二烯的纯度≥85％；
优选地，上述双环戊二烯的纯度95％。
进一步地，本发明提供的一种多色彩、耐老化的免喷涂聚双环戊二烯复合材料，还具有这样的特点：即、上述共聚单体选自丙烯酸酯及其衍生物、二烯烃及其衍生物、烯烃及其衍生物、马来酸酐及其衍生物等任意可以用于制备共聚体的单体。
优选地，上述共聚单体选自苯乙烯、丁二烯、丁苯二烯、环戊二烯、异戊二烯、降冰片烯、降丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、2-甲基丙烯酸甲酯、2-甲基丙烯酸乙酯、乙烯、醋酸乙烯、丙烯、马来酸酐中的一种或多种。
进一步地，本发明提供的一种多色彩、耐老化的免喷涂聚双环戊二烯复合材料，还具有这样的特点：即、上述功能填料为二氧化硅、氧化铝、蒙脱土、硅灰石、钛白粉、沥青、碳纤维、玻璃纤维、聚乙烯纤维、芳纶纤维、聚苯乙烯、聚乙烯、聚丁二烯中的一种或多种。
进一步地，本发明提供的一种多色彩、耐老化的免喷涂聚双环戊二烯复合材料，还具有这样的特点：即、上述环保色浆为能任意调节各种颜色的酯溶性色浆，含固量为1-10％；优选地，其含固量为1-5％；
进一步地，本发明提供的一种多色彩、耐老化的免喷涂聚双环戊二烯复合材料，还具有这样的特点：即、上述色粉选自目数大于5000目的高目数颜色色粉、珠光粉、金属粉浆料中的一种或多种，其固含量是20-70％；优选地，其固含量为25-65％；
上述色粉可选自金粉、铜粉、银粉、锌粉、铝粉、锡粉、铁粉、镍粉等中的一种或多种。
进一步地，本发明提供的一种多色彩、耐老化的免喷涂聚双环戊二烯复合材料，还具有这样的特点：即、上述钌卡宾催化剂选自如下结构所示的化合物：
其中，X为氢、溴或硝基。
其中，X为氢、溴或硝基。
(Grubbs 2nd)
(Grubbs 1st)
(Hoveyda-Grubbs 2nd)；
(Hoveyda-Grubbs 1st)
进一步地，本发明提供的一种多色彩、耐老化的免喷涂聚双环戊二烯复合材料，还具有这样的特点：即、还包括聚合调节剂、抗老化剂、抗UV吸收剂、助溶剂、其他助剂中的一种或多种；
当含有上述组分中的一种或多种时，其用量分别如下所示：
上述聚合调节剂占总原料质量百分比的0.01-0.1％；
上述抗老化剂占总原料质量百分比的0.5-5％；
上述抗UV吸收剂占总原料质量百分比的1-5％；
上述助溶剂占总原料质量百分比的1-3％；
上述其他助剂占总原料质量百分比的0-10％。
进一步地，本发明提供的一种多色彩、耐老化的免喷涂聚双环戊二烯复合材料，还具有这样的特点：即、上述聚合调节剂选自三苯基膦、乙二醇二甲醚、二苯甲酮、2,6-二叔丁基对甲苯酚、二乙二醇二丁醚、异丙醚等聚合调节剂中的一种或多种；
上述抗老化剂为对叔丁基苯酚、叔丁基对苯二酚、苯胺、2-甲基苯胺、巴斯夫1010、1076、168等抗老化剂中的一种或多种；
上述抗UV吸收剂选自邻羟基苯甲酸苯酯、2，4-二羟基二苯甲酮、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、2-(2’-羟基-3’，5’-二叔苯基)-5-氯化苯并三唑、2，4，6-三(2’正丁氧基苯基)-1，3，5-三嗪、六甲基磷酰三胺、UV-531、UV-327、UV-770等抗UV吸收剂中的一种或多种；
上述助溶剂选自甲苯、二氯甲烷、乙醚、四氢呋喃、甲基叔丁基醚中的一种或多种；
上述其他助剂选自热稳定剂、光稳定剂、阻燃剂、发泡剂、抗静电剂、防霉剂、偶联剂、润滑剂、脱模剂等中的一种或多种。
此外，本发明还提供了上述多色彩、耐老化的免喷涂聚双环戊二烯复合材料的制备方法，其特征在于，按以下步骤进行：
第一步：混合浆液的制备：将除钌卡宾催化剂以外的所有原料和部分助溶剂充分混合均匀；优选地，将环保色浆或者高目数色粉、双环戊二烯、共聚物、功能填料、聚合调节剂、抗老化剂、抗UV吸收剂和1/2～2/3重量的助溶剂充分混合均匀，可通过搅拌来调均匀并保持不结块；
第二步：催化剂溶液的制备：将钌卡宾催化剂和剩余的助溶剂混合成均相溶液；优选地，将钌卡宾催化剂和剩余的助溶剂混合成均相溶液，溶液中没有不溶解的固化剂，呈透明溶液状态；
第三步：将混合浆液和催化剂溶液混合后，保持低于30℃的温度下，摇匀或者搅拌均匀；
第四步：将上述混合液注入模具后，于40-120℃固化；
第五步：完成固化后，脱模；
其中，步骤一中的助溶剂与步骤二中的助溶剂质量比为1:0.25-1。
进一步地、，本发明提供的上述多色彩、耐老化的免喷涂聚双环戊二烯复合材料的制备方法，还具有这样的特点，即、上述注塑速度是每分钟10-200升，和/或所述注塑时间小于1分钟；
上述固化温度为60-80℃；
上述固化的时间小于1分钟。
另外，本发明还提供了上述多色彩、耐老化的免喷涂聚双环戊二烯复合材料的使用方法，其特征在于：应用于免喷涂外饰件；
优选地适用于汽车及新能源交通工具的外壳、高铁动车及轮船的外饰件、皮划艇、雪橇等体育运动器材、卫浴制品、化工管道阀门、医疗器械、环保耐腐蚀容器、电子材料外饰件、工程机械外罩等免喷涂外饰件上；
最优选的适用于卫浴制品等免喷涂外饰件上。
本发明的作用和效果:
相对于传统的聚双环戊二烯材料都是黑色或者深棕色，大部分都需要额外的进行喷漆工艺，对环境不友好及工艺成本的增加。
本发明运用免喷涂的工艺特点，使得聚双环戊二烯材料也能色彩鲜艳、耐老化寿命长、力学性能优越，还可以简易地修复微小的刮擦或划痕，制品的制备工艺简便。
具体地，本发明制造的产品多色彩：五颜六色，任意调配颜色；可以透明，也可以高光。如图1所示的透明型免喷涂聚双环戊二烯复合材料，如图2所示的高光型免喷涂聚双环戊二烯复合材料。
此外，本发明制造的产品耐老化，特别是，抗高温老化，经性能测试试验表明，本发明的产品抗UV老化能力卓越，其在200小时、310nm波长的氙气大灯连续照射及100度热水反复操作后，色差值<5。
此外，本发明制造的产品具有优良的力学性能，如：具有高抗冲击性能等优点，经性能测试试验发现，本发明的产品密度可达1.03，拉伸强度可达60MPa，拉伸模量约2400MPa，弯曲强度可达129MPa，弯曲模量可达4460MPa，23度悬臂梁缺口冲击强度可达35KJ/m2。
此外，本发明制造的产品耐高温达到140度以上，耐酸、耐腐蚀性能优良。
另外，本发明制造的产品具有免喷涂的特点，可被广泛运用于汽车及新能源交通工具的外壳、高铁动车及轮船的外饰件、皮划艇、雪橇等体育运动器材、卫浴制品、化工管道阀门、医疗器械、环保耐腐蚀容器、电子材料外饰件、工程机械外罩等免喷涂外饰件，优选为卫浴制品等免喷涂产品上。
附图说明
附图1、透明型免喷涂聚双环戊二烯复合材料；
附图2、高光型免喷涂聚双环戊二烯复合材料；
附图3、复合材料1#的成品图；
附图4、复合材料2#的成品图；
附图5、复合材料3#的成品图。
具体实施方式
实施例一、复合材料1#
A.由如下重量百分比的原料制造而成:
B.制备方法：
(1)、将红色色粉(>5000目)、双环戊二烯、苯乙烯、二氧化硅、三苯基膦、对叔丁基苯酚、2，4，6-三(2’正丁氧基苯基)-1，3，5-三嗪和1/2重量的甲苯充分混合，得到浆液；
(2)、将溶于剩余甲苯中，得到透明溶液；
(3)、将步骤(1)和(2)的溶液充分混合后，保持30℃以下通过注塑机注入模具中；
(4)、模具升至65度，保持65℃30秒固化。
(5)、产品脱模。
C.免喷涂产品如图3所示。
D.性能指标如下：
色差值ΔE：3.2(310nm波长氙气大灯及100度高温200小时)
实施例二、复合材料2#
A.由如下重量百分比的原料制造而成:
B.制备方法：
(1)、将深蓝色酯溶性色浆、双环戊二烯、丁苯二烯、碳纤维、二乙二醇二丁醚、叔丁基对苯二酚、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮和2/3重量的二氯甲烷充分混合，得到浆液；
(2)、将溶于剩余二氯甲烷中，得到透明溶液；
(3)、将步骤(1)和(2)的溶液充分混合后，保持30℃以下通过注塑机注入模具中。
(4)、模具升至70℃，保持70℃45秒即可固化。
(5)、产品脱模。
C.透明免喷涂产品如图4所示。
D.性能指标如下：
色差值ΔE：2.8(310nm波长氙气大灯及100度高温200小时)
实施例三
A.由如下重量百分比的原料制造而成:
B.制备方法：
(1)、将白色象牙色浆、双环戊二烯、甲基丙烯酸丁酯、玻璃纤维、2,6-二叔丁基对甲苯酚、2-(2’-羟基-3’，5’-二叔苯基)-5-氯化苯并三唑、苯胺和3/5重量的四氢呋喃充分混合，得到浆液；
(2)、将溶于剩余四氢呋喃中，得到透明溶液；
(3)、将步骤(1)和(2)的溶液充分混合后，保持30℃以下通过注塑机注入模具中；
(4)、模具升至60℃，保持60℃15秒即可固化。
(5)、产品脱模。
C.高亮免喷涂产品如图5所示。
D.性能指标如下：
色差值ΔE：4.5(310nm波长氙气大灯及100度高温200小时)
实施例四、复合材料4#
A.由如下重量百分比的原料制造而成:
B.制备方法：
(1)、双环戊二烯、丁苯乙烯、降冰片烯、蒙脱土、二乙二醇二丁醚、1010、UV-531、绿色色粉(目数>5000目)和4/5重量的乙醚充分混合，得到浆液；
(2)、将溶于剩余乙醚中，得到透明溶液；
(3)、将步骤(1)和(2)的溶液充分混合后，保持30℃以下通过注塑机注入模具中；
(4)、模具升至65度，保持65℃，35秒固化。
(5)、产品脱模。
实施例五、复合材料5#
A.由如下重量百分比的原料制造而成:
B.制备方法：
(1)、双环戊二烯、丁苯乙烯、碳纤维、二乙二醇二丁醚、异丙醚、168、UV-770、紫色色粉(目数>5000目)、和3/4重量的甲苯充分混合，得到浆液；
(2)、将溶于剩余甲苯中，得到透明溶液；
(3)、将步骤(1)和(2)的溶液充分混合后，保持30℃以下通过注塑机注入模具中；
(4)、模具升至80度，保持80℃，25秒固化。
(5)、产品脱模。

Claims (10)

1.一种多色彩、耐老化的免喷涂聚双环戊二烯复合材料，其特征在于，由包括如下重量百分比的原料制造而成:
2.如权利要求1所述的一种多色彩、耐老化的免喷涂聚双环戊二烯复合材料，其特征在于：
所述双环戊二烯的纯度≥85％；
所述共聚单体选自丙烯酸酯及其衍生物、二烯烃及其衍生物、烯烃及其衍生物、马来酸酐及其衍生物、苯乙烯、丁二烯、丁苯二烯、环戊二烯、异戊二烯、降冰片烯、降丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、2-甲基丙烯酸甲酯、2-甲基丙烯酸乙酯、乙烯、醋酸乙烯、丙烯、马来酸酐中的一种或多种。
3.如权利要求1所述的一种多色彩、耐老化的免喷涂聚双环戊二烯复合材料，其特征在于：
所述功能填料为二氧化硅、氧化铝、蒙脱土、硅灰石、钛白粉、碳纤维、玻璃纤维、沥青、聚乙烯纤维、芳纶纤维、聚苯乙烯、聚乙烯、聚丁二烯中的一种或多种。
4.如权利要求1所述的一种多色彩、耐老化的免喷涂聚双环戊二烯复合材料，其特征在于：
所述环保色浆为能任意调节各种颜色的酯溶性色浆，含固量为1-10％；
所述环保色浆为能任意调节各种颜色的酯溶性色浆，含固量为1-5％；
所述色粉选自目数大于5000目的高目数颜色色粉、珠光粉、金属粉浆料中的一种或多种，其固含量是20-70％；
所述色粉选自目数大于5000目的高目数颜色色粉、珠光粉、金属粉浆料中的一种或多种，其固含量优选自25-65％；
所述色粉选自金粉、铜粉、银粉、锌粉、铝粉、锡粉、铁粉、镍粉中的一种或多种。
5.如权利要求1所述的一种多色彩、耐老化的免喷涂聚双环戊二烯复合材料，其特征在于：
所述钌卡宾催化剂选自如下结构所示的化合物：
其中，X为氢、溴或硝基；
或
其中，X为氢、溴或硝基；
或
或
或
或
6.如权利要求1-5任一所述的一种多色彩、耐老化的免喷涂聚双环戊二烯复合材料，其特征在于：
还包括聚合调节剂、抗老化剂、抗UV吸收剂、助溶剂、其他助剂中的一种或多种；
其中，所述聚合调节剂占总原料质量百分比的0.01-0.1％；
所述抗老化剂占总原料质量百分比的0.5-5％；
所述抗UV吸收剂占总原料质量百分比的1-5％；
所述助溶剂占总原料质量百分比的1-3％；
所述其他助剂占总原料质量百分比的0-10％。
7.如权利要求6所述的一种多色彩、耐老化的免喷涂聚双环戊二烯复合材料，其特征在于：
所述聚合调节剂选自三苯基膦、乙二醇二甲醚、二苯甲酮、2,6-二叔丁基对甲苯酚、二乙二醇二丁醚、异丙醚中的一种或多种；
所述抗老化剂为对叔丁基苯酚、叔丁基对苯二酚、苯胺、2-甲基苯胺、巴斯夫1010、1076、168中的一种或多种；
所述抗UV吸收剂选自邻羟基苯甲酸苯酯、2，4-二羟基二苯甲酮、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、2-(2’-羟基-3’，5’-二叔苯基)-5-氯化苯并三唑、2，4，6-三(2’正丁氧基苯基)-1，3，5-三嗪、六甲基磷酰三胺、UV-531、UV-327、UV-770中的一种或多种；
所述助溶剂选自甲苯、二氯甲烷、乙醚、四氢呋喃、甲基叔丁基醚中的一种或多种；
所述其他助剂选自热稳定剂、光稳定剂、阻燃剂、发泡剂、抗静电剂、防霉剂、偶联剂、润滑剂、脱模剂中的一种或多种。
8.如权利要求1-7任一所述的一种多色彩、耐老化的免喷涂聚双环戊二烯复合材料的制备方法，其特征在于，按以下步骤进行：
第一步：混合浆液的制备：将除钌卡宾催化剂以外的所有原料和部分助溶剂充分混合均匀；
第二步：催化剂溶液的制备：将钌卡宾催化剂和剩余的助溶剂混合成均相溶液；
第三步：将混合浆液和催化剂溶液混合后，保持低于30℃的温度下，摇匀或者搅拌均匀；
第四步：将上述混合液注入模具后，于40-120℃固化；
第五步：完成固化后，脱模；
其中，步骤一中的助溶剂与步骤二中的助溶剂质量比为1:0.25-1。
9.如权利要求8所述的一种多色彩、耐老化的免喷涂聚双环戊二烯复合材料的制备方法，其特征在于：
所述注塑速度是每分钟10-200升，和/或所述注塑时间小于1分钟；
所述固化温度为60-80℃；
所述固化的时间小于1分钟。
10.根据权利要求1-9任一所述的一种多色彩、耐老化的免喷涂聚双环戊二烯复合材料的使用方法，其特征在于：
应用于免喷涂外饰件；
所述免喷涂外饰件选自汽车及新能源交通工具的外壳、高铁动车及轮船的外饰件、皮划艇、雪橇等体育运动器材、卫浴制品、化工管道阀门、医疗器械、环保耐腐蚀容器、电子材料外饰件、工程机械外罩等。
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