CN106893201A - 一种具有高附着力的改性聚丙烯材料及其制备方法 - Google Patents

一种具有高附着力的改性聚丙烯材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种具有高附着力的改性聚丙烯材料，其按照原料重量份计，所述聚丙烯材料包括60~80份的聚丙烯树脂、10~30份的改性无机填料、4~8份的功能性树脂、1~2份的环氧树脂、0.5~1份的功能助剂、0.1~0.3份的成核剂、0.1~1.0份的抗氧剂和0.1~1.0份的加工助剂。本发明使用通用的聚丙烯基材，并通过添加特定的功能性树脂、环氧树脂、功能助剂和改性无机填料的方式及调整其原料配比极大的增加了聚丙烯材料的极性，使材料具有优异的表面附着力以使其可进行直接喷涂。

Description

一种具有高附着力的改性聚丙烯材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及高分子材料领域，特别涉及一种具有高附着力的改性聚丙烯材料及其制备方法。
背景技术
聚丙烯（PP）是一种结构规整的结晶性聚合物，为白色粒料、无味、无毒、质轻的热塑性树脂，具备易加工、抗冲击强度、抗挠曲性以及电绝缘性好等优点，在汽车工业、家用电器、电子、包装、建材家具及户外运动等领域均具有广泛的应用。但由于普通聚丙烯材料具有非极性、低表面能、无孔等特征，导致其表面附着能力差，用其生产的制件如果表面不经过预处理，则很难进行油漆喷涂。传统的在聚丙烯产品表面喷涂油漆的方案是先在聚丙烯产品表面喷PP水（氯化聚丙烯拼加醛酮树脂溶解而成，或是在丙烯酸树脂上嫁接氯化聚丙烯而成），对产品表面进行处理。由于PP水具有强氧化性和极性，便可保证喷涂的油漆能牢固的附着在PP之上。但该方案工艺流程复杂、周期长、成本高、污染尤为严重。
为了解决传统方案的不足，一般是在材料表面的分子链上导入极性基团，提高材料表面极性，或者是提高制品表面的粗糙度，增加机械咬合力。而应运而生的方案有：化学试剂处理法、气体热氧化法、火焰处里法、电晕处理法、紫外线处理法和机械打磨处理法等。但在实际生产过程中以上方案的使用效果并不理想，甚至效果还不如传统PP水方案，因此，免去前处理，可直接进行喷涂的聚丙烯材料将会有很好的应用前景。
专利CN101787158A公开了一种可直接喷涂的聚丙烯材料和其制备方法，和专利CN102532696A公开了一种具有较高表面张力的聚丙烯组合物及其制备方法，均使用了PP与其他树脂合金化的方案，也均达到了提高PP表面附着力的目的，但PP合金材料存在生产工艺复杂，材料密度大，成本高等问题。
发明内容
本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提供一种具有高附着力的改性聚丙烯材料及其制备方法。
本发明所采取的技术方案是：一种具有高附着力的改性聚丙烯材料，其按照原料重量份计，所述聚丙烯材料包括60~80份的聚丙烯树脂、10~30份的改性无机填料、4~8份的功能性树脂、1~2份的环氧树脂、0.5~1份的功能助剂、0.1~0.3份的成核剂、0.1~1.0份的抗氧剂和0.1~1.0份的加工助剂。
作为上述方案的进一步改进，所述聚丙烯树脂为均聚聚丙烯和共聚聚丙烯中的其中一种或两种的混合物。
作为上述方案的进一步改进，所述改性无机填料为选自滑石粉、碳酸钙、硫酸钡、硅灰石、云母中的至少一种与硅烷偶联剂按重量比100：1通过高速搅拌机混合后所得的混合物。进一步地，所述改性的混合过程控制高速搅拌机的温度在110~120℃范围内，转速在900~1000r/min范围内，混合时间为10~15min，从而可使得无机填料改性更充分。
作为上述方案的进一步改进，所述功能性树脂为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物。
作为上述方案的进一步改进，所述环氧树脂为双酚A型固体环氧树脂。进一步地，为使生产过程更高效，混合效果更好更充分，优选研磨过的双酚A型固体环氧树脂。
作为上述方案的进一步改进，所述功能助剂为脂肪醇聚氧乙烯醚和脂肪酸二乙醇酰胺中的其中一种或两种的混合物。
作为上述方案的进一步改进，所述成核剂为苯甲酸钠成核剂。
作为上述方案的进一步改进，所述抗氧剂选自抗氧剂1010、抗氧剂168和抗氧剂DLTP中的至少一种。
作为上述方案的进一步改进，所述加工助剂选自硬脂酸钙、乙烯基双硬脂酰胺和芥酸酰胺中的至少一种。
一种如上所述的具有高附着力的改性聚丙烯材料的制备方法，其包括如下步骤：将聚丙烯树脂、功能性树脂和环氧树脂混合均匀，然后加入功能助剂、成核剂、抗氧剂和加工助剂后继续搅拌，搅拌均匀，将混合好的物料置于挤出机中，改性无机填料采用侧喂料的方式在挤出机后半段加入，挤出造粒，得到具有高附着力的改性聚丙烯材料。
本发明的有益效果是：
（1）本发明使用通用的聚丙烯基材，并通过添加特定的功能性树脂、环氧树脂、功能助剂和改性无机填料的方式及调整其原料配比极大的增加了聚丙烯材料的极性，使材料具有优异的表面附着力以使其可进行直接喷涂。其中功能性树脂的添加，不仅增加材料表面的极性，同时也提高材料表面的粗糙度、增加材料微观表面积，使材料具有更好的可涂覆性。本发明所选用的无机填料经过改性处理，不仅增加无机填料的极性，同时也提高无机填料与聚丙烯基体树脂的相容性，再辅以成核剂结合相应的低分子加工助剂，使该材料兼具优异的刚韧平衡性、耐热性和耐刮擦性。
（2）本发明所制得的聚丙烯材料具有高表面附着力，可直接进行油漆喷涂，兼具优异的刚韧平衡性、耐热性和耐刮擦性，且对比现有技术的聚丙烯材料合金化，本发明非合金材料的加工工艺更简单、材料成本更低，可更加广泛地应用在家电、汽车、包装、建材和户外运动等多个领域。
（3）本发明的制备方法加工工序简单，易于成型。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行具体描述，以便于所属技术领域的人员对本发明的理解。有必要在此特别指出的是，实施例只是用于对本发明做进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，所属领域技术熟练人员，根据上述发明内容对本发明作出的非本质性的改进和调整，应仍属于本发明的保护范围。同时下述所提及的原料未详细说明的，均为市售产品；未详细提及的工艺步骤或制备方法为均为本领域技术人员所知晓的工艺步骤或制备方法。
以下实施例中的聚丙烯材料均通过熔融挤出来制备，具体制备方法为：将聚丙烯树脂、功能性树脂和环氧树脂混合均匀，然后加入功能助剂、成核剂、抗氧剂和加工助剂后继续搅拌3min，搅拌均匀，最后将混合好的物料至于挤出机中，改性无机填料按添加比例采用侧喂料的方式在挤出机后半段加入，挤出造粒，得到具有高附着力的改性聚丙烯材料。其中挤出机的转速为180~600r/min，各区温度为：一区195～205℃，二区205～215℃，三区205～215℃，四区205～215℃，五区195～205℃，六区195～205℃，七区200～210℃，八区205～215℃，机头210～220℃。
实施例1
按照表1所示重量份数的原料制备具有高附着力的改性聚丙烯材料。
表1 实施例1的配方组成
原料 重量份数（份）
均聚PP 80
改性无机填料 10
功能树脂 8
环氧树脂 2
功能助剂 1
抗氧剂1010 0.3
抗氧剂168 0.3
抗氧剂DLTP 0.4
成核剂 0.3
硬脂酸钙 0.2
乙烯基双硬脂酰胺 0.5
芥酸酰胺 0.3
实施例2
按照表2所示重量份数的原料制备具有高附着力的改性聚丙烯材料。
表2 实施例2的配方组成
原料 重量份数（份）
共聚PP 60
改性无机填料 30
功能树脂 4
环氧树脂 1
功能助剂 0.5
抗氧剂1010 0.1
成核剂 0.1
硬脂酸钙 0.1
实施例3
按照表3所示重量份数的原料制备具有高附着力的改性聚丙烯材料。
表3 实施例3的配方组成
原料 重量份数（份）
均聚PP 40
共聚PP 35
改性无机填料 15
功能树脂 6.4
环氧树脂 1.6
功能助剂 0.8
抗氧剂1010 0.2
抗氧剂168 0.2
成核剂 0.2
硬脂酸钙 0.2
实施例4
按照表4所示重量份数的原料制备具有高附着力的改性聚丙烯材料。
表4 实施例4的配方组成
原料 重量份数（份）
均聚PP 30
共聚PP 35
改性无机填料 25
功能树脂 4.8
环氧树脂 1.2
功能助剂 0.6
抗氧剂1010 0.2
抗氧剂168 0.2
成核剂 0.2
芥酸酰胺 0.2
实施例5
按照表5所示重量份数的原料制备具有高附着力的改性聚丙烯材料。
表5 实施例5的配方组成
原料 重量份数（份）
均聚PP 35
共聚PP 35
改性无机填料 20
功能树脂 6.4
环氧树脂 1.6
功能助剂 0.8
抗氧剂1010 0.2
抗氧剂168 0.2
抗氧剂DLTP 0.2
成核剂 0.2
乙烯基双硬脂酰胺 0.2
实施例6:对比例
按照表6所示重量份数的原料制备普通级聚丙烯材料。
表6 实施例6的配方组成
原料 重量份数（份）
均聚PP 39
共聚PP 39
普通无机填料 20
抗氧剂1010 0.2
抗氧剂168 0.2
抗氧剂DLTP 0.2
乙烯基双硬脂酰胺 0.2
实施例7：性能检测
将实施例1~5和对比例制备的聚丙烯材料进行性能测试，结果如表7所示。
表7 实施例1~5和对比例的聚丙烯材料性能
测试项目 测试标准 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 对比例
拉伸强度（MPa） ISO 527 34 24 30 28 29 27
伸长率（%） ISO 527 25 50 30 43 38 45
弯曲强度（MPa） ISO 178 42 33 39 35 37 34
弯曲模量（MPa） ISO 178 1950 2550 2100 2200 2150 1950
缺口冲击强度（kJ/m²） ISO 180 4 25 11 17 13 15
热变形温度（℃） ISO 75 115 120 114 117 116 110
ISO 1183 0.98 1.14 1.01 1.09 1.05 1.05
表面张力（mN/m） / 41 38 40 39 40 32
产品表面直接喷涂难易 / 易 易 易 易 易 难
产品表面有无掉漆现象 / 无 无 无 无 无 有
由表7可知，本发明的聚丙烯材料具备优异的表面张力和耐热特性，以及良好的刚韧平衡性，具有高附着力可直接进行油漆喷涂。
上述实施例为本发明的优选实施例，凡与本发明类似的工艺及所作的等效变化，均应属于本发明的保护范畴。

Claims (10)

1.一种具有高附着力的改性聚丙烯材料，其特征在于：按照原料重量份计，所述聚丙烯材料包括60~80份的聚丙烯树脂、10~30份的改性无机填料、4~8份的功能性树脂、1~2份的环氧树脂、0.5~1份的功能助剂、0.1~0.3份的成核剂、0.1~1.0份的抗氧剂和0.1~1.0份的加工助剂。
2.根据权利要求1所述的一种具有高附着力的改性聚丙烯材料，其特征在于：所述聚丙烯树脂为均聚聚丙烯和共聚聚丙烯中的其中一种或两种的混合物。
3.根据权利要求1所述的一种具有高附着力的改性聚丙烯材料，其特征在于：所述改性无机填料为选自滑石粉、碳酸钙、硫酸钡、硅灰石、云母中的至少一种与硅烷偶联剂按重量比100：1通过高速搅拌机混合后所得的混合物。
4.根据权利要求1所述的一种具有高附着力的改性聚丙烯材料，其特征在于：所述功能性树脂为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物。
5.根据权利要求1所述的一种具有高附着力的改性聚丙烯材料，其特征在于：所述环氧树脂为双酚A型固体环氧树脂。
6.根据权利要求1所述的一种具有高附着力的改性聚丙烯材料，其特征在于：所述功能助剂为脂肪醇聚氧乙烯醚和脂肪酸二乙醇酰胺中的其中一种或两种的混合物。
7.根据权利要求1所述的一种具有高附着力的改性聚丙烯材料，其特征在于：所述成核剂为苯甲酸钠成核剂。
8.根据权利要求1所述的一种具有高附着力的改性聚丙烯材料，其特征在于：所述抗氧剂选自抗氧剂1010、抗氧剂168和抗氧剂DLTP中的至少一种。
9.根据权利要求1所述的一种具有高附着力的改性聚丙烯材料，其特征在于：所述加工助剂选自硬脂酸钙、乙烯基双硬脂酰胺和芥酸酰胺中的至少一种。
10.一种如权利要求1~9所述的具有高附着力的改性聚丙烯材料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：将聚丙烯树脂、功能性树脂和环氧树脂混合均匀，然后加入功能助剂、成核剂、抗氧剂和加工助剂后继续搅拌，搅拌均匀，将混合好的物料置于挤出机中，改性无机填料采用侧喂料的方式在挤出机后半段加入，挤出造粒，得到具有高附着力的改性聚丙烯材料。
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Inventor before: Yu Haiou

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Inventor before: Fang Anping

WW01 Invention patent application withdrawn after publication
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Application publication date: 20170627