CN107286469A - 一种免喷涂耐刮擦pp合金材料其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种免喷涂耐刮擦PP合金材料其制备方法，采用以下组分及重量份含量的原料制备得到：聚丙烯100，透明型离子聚合物5～20，相容剂3‑6，金属粉颜料0.5‑3，分散剂0.5～1，浸润剂0.5～1，抗氧剂0.2～0.5；分散剂由聚酯接枝改性硅酮、聚乙烯蜡按重量比2:1复配而成，所述的聚酯接枝改性硅酮的接枝率为0.8％‑2％。与现有技术相比，本发明制备的材料具有优异的免喷涂金属效果，金属效果粉分散性及耐刮擦性较佳的特点，可有效缓解传统免喷涂金属效果材料的流痕问题，且适用于耐刮擦要求较高的场合，在汽车、家电等领域有广泛的用途。

Description

一种免喷涂耐刮擦PP合金材料其制备方法

技术领域

本发明属于复合材料领域，尤其是涉及一种免喷涂耐刮擦PP合金材料其制备方法。

背景技术

随着国家环保法规逐渐严格，汽车或家电零部件的喷涂成本逐渐增加，材料的免喷涂化逐渐成为当今改性材料的热门趋势之一。作为外观件的免喷涂材料，在要求部件不仅具有优异金属质感效果的同时，还需具有一定力学性能及耐刮擦性能。

聚丙烯(PP)具有比重低、拉伸强度高、耐热性及耐化学品性优良、且加工性能好等特点，是五大通用工程塑料之一，广泛的应用于汽车、家电等领域。pp材料因自身的线性结构，且为柔性分子链，导致PP材料的不耐刮擦，易产生刮痕，且免喷涂PP材料主要为外观件，对材料的耐刮擦性有一定的要求，故在某些场合会限制其应用。透明型离子聚合物(Surlyn树脂)是乙烯-甲基丙烯酸为基的离子聚合物，拥有优异的耐低温冲击韧性、耐刮擦性能、透明性佳及耐化学品性等特点，在消费品、包装行业及运动器材领域有广泛的应用。但因Surlyn树脂自身分子结构的影响，其弯曲强度低，不适用变形要求严格的场合，因此其应用领域也有一定的限制。

专利CN 106279971 A公开了“一种高光PP的生产配方”，其通过四氢呋喃、四三苯基膦钯，成核剂，液体去纹增亮剂，液体流动改性剂，液体相容剂等助剂的作用，使PP表面具有高光效果，且没有流痕。该专利虽然生产免喷涂高光PP，但该产品不具有优异耐刮擦性能，且生产过程中具有一定的危险性。专利CN 103694564 B公开了“一种PP/PMMA合金材料及其制备方法”，其通过制备PP/PMMA合金，改善了PP的耐刮擦性能、硬度及光泽性，但其添加金属效果粉后的免喷涂效果无从知晓。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种具有更优异的耐刮擦性能的PP合金材料及其制备方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种免喷涂耐刮擦PP合金材料，采用以下组分及重量份含量的原料制备得到：

聚丙烯100，透明型离子聚合物5～20，相容剂3-6，金属粉颜料0.5-3，分散剂0.5～1，浸润剂0.5～1，抗氧剂0.2～0.5；

所述的分散剂由聚酯接枝改性硅酮、聚乙烯蜡按重量比2:1复配而成，所述的聚酯接枝改性硅酮的接枝率为0.8％-2％。由于分散剂中含有聚酯接枝改性硅酮，具有一定的反应活性，可提高金属颜料与PP树脂间的相容性，降低PP树脂与金属效果粉的流动差，起到减缓流痕的目的。选用聚乙烯蜡与聚酯接枝改性硅酮复配的目的是聚乙烯蜡有加工润滑作用，还可改善聚酯接枝改性硅酮的分散，使聚酯接枝改性硅酮的效果达到最佳的状态。

作为优选的实施方式，聚酯接枝改性硅酮优选TEGOMER H-Si 6441P。

作为优选的实施方式，聚乙烯蜡的软化点为109-112℃，数均分子量为1900-2700。

所述的聚丙烯为均聚聚丙烯或共聚聚丙烯的一种或者两种混合物，聚丙烯的熔融指数为20-40g/10min(230℃*2.16kg)。

所述的透明型离子聚合物为以乙烯-甲基丙烯酸为基的钠离子聚合物。

作为优选的实施方式，透明型离子聚合物采用Surlyn树脂。

所述的相容剂选用聚丙烯接枝马来酸酐(PP-g-MAH)或聚乙烯接枝马来酸酐(PE-g-MAH)，相容剂的反应型官能团可乙烯-甲基丙烯酸为基的钠离子聚合物上羧基或者羟基进行反应，提高聚丙烯与透明型离子聚合物的相容性，从而改善PP的耐刮擦性能。

所述的金属粉颜料为粒径20-70μm的铝银粉或金铜粉。

所述的浸润剂为白油或硅烷偶联剂KH550。

所述的抗氧剂为受阻酚类抗氧剂与亚磷酸酯类抗氧剂复配得到的混合物。

一种免喷涂耐刮擦PP合金材料的制备方法，采用以下步骤：

(1)将聚丙烯、相容剂、透明型离子聚合物及浸润剂加入到高混机中，采用300-400rpm的速度混合3-5min后，加入金属粉颜料、分散剂及抗氧剂，再采用100-200rpm的速度混合2-3min，使金属粉颜料在树脂基体中有效浸润，形成预混料；

(2)将得到的预混料放入双螺杆挤出机主喂料口中，控制双螺杆挤出机的转速为200～400rpm，温度为190-220℃，挤出造粒得到产品。

与现有技术相比，本发明可广泛用于汽车、家电等领域，具有如下有益效果：

1.本发明是利用Surlyn树脂来提高PP材料的耐刮擦性能，在保证PP树脂性能的同时，具有更优异的耐刮擦性能，拓宽了PP材料在汽车、家电等领域的应用。

2、本发明的PP材料利用聚酯接枝改性硅酮、聚乙烯蜡的复配，改善金属颜料与PP树脂间的相容性，降低PP树脂与金属效果粉的流动差，起到减缓流痕的目的。

3、本发明的PP材料直接注塑、无需喷涂即可获得类喷涂效果，与喷漆材料相比，不仅综合材料成本低，且环保，还避免了在运输及使用过程中出现的掉漆现象。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

实施例1～3

本实施例1～3涉及免喷涂耐刮擦PP合金材料组合物，其包含的各组分及其用量见表1。其中，PP为均聚PP,熔指20g/10min；透明型离子聚合物为Surlyn8150；相容剂选用PP-g-MAH；金属粉颜料粒径为20μm的铝银粉；分散剂为聚酯接枝改性硅酮、聚乙烯蜡按重量比2:1复配而成；浸润剂为白油；抗氧剂为受阻酚类抗氧剂与亚磷酸酯类抗氧剂复配。

制备时，按照表1中的重量百分数称取各原料，并将PP、相容剂、透明型离子聚合物及浸润剂加入到高混机中，采用300-400rpm的速度混合3-5min后，加入金属粉颜料、分散剂及抗氧剂，再采用100-200rpm的速度混合2-3min，形成预混料。将预混料放入双螺杆挤出机主喂料口中一并挤出造粒，双螺杆挤出机的转速为200～400rpm，温度为190-220℃。所制备的免喷涂耐刮擦PP合金材料组合物，按标准尺寸注塑成标准试条，合金性能分别按标准进行测试，各项性能见表2。

对比例1～3

本对比例1～3涉及聚丙烯复合材料组合物，其包含的各组分及其用量见表1。具体制备同实施例1～3。

制得的聚丙烯复合材料，按标准尺寸注塑成标准试条，合金性能分别按标准进行测试，各项性能见表2。

表1实施例1-3与对比例1-3配方表

表2实施例1-3与对比例1-3性能表

由表2可知：实施例1～3中透明型离子聚合物、聚丙烯类接枝马来酸酐及聚酯接枝改性硅酮的加入可有效改善PP的耐刮擦及免喷涂效果，可稳定满足免喷涂PP的使用要求，透明型离子聚合物与聚酯接枝改性硅酮具有协同效应。对比例1～3制备的PP材料表观一般或者耐刮擦不够，无法满足免喷涂PP的使用要求。

实施例4～6

本实施例4～6涉及免喷涂耐刮擦PP合金材料组合物，其包含的各组分及其用量见表3。其中，PP为均聚PP,熔指40g/10min；透明型离子聚合物为Surlyn8150；相容剂选用PE-g-MAH；金属粉颜料粒径为70μm的铝银粉；分散剂为聚酯接枝改性硅酮、聚乙烯蜡按重量比2:1复配而成；浸润剂为白油；抗氧剂为受阻酚类抗氧剂与亚磷酸酯类抗氧剂复配。各组分的具体选择同实施例1。

制备时，按照表1中的重量百分数称取各原料，并将PP、相容剂、透明型离子聚合物及浸润剂加入到高混机中，采用300-400rpm的速度混合3-5min后，加入金属粉颜料、分散剂及抗氧剂，再采用100-200rpm的速度混合2-3min，形成预混料。将预混料放入双螺杆挤出机主喂料口中一并挤出造粒，双螺杆挤出机的转速为200～400rpm，温度为190-220℃。

免喷涂耐刮擦PP合金材料组合物，按标准尺寸注塑成标准试条，合金性能分别按标准进行测试，各项性能见表3。

表3实施例4-6及对比例4的配方及性能表

实施例7

一种免喷涂耐刮擦PP合金材料，采用以下组分及重量份含量的原料制备得到：

聚丙烯100，透明型离子聚合物5，相容剂3，金属粉颜料0.5，分散剂0.5，浸润剂0.5，抗氧剂0.2；

其中，使用的分散剂由聚酯接枝改性硅酮、聚乙烯蜡按重量比2:1复配而成，聚酯接枝改性硅酮的接枝率为0.8％。由于分散剂中含有聚酯接枝改性硅酮，具有一定的反应活性，可提高金属颜料与PP树脂间的相容性，降低PP树脂与金属效果粉的流动差，起到减缓流痕的目的。选用聚乙烯蜡与聚酯接枝改性硅酮复配的目的是聚乙烯蜡有加工润滑作用，还可改善聚酯接枝改性硅酮的分散，使聚酯接枝改性硅酮的效果达到最佳的状态。本实施例中，采用的聚酯接枝改性硅酮为TEGOMER H-Si 6441 P，聚乙烯蜡的软化点为109℃，数均分子量为1900。聚丙烯为均聚聚丙烯和共聚聚丙烯的混合物，熔融指数为20g/10min(230℃*2.16kg)。透明型离子聚合物为以乙烯-甲基丙烯酸为基的钠离子聚合物，本实施例采用Surlyn树脂。相容剂选用聚丙烯接枝马来酸酐(PP-g-MAH)，相容剂的反应型官能团可乙烯-甲基丙烯酸为基的钠离子聚合物上羧基或者羟基进行反应，提高聚丙烯与透明型离子聚合物的相容性，从而改善PP的耐刮擦性能。金属粉颜料为粒径20μm的铝银粉。浸润剂为白油。抗氧剂为受阻酚类抗氧剂与亚磷酸酯类抗氧剂复配得到的混合物。

一种免喷涂耐刮擦PP合金材料的制备方法，采用以下步骤：

(1)将聚丙烯、相容剂、透明型离子聚合物及浸润剂加入到高混机中，采用300rpm的速度混合5min后，加入金属粉颜料、分散剂及抗氧剂，再采用100rpm的速度混合3min，使金属粉颜料在树脂基体中有效浸润，形成预混料；

(2)将得到的预混料放入双螺杆挤出机主喂料口中，控制双螺杆挤出机的转速为200rpm，温度为190℃，挤出造粒得到产品。

实施例8

一种免喷涂耐刮擦PP合金材料，采用以下组分及重量份含量的原料制备得到：

聚丙烯100，透明型离子聚合物20，相容剂6，金属粉颜料3，分散剂1，浸润剂1，抗氧剂0.5；

分散剂由聚酯接枝改性硅酮、聚乙烯蜡按重量比2:1复配而成，聚酯接枝改性硅酮的接枝率为2％。由于分散剂中含有聚酯接枝改性硅酮，具有一定的反应活性，可提高金属颜料与PP树脂间的相容性，降低PP树脂与金属效果粉的流动差，起到减缓流痕的目的。选用聚乙烯蜡与聚酯接枝改性硅酮复配的目的是聚乙烯蜡有加工润滑作用，还可改善聚酯接枝改性硅酮的分散，使聚酯接枝改性硅酮的效果达到最佳的状态。本实施例中，聚酯接枝改性硅酮为TEGOMER H-Si 6441P。聚乙烯蜡的软化点为112℃，数均分子量为2700。

聚丙烯为均聚聚丙烯，熔融指数为40g/10min(230℃*2.16kg)。透明型离子聚合物为以乙烯-甲基丙烯酸为基的钠离子聚合物。本实施例采用Surlyn树脂。相容剂选用聚乙烯接枝马来酸酐(PE-g-MAH)，相容剂的反应型官能团可乙烯-甲基丙烯酸为基的钠离子聚合物上羧基或者羟基进行反应，提高聚丙烯与透明型离子聚合物的相容性，从而改善PP的耐刮擦性能。金属粉颜料为粒径70μm的金铜粉。浸润剂为硅烷偶联剂KH550。抗氧剂为受阻酚类抗氧剂与亚磷酸酯类抗氧剂复配得到的混合物。

一种免喷涂耐刮擦PP合金材料的制备方法，采用以下步骤：

(1)将聚丙烯、相容剂、透明型离子聚合物及浸润剂加入到高混机中，采用400rpm的速度混合3min后，加入金属粉颜料、分散剂及抗氧剂，再采用200rpm的速度混合2min，使金属粉颜料在树脂基体中有效浸润，形成预混料；

(2)将得到的预混料放入双螺杆挤出机主喂料口中，控制双螺杆挤出机的转速为400rpm，温度为220℃，挤出造粒得到产品。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (9)

1.一种免喷涂耐刮擦PP合金材料，其特征在于，采用以下组分及重量份含量的原料制备得到：

聚丙烯100，透明型离子聚合物5～20，相容剂3-6，金属粉颜料0.5-3，分散剂0.5～1，浸润剂0.5～1，抗氧剂0.2～0.5；

所述的分散剂由聚酯接枝改性硅酮、聚乙烯蜡按重量比2:1复配而成，所述的聚酯接枝改性硅酮的接枝率为0.8％-2％。

2.根据权利要求1所述的一种免喷涂耐刮擦PP合金材料，其特征在于，所述的聚酯接枝改性硅酮优选TEGOMER H-Si 6441P，所述的聚乙烯蜡的软化点为109-112℃，数均分子量为1900-2700。

3.根据权利要求1所述的一种免喷涂耐刮擦PP合金材料，其特征在于，所述的聚丙烯为均聚聚丙烯或共聚聚丙烯的一种或者两种混合物，聚丙烯的熔融指数为20-40g/10min(230℃*2.16kg)。

4.根据权利要求1所述的一种免喷涂耐刮擦PP合金材料，其特征在于，所述的透明型离子聚合物为以乙烯-甲基丙烯酸为基的钠离子聚合物，优选Surlyn树脂。

5.根据权利要求1所述的一种免喷涂耐刮擦PP合金材料，其特征在于，所述的相容剂选用聚丙烯接枝马来酸酐(PP-g-MAH)或聚乙烯接枝马来酸酐(PE-g-MAH)。

6.根据权利要求1所述的一种免喷涂耐刮擦PP合金材料，其特征在于，所述的金属粉颜料为粒径20-70μm的铝银粉或金铜粉。

7.根据权利要求1所述的一种免喷涂耐刮擦PP合金材料，其特征在于，所述的浸润剂为白油或硅烷偶联剂KH550。

8.根据权利要求1所述的一种免喷涂耐刮擦PP合金材料，其特征在于，所述的抗氧剂为受阻酚类抗氧剂与亚磷酸酯类抗氧剂复配得到的混合物。

9.如权利要求1所述的一种免喷涂耐刮擦PP合金材料的制备方法，其特征在于，该方法采用以下步骤：

(1)将聚丙烯、相容剂、透明型离子聚合物及浸润剂加入到高混机中，采用300-400rpm的速度混合3-5min后，加入金属粉颜料、分散剂及抗氧剂，再采用100-200rpm的速度混合2-3min，形成预混料；

(2)将得到的预混料放入双螺杆挤出机主喂料口中，控制双螺杆挤出机的转速为200～400rpm，温度为190-220℃，挤出造粒得到产品。