CN109825077A - 一种耐热免喷涂高光尼龙材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及汽车材料制备领域，特别涉及一种耐热免喷涂高光尼龙材料及其制备方法。本发明提供一种耐热免喷涂高光尼龙材料，由以下重量份的原料组成：半芳香族尼龙树脂55.9‑82.8份；聚己内酰胺和/或聚已二酸已二胺5‑20份；实心玻璃微珠10‑20份；光亮剂1‑3份；抗氧剂0.4‑0.8份；着色剂0.5‑1.5份；润滑剂0.3‑0.8份。本发明提供的一种耐热免喷涂高光尼龙材料以半芳香族尼龙为主要原料，基体呈现高透玻璃态，相较于PMMA、ABS等其他汽车免喷涂黑色装饰材料，染色性能、耐温能力更好，可使产品达到高亮黑的外观；同时耐刮擦、耐化学、抗冲击。此外，本发明免去复杂的喷涂工艺，节约成本，健康环保，具有重要的实际应用价值。

Description

一种耐热免喷涂高光尼龙材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及汽车及材料制备领域，特别涉及一种耐热免喷涂高光尼龙材料及其制备方法。

背景技术

随着汽车轻量化概念的不断推广，塑料制品在汽车零部件中的所占比例不断扩大，汽车内外饰件已基本使用塑料制作。为达到与车身同色或异色的高装饰效果，一般要在塑料件上喷涂一层漆膜。典型的塑料件涂装工艺流程包括前处理(除油、除脱模剂、清洗等)、喷底漆、喷色漆、喷清漆(2K清漆)、烘干、面漆修饰和交检等，工艺路线复杂，涂装工艺需根据塑料特性不同而针对性的更改。随着环保政策日益升级，企业环保压力越来越大。免喷涂材料可直接注塑、无需喷涂即能实现多彩的外观效果，既能满足环保法规、保护人体健康，又能为企业节省成本。近年来免喷涂工艺的飞速发展，在汽车、家电领域得到了更为广泛的应用。

目前汽车免喷涂黑色装饰材料以ABS、PC/ABS、PMMA/ABS为主，与传统喷涂材料相比，免喷涂材料存在外观效果、耐温、耐刮擦、耐化学、抗冲击等方面不足。如何获得一种耐热、免喷涂、机械性能好的材料，是本发明要解决的问题。

发明内容

为解决上述背景技术中的问题，本发明提供一种耐热免喷涂高光尼龙材料，由以下重量份的原料组成：

在上述方案的基础上，进一步地，所述半芳香族尼龙树脂为聚间苯二甲酸已二胺、对苯二甲酸已二胺共聚物、聚对苯二甲酸已二胺，聚间苯二甲酸已二胺共聚物中的一种或几种，相对粘度为2.0-2.4。具体地，采用上述半芳香族尼龙树脂为非结晶尼龙，配合聚己内酰胺和/或聚已二酸已二胺以及其它原料，能够与着色剂进行良好混用。

在上述方案的基础上，进一步地，所述聚己内酰胺和聚已二酸已二胺的相对粘度为2.0-2.4，该粘度范围的聚己内酰胺和聚已二酸已二胺在具备良好物理机械性能的同时具有良好的可加工性能，是良好的改性基料。

在上述方案的基础上，进一步地，所述实心玻璃微珠，目数为3000-8000目，并采用以下方法进行表面处理：

步骤a、将实心玻璃微球和0.05-0.1mol/L的氯化铵溶液中以80℃搅拌0.5-1小时；

步骤b、加入三异硬脂酰基钛酸异丙酯和十二烷基苯磺酸钠按照1：1的混合溶液，搅拌10-20min；

步骤c、将实心玻璃微球过滤后取出，采用清水洗涤至pH为7，并在90℃-100℃下干燥2-3小时，即得表面改性的所述实心玻璃微珠。

由于实心玻璃微珠能够大大提高材料的铅笔硬度、耐刮擦性能，为了提高实心玻璃珠与半芳香族尼龙树脂基体之间的黏结力往往会直接采用硅烷偶联剂进行表面处理，硅烷偶联剂虽然在玻璃的表面处理中得到了广泛的应用，但硅烷偶联剂在使用中易自缩聚成硅氧烷低聚物，实际利用率很低，一般起到真实偶联的偶联剂只占偶联总量的10％-20％,且这一小部分与玻璃表面的有效化学键少和还极容易水解，在使用环境中因为水分的影响塑料和玻璃的化学键断裂，因为双方的收缩率差异，会形成微小的孔洞，使光泽度下降，同时孔洞更容易被化学品侵蚀，耐化学能力下降。本发明提供的实心玻璃微珠的改性方法，能够大大提高偶联效率，提高复合材料的光学表面性能和耐化学能力，还能够使玻璃微珠在100℃以上保持良好的分散性和流动性，而当温度处于降低时，其与半芳香族尼龙树脂基体之间的黏结力将会逐渐增强。这样，即保证了加工时的易操作性，又能保证玻璃微珠与半芳香族尼龙树脂基体树脂之间的黏结力，从而提高材料的性能。

在上述方案的基础上，进一步地，所述光亮剂为改性乙撑双脂肪酸酰胺。

在上述方案的基础上，进一步地，所述抗氧剂为N,N'-双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)-1,3-苯二甲酰胺、二(2,2,6,6-四甲基-3-哌啶胺基)-间苯二甲酰胺、无机磷酸盐类中的一种或几种。

在上述方案的基础上，进一步地，所述着色剂为1:2金属络合染料，具体1:2金属络合染料可选溶剂黑28。溶剂黑28的使用，可使材料达到高亮黑的外观，并能提高材料的耐高温性能。

在上述方案的基础上，进一步地，所述润滑剂为硬脂酸锌。

本发明还提供一种如上任意所述的耐热免喷涂高光尼龙材料，包括以下制备步骤：

步骤a、按重量比加入半芳香族尼龙树脂、聚己内酰胺和/或聚已二酸已二胺、改性实心玻璃微珠、光亮剂、抗氧剂、润滑剂、着色剂，再加入上述组分总重量0.3％的10#白油，混合5min；其中，加入0.3％的10#白油，与聚己内酰胺和/或聚已二酸已二胺混合，能够在预分散阶段更好地将粉末状的助剂黏附在塑料颗粒表面。

步骤b、向步骤a所得混合物加入溶剂黑28、抗氧剂、润滑剂和填料，再混合5min，得到预混料备用；

步骤c、将步骤b制备的预混料加入双螺杆挤出机中挤出造粒，水冷拉条切粒即可得到高光黑尼龙材料。

在上述方案的基础上，进一步地，所述双螺杆挤出机长径比为40:1，温度230-250℃、螺杆转速260-400r/min、喂料转速15-30r/min。

本发明提供的耐热免喷涂高光尼龙材料，通过选用半结晶尼龙聚己内酰胺和/或聚已二酸已二胺与非结晶半芳香族尼龙树脂(PA6T/6I)或半结晶半芳香族尼龙树脂进行混合，利用二者之间完全相容的特性，将非结晶半芳香族尼龙树脂不规整的分子链插入半结晶尼龙中，使半结晶尼龙不发生结晶，避免了材料结晶发雾影响外观的问题；且加入实心玻璃微珠作为填料，能够产生良好的共混效果，耐温高于100℃，具有耐高温、耐摩擦和抗冲击性能，能够在不结晶的状况下呈现高透的玻璃态，与着色剂进行良好混用，具有更好的染色性能。

本发明提供的耐热免喷涂高光尼龙材料能够满足汽车工业对材料耐温的要求，可直接注塑、无需喷涂，既能满足环保法规、保护人体健康。

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做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。

本发明提供以下实施例和对比例的配方(单位：重量份)，如表1所示：

表1

其中，所述PA6I/6T为对苯二甲酸已二胺共聚物，PA6T/6I为聚间苯二甲酸已二胺共聚物，PA66为聚已二酸已二胺，PA6为聚己内酰胺。

尼龙1010为非结晶尼龙。

玻璃微珠A为实心玻璃微珠采用γ―(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷偶联剂进行处理；玻璃微珠B为实心玻璃微珠采用以下方法进行处理：

步骤a、将实心玻璃微球和0.05-0.1mol/L的氯化铵溶液中以80℃搅拌0.5-1小时；

步骤b、加入三异硬脂酰基钛酸异丙酯和十二烷基苯磺酸钠按照1：1的混合溶液，搅拌120min；

步骤c、将实心玻璃微球过滤后取出，采用清水洗涤至pH为7，并在100℃下干燥2小时，即得表面改性的所述实心玻璃微珠。

本发明还根据上述实施例和对比例的配方，提供以下制备方法，具备包括以下步骤：

步骤a、按重量比加入半芳香族尼龙树脂、聚己内酰胺和/或聚已二酸已二胺、填料、光亮剂、抗氧剂、润滑剂、着色剂，再加入上述组分总重量0.3％的10#白油，低速混合5min；

步骤b、向步骤a所得混合物加入溶剂黑28、抗氧剂、润滑剂和填料，再低速混合5min，得到预混料备用；

步骤c、将步骤b制备的预混料加入双螺杆挤出机中挤出造粒，经水冷拉条切粒即可得到高光黑尼龙材料。

所述双螺杆挤出机优选长径比为40:1，温度230-250℃、螺杆转速260-400r/min，喂料转速15-30r/min。

将上述各实施例以及对比例进行性能测试，测试结果如表2和表3所示:

表2

测试项目	测试方法	单位	实施例1	实施例2	实施例3
						缺口冲击强度	ISO 179	Kj/m<sup>2</sup>	13	15	16
熔体流动速率	ISO 1133	cm<sup>3</sup>/10min	8	22	30
						CIE L值	色差仪	/	24.8	23.8	24
光泽度	ISO 2813	％	87	90	93
						热变形温度	ISO 75	℃	112	107	99
铅笔硬度	ISO 306	/	HB	2H	2H

表3

熔体流动速率275/5kg，体积法；光泽度测试角度20度；热变形温度采用ISO75中规定的方法B测试，载荷为0.45Mpa。

比较实施例1和对比例1和4，本法提供的聚己内酰胺和/或聚已二酸已二胺可以提高冲击强度和熔体流动速率，但是降低材料的热变形温度。

比较对比例2、3与实施例1、2可知，添加玻璃微珠可提高材料的铅笔硬度、耐刮擦性能。而加入本发明提供制备方法制备的实心玻璃珠，能够进一步降低熔体流动速率。且通过与溶剂黑28配合使用，材料可得更低L值，可使外观上呈现钢琴黑的效果。

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 (10)

1.一种耐热免喷涂高光尼龙材料，其特征在于，由以下重量份的原料组成：

2.根据权利要求1所述的耐热免喷涂高光尼龙材料，其特征在于：所述半芳香族尼龙树脂为聚间苯二甲酸已二胺、对苯二甲酸已二胺共聚物、聚对苯二甲酸已二胺，聚间苯二甲酸已二胺共聚物中的一种或几种，相对粘度为2.0-2.4。

3.根据权利要求1所述的耐热免喷涂高光尼龙材料，其特征在于：所述聚己内酰胺和聚已二酸已二胺的相对粘度为2.0-2.4。

4.根据权利要求1所述的耐热免喷涂高光尼龙材料，其特征在于：所述实心玻璃微珠，目数为3000-8000目，并采用以下方法进行表面处理：

步骤a、将实心玻璃微球和0.05-0.1mol/L的氯化铵溶液中以80℃搅拌0.5-1小时；

步骤b、加入三异硬脂酰基钛酸异丙酯和十二烷基苯磺酸钠按照1：1的混合溶液，搅拌10-20min；

步骤c、将实心玻璃微球过滤后取出，采用清水洗涤至pH为7，并在90℃-100℃下干燥2-3小时，即得表面改性的所述实心玻璃微珠。

5.根据权利要求1所述的耐热免喷涂高光尼龙材料，其特征在于：所述光亮剂为改性乙撑双脂肪酸酰胺。

6.根据权利要求1所述的耐热免喷涂高光尼龙材料，其特征在于：所述抗氧剂为N,N'-双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)-1,3-苯二甲酰胺、二(2,2,6,6-四甲基-3-哌啶胺基)-间苯二甲酰胺、无机磷酸盐类中的一种或几种。

7.根据权利要求1所述的耐热免喷涂高光尼龙材料，其特征在于：所述着色剂为1:2金属络合染料。

8.根据权利要求1所述的耐热免喷涂高光尼龙材料，其特征在于：所述润滑剂为硬脂酸锌。

9.一种根据权利要求1-8任一项所述的耐热免喷涂高光尼龙材料的制备方法，其特征在于，包括以下制备步骤：

步骤a、按重量比加入半芳香族尼龙树脂、聚己内酰胺和/或聚已二酸已二胺、填料、光亮剂、抗氧剂、润滑剂、着色剂，再加入上述组分总重量0.3％的10#白油，混合5min；

步骤b、向步骤a所得混合物加入1:2金属络合染料、抗氧剂、润滑剂和改性实心玻璃微珠，再混合5min，得到预混料备用；

步骤c、将步骤b制备的预混料加入双螺杆挤出机中挤出造粒，水冷拉条切粒即可得到高光黑尼龙材料。

10.根据权利要求9所述的耐热免喷涂高光尼龙材料的制备方法，其特征在于，所述双螺杆挤出机长径比为40:1，温度230-250℃、螺杆转速260-400r/min、喂料转速15-30r/min。