CN109721828A

CN109721828A - 一种高耐热且耐寒的高光泽金属质感免喷涂pp材料及其制备方法

Info

Publication number: CN109721828A
Application number: CN201811408447.7A
Authority: CN
Inventors: 陈志峰; 郭永新; 刁雪峰; 王清文
Original assignee: Jinyoung Xiamen Advanced Materials Technology Co Ltd
Current assignee: Jinyoung Xiamen Advanced Materials Technology Co Ltd
Priority date: 2018-11-23
Filing date: 2018-11-23
Publication date: 2019-05-07

Abstract

本发明提供一种高耐热且耐寒的高光泽金属质感免喷涂PP材料及其制备方法，其中，一种高耐热且耐寒的高光泽金属质感免喷涂PP材料，该材料是包括以下重量百分比的组分制备得到：聚丙烯树脂83.0％‑95.8％、COC树脂3.0％‑12.0％、抗氧剂0.1％‑0.5％、分散剂0.1％‑0.5％、金属颜料1.0％‑4.0％。其制备方法包括共混物的制备、混料及挤出造粒。本发明提供的免喷涂PP材料，既有高光泽及金属质感，同时又有较高的耐热性和优良的耐寒性能。

Description

一种高耐热且耐寒的高光泽金属质感免喷涂PP材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及聚丙烯材料改性，特别涉及一种高耐热且耐寒的高光泽金属质感免喷涂PP材料及其制备方法。

背景技术

聚丙烯树脂(PP树脂)复配珠光粉、铜粉、铝银条等金属颜料挤出造粒可制得高光泽金属质感的PP材料。此种材料由于其金属颜料对光的反射作用，使材料具有了高光泽及金属质感的特性，可在电子电器、化妆品包装、汽车材料等领域替代喷漆材料，从而减少环境污染、降低成本。然而，此种高光泽金属质感免喷涂PP材料由于对光学特性的高要求，在对其进行其它性能改性时要避免影响其光学特性，因此此种高光泽金属质感免喷涂PP材料的改性存在极大的难度。

耐热性和耐寒性是PP材料主要涉及的改性性能。实际生产中发现，在PP材料中加入无机填料来提高其耐热性，但无机填料的加入又使材料的耐寒性能降低；在PP材料中加入耐寒性质的增韧剂来提高其耐寒性，但加入的耐寒性质的增韧剂多为橡胶成分会降低材料的耐热性能。同时，无论是无机填料还是耐寒性质的增韧剂的加入，都会极大的降低材料的光泽度及金属质感，达不到免喷涂的效果。此外，一些常见的改性助剂特别是无机助剂的加入，都会对PP材料表面的金属颜料造成遮盖，从而减少了材料表面光的反射，极大的减低了材料的光泽度及金属质感。因而，如何保证免喷涂PP材料保持高光泽和金属质感的同时，提高PP材料的耐热和耐寒性能，此为该领域技术人员一直渴望解决的问题。

发明内容

为解决技术背景中提到的无法同时提高PP材料耐热、耐寒性能，且又保持材料的高光泽金属质感的问题，本发明通过在PP材料中引入COC树脂的方法开发出一种高耐热且耐寒的高光泽金属质感免喷涂PP材料及其制备方法，其中，一种高耐热且耐寒的高光泽金属质感免喷涂PP材料，按重量百分比包括以下组分制备而成：

进一步地，所述PP树脂为均聚聚丙烯或共聚聚丙烯中的至少一种；所述PP树脂的熔融指数10-65g/10mi n；优选但不限于燕山石化的K9026。

进一步地，所述COC树脂为无色透明的无定型环烯烃共聚物；所述COC树脂中的双环庚烯含量不少于72％；优选但不限于日本三井化学的apel 6509。

进一步地，所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂中的一种或多种；优选但不限于氰特的1010和168。

进一步地，所述分散剂为硅氧烷类分散剂、硬脂酸盐类分散剂、蜡类分散剂中的一种或几种；优选但不限于瓦克硅酮E525。

进一步地，所述金属颜料为铝银条、珠光粉、铜粉中的一种或几种；优选但不限于安徽旭阳铝银条M-1020和上海劲乘白珠光PMW301。

本发明还提供一种如上述的高耐热且耐寒的高光泽金属质感免喷涂PP材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤a.COC/PP共聚物的制备:将COC树脂溶于甲苯溶液后加入氮气气氛的反应釜中，加入熔融的PP树脂，以齐格勒-纳塔型催化剂为催化剂，加热至190-220℃，持续搅拌40-60min，过滤出固体后以丙酮浸泡2-4h,再在60-80℃下烘干，制得COC/PP共聚物；

步骤b.将步骤a制备的材料与抗氧剂、分散剂、金属颜料及剩余的聚丙烯树脂在混料锅里混料；

步骤c.将混合好的物料通过双螺杆挤出机挤出造粒。

进一步地，步骤a中的齐格勒-纳塔型催化剂为五氯化钼-三乙基铝。

进一步地，步骤c中双螺杆挤出机温度控制在190-225℃，真空度不小于0.8MPa。

本发明具有如下有益效果：

(1)本发明中的COC树脂(环烯烃类共聚物)有高于PC树脂的热变形温度，加入PP材料中能提高其耐热性能；COC树脂具有极高的耐寒性能，在零下190℃液氮环境下仍可使用，加入PP材料中能提高其耐寒性能；通过COC树脂对PP材料进行耐热和耐寒性能的改性，提高了免喷涂PP材料的耐热、耐寒性能；

(2)本发明意外发现了选用无色透明的COC树脂，不仅具有耐热和耐寒的改性作用，其优良的光学性能在改性过程中不会丧失，不会对PP材料中的金属颜料进行遮盖，使得PP材料仍具有光泽性及金属质感，达到了免喷涂的效果，获得了一种本领域一直想要获得的具有高耐热和高耐寒功能且保持有高光泽和金属质感的免喷涂PP材料；

(3)COC树脂与PP树脂具有相似的烯烃结构，在共混改性过程中不相容，但本发明的制备方法中COC树脂与PP树脂可以在反应釜中在催化剂作用下合成COC/PP共聚物，从而使COC材料可以与PP材料共混改性。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，所述实施例的示例旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制，实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行，所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。

其中：

聚丙烯树脂优选燕山石化的K9026；

COC树脂优选日本三井化学的apel 6509；

抗氧剂优选氰特的1010和168；

分散剂优选瓦克硅酮E525；

金属颜料优选安徽旭阳铝银条M-1020和上海劲乘白珠光PMW301；

催化剂选用五氯化钼-三乙基铝(MoCl₅-AlEt₃)。

在本发明的双螺杆挤出机采用同向双螺杆挤出机，其控制工艺参数为：各段温度分别为：220℃，215℃，210℃，200℃，190℃，190℃，200℃，205℃，205℃，210℃，机头温度为220℃，螺杆转速为350-400r/min，真空度不小于0.8MPa。

实施例1

将3％重量的apel6509溶于甲苯溶液后加入至氮气气氛的反应釜中，往反应釜加入17％重量熔融的K9026树脂，并加入0.5％重量的MoCl₅-AlEt₃催化剂，加热至190℃，持续搅拌40min，过滤出固体后，将过滤出的固体以丙酮浸泡2h,再放入烘箱内，温度为60℃下烘干，制得20％重量COC/PP共聚物。将制得的20％重量COC/PP共聚物与77.1％重量K9026树脂、0.2％重量抗氧剂1010、0.2％重量抗氧剂168、0.5％重量E525、2.0％重量M-1020加入到混料机里，控制转速850rpm，搅拌时间4min；将混好的物料通过同向双螺杆挤出机挤出造粒。

实施例2

将5％重量的apel6509溶于甲苯溶液后加入至氮气气氛的反应釜中，往反应釜加入15％重量熔融的K9026树脂，并加入0.5％重量的MoCl₅-AlEt₃催化剂，加热至190℃，持续搅拌60min，过滤出固体后，将过滤出的固体以丙酮浸泡2.5h,再放入烘箱内，温度为80℃下烘干，制得20％重量COC/PP共聚物。将制得的20％重量COC/PP共聚物与77.1％重量K9026树脂、0.2％重量抗氧剂1010、0.2％重量抗氧剂168、0.5％重量E525、2.0％重量PMW301加入到混料机里，控制转速850rpm，搅拌时间4min；将混好的物料通过同向双螺杆挤出机挤出造粒。

实施例3

将8％重量的apel6509溶于甲苯溶液后加入至氮气气氛的反应釜中，往反应釜加入12％重量熔融的K9026树脂，并加入0.5％重量的MoCl₅-AlEt₃催化剂，加热至195℃，持续搅拌50min，过滤出固体后，将过滤出的固体以丙酮浸泡3h,再放入烘箱内，温度为75℃下烘干，制得20％重量COC/PP共聚物。将制得的20％重量COC/PP共聚物与77.1％重量K9026树脂、0.2％重量抗氧剂1010、0.2％重量抗氧剂168、0.5％重量E525、2.0％重量M-1020加入到混料机里，控制转速850rpm，搅拌时间4min；将混好的物料通过同向双螺杆挤出机挤出造粒。

实施例4

将12％重量的apel 6509溶于甲苯溶液后加入至氮气气氛的反应釜中，往反应釜加入8％重量熔融的K9026树脂，并加入0.5％重量的MoCl₅-AlEt₃催化剂，加热至210℃，持续搅拌55min，过滤出固体后，将过滤出的固体以丙酮浸泡4h,再放入烘箱内，温度为70℃下烘干，制得20％重量COC/PP共聚物。将制得的20％重量COC/PP共聚物与77.1％重量K9026树脂、0.2％重量抗氧剂1010、0.2％重量抗氧剂168、0.5％重量E525、2.0％重量PMW301加入到混料机里，控制转速850rpm，搅拌时间4min；将混好的物料通过同向双螺杆挤出机挤出造粒。

实施例5

将12％重量的apel6509溶于甲苯溶液后加入至氮气气氛的反应釜中，往反应釜加入8％重量熔融的K9026树脂，并加入0.5％重量的MoCl₅-AlEt₃催化剂，加热至220℃，持续搅拌45min，过滤出固体后，将过滤出的固体以丙酮浸泡3.5h,再放入烘箱内，温度为75℃下烘干，制得20％重量COC/PP共聚物。将制得的20％重量COC/PP共聚物与77.4％重量K9026树脂、0.05％重量抗氧剂1010、0.05％重量抗氧剂168、0.5％重量E525、1.0％重量M-1020加入到混料机里，控制转速850rpm，搅拌时间4min；将混好的物料通过同向双螺杆挤出机挤出造粒。

实施例6

将12％重量的apel 6509溶于甲苯溶液后加入至氮气气氛的反应釜中，往反应釜加入8％重量熔融的K9026树脂，并加入0.5％重量的MoCl₅-AlEt₃催化剂，加热至205℃，持续搅拌40min，过滤出固体后，将过滤出的固体以丙酮浸泡2.5h,再放入烘箱内，温度为65℃下烘干，制得20％重量COC/PP共聚物。将制得的20％重量COC/PP共聚物与75.3％重量K9026树脂、0.25％重量抗氧剂1010、0.25％重量抗氧剂168、0.2％重量E525、2％重量PMW301、2.0％重量M-1020加入到混料机里，控制转速850rpm，搅拌时间4min；将混好的物料通过同向双螺杆挤出机挤出造粒。

对比例1

将97.1％重量K9026树脂、0.2％重量抗氧剂1010、0.2％重量抗氧剂168、0.5％重量E525、2％重量M-1020加入到混料机里，控制转速850rpm，搅拌时间4min；将混好的物料通过同向双螺杆挤出机挤出造粒。

对比例2

将87.1％重量K9026树脂、10％重量无机填料滑石粉、0.2％重量抗氧剂1010、0.2、％重量抗氧剂168、0.5％重量E525、2％重量M-PMW301加入到混料机里，控制转速850rpm，搅拌时间4min；将混好的物料通过同向双螺杆挤出机挤出造粒。

对比例3

将92.1％重量K9026树脂、5％重量耐寒增韧剂EPDM-g-MAH、0.2％重量抗氧剂1010、0.2、％重量抗氧剂168、0.5％重量E525、2％重量M-1020加入到混料机里，控制转速850rpm，搅拌时间4min；将混好的物料通过同向双螺杆挤出机挤出造粒。

对比例4

将82.1％重量K9026树脂、10％重量无机填料滑石粉、5％重量耐寒增韧剂EPDM-g-MAH、0.2％重量抗氧剂1010、0.2、％重量抗氧剂168、0.5％重量E525、1％重量PMW301、1％重量M-1020加入到混料机里，控制转速850rpm，搅拌时间4min；将混好的物料通过同向双螺杆挤出机挤出造粒。

本发明将实施例1-6和对比例1-4制得的材料进行实验对比，具体实验步骤为：将所制得的材料注塑后，以分光测色仪测试材料的L值，以光泽度仪测试材料在60°角时的光泽度，以热变形/维卡测试仪测试材料在0.45MPa条件下的热变形温度，以简支梁冲击机测试材料在零下30℃的缺口冲击强度。

其L值、光泽度(60°)、热变形(0.45MPa)、简支梁缺口冲击(-30℃)的实验结果如表1：

表1

上述实验结果，实施例1-6均同时满足了L≥74、光泽度≥100、热变形≥80、低温缺口冲击≥6.0的要求，而对比例1-4中虽然能满足其中的多项要求但总有一项或多项不满足要求。实验结果表明：本发明所涉及的免喷涂PP材料既有高光泽及金属质感，又同时具备较高的耐热性和优良的耐寒性能。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims

1.一种高耐热且耐寒的高光泽金属质感免喷涂PP材料，其特征在于：按重量百分比包括以下组分：

2.根据权利要求1所述的一种高耐热且耐寒的高光泽金属质感免喷涂PP材料，其特征在于：所述PP树脂为均聚聚丙烯或共聚聚丙烯中的至少一种；所述PP树脂的熔融指数10-65g/10mi n。

3.根据权利要求1所述的一种高耐热且耐寒的高光泽金属质感免喷涂PP材料，其特征在于：所述COC树脂为无色透明的无定型环烯烃共聚物；所述COC树脂中的双环庚烯含量不少于72％。

4.根据权利要求1所述的一种高耐热且耐寒的高光泽金属质感免喷涂PP材料，其特征在于：所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂中的一种或多种。

5.根据权利要求1所述的一种高耐热且耐寒的高光泽金属质感免喷涂PP材料，其特征在于：所述分散剂为硅氧烷类分散剂、硬脂酸盐类分散剂、蜡类分散剂中的一种或几种。

6.根据权利要求1所述的一种高耐热且耐寒的高光泽金属质感免喷涂PP材料，其特征在于：所述金属颜料为铝银条、珠光粉、铜粉中的一种或几种。

7.一种如权利要求1～6任一项所述的高耐热且耐寒的高光泽金属质感免喷涂PP材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤c.将混合好的物料通过双螺杆挤出机挤出造粒。

8.根据权利要求7所述的高耐热且耐寒的高光泽金属质感免喷涂PP材料的制备方法，其特征在于：步骤a中的齐格勒-纳塔型催化剂为五氯化钼-三乙基铝。

9.根据权利要求7所述的高耐热且耐寒的高光泽金属质感免喷涂PP材料的制备方法，其特征在于：步骤c中双螺杆挤出机温度控制在190-225℃，真空度不小于0.8MPa。