CN110079014A - 一种直接喷涂水性漆的聚丙烯组合物及其制备方法 - Google Patents

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杨波
陈桂吉
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Abstract

本发明公开了一种直接喷涂水性漆的聚丙烯组合物及其制备方法，该组合物包括以下组分及重量份数：聚丙烯树脂41～78.6份、弹性体10～15份、填充剂10～30份、亲水剂1～10份、纤维素醚0.5～2份、稳定剂0.2～1份和加工助剂0.2～1份。本发明使用纤维素醚和亲水剂的协效作用，来提高材料表面张力，提高水性漆的浸润，利于水性的喷涂；且改性后的材料成本低，加工性能好。

Description

一种直接喷涂水性漆的聚丙烯组合物及其制备方法
技术领域
本发明属于高分子材料改性技术领域，涉及具体一种直接喷涂水性漆的聚丙烯组合物及其制备方法。
背景技术
聚丙烯作为五大通用塑料之一，已成为车用塑料中用量最大的热塑性树脂。聚丙烯材料合成方法简单，原料来源丰富、密度低，有优异的力学性能、加工性能和耐化学性能。同时通过各种改性加工手段得到的改性聚丙烯材料可以满足各种汽车部件的不同要求，加之其优异的性价比，各种增韧、填充、增强聚丙烯材料在汽车工业中得到广泛的应用，尤其在新能源汽车以及轻量化的大力发展趋势下，聚丙烯材料在汽车内外饰的应用将进一步的扩大。
随着近年国家对环境治理以及相关法律法规的颁布，政府对汽车制造行业的油漆使用有了推广水性漆的指导方针。涂料行业本身属于高能耗、高污染行业，生产过程中消耗大量矿产资源和能源，产生的废水、粉尘等对环境造成严重污染，水性漆的最大优点为水性漆的稀释剂主要为水，不含苯、甲苯、二甲苯、甲醛等有机溶剂，可以去除油漆带来的环境污染，明显降低VOC。越来越多的主机厂开始关注水性涂装的技术开发和应用，水性漆也将会是汽车产业发展的一个必然趋势。
水性漆的主要成分是85％以上的水，水的表面张力较高，由于聚丙烯材料为非极性结晶性材料，表面极性低，由其制备成零件的材料如果不经过有效改性，很难进行水性漆的喷涂以及有效的粘接。要实现水性漆在零件表面的良好喷涂，必须改善水性漆和聚丙烯二者的良好润湿以及高强度的粘接。
CN108250564 A通过亲水改性剂直接提升聚丙烯材料的极性，获得了具有长期稳定的高极性聚丙烯材料，注塑成汽车外饰零件后，可直接进行水性漆喷涂，但是亲水剂的添加量增加会影响材料的成本以及加工性能。
发明内容
本发明的目的，就是为了解决上述问题而提供了一种直接喷涂水性漆的聚丙烯组合物材料及其制备方法，可以改善提高材料表面张力，提高水性漆的浸润，利于水性的喷涂，改善复合物材料成本，以及加工性能。
本发明的目的是这样实现的：
本发明的一种直接喷涂水性漆的聚丙烯组合物包括以下组分及重量份数：
亲水剂选自聚醚多元醇、聚乙烯基吡咯烷酮、聚乙二醇和聚丙烯酰胺中的至少一种；
弹性体选自乙烯-丙烯-二烯橡胶、乙烯-辛烯共聚物和乙烯-丁烯共聚物中的至少一种；
纤维素醚为天然纤维素经化学改性制得的合成型高分子聚合物。
上述的一种直接喷涂水性漆的聚丙烯组合物中亲水剂为聚乙烯基吡咯烷酮。
上述的一种直接喷涂水性漆的聚丙烯组合物，其特征在于，聚丙烯树脂为在230℃，2.16Kg负荷下熔体质量流动速率为1～100g/10min均聚聚丙烯或共聚聚丙烯树脂，其中共聚聚丙烯中乙烯单体的含量为5～10mol％。优选的，聚丙烯树脂为在230℃，2.16Kg负荷下熔体质量流动速率为5～60g/10min。
上述的一种直接喷涂水性漆的聚丙烯组合物中弹性体为密度为0.85～0.87g/cm3，Tg≤-50℃，在190℃，2.16Kg负荷下熔体质量流动速率为0.1～2g/10min的乙烯-辛烯共聚物。
上述的一种直接喷涂水性漆的聚丙烯组合物中填充剂选自滑石粉、云母、晶须、硅灰石和玻璃纤维中的至少一种，优选的，填充剂为平均直径1-50μm的滑石粉。
上述的一种直接喷涂水性漆的聚丙烯组合物，其特征在于，加工助剂为润滑剂，选自硬脂酸锌、硬脂酸钙、EBS和聚乙烯蜡中的至少一种。
上述的一种直接喷涂水性漆的聚丙烯组合物中稳定剂包括主抗氧剂、辅抗氧剂和光稳定剂，主抗氧剂为受阻酚类，辅抗氧剂为亚磷酸酯类，光稳定剂为受阻酚类和亚磷酸酯的混合物；优选的，主抗氧剂选自抗氧剂1010、抗氧剂1076和抗氧剂3114中的至少一种；辅抗氧剂为抗氧剂168和/或抗氧剂PEP-36。
上述的一种直接喷涂水性漆的聚丙烯组合物中纤维素醚选自甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素和羟乙基纤维素中的至少一种，优选的，纤维素醚为羟丙基甲基纤维素。
本发明还提供一种直接喷涂水性漆的聚丙烯组合物的制备方法，包括以下步骤：
(1)按以下组分及重量份数准备原料：
(2)将聚丙烯树脂、弹性体、亲水剂、纤维素醚、稳定剂和加工助剂添加到高混机中，转速为300～500转/分，混合3～5分钟；
(3)将填充剂添加到高混机中，转速为300～500转/分，混合3～5分钟；
(4)将混合物加入双螺杆挤出机中，熔融混炼温度为180～220℃，螺杆转速为350～500转/分，挤出造粒，即可；
亲水剂选自聚醚多元醇、聚乙烯基吡咯烷酮、聚乙二醇和聚丙烯酰胺中的至少一种；
弹性体选自乙烯-丙烯-二烯橡胶、乙烯-辛烯共聚物和乙烯-丁烯共聚物中的至少一种；
纤维素醚为天然纤维素经化学改性制得的合成型高分子聚合物。
本发明使用纤维素醚的保水性和亲水剂的协效作用，来提高材料表面张力，提高水性漆的浸润，利于水性的喷涂；且改性后的材料成本低，加工性能好。
具体实施方式
下面将结合实施例，对本发明作进一步说明。
对比例1～2和实施例1～3中所涉及的原材料的具体信息如下所示：
聚丙烯树脂为共聚聚丙烯为K9020，北京燕化石油化工有限公司；
POE为乙烯-辛烯共聚物POE 8150，美国陶氏化学；
填充剂为滑石粉，滑石粉：AH51210，辽宁艾海；
亲水剂为聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)和聚醚多元醇为PPG-1500；
纤维素醚为羟丙基甲基纤维素；
抗氧剂中受阻酚类1010，宜兴市天使合成化学；亚磷酸酯类168，宜兴市天使合成化学；
炭黑牌号为50L，赢创化工；
对比例1～3和实施例1～3的配方如表1所示，制备方法如下；
(1)将聚丙烯树脂、弹性体、亲水剂、纤维素醚、稳定剂和加工助剂添加到高混机中混合4分钟，转速为300转/分；
(2)将填充剂添加到高混机中，转速为300转/分，混合5分钟；
(3)将混合物加入双螺杆挤出机中，设定熔融混炼温度为180～220℃，螺杆转速为350～500转/分，挤出造粒，即可。
对比例1～3和实施例1～3的性能测试方法如下，测试结果如表1所示：
(1)简支梁缺口冲击强度：按照ISO 180测试；
(2)拉伸强度：按照ISO 527测试；
(3)密度：按照ISO 1183-1测试；
(4)表面张力：按照GB/T 13542.2-2009测试；
(5)接触角测试：采用接触角测试仪Kruss DSA100测试火焰处理后的水接触角；
对比例1～3和实施例1～3的配方和性能测试结果
通过上表的测试结果，可以清晰的看到本发明利用纤维素醚材料在保持密度、拉伸强度和冲击强度的情况下熔指和表面张力增加；静态接触角降低，加工性能提高，而对于水性涂料的表面润湿性能提高，在降低了亲水剂的用量也能提高聚丙烯复合材料的表面张力，改善水性涂料喷涂效果。本发明改性的聚丙烯复合材料具有材料成本低、加工性能好的优点。可广泛适用于汽车保险杠等要求高的饰件，具有很高的性价比。
以上实施例仅供说明本发明之用，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以作出各种变换或变型，因此所有等同的技术方案也应该属于本发明的范畴，应由各权利要求所限定。

Claims (10)

1.一种直接喷涂水性漆的聚丙烯组合物，其特征在于，包括以下组分及重量份数：
所述亲水剂选自聚醚多元醇、聚乙烯基吡咯烷酮、聚乙二醇和聚丙烯酰胺中的至少一种；
所述弹性体选自乙烯-丙烯-二烯橡胶、乙烯-辛烯共聚物和乙烯-丁烯共聚物中的至少一种；
所述纤维素醚为天然纤维素经化学改性制得的合成型高分子聚合物。
2.如权利要求1所述的一种直接喷涂水性漆的聚丙烯组合物，其特征在于，所述亲水剂为聚乙烯基吡咯烷酮。
3.如权利要求1所述的一种直接喷涂水性漆的聚丙烯组合物，其特征在于，所述聚丙烯树脂为在230℃，2.16Kg负荷下熔体质量流动速率为1～100g/10min均聚聚丙烯或共聚聚丙烯树脂，其中共聚聚丙烯中乙烯单体的含量为5～10mol％。
4.如权利要求3所述的一种直接喷涂水性漆的聚丙烯组合物，其特征在于，所述聚丙烯树脂为在230℃，2.16Kg负荷下熔体质量流动速率为5～60g/10min。
5.如权利要求1所述的一种直接喷涂水性漆的聚丙烯组合物，其特征在于，所述弹性体为密度为0.85～0.87g/cm3，Tg≤-50℃，在190℃，2.16Kg负荷下熔体质量流动速率为0.1～2g/10min的乙烯-辛烯共聚物。
6.如权利要求1所述的一种直接喷涂水性漆的聚丙烯组合物，其特征在于，所述填充剂选自滑石粉、云母、晶须、硅灰石和玻璃纤维中的至少一种。
7.如权利要求1所述的一种直接喷涂水性漆的聚丙烯组合物，其特征在于，加工助剂为润滑剂，选自硬脂酸锌、硬脂酸钙、EBS和聚乙烯蜡中的至少一种。
8.如权利要求1所述的一种直接喷涂水性漆的聚丙烯组合物，其特征在于，所述稳定剂包括主抗氧剂、辅抗氧剂和光稳定剂，所述主抗氧剂为受阻酚类，所述辅抗氧剂为亚磷酸酯类，所述光稳定剂为受阻酚类和亚磷酸酯的混合物。
9.如权利要求1所述的一种直接喷涂水性漆的聚丙烯组合物，其特征在于，所述纤维素醚选自甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素和羟乙基纤维素中的至少一种。
10.如权利要求1所述的一种直接喷涂水性漆的聚丙烯组合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)按以下组分及重量份数准备原料：
(2)将聚丙烯树脂、弹性体、接枝物、纤维素醚、稳定剂和加工助剂添加到高混机中，转速为300～500转/分，混合3～5分钟；
(3)将填充剂添加到高混机中，转速为300-500转/分，混合3～5分钟；
(4)将混合物加入双螺杆挤出机中，设定熔融混炼温度为180～220℃，螺杆转速为350～500转/分，挤出造粒，即可；
所述亲水剂选自聚醚多元醇、聚乙烯基吡咯烷酮、聚乙二醇和聚丙烯酰胺中的至少一种；
所述弹性体选自乙烯-丙烯-二烯橡胶、乙烯-辛烯共聚物和乙烯-丁烯共聚物中的至少一种；
所述纤维素醚为天然纤维素经化学改性制得的合成型高分子聚合物。
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