CN108707279B - 一种低熔接痕无流痕免喷涂聚丙烯复合材料及其制备方法 - Google Patents
一种低熔接痕无流痕免喷涂聚丙烯复合材料及其制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及了一种低熔接痕无流痕免喷涂聚丙烯复合材料及其制备方法。该材料，包括以下重量份的原料：聚丙烯75~90重量份，聚烯烃弹性体体5~15重量份，界面相容剂5~15重量份，铝颜料1~5重量份，成核剂0.1~1重量份，0.2‑0.3份抗氧剂，0.1‑0.2份光稳定剂。本发明采用了低熔指聚烯烃弹性体，并在界面相容剂的辅助作下，增强铝颜料与聚烯烃弹性体的结合力，减小铝颜料在注塑时的取向性，铝颜料选择径厚比较小的品种，使相比厚度较厚，减小铝片取向带来的熔接痕，所得的免喷涂聚丙烯复合材料的熔接痕较传统材料明显降低，基本消除流痕，同时刚性指标如弯曲强度、弯曲模量能得到保持不降低，同时材料收缩率更低，仿金属效果更好。
Description
技术领域
本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种低熔接痕无流痕的聚丙烯复合材料及其制备方法。
背景技术
聚丙烯PP是一种广泛应用的通用塑料，具有优良的综合性能及成型加工性、相对低廉的价格。用于汽车外饰时，传统的方法是用喷涂的方式在表面喷漆处理以得到金属效果或闪亮效果。相比传统的喷漆材料，免喷涂材料更环保、成本也更低，是当前汽车用聚丙烯复合材料改性的焦点之一。
随着当前汽车轻量化、环保化需求的日益突出，高性价比的免喷涂热塑性复合材料是一种理想的解决方案，具有加工简便、一次注塑成型、免去喷涂工序等特点，适合用于汽车外饰零件以及部分内饰件。以前保险杠为例，性能要求相对较低、产量更大的小型乘用车已逐步采用免喷涂热塑性颗粒料，但由于目前免喷涂材料的熔接痕与流痕问题不好解决，尤其是结构复杂的零件更加明显，不利于免喷涂材料的推广应用，而本发明正是提供了一种能有效解决熔接痕与流痕问题的方案。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种低熔接痕无流痕免喷涂聚丙烯复合材料及其制备方法。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
本发明的第一目的在于提供一种低熔接痕无流痕免喷涂聚丙烯复合材料，包括以下重量份的原料：
进一步的，所述的聚丙烯为共聚聚丙烯，在230℃、2.16Kg的测试条件下，其熔融指数为40～80g/min。
进一步的，所述的一种低熔接痕无流痕免喷涂聚丙烯复合材料，其特征在于：所述的聚烯烃弹性体，在230℃、2.16Kg的测试条件下，其熔融指数为1～3g/min。
进一步的，所述的一种低熔接痕无流痕免喷涂聚丙烯复合材料，其特征在于：所述的界面相容剂为马来酸酐接枝聚烯烃弹性体POE-MAH。
进一步的，所述的一种低熔接痕无流痕免喷涂聚丙烯复合材料，其特征在于：所述的铝颜料为低径厚比的片状铝颜料。
进一步的，所述的成核剂选自聚丙烯6、有机磷酸盐类成核剂、芳香胺类成核剂、稀土化学物的中一种或几种。
进一步的，所述的抗氧剂为酚类抗氧剂。
进一步的，所述的光稳定剂为受阻胺类光稳定剂。
本发明的第二目的在于提供一种低熔接痕无流痕免喷涂聚丙烯复合材料的制备方法，所述方法包括以下步骤：
(1)先按如下重量份称取聚丙烯、聚烯烃弹性体、界面相容剂、滑石粉、铝颜料、成核剂等，混合均匀，得到混合原料；
(2)将上述混合原料置于啮合同向双螺杆挤出机的主喂料仓中，经喂料螺杆加入到挤出机的机筒内，挤出机螺杆直径为35mm，长径比L/D为40，主机筒从加料口到机头出口的各分区温度设定为：60℃、180℃、200℃、210℃、220℃、220℃、220℃，主机转速为200转/分钟，经熔融挤出、冷却、造粒、烘干处理，制得免喷涂聚丙烯复合材料。
通过本发明的技术方案制备得到的高性能免喷涂聚丙烯复合材料，能有效地抑制熔接痕和流痕问题，同时，避免对复合材料刚性指标的降低，较好应对了汽车轻量化设计下大型结构制件对原材料的性能指标要求。发明的侧重点在于选择的低径厚比铝颜料与低熔指POE的相互作用，在界面相容剂的作用下，铝颜料与POE结合力更高，在注塑过程中，铝颜料更倾向于和流动性差的POE一起流动，降低了铝颜料的取向性，使得熔接处的行为更接近于普通填充PP的熔接，从而使得熔接痕变得轻微；流痕也因铝颜料的取向性降低而基本消失。相比于传统免喷涂材料，由于铝颜料的取向性降低，要达到相同的金属效果，本发明的材料在铝颜料的用量上会有所提高，大约提高30％左右，其各项性能指标基本不下降，加工成型性却大大优于传统免喷涂材料。表明研究所得的高性能免喷涂聚丙烯复合材料在前保险杠、后保险杠、侧裙、尾翼制件或功能件方面有着良好的应用前景。
通过POE及铝颜料的选择及复合搭配，辅以界面相容剂增强铝颜料与POE的结合力，使制得改性后的免喷涂聚丙烯复合材料具备低熔接痕无流痕的效果，材料的各项性能指标能满足各大品牌主机厂的相关材料标准。
与现有技术相比，本发明的积极效果如下：
本发明针对传统的免喷涂聚丙烯复合材料因铝颜料取向性好，加上制件形状不规整，易产生熔接痕各流痕的缺陷，采用了低熔指POE、POE-MAH与低径厚比铝颜料的搭配，注塑时的充模效应主要由高熔指PP带动，铝颜料与POE紧密结合，由于POE熔指低，所以在充模过程中，铝颜料的取向作用大大降低，有效的减轻了熔接处的熔接痕，材料刚性指标如弯曲强度、弯曲模量不下降，同时材料收缩率更低，在高低温环境中均具备优异的尺寸稳定性，是一种低熔接痕无流痕的汽车大型外饰件专用免喷涂材料。
具体实施方式
下面通过具体的实施方式对本发明做进一步的说明，所述实施例仅用于说明本发明而不是对本发明的限制。
本发明实施例所用原料：
PP-1:均聚丙烯，结晶度Xc≥65％，韩国PolyMirae，熔融指数MFR为40g/10min(230℃、2.16Kg)。
PP-2:均聚丙烯，结晶度Xc≥60％，北方华锦，熔融指数MFR为80g/10min(230℃、2.16Kg)。
POE-1：8150，在230℃、2.16Kg的测试条件下，熔融指数为1.08g/min，陶氏化学。
POE-2：8842，在230℃、2.16Kg的测试条件下，熔融指数为2.01g/min，陶氏化学。
POE-3：DF610，在230℃、2.16Kg的测试条件下，熔融指数为2.78g/min，三井化学。
界面相容剂：马来酸酐接枝POE CMG-5805，佳易容相容剂江苏有限公司。
聚丙烯结晶成核剂-1：TMA-5，有机磷酸盐类成核剂，山西化工研究所。
聚丙烯结晶成核剂-2：PA6，黏度2.45，宁波亨润集团；
聚丙烯结晶成核剂-3：WBG-II，稀土类成核剂，广东炜林纳新材料科技股份有限公司。
铝颜料：W3570，上海绚图。
抗氧剂-1：抗氧剂1010，巴斯夫
抗氧剂-2：抗氧剂168，巴斯夫
光稳定剂-1：944，巴斯夫
产品性能测试：
拉伸性能：按ISO527-2标准进行，测试速率为5mm/min。
弯曲性能：按IS178标准进行，跨距为64mm，测试速率为2mm/min。
冲击性能：按ISO179-1标准在简支梁冲击试验机上进行，样条缺口为A型。
流痕/熔拉痕：在注塑机上制备尺寸为355×70×3.2mm的样板，中间有
圆孔，长度端单浇口注射。
实施例1
按表1中所示的实施例1数据称取各组分，将各组分于高速混合机中混合均匀，投入到双螺杆挤出机的主喂料仓中，挤出机螺杆直径为35mm，长径比L/D为40，主机转速设定为200转/分钟，主机筒的各分区温度(从加料口到机头出口)设定为：60℃、180℃、200℃、210℃、220℃、220℃、220℃，经熔融挤出、冷却、造粒、烘干处理等工序后得到产品。
实施例2
按表1中所示的实施例2数据称取各组分，将各组分于高速混合机中混合均匀，投入到双螺杆挤出机的主喂料仓中，挤出机螺杆直径为35mm，长径比L/D为40，主机转速设定为200转/分钟，主机筒的各分区温度(从加料口到机头出口)设定为：60℃、180℃、200℃、210℃、220℃、220℃、220℃，经熔融挤出、冷却、造粒、烘干处理等工序后得到产品。
实施例3
按表1中所示的实施例3数据称取各组分，将各组分于高速混合机中混合均匀，投入到双螺杆挤出机的主喂料仓中，挤出机螺杆直径为35mm，长径比L/D为40，主机转速设定为200转/分钟，主机筒的各分区温度(从加料口到机头出口)设定为：60℃、180℃、200℃、210℃、220℃、220℃、220℃，经熔融挤出、冷却、造粒、烘干处理等工序后得到产品。
实施例4
按表1中所示的实施例4数据称取各组分，将各组分于高速混合机中混合均匀，投入到双螺杆挤出机的主喂料仓中，挤出机螺杆直径为35mm，长径比L/D为40，主机转速设定为200转/分钟，主机筒的各分区温度(从加料口到机头出口)设定为：60℃、180℃、200℃、210℃、220℃、220℃、220℃，经熔融挤出、冷却、造粒、烘干处理等工序后得到产品。
表1低熔接痕无流痕聚丙烯复合材料的配方表(单位：克)
对比例1
称取80克PP-1、15克POE-3、1克聚丙烯结晶成核剂-1、4克铝颜料，将各组分在高速混合机中混合均匀，投入到双螺杆挤出机的主喂料仓中，挤出机的螺杆直径为35mm，长径比L/D为40，主机转速设定为200转/分钟，主机筒的各分区温度(从加料口到机头出口)设定为：60℃、160℃、190℃、195℃、200℃、210℃、210℃，经熔融挤出、冷却、造粒、烘干处理等工序后得到产品。
对比例2
称取75克PP-2、20克POE-3、1克聚丙烯结晶成核剂-1、4克铝颜料，将各组分在高速混合机中混合均匀，投入到双螺杆挤出机的主喂料仓中，挤出机的螺杆直径为35mm，长径比L/D为40，主机转速设定为200转/分钟，主机筒的各分区温度(从加料口到机头出口)设定为：60℃、160℃、190℃、195℃、200℃、210℃、210℃，经熔融挤出、冷却、造粒、烘干处理等工序后得到产品。
表2低熔接痕无流痕聚丙烯复合材料的性能测试结果
从表3所示的各实施例及对比例的性能测试来看，采用本发明中所述的POE，POE-MAH，低径厚比铝颜料体系，可明显改善复合材料的熔接痕与流痕，而不会明显降低复合材料的力学性能指标。对比实施例及对比例的各项数据可知，物理性能受铝颜料及界面相容剂的添加量影响不显著。但是铝颜料和相容剂对熔接痕的影响比较明显，由于添加了界面相容剂增强了POE与铝颜料的相容性，增大了二者之间的结合力，显著减小了铝颜料在注塑时的取向性，同时低径厚比铝颜料更容易在熔体中翻滚，减小取向性，从而减轻了熔接痕和流痕。
综合来看，本发明所记述的低熔接痕无流痕免喷涂聚丙烯产品是在传统的免喷涂材料基础上，赋予了低熔接痕无流痕性能，拓展了免喷涂的应用范围。表明该产品具备较好的市场竞争力及应用前景，能极好的配合、推进当前各大主机厂所推进汽车业低VOC、低成本的的理念，为前/后保险杠、侧裙、尾翼等制件或功能件在设计、选材、加工时提供多一种的可选方案，从而创造良好的社会效益及市场价值。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。
Claims (4)
1.一种低熔接痕无流痕免喷涂聚丙烯复合材料，其特征在于，包括以下重量份的原料：
均聚聚丙烯：85重量份，聚烯烃弹性体POE 8842：5.5重量份，界面相容剂：4重量份，铝颜料：4.6重量份，成核剂：0.5重量份，抗氧剂：0.3重量份，光稳定剂：0.1重量份；
或者，
均聚聚丙烯：90重量份，聚烯烃弹性体POE DF610：4重量份，界面相容剂：2.6重量份，铝颜料：2重量份，成核剂：1重量份，抗氧剂：0.3重量份，光稳定剂：0.1重量份；
所述的界面相容剂为马来酸酐接枝聚烯烃弹性体POE-MAH；所述的铝颜料为片状铝颜料；所述均聚聚丙烯在230℃、2.16Kg的测试条件下，其熔融指数为80 g/10min；所述的成核剂为黏度2.45的PA6。
2.根据权利要求1所述的低熔接痕无流痕免喷涂聚丙烯复合材料，其特征在于，所述抗氧剂为酚类抗氧剂。
3.根据权利要求1所述的低熔接痕无流痕免喷涂聚丙烯复合材料，其特征在于，所述光稳定剂为受阻胺类光稳定剂。
4.一种制备权利要求1所述的一种低熔接痕无流痕免喷涂聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
（1）先按如下重量份称取均聚聚丙烯、聚烯烃弹性体POE、界面相容剂、铝颜料、成核剂、抗氧剂和光稳定剂，混合均匀，得到混合原料；
均聚聚丙烯：85重量份，聚烯烃弹性体POE 8842：5.5重量份，界面相容剂：4重量份，铝颜料：4.6重量份，成核剂：0.5重量份，抗氧剂：0.3重量份，光稳定剂：0.1重量份；
或者，
均聚聚丙烯：90重量份，聚烯烃弹性体POE DF610：4重量份，界面相容剂：2.6重量份，铝颜料：2重量份，成核剂：1重量份，抗氧剂：0.3重量份，光稳定剂：0.1重量份；
（2）将上述混合原料加入啮合同向双螺杆挤出机的主喂料仓中，经喂料螺杆加入到挤出机的机筒内，挤出机螺杆直径为35mm，长径比L/D为40，主机筒从加料口到机头出口的各分区温度设定为：60℃、180℃、200℃、210℃、220℃、220℃、220℃，主机转速为200转/分钟，经熔融挤出、冷却、造粒、烘干处理，制得免喷涂聚丙烯复合材料。
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