CN107746541B - 一种具有免喷涂金属效果的高光泽高耐磨pom树脂及其制备方法 - Google Patents

一种具有免喷涂金属效果的高光泽高耐磨pom树脂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种具有免喷涂金属效果的高光泽高耐磨POM树脂及其制备方法，所述POM树脂的原料包括以下组分：POM70‑95重量份，PMMA5‑20重量份，金属颜料10‑20重量份，润滑剂1‑4重量份，偶联剂0.1‑1重量份，抗氧化剂0.1‑0.3重量份，硬脂酸锌0.1‑0.3重量份。所述的POM树脂在注塑后，得到的注塑制品具有良好的金属光泽，并且光泽度高，其金属质感可达到喷涂效果，替代喷涂件使用，这样可以节约喷涂产生的成本，又能避免污染环境。

Description

一种具有免喷涂金属效果的高光泽高耐磨POM树脂及其制备 方法
技术领域
本发明属于高分子材料领域，涉及一种POM树脂及其制备方法，具体涉及一种具有免喷涂金属效果的高光泽高耐磨POM树脂及其制备方法。
背景技术
POM(聚甲醛)其力学性能优异，刚度高，弹性好，并且具有超高的耐磨性。POM用于那些对润滑性、耐磨损性、刚性和尺寸稳定性要求比较严格的滑动和滚动的机械部件上时，性能尤为优越，已经广泛应用于电子电气、机械、仪表、汽车和建材等领域，其也是一种制备汽车内外饰件、电子智能产品的相关结构制品的主要原材料。
汽车内外饰材料一般都要求表面有金属般的质感，一般对汽车内外饰材料表面处理方式一般为喷涂或者电镀，而随着环境问题越来越受到人们的广泛关注，免喷涂金属效果树脂产品正在逐步替代喷涂或者电镀工艺。由于无需喷涂就能产生喷涂的珠光效果，并且不产生对环境有毒有害的气体、粉尘等污染物质。
CN103694692A公开了一种聚酰胺树脂组合物及将其成型而成的成型体，提供了一种聚酰胺树脂组合物，含有聚酰胺树脂(A)100质量份、膨润型层状硅酸盐(B)1-10质量份以及金属颜料(C)0.5-5重量份，虽然该聚酰胺树脂组合物是采用的免喷涂方式，但是耐磨性较差，并且金属颜料分散不均匀，注塑产品表面有流痕、熔接线现象。
因此，在本领域，急需开发一种耐磨性好且无流痕及熔接线现象的免喷涂金属效果树脂。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种POM树脂及其制备方法，特别是提供了一种具有免喷涂金属效果的高光泽高耐磨POM树脂及其制备方法。本发明的POM树脂具有优良的机械力学性能、超高的耐磨性、金属质感强，光泽性高，注塑产品表面无流痕、熔接线现象。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一方面，本发明提供了一种POM树脂，所述POM树脂的原料包括以下组分：
Figure BDA0001445598840000021
本发明提供的POM树脂添加了PMMA，可以增加POM树脂的光泽度，而偶联剂和硬脂酸锌二者配合使用，协同增效，一方面可以增加金属颜料在高分子基体中的相容性，使金属颜料可以均匀地分散在高分子基体中，且分散稳定，这样可以确保得到的POM树脂在应用过程中颜色分布均匀，最后制品的金属色泽能够达到喷涂效果；另一方面偶联剂和硬脂酸锌二者的协同作用可以降低熔体流动粘度，避免注塑时出现流痕或者熔接线，影响产品美观。
在本发明中，所述POM的重量份为70-95重量份，例如70重量份、75重量份、85重量份、90重量份、95重量份等。
在本发明中，所述PMMA的重量份为5-20重量份，例如5重量份、10重量份、15重量份、20重量份等。
在本发明中，所述金属颜料的重量份为10-20重量份，例如10重量份、12重量份、15重量份、17重量份、20重量份等。
优选地，所述金属颜料为金属铝颜料。
在本发明中，所述润滑剂的重量份为1-4重量份，例如1重量份、2重量份、3重量份、4重量份等。
优选地，所述润滑剂为乙撑双硬脂酰胺(EBS)。
在本发明中，所述偶联剂的重量份为0.1-1重量份，例如0.1重量份、0.2重量份、0.5重量份、0.7重量份、1重量份等。
优选地，所述偶联剂为硅烷偶联剂KH550。
在本发明中，所述抗氧化剂的重量份为0.1-0.3重量份，例如0.1重量份、0.2重量份、0.3重量份等。
优选地，所述抗氧化剂为抗氧化剂168和抗氧化剂1010的混合物。
优选地，所述抗氧化剂168和抗氧化剂1010的质量比为1:2-2:1，例如1:2、1:1.5、1:1.8、1:1.3、1:1、1。3:1、1.5:1、1.8:1或2:1，优选1:1。
在本发明中，所述硬脂酸锌的重量份为0.1-0.3重量份，例如0.1重量份、0.2重量份、0.3重量份等。
在本发明中，添加的偶联剂和硬脂酸锌产生了协同效果，能够改善POM与金属颜料的相容性，使金属颜料可以均匀地分散在基体中，进而使最后得到的制品具有更佳的金属质感和金属光泽，并且达到喷涂效果。
另一方面，本发明提供了如上所述的POM树脂的制备方法，所述制备方法如下：
(1)将润滑剂、偶联剂、硬脂酸锌和金属颜料充分混合，得到金属粉料；
(2)将POM和抗氧化剂混合均匀，再加入步骤(1)得到的金属粉料进行混合，得到混合料；
(3)将步骤(2)得到的混合料加入双螺杆挤出机的主喂料口，熔融，之后与从双螺杆挤出机侧喂料口加入的PMMA共混、挤出、切粒，得到所述POM树脂。
本发明提供的POM树脂的制备方法工艺简单易行，利用本发明提供的制备方法制备得到的POM树脂表现出的金属效果达到替代喷漆件的效果，从而可以减少对环境的污染；并且利用本发明特殊的挤出工艺加入PMMA，可以在保证POM耐磨性的基础上，提高其光泽度。
在本发明中，步骤(1)所述混合的转速为600-800r/min，例如600r/min、650r/min、700r/min、750r/min、800r/min等。
优选地，步骤(1)所述混合的时间为3-5分钟，例如3分钟、3.5分钟、4分钟、4.5分钟或5分钟。
在本发明中，步骤(2)所述混合均在高速混合机中进行。
优选地，步骤(2)所述两次混合的时间独立地为5-7min，例如5min、5.5min、6min、6.5min、7min等。
在本发明中，步骤(3)所述混合料在主喂料段的转速为500r/min。
优选地，步骤(3)所述PMMA在侧喂料段的转速为250-350r/min，例如250r/min、275r/min、300r/min、325r/min、350r/min等。
优选地，步骤(3)所述熔融的温度为180℃。
优选地，步骤(3)所述熔融的时间为1-3min，例如1min、1.5min、2min、2.5min、3min等。
优选地，步骤(3)所述双螺杆挤出机的工作参数为：一区为135℃，二区温度为1454℃，三区温度为155℃，四区温度为165℃，五区温度为170℃，六区温度为170℃，七区温度为170℃，八区温度为170℃，九区温度为170℃，十区温度为175℃；
优选地，所述双螺杆挤出机工作时的真空度为-0.1MPa。
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
本发明所述的POM树脂在注塑后，得到的注塑制品具有良好的金属光泽，并且光泽度高，其金属质感可达到喷涂效果，替代喷涂件使用，这样可以节约喷涂产生的成本，又能避免污染环境。并且本发明所述的POM树脂在注塑过程中，可以避免注塑件出现的流痕、熔接线等问题，避免了因此种问题产生的浪费。本发明所述的POM的制备方法工艺简单易行，易于工业化。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
实施例1
本实施例提供的POM树脂包括以下组分：
Figure BDA0001445598840000051
Figure BDA0001445598840000061
制备方法如下：
(1)将润滑剂、偶联剂、硬脂酸锌和金属颜料以700r/min的转速混合，得到金属粉料。
(2)将POM和抗氧化剂在高速混合机中混合均匀，时间为6min，再在高速混合机中加入步骤(1)得到的金属粉料混合6min，得到混合料。
(3)将步骤(2)得到的混合料加入双螺杆挤出机的主喂料口，在180℃下熔融2min；之后与从双螺杆挤出机侧喂料口加入的PMMA共混，挤出、切粒，得到POM树脂。
其中，混合料在主喂料段的转速为500r/min，PMMA在侧喂料段的转速为300r/min；双螺杆挤出机的工作参数为：一区为135℃，二区温度为1454℃，三区温度为155℃，四区温度为165℃，五区温度为170℃，六区温度为170℃，七区温度为170℃，八区温度为170℃，九区温度为170℃，十区温度为175℃；
优选地，所述双螺杆挤出机工作时的真空度为-0.1MPa，双螺杆挤出机工作时的真空度为-0.1MPa。
实施例2
本实施例提供的POM树脂包括以下组分：
Figure BDA0001445598840000062
Figure BDA0001445598840000071
制备方法如下：
(1)将润滑剂、偶联剂、硬脂酸锌和金属颜料以800r/min的转速混合，得到金属粉料。
(2)将POM和抗氧化剂在高速混合机中混合均匀，时间为7min，再在高速混合机中加入步骤(1)得到的金属粉料混合5min，得到混合料。
(3)将步骤(2)得到的混合料加入双螺杆挤出机的主喂料口，在180℃下熔融3min；之后与从双螺杆挤出机侧喂料口加入的PMMA共混，挤出、切粒，得到POM树脂。
其中，混合料在主喂料段的转速为500r/min，PMMA在侧喂料段的转速为350r/min；双螺杆挤出机的工作参数为：一区为135℃，二区温度为1454℃，三区温度为155℃，四区温度为165℃，五区温度为170℃，六区温度为170℃，七区温度为170℃，八区温度为170℃，九区温度为170℃，十区温度为175℃；
优选地，所述双螺杆挤出机工作时的真空度为-0.1MPa，双螺杆挤出机工作时的真空度为-0.1MPa。
实施例3
本实施例提供的POM树脂包括以下组分：
Figure BDA0001445598840000072
Figure BDA0001445598840000081
制备方法如下：
(1)将润滑剂、偶联剂、硬脂酸锌和金属颜料以600r/min的转速混合，得到金属粉料。
(2)将POM和抗氧化剂在高速混合机中混合均匀，时间为5min，再在高速混合机中加入步骤(1)得到的金属粉料混合7min，得到混合料。
(3)将步骤(2)得到的混合料加入双螺杆挤出机的主喂料口，在180℃下熔融1min；之后与从双螺杆挤出机侧喂料口加入的PMMA共混，挤出、切粒，得到POM树脂。
其中，混合料在主喂料段的转速为500r/min，PMMA在侧喂料段的转速为250r/min；双螺杆挤出机的工作参数为：一区为135℃，二区温度为1454℃，三区温度为155℃，四区温度为165℃，五区温度为170℃，六区温度为170℃，七区温度为170℃，八区温度为170℃，九区温度为170℃，十区温度为175℃；
优选地，所述双螺杆挤出机工作时的真空度为-0.1MPa，双螺杆挤出机工作时的真空度为-0.1MPa。
实施例4
本实施例提供的POM树脂包括以下组分：
Figure BDA0001445598840000082
Figure BDA0001445598840000091
制备方法如下：
(1)将润滑剂、偶联剂、硬脂酸锌和金属颜料以750r/min的转速混合，得到金属粉料。
(2)将POM和抗氧化剂在高速混合机中混合均匀，时间为5.5min，再在高速混合机中加入步骤(1)得到的金属粉料混合6.5min，得到混合料。
(3)将步骤(2)得到的混合料加入双螺杆挤出机的主喂料口，在180℃下熔融1.5min；之后与从双螺杆挤出机侧喂料口加入的PMMA共混，挤出、切粒，得到POM树脂。
其中，混合料在主喂料段的转速为500r/min，PMMA在侧喂料段的转速为325r/min；双螺杆挤出机的工作参数为：一区为135℃，二区温度为1454℃，三区温度为155℃，四区温度为165℃，五区温度为170℃，六区温度为170℃，七区温度为170℃，八区温度为170℃，九区温度为170℃，十区温度为175℃；
优选地，所述双螺杆挤出机工作时的真空度为-0.1MPa，双螺杆挤出机工作时的真空度为-0.1MPa。
实施例5
本实施例提供的POM树脂包括以下组分：
Figure BDA0001445598840000092
Figure BDA0001445598840000101
制备方法如下：
(1)将润滑剂、偶联剂、硬脂酸锌和金属颜料以650r/min的转速混合，得到金属粉料。
(2)将POM和抗氧化剂在高速混合机中混合均匀，时间为6.5min，再在高速混合机中加入步骤(1)得到的金属粉料混合5.5min，得到混合料。
(3)将步骤(2)得到的混合料加入双螺杆挤出机的主喂料口，熔融2.5min；之后与从双螺杆挤出机侧喂料口加入的PMMA共混，挤出、切粒，得到POM树脂。
其中，混合料在主喂料段的转速为450r/min，PMMA在侧喂料段的转速为275r/min；双螺杆挤出机的工作参数为：一区为135℃，二区温度为1454℃，三区温度为155℃，四区温度为165℃，五区温度为170℃，六区温度为170℃，七区温度为170℃，八区温度为170℃，九区温度为170℃，十区温度为175℃；
优选地，所述双螺杆挤出机工作时的真空度为-0.1MPa，双螺杆挤出机工作时的真空度为-0.1MPa。
对比例1
与实施例1的区别仅在于POM的添加量为60重量份，其余组分以及组分用量和制备方法均与实施例1相同。
对比例2
与实施例1的区别仅在于POM的添加量为110重量份，其余组分以及组分用量和制备方法均与实施例1相同。
对比例3
与实施例1的区别仅在于PMMA的添加量为1重量份，其余组分以及组分用量和制备方法均与实施例1相同。
对比例4
与实施例1的区别仅在于PMMA的添加量为30重量份，其余组分以及组分用量和制备方法均与实施例1相同。
对比例5
与实施例1的区别仅在于金属颜料的添加量为1重量份，其余组分以及组分用量和制备方法均与实施例1相同。
对比例6
与实施例1的区别仅在于金属颜料的添加量为30重量份，其余组分以及组分用量和制备方法均与实施例1相同。
对比例7
与实施例1的区别仅在于本对比例的POM树脂不添加偶联剂，而硬脂酸锌的添加量为实施例1中偶联剂和硬脂酸锌的添加量之和，即硬脂酸锌的添加量为0.7重量份。
对比例8
与实施例1的区别仅在于本对比例的POM树脂不添加硬脂酸锌，而偶联剂的添加量为实施例1中偶联剂和硬脂酸锌的添加量之和，即偶联剂的添加量为0.7重量份。
对实施例1-5和对比例1-8的POM树脂进行性能测试，并且将实施例1-5和对比例1-8提供的POM树脂进行注塑，得到注塑制品，观察注塑制品的注塑情况。测试数据见表1：
表1
Figure BDA0001445598840000121
由表1的数据可知，本发明实施例提供的POM树脂机械性能良好，并且具有超高耐磨性，经注塑得到的注塑制品金属效果好，达到了可以替代喷涂效果的要求，并且减少了注塑过程中出现的流痕、熔接线的现象。而由实施例与对比例的数据对比可知，当POM树脂组分的添加量不在本发明给出的范围时，或者缺少某种组分是，注塑制品表面出现明显可见的金属颜料聚集现象，呈现麻点状，并且注塑制品有明显的流痕，熔接线现象。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的一种具有免喷涂金属效果的高光泽高耐磨POM树脂及其制备方法，但本发明并不局限于上述实施例，即不意味着本发明必须依赖上述实施例才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (18)

1.一种POM树脂，其特征在于，所述POM树脂的原料包括以下组分：
Figure FDA0002220959510000011
所述POM树脂的制备方法如下：
(1)将润滑剂、偶联剂、硬脂酸锌和金属颜料充分混合，得到金属粉料；
(2)将POM和抗氧化剂混合均匀，再加入步骤(1)得到的金属粉料进行混合，得到混合料；
(3)将步骤(2)得到的混合料加入双螺杆挤出机的主喂料口，熔融，之后与从双螺杆挤出机侧喂料口加入的PMMA共混、挤出、切粒，得到所述POM树脂；
步骤(3)所述熔融的温度为180℃。
2.根据权利要求1所述的POM树脂，其特征在于，所述金属颜料为金属铝颜料。
3.根据权利要求1或2所述的POM树脂，其特征在于，所述润滑剂为乙撑双硬脂酰胺。
4.根据权利要求1所述的POM树脂，其特征在于，所述偶联剂为硅烷偶联剂KH550。
5.根据权利要求1所述的POM树脂，其特征在于，所述抗氧化剂为抗氧化剂168和抗氧化剂1010的混合物。
6.根据权利要求5所述的POM树脂，其特征在于，所述抗氧化剂168和抗氧化剂1010的质量比为1:2-2:1。
7.根据权利要求6所述的POM树脂，其特征在于，所述抗氧化剂168和抗氧化剂1010的质量比为1:1。
8.根据权利要求1-7中的任一项所述的POM树脂的制备方法，其特征在于，所述制备方法如下：
(1)将润滑剂、偶联剂、硬脂酸锌和金属颜料充分混合，得到金属粉料；
(2)将POM和抗氧化剂混合均匀，再加入步骤(1)得到的金属粉料进行混合，得到混合料；
(3)将步骤(2)得到的混合料加入双螺杆挤出机的主喂料口，熔融，之后与从双螺杆挤出机侧喂料口加入的PMMA共混、挤出、切粒，得到所述POM树脂。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述混合的转速为600-800r/min。
10.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述混合的时间为3-5分钟。
11.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述混合均在高速混合机中进行。
12.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述两次混合的时间独立地为5-7min。
13.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述混合料在主喂料段的转速为500r/min。
14.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述PMMA在侧喂料段的转速为250-350r/min。
15.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述熔融的温度为180℃。
16.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述熔融的时间为1-3min。
17.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述双螺杆挤出机的工作参数为：一区为135℃，二区温度为1454℃，三区温度为155℃，四区温度为165℃，五区温度为170℃，六区温度为170℃，七区温度为170℃，八区温度为170℃，九区温度为170℃，十区温度为175℃。
18.根据权利要求17所述的制备方法，其特征在于，所述双螺杆挤出机工作时的真空度为-0.1MPa。
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