CN108250564A - 一种可直接水性漆喷涂汽车外饰材料及其制备方法 - Google Patents

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刘曙阳
蒋顶军
阳明书
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Abstract

本发明涉及一种汽车外饰材料及其制备方法，尤其是一种可直接水性漆喷涂汽车外饰材料及其制备方法。本发明的材料包括以下重量份数的组分：聚丙烯65‑80份，填充剂5‑20份，增韧剂3‑15份，亲水改性剂1‑10份，促进剂1‑5份，协效剂0.5‑2份，抗氧剂0.3‑1份，润滑剂0.3‑0.5份。本发明聚丙烯材料注塑成汽车外饰件后，可直接进行水性漆喷涂，具有环保无污染、低VOC特点，而且免除了零部件油性漆喷涂的表面处理等工序，且漆膜粘接力强，可满足大众等主机厂漆膜划格、油漆脱落等实验要求；可进行短周期快速注塑成型，相比传统材料注塑周期可缩短40%以上，提高了汽车外饰零部件生产效率和合格率，产品高尺寸稳定性，有利于解决不同汽车零部件选材零间隙匹配设计问题等。

Description

一种可直接水性漆喷涂汽车外饰材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种汽车外饰材料及其制备方法，尤其是一种可直接水性漆喷涂汽车外饰材料及其制备方法，属于材料技术领域。
背景技术
近年来，汽车外饰涂装的发展趋向于更环保无毒、更安全。相比于油性油漆，水性漆的最大优点是水性漆是成分主要以水为稀释剂、不含有机溶剂的涂料，不含苯、甲苯、二甲苯、甲醛、游离TDI有毒重金属，无毒无刺激气味，对人体无害，不污染环境，且工艺流程环保、涂层质量堪与传统油性漆相当。随着全社会对低碳环保理念的不断推进，越来越多国内外主机厂开始关注和重视水性涂装技术开发与应用，水性汽车涂料也将成为汽车涂料产业未来发展的一个必然趋势。
目前，汽车外饰件用量最大的塑料材料主要以聚丙烯为主。而聚丙烯材料为非极性材料，水性漆成分中85％以上是水，属于高极性。通过水滴接触角测试，二者润湿角度超过100°，证明水性漆几乎不能润湿聚丙烯基材，更无法实现有效粘接。因此，要实现汽车外饰件水性漆良好喷涂，即：聚丙烯材料与水性漆二者在喷涂过程中实现良好润湿及高强度粘接，必须提高基材聚丙烯极性。目前通常做法，在聚丙烯材料中加入马来酸酐接枝聚烯烃增强极性，但由于马来酸酐本身接枝率有限，聚丙烯材料极性改善效果不明显，而且添加过量还会导致材料性能显著下降。另一方面，目前汽车外饰也存在油漆喷涂流程繁多复杂，耗时长，效率低问题，因此，开发适用于水性喷涂，尤其是可直接喷涂的聚丙烯材料意义重大。
发明内容
为解决以上问题，本发明通过亲水改性剂直接提升聚丙烯材料极性，获得了具有长期稳定的高极性聚丙烯材料，注塑成汽车外饰件后，可直接进行水性漆喷涂，漆膜粘接力强，可满足大众等主机厂漆膜划格、油漆脱落等实验要求，另外，本发明材料可在汽车零部件简单擦拭处理后直接喷涂，免除了零部件油性漆喷涂的表面处理等工序，免除了油性喷涂带来的环境污染，低VOC特点；另外，本发明材料还具有高流动、高刚性、高冲击等特点，可进行短周期快速注塑成型，相比传统材料注塑周期可缩短40％以上，提高了汽车外饰零部件生产效率和合格率，同时，满足产品设计实现薄壁化，可显著降低汽车外饰零部件的材料和制造成本。为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种可直接水性漆喷涂汽车外饰材料，原料由以下重量份的组分组成：
聚丙烯65-80份
亲水改性剂1-10份
促进剂1-5份
协效剂0.5-2份
填充剂5-20份
增韧剂3-15份
抗氧剂0.3-1份
润滑剂0.3-0.5份
更进一步，所述的聚丙烯熔融指数为30-100g/10min，优选熔融指数为40-60g/10min的聚丙烯；
更进一步，所述的亲水改性剂为聚醚多元醇、聚乙二醇、聚乙烯基吡咯烷酮、聚丙烯酰胺中的一种，优选聚乙烯基吡咯烷酮；所述促进剂为氯化聚乙烯、氯化聚丙烯、乙烯-丙烯酸共聚物、甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚丙烯、甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚乙烯、乙烯-甲基丙烯酸共聚物中的一种，优选乙烯-丙烯酸共聚物；所述协效剂为聚羟基丁酸脂、聚丁二酸丁二醇酯、乙烯-丙烯酸钠共聚物、聚丙烯酸钠中的一种，优选聚丁二酸丁二醇酯。
更进一步，所述填充剂为滑石粉、碳酸钙、高岭土、云母、晶须中的一种，优选滑石粉。
更进一步，所述增韧剂为乙烯-辛烯共聚物(POE)、乙丙橡胶(EPDM)、聚乙烯(PE)、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物(SBS)、苯乙烯-氢化丁二烯-苯乙烯共聚物(SEBS)中的一种，优选POE；
更进一步，所述抗氧剂为1010、168、624中的一种，优选1010；所述润滑剂为硬脂酸钙、EBS、聚乙烯蜡中的一种，优选硬脂酸钙。
更进一步，所述一种可直接水性漆喷涂汽车外饰材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)将聚丙烯65-80份，增韧剂3-15份，亲水改性剂1-10份，促进剂1-5份，协效剂0.5-2份，抗氧剂0.3-1份，润滑剂0.3-0.5份按照重量份数加入到混料机中，预混3-6min，得到混合物。
(2)将以上步骤(1)得到的混合物通过料斗加入双螺杆挤出机中，填充剂5-20份通过失重称准确称量，按照一定重量份数通过侧喂料机引入挤出机中，经啮合塑化、混合、挤出、拉条、风干、造粒，得到具有低线性热膨胀系数特征的聚丙烯复合材料；其中，挤出机温度设置一区至机头：180-230℃。
(3)将步骤(2)中所得到的混合物通过注塑机，进行注塑成型，获得可直接水性喷涂的汽车外饰零部件。其中注塑机温度设置进料口至喷嘴：190-240℃。
有益效果
与现有技术相比，本发明具有如下显著优点：
1、本发明采用亲水改性剂使聚丙烯材料具有高极性，采用促进剂进一步将亲水改性剂长时间固留在聚丙烯基体中，采用协效剂增强水性漆的漆膜附着力。将本发明材料注塑成汽车外饰件后，可直接进行水性漆喷涂，漆膜粘接力强，且亲水改性剂保留时间长，长期稳定的亲水性，可满足大众等主机厂漆膜划格、油漆脱落等实验要求。另外，本发明材料可在汽车零部件简单擦拭处理后直接喷涂，免除了零部件油性漆喷涂的表面处理等工序，免除了油性喷涂带来的环境污染，低VOC特点。
2、本发明具有良好润湿性，完全满足水性漆喷涂需要；本材料具有更高强度、更高流动性、更高模量和高冲击性能和更低收缩率。本发明可实现短周期快速注塑成型，相比传统材料注塑周期可缩短40％以上，提高了汽车外饰零部件生产效率和合格率，另外，这些特性使得本发明材料还可满足主机厂对汽车外饰零部件产品进行更加薄壁化设计，轻量化同时可显著降低汽车外饰零部件的材料和制造成本；
3、本发明材料具有低收缩率特性，产品高尺寸稳定性，有利于解决不同汽车零部件选材零间隙匹配设计问题等。
4、本发明材料制备方法工艺操作易行、生产效率高、易于实现工业化。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细的说明。
根据下表具体配方按照上述制备方法，得到对比例1、实施例1、实施例2、实施例3、实施例4，其中，对比例1中聚丙烯熔融指数为30g/10min，实施例1中聚丙烯熔融指数为30g/10min，实施例2中聚丙烯熔融指数为40g/10min，实施例3中聚丙烯熔融指数为60g/10min，实施例4中聚丙烯熔融指数为100g/10min，具体配方如下表所示。
本发明产品对比例与实施例性能表
通过以上表格，可以看出，与对比例1相比，本发明聚丙烯材料具有更低接触角，甚至低至15°，意味着本发明聚丙烯材料与水性漆具有良好润湿性，完全满足水性漆喷涂需要；另外，与对比例1相比，本发明材料具有更高强度、更高流动性、更高模量和高冲击性能和更低收缩率，还具有低VOC特点，这些特点使得本发明材料有利于主机厂对外饰产品结构进一步减薄优化，轻量化，进一步降低制品制造成本。
以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1. 一种可直接水性漆喷涂汽车外饰材料，其特征在于，包括以下重量份数的组分：
聚丙烯65-80份
亲水改性剂1-10份
促进剂1-5份
协效剂0.5-2份
填充剂5-20份
增韧剂3-15份
抗氧剂0.3-1份
润滑剂0.3-0.5份。
2.根据权利要求1所述一种可直接水性漆喷涂汽车外饰材料，其特征在于：所述亲水改性剂为聚醚多元醇、聚乙二醇、聚乙烯基吡咯烷酮、聚丙烯酰胺中的一种。
3.根据权利要求2所述一种可直接水性漆喷涂汽车外饰材料，其特征在于：所述的亲水改性剂为聚乙烯基吡咯烷酮。
4.根据权利要求1所述一种可直接水性漆喷涂汽车外饰材料，其特征在于：所述促进剂为氯化聚乙烯、氯化聚丙烯、乙烯-丙烯酸共聚物、甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚丙烯、甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚乙烯、乙烯-甲基丙烯酸共聚物中的一种。
5.根据权利要求4所述一种可直接水性漆喷涂汽车外饰材料，其特征在于：所述的促进剂为乙烯-丙烯酸共聚物。
6.根据权利要求1所述一种可直接水性漆喷涂汽车外饰材料，其特征在于：所述协效剂为聚羟基丁酸脂、聚丁二酸丁二醇酯、乙烯-丙烯酸钠共聚物、聚丙烯酸钠中的一种。
7.根据权利要求1所述一种可直接水性漆喷涂汽车外饰材料，其特征在于：所述的协效剂为聚丁二酸丁二醇酯。
8.根据权利要求1所述一种可直接水性漆喷涂汽车外饰材料，其特征在于：所述填充剂为滑石粉、碳酸钙、高岭土、云母、晶须中的一种；所述抗氧剂为1010、168、624中的一种；所述润滑剂为硬脂酸钙、EBS、聚乙烯蜡中的一种；所述增韧剂为乙烯-辛烯共聚物、乙丙橡胶、聚乙烯、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物、苯乙烯-氢化丁二烯-苯乙烯共聚物中的一种；所述聚丙烯熔融指数为30-100g/10min。
9.根据权利要求8所述一种可直接水性漆喷涂汽车外饰材料，其特征在于：所述填充剂为滑石粉；所述抗氧剂为1010；所述润滑剂为硬脂酸钙；所述的增韧剂为乙烯-辛烯共聚物；所述聚丙烯熔融指数为40-60g/10min。
10.根据权利要求1所述一种可直接水性漆喷涂汽车外饰材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
将聚丙烯65-80份，增韧剂3-15份，亲水改性剂1-10份，促进剂1-5份，协效剂0.5-2份，抗氧剂0.3-1份，润滑剂0.3-0.5份按照重量份数加入到混料机中，预混3-6min，得到混合物；
将以上步骤（1）得到的混合物通过料斗加入双螺杆挤出机中，填充剂通过失重称准确称量，按照一定重量份数通过侧喂料机引入挤出机中，经啮合塑化、混合、挤出、拉条、风干、造粒，得到具有低线性热膨胀系数特征的聚丙烯复合材料；其中，挤出机温度设置一区至机头：180-230℃；
将步骤（2）中所得到的混合物通过注塑机，进行注塑成型，获得可直接水性喷涂的汽车外饰零部件；
其中注塑机温度设置进料口至喷嘴：190-240℃。
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