CN109988361A - 一种免喷涂聚丙烯复合材料 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种免喷涂聚丙烯复合材料，采用如下方法制得：聚乙烯蜡改性铝材；原料混合均匀；熔融、挤出；循环水冷却；造粒，得到成品；铝材包括片状铝材和球状铝材。本发明通过片状、球状等多种形状的铝粉组合使用，提高了材料的金属光泽，赋予了材料更好、更绚丽的色彩；同时通过使用聚乙烯蜡对铝材进行表面处理，使得铝材在聚丙烯材料中分散和接触更好，提高了材料的金属光泽和力学性能。另外本发明所制备的部件表面无气痕、流痕以及熔接线，材料分层的问题得到改善。

Description

一种免喷涂聚丙烯复合材料
技术领域
本发明涉及聚丙烯材料领域，尤其涉及一种免喷涂聚丙烯复合材料。
背景技术
随着汽车产业的不断发展，新材料、新技术的应用为零部件的开发提供了新的思路。汽车内外饰塑料产品通常采用油漆喷涂，不仅工序繁杂，对环境也造成了很大的污染。免喷涂材料是在塑料原材料中添加金属粉，直接注塑即可使制品呈现喷涂外观效果的材料。如今，一些内外饰免喷涂件逐渐取代了喷漆件进入市场。免喷涂材料的应用在一定程度上简化了汽车内外饰件的成型工艺，提升了产品竞争力，有益于中国汽车塑料的发展。
免喷涂材料具有很好的应用优势:1.虽然免喷涂材料比一般产品贵10％，但汽车企业如果用该产品代替油漆，将会使汽车企业的成本下滑20～30％；另外，免喷涂工艺较之喷漆工艺废品率低，可实现100％回收再利用，使其成本优势愈发明显；2.促进环保汽车内外饰塑料件表面通常需喷漆后处理，油漆及喷漆过程中产生的有害气体会对人及环境带来不可预估的危害。而免喷涂塑料制品则无需后期修饰即可呈现较好的外观。
虽然免喷涂件与喷漆件相比具有较大的优越性，但我国免喷涂技术还有许多需要克服的问题：比如材料金属光泽性及色彩不理想的问题；材料成型流动性，熔接线、流痕等外观问题。如果能很好的解决上述问题，建立相应的材料库，以达到汽车行业的标准。就可以大大拓展免喷涂材料的应用范围，最终实现汽车用材料的低碳环保伟大目标。
发明内容
本发明克服了现有技术的不足，提供了一种金属光泽佳，无气痕、流痕以及熔接线的聚丙烯材料。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：提供了一种免喷涂聚丙烯复合材料，其特征在于：采用如下方法制得：
(1)取聚乙烯蜡，将其加热至100-115℃使其融化，之后将铝材加入聚乙烯蜡中；聚乙烯蜡和铝材的质量比为6.5：1-10：1；搅拌并超声30-50min，使铝材在聚乙烯蜡熔融液中分散均匀；之后冷却、固化，得到改性铝材；所述铝材包括片状铝材和球状铝材；
(2)准确称取表面处理后的铝材以及聚丙烯树脂、改性滑石粉材料、蜡、聚烯烃弹性体、三元共聚聚丙烯、相容剂、助剂，在高速混合器中干混8-15min；混合均匀后出料；
(3)将混合后的原料通入双螺杆挤出机中熔融，挤出；熔融时的温度为：一区180-190℃，二区200-210℃，三区200-210℃，四区210-215℃，五区210-215℃，六区210-215℃，七区215-225℃，八区215-225℃，九区215-225℃，十区215-225℃；在双螺杆挤出机中停留时间为2-5min；压力为12-18MPa；
(4)挤出的坯料，采用5-15℃的循环水冷却；
(5)造粒，得到聚丙烯复合材料。
作为一种优选方案，所述搅拌的速度为200-500rpm。
作为一种优选方案，所述助剂包括主抗氧化剂和助抗氧化剂。
作为一种更优选方案，所述表面处理后的铝材以及聚丙烯树脂、改性滑石粉材料、蜡、聚烯烃弹性体、三元共聚聚丙烯、相容剂、助剂的质量配比为：片状铝材0.8-1.2％、球状铝材0.9-1.2％、聚丙烯树脂61.6-71.4％、改性粉体20-25％、聚烯烃弹性体2.6-5％、三元共聚聚丙烯2.6-5％、相容剂0.6-1.2％、主抗氧化剂0.1-0.5％、助抗氧化剂0.3-0.8％。
作为一种更优选方案，所述片状铝材的长度、球状铝材的直径均在5-25μm之间。
作为一种更优选方案，所述聚丙烯树脂在230℃的温度下，2.16kg负载下的流动速率为50-65g/min。
作为一种更优选方案，所述改性粉体材料为采用环氧树脂包覆的滑石粉和钛白粉的混合粉体。
作为一种更优选方案，所述滑石粉和钛白粉的质量比为9：1。
作为一种优选方案，所述三元共聚聚丙烯材料由乙烯、丙烯、1-丁烯共聚而得，乙烯、丙烯、1-丁烯三者的质量比为1：3：1。
作为一种优选方案，所述相容剂为苯乙烯接枝马来酸酐。
本发明的有益技术效果在于：提供了一种金属光泽佳，无气痕、流痕以及熔接线的聚丙烯材料。本发明通过片状、球状等多种形状的铝粉组合使用，提高了材料的金属光泽，赋予了材料更好、更绚丽的色彩；同时通过使用聚乙烯蜡对铝材进行表面处理，使得铝材在聚丙烯材料中分散和接触更好，提高了材料的金属光泽和力学性能。另外本发明所制备的部件表面无气痕、流痕以及熔接线，材料分层的问题得到改善。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例1
本发明提供了一种免喷涂聚丙烯复合材料，制备该材料的原料组成参见表1。
其中：聚丙烯树脂在230℃的温度下，2.16kg负载下的流动速率为50-65g/min。
铝材包括片状铝材，球状铝材；通过不同形状铝粉的组合使用，取长补短，提高了反射和漫反射效果，提升了材料的金属光泽；片状铝材的长度、球状铝材的直径均在5-25μm之间；铝材均采用蜡进行包覆改性，提高了与聚丙烯基体相容；蜡为分子量为3000-5000的聚乙烯蜡。
改性粉体材料为采用环氧树脂包覆的滑石粉和钛白粉的混合粉体，其中滑石粉和钛白粉的质量比为9：1；钛白粉的作用在于：增加材料的金属光泽。
聚烯烃弹性体(POE)为以茂金属为催化剂制备的热塑性弹性体，其具有窄相对分子质量分布和均匀的短支链分布；该弹性体具有密度小、韧性好、挠曲性好、抗冲击性能高、成型能力好、可重复使用等优点。
三元共聚聚丙烯材料由乙烯、丙烯、1-丁烯共聚而得，乙烯、丙烯、1-丁烯三者的质量比为1：3：1；该物质的加入可以提高POE与聚丙烯基材的相容性。
相容剂为苯乙烯接枝马来酸酐。
主抗氧化剂为受阻酚类抗氧剂；助抗氧化剂为硫醚类抗氧剂。
本免喷涂聚丙烯复合材料采用以下步骤制备：
(1)取聚乙烯蜡，将其加热至105℃使其融化，之后将铝材加入聚乙烯蜡中；聚乙烯蜡和铝材的质量比为10：1；搅拌并超声35min(搅拌速度为300rpm)，使铝材在聚乙烯蜡熔融液中分散均匀；之后冷却、固化，得到改性铝材；
(2)按表1，准确称取表面处理后的铝材以及聚丙烯树脂、改性滑石粉材料、蜡、聚烯烃弹性体(POE)、三元共聚聚丙烯、相容剂、助剂，在高速混合器中干混8-15min；混合均匀后出料；
(3)将混合后的原料通入双螺杆挤出机中熔融，挤出；熔融时的温度为：一区180-190℃，二区200-210℃，三区200-210℃，四区210-215℃，五区210-215℃，六区210-215℃，七区215-225℃，八区215-225℃，九区215-225℃，十区215-225℃；在双螺杆挤出机中停留时间为2-5min；压力为12-18MPa；
(4)挤出的坯料，采用5-15℃的循环水冷却；
(5)造粒，得到本发明的聚丙烯复合材料。
实施例2
本实施例与实施例1相比，不同之处在于：
(1)制备免喷涂聚丙烯复合材料的原料组成不同，具体参见表1。
(2)制备方法步骤(1)中：将聚乙烯蜡加热至100℃使其融化，之后将铝材加入聚乙烯蜡中；聚乙烯蜡和铝材的质量比为8：1；搅拌并超声50min(搅拌速度为200rpm)，使铝材在聚乙烯蜡熔融液中分散均匀；之后冷却、固化，得到改性铝材。
实施例3
(1)制备免喷涂聚丙烯复合材料的原料组成不同，具体参见表1。
(2)制备方法步骤(1)中：将聚乙烯蜡加热至115℃使其融化，之后将铝材加入聚乙烯蜡中；聚乙烯蜡和铝材的质量比为6.5：1；搅拌并超声30min(搅拌速度为500rpm)，使铝材在聚乙烯蜡熔融液中分散均匀；之后冷却、固化，得到改性铝材。
对比例1
本对比例与实施例1相比，不同之处在于：制备免喷涂聚丙烯复合材料的原料组成中仅加入片状铝材，不加入球状铝材，其余与实施例1均相同，具体参见表1。
对比例2
本对比例与实施例1相比，不同之处在于：制备免喷涂聚丙烯复合材料的原料组成中加入的铝材未经聚乙烯蜡进行表面包覆处理，其余与实施例1均相同，具体参见表1。
表1实施例1-3和对比例1-2的原料组成表(单位：wt％)
*片状铝材，球状铝材均未采用聚乙烯蜡进行处理。
性能测试：
将实施例1-3以及对比例1-2所提供的聚丙烯复合材料在注射成型机上进行注射成型制样，并进行性能测试。
拉伸强度测试：参考标准：ISO527-2；测试条件：跨距50mm。
弯曲强度测试：参考标准：ISO178；测试条件：跨距64mm，速度14mm/min。
弯曲模量测试：参考标准：ISO178；测试条件：跨距64mm，速度2mm/min。
冲击强度测试：参考标准：ISO179-1；测试条件：跨距40mm。
缺口冲击强度测试：参考标准：ISO179-1；测试条件：跨距40mm。
密度测试测试：参考标准：ISO 1183；测试条件：常温。
熔指测试：参考标准：ISO1133；测试条件：230℃，2.16kg。
表2实施例1-3以及对比例1-2的材料注射成品性能测试
根据检测结果可以发现：对比例1的成品相比于实施例1的成品,其金属效果较差，表明不同形状铝粉的组合使用，取长补短，能提高反射和漫反射效果，从而能提升材料的金属光泽；同时对比例2的成品相比于实施例1的成品，不仅金属光泽较差，而且力学性能也较差，这是由于通过蜡进行表面处理后的铝材和聚丙烯基材的相容性更好，分散也更加均匀，有利于金属光泽和力学性能的提高。
以上依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定技术性范围。

Claims (10)

1.一种免喷涂聚丙烯复合材料，其特征在于：采用如下方法制得：
（1）取聚乙烯蜡，将其加热至100-115℃使其融化，之后将铝材加入聚乙烯蜡中；聚乙烯蜡和铝材的质量比为6.5：1-10：1；搅拌并超声30-50min，使铝材在聚乙烯蜡熔融液中分散均匀；之后冷却、固化，得到改性铝材； 所述铝材包括片状铝材和球状铝材；
（2）准确称取表面处理后的铝材以及聚丙烯树脂、改性滑石粉材料、蜡、聚烯烃弹性体、三元共聚聚丙烯、相容剂、助剂，在高速混合器中干混8-15min；混合均匀后出料；
（3）将混合后的原料通入双螺杆挤出机中熔融，挤出；熔融时的温度为：一区180-190℃，二区200-210℃， 三区200-210℃，四区210-215℃，五区210-215℃，六区210-215℃，七区215- 225℃，八区215-225℃，九区215-225℃，十区215-225℃；在双螺杆挤出机中停留时间为2-5min；压力为12-18MPa；
（4）挤出的坯料，采用5-15℃的循环水冷却；
（5）造粒，得到聚丙烯复合材料。
2.根据权利要求1所述的免喷涂聚丙烯复合材料，其特征在于：所述搅拌的速度为200-500rpm。
3.根据权利要求1所述的免喷涂聚丙烯复合材料，其特征在于：所述助剂包括主抗氧化剂和助抗氧化剂。
4.根据权利要求3所述的免喷涂聚丙烯复合材料，其特征在于：所述表面处理后的铝材以及聚丙烯树脂、改性滑石粉材料、蜡、聚烯烃弹性体、三元共聚聚丙烯、相容剂、助剂的质量配比为：片状铝材0.8-1.2%、球状铝材0.9-1.2%、聚丙烯树脂61.6-71.4%、改性粉体20-25%、聚烯烃弹性体2.6-5%、三元共聚聚丙烯2.6-5%、相容剂0.6-1.2%、主抗氧化剂0.1-0.5%、助抗氧化剂0.3-0.8%。
5.根据权利要求4所述的免喷涂聚丙烯复合材料，其特征在于：所述片状铝材的长度、球状铝材的直径均在5-25µm之间。
6.根据权利要求4所述的免喷涂聚丙烯复合材料，其特征在于：所述聚丙烯树脂在230℃的温度下，2.16kg负载下的流动速率为50-65g/min。
7.根据权利要求4所述的免喷涂聚丙烯复合材料，其特征在于：所述改性粉体材料为采用环氧树脂包覆的滑石粉和钛白粉的混合粉体。
8.根据权利要求7所述的免喷涂聚丙烯复合材料，其特征在于：所述滑石粉和钛白粉的质量比为9：1。
9.根据权利要求1所述的免喷涂聚丙烯复合材料，其特征在于：所述三元共聚聚丙烯材料由乙烯、丙烯、1-丁烯共聚而得，乙烯、丙烯、1-丁烯三者的质量比为1：3：1。
10.根据权利要求1所述的免喷涂聚丙烯复合材料，其特征在于：所述相容剂为苯乙烯接枝马来酸酐。
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