CN110591269A - 聚丙烯接枝马来酸钠聚合物作为表面张力改性剂的用途 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了聚丙烯接枝马来酸钠聚合物作为表面张力改性剂的用途。本发明首次将聚丙烯接枝马来酸钠聚合物作为聚丙烯表面张力改性剂，与火焰处理或异丙醇擦拭相比，节约材料成本和人工成本，最重要的是界面结合力比传统的火焰处理或异丙醇擦拭要高，同时也扩宽了聚丙烯接枝马来酸钠聚合物的应用范围。同时，本发明还公开了包含所述聚丙烯接枝马来酸钠聚合物的车用聚丙烯复合材料及其制备方法。

Description

聚丙烯接枝马来酸钠聚合物作为表面张力改性剂的用途
技术领域
本发明涉及高分子材料表面张力改性领域，尤其涉及一种聚丙烯接枝马来酸钠聚合物作为车用聚丙烯表面张力改性剂的用途。
背景技术
聚丙烯(PP)是一种结构规整的结晶性聚合物，常为白色粒料或粉料，是无味、无毒、质轻的热塑性树脂。聚丙烯具备易加工、冲击强度、挠曲性以及电绝缘性好等优点，并具有良好的耐化学性能，在汽车工业、家用电器、电子、包装、建材及家具等方面具有广泛的应用。目前改性聚丙烯行业，通常使用滑石粉等填料、POE等增韧剂进行改性聚丙烯，可广泛应用于汽车内外饰件，如：保险杆、仪表台、中控台、储物盒、门内饰板、立柱、侧裙、行李箱压条等。其中，对于喷涂性能要求高的保险杠材料在喷涂之前需要火焰处理或异丙醇擦拭来提高素材的表面张力。
发明内容
基于此，本发明的目的在于克服上述现有技术的不足之处而提供一种聚丙烯接枝马来酸钠聚合物作为表面张力改性剂的用途。本发明首次提出聚丙烯接枝马来酸钠聚合物作为表面张力改性剂使用，可替代传统火焰处理或异丙醇擦拭，节约材料成本和人工成本，最重要的是界面结合力比传统的火焰处理或异丙醇擦拭要高。
为实现上述目的，本发明所采取的技术方案为：聚丙烯接枝马来酸钠聚合物作为表面张力改性剂的用途。
同时，本发明还提供一种车用聚丙烯表面张力改性剂，所述车用聚丙烯表面张力改性剂，包含聚丙烯接枝马来酸钠聚合物。
优选地，所述聚丙烯接枝马来酸钠聚合物的质量为基体材料质量的 0.2-0.6％。
当聚丙烯接枝马来酸钠聚合物的质量低于基体材料质量的0.2％时，表面张力改性效果不佳，当聚丙烯接枝马来酸钠聚合物的质量高于基体材料质量的 0.6％时，成本过高；因此，本申请中选择聚丙烯接枝马来酸钠聚合物的质量为基体材料质量的0.2-0.6％，能很好的使成本及表面张力改性的效果达到统一。
优选地，以重量份计，所述聚丙烯接枝马来酸钠聚合物包含以下制备原料：聚丙烯100份、马来酸钠1-5份、苯乙烯1-5份、引发剂0.1-0.5份和抗氧剂 0.2-0.6份。
更优选地，所述引发剂为叔丁基异丙基过氧化物、过氧化2,4-二氯苯甲酰、过氧化苯甲酰、过氧化二异丙苯、叔丁基过氧化异丙苯中的至少一种；所述抗氧剂为四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯和三[2,4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯的复配，且二者复配重量比为1:1。
优选地，所述聚丙烯接枝马来酸钠聚合物的制备方法，包括如下步骤：
(1)将聚丙烯、马来酸钠、抗氧剂通过高速混合机混合均匀，高速混合机的转速为600-800rpm；
(2)将引发剂与苯乙烯混合、溶解配成引发剂溶液，其中溶解温度为 50-70℃；
(3)将步骤(1)所得混合物加入到反应型挤出机中进行熔融挤出，在挤出机侧面加压打入步骤(2)所得引发剂溶液进行熔融挤出接枝反应，然后经过过水、冷却、切粒、装包，得到所述聚丙烯接枝马来酸钠聚合物；其中，反应型挤出机的长径比为50-60、反应挤出温度为170-230℃。
此外，本发明还提供一种聚丙烯复合材料，包含以下重量份的成分：基体材料100份、聚丙烯接枝马来酸钠聚合物0.2～0.6份、增韧剂5～30份、填料10～40 份、抗氧剂0.2～0.5份、润滑剂0.05～0.15份和光稳剂0.2～0.5份。
优选地，所述基体材料为聚丙烯。
优选地，所述增韧剂为POE聚合物。
优选地，所述填料为粒径为1250～5000目的滑石粉。
优选地，所述润滑剂为硬脂酸钙。
优选地，所述光稳剂为受阻胺类光稳剂。
优选地，所述抗氧剂为抗氧剂1010和抗氧剂168的复配。
更优选地，所述聚丙烯在230℃、2.16kg测试条件下的熔融指数为 10～100g/10min。
同时，本发明还提供一种所述的聚丙烯复合材料的制备方法，所述方法为：将各成分加入高速混合机中混合均匀，然后加入到双螺杆挤出机中进行挤出造粒，得到所述聚丙烯复合材料；其中，双螺杆挤出机的温度从喂料段到机头依次为160℃、200℃、200℃、210℃、210℃、205℃、205℃、205℃、200℃、200℃，所述挤出造粒过程采用双真空工艺且真空度不大于-0.08MPa。
相对于现有技术，本发明的有益效果为：
本发明首次将聚丙烯接枝马来酸钠聚合物作为聚丙烯表面张力改性剂，与火焰处理或异丙醇擦拭相比，节约材料成本和人工成本，最重要的是界面结合力比传统的火焰处理或异丙醇擦拭要高，同时也扩宽了聚丙烯接枝马来酸钠聚合物的应用范围。
具体实施方式
为更好的说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例对本发明作进一步说明。
本发明实施例及对比例中用到的主要材料如下，其他未做说明的原料，均为本领域所公知的可市购产品：
聚丙烯型号：PP K9010[熔融指数为10g/10min(230℃、2.16kg)]台湾化学（台湾地区）；
聚丙烯型号：PP EP548R[熔融指数为26g/10min(230℃、2.16kg)]中海壳牌；
聚丙烯型号：PP BX3920[熔融指数为100g/10min(230℃、2.16kg)]韩国SK；
滑石粉 粒径1250目 广西龙胜；
滑石粉 粒径5000目 广西龙胜；
增韧剂 型号：POE 8842 陶氏化学；
抗氧剂A 型号：1010 瑞士汽巴精化；
抗氧剂B 型号：168 瑞士汽巴精化；
润滑剂 型号：硬脂酸钙BS-3818 深圳华明泰；
润滑剂 型号：硬脂酸钙BS-2818 深圳华明泰；
光稳剂 型号：LA-402AF 日本艾迪科。
本申请实施例中，抗氧剂为抗氧剂A和抗氧剂B按照1:1的重量比进行的复配；填料为滑石粉(粒径为1250目～5000目)；润滑剂为硬脂酸盐类(如：硬脂酸钙)；光稳剂为受阻胺类(如：LA-402AF)；本发明实施例及对比例的性能测试中，油漆剥离强度按照本田HESD2502 7.5.2标准进行，单位为N/m；表面张力按照Ford BO 116-03标准，单位为mN/m，按照福特主机厂的标准，水+乙醇＝50ml，通过不同比例配制得到不同的表面张力测试溶液，具体表面张力溶液配制对比表见表1：
表1表面张力溶液配制对比表
实施例1
本实施例中，聚丙烯接枝马来酸钠聚合物的制备方法如下：
(1)将100份聚丙烯BX3900、1份马来酸钠、0.2份抗氧剂通过高速混合机混合均匀，高速混合机的转速为600rpm；
(2)将0.1份引发剂叔丁基异丙基过氧化物与1份苯乙烯混合、溶解配成引发剂溶液，其中溶解温度为50℃；
(3)将上述第一步的混合物加入到反应型挤出机中进行熔融挤出，在挤出机的第6节螺筒(共12节螺筒，且下料段为第一节螺筒)侧面加压打入上述第二步配好的引发剂溶液进行熔融挤出接枝反应，最终过水、冷却、切粒、装包，其中反应型挤出机的长径比为50、反应挤出温度为170-230℃。
将上述制备得到的聚丙烯接枝马来酸钠聚合物应用到车用聚丙烯复合材料中，所述聚丙烯复合材料包含以下重量份的成分：基体材料聚丙烯K9017为100 份、增韧剂POE8842为5份、填料1250目滑石粉为10份、抗氧剂为0.2份、润滑剂BS-2818为0.05份、光稳剂0.2份、聚丙烯接枝马来酸钠聚合物0.2份。
所述聚丙烯复合材料的制备方法如下：
将各成分称取后加入高速混合机中混合均匀，接着加入双螺杆挤出机进行挤出造粒，其中双螺杆挤出机的温度从喂料段到机头依次为160℃、200℃、 200℃、210℃、210℃、205℃、205℃、205℃、200℃、200℃。挤出采用双真空工艺且真空度要求≤-0.08MPa。
对比例1
除不含有聚丙烯接枝马来酸钠聚合物外，其他均与实施例1相同；
对比例2
除聚丙烯接枝马来酸钠聚合物的重量份为0.1份外，其他均与实施例1相同；
实施例2
本实施例中，聚丙烯接枝马来酸钠聚合物的制备方法如下：
(1)将100份聚丙烯BX3900、5份马来酸钠、0.6份抗氧剂通过高速混合机混合均匀，高速混合机的转速为800rpm；
(2)将0.5份引发剂过氧化2,4-二氯苯甲酰与5份苯乙烯混合、溶解配成引发剂溶液，其中溶解温度为70℃；
(3)将上述第一步的混合物加入到反应型挤出机中进行熔融挤出，在挤出机的第6节螺筒(共12节螺筒，且下料段为第一节螺筒)侧面加压打入上述第二步配好的引发剂溶液进行熔融挤出接枝反应，最终过水、冷却、切粒、装包，其中反应型挤出机的长径比为60、反应挤出温度为170-230℃。
将上述制备得到的聚丙烯接枝马来酸钠聚合物应用到车用聚丙烯复合材料中，所述聚丙烯复合材料包含以下重量份的成分：基体材料聚丙烯EP548R为 100份、增韧剂POE8842为30份、填料1250目滑石粉40份、抗氧剂0.5份、润滑剂BS-3818为0.15份、光稳剂0.5份、聚丙烯接枝马来酸钠聚合物0.6份。
所述聚丙烯复合材料的制备方法如下：
将各成分称取后加入高速混合机中混合均匀，接着加入双螺杆挤出机进行挤出造粒，其中双螺杆挤出机的温度从喂料段到机头依次为160℃、200℃、 200℃、210℃、210℃、205℃、205℃、205℃、200℃、200℃。挤出采用双真空工艺且真空度要求≤-0.08MPa。
对比例3
除聚丙烯接枝马来酸钠聚合物的重量份为0.7份外，其他均与实施例2相同。
实施例3
本实施例中，聚丙烯接枝马来酸钠聚合物的制备方法如下：
(1)将100份聚丙烯BX3900、2份马来酸钠、0.22份抗氧剂通过高速混合机混合均匀，高速混合机的转速为635rpm；
(2)将0.2份引发剂过氧化苯甲酰与2份苯乙烯混合、溶解配成引发剂溶液，其中溶解温度为55℃；
(3)将上述第一步的混合物加入到反应型挤出机中进行熔融挤出，在挤出机的第6节螺筒(共12节螺筒，且下料段为第一节螺筒)侧面加压打入上述第二步配好的引发剂溶液进行熔融挤出接枝反应，最终过水、冷却、切粒、装包，其中反应型挤出机的长径比为52、反应挤出温度为170-230℃。
将上述制备得到的聚丙烯接枝马来酸钠聚合物应用到车用聚丙烯复合材料中，所述聚丙烯复合材料包含以下重量份的成分：基体材料聚丙烯BX3900为 100份、增韧剂POE8842为9份、填料5000目滑石粉15份、抗氧剂0.24份、润滑剂BS-2818为0.07份、光稳剂0.22份、聚丙烯接枝马来酸钠聚合物0.25 份。
所述聚丙烯复合材料的制备方法如下：
将各成分称取后加入高速混合机中混合均匀，接着加入双螺杆挤出机进行挤出造粒，其中双螺杆挤出机的温度从喂料段到机头依次为160℃、200℃、 200℃、210℃、210℃、205℃、205℃、205℃、200℃、200℃。挤出采用双真空工艺且真空度要求≤-0.08MPa。
实施例4
本实施例中，聚丙烯接枝马来酸钠聚合物的制备方法如下：
(1)将100份聚丙烯BX3900、3份马来酸钠、0.27份抗氧剂通过高速混合机混合均匀，高速混合机的转速为677rpm；
(2)将0.3份引发剂过氧化二异丙苯与3份苯乙烯混合、溶解配成引发剂溶液，其中溶解温度为59℃；
(3)将上述第一步的混合物加入到反应型挤出机中进行熔融挤出，在挤出机的第6节螺筒(共12节螺筒，且下料段为第一节螺筒)侧面加压打入上述第二步配好的引发剂溶液进行熔融挤出接枝反应，最终过水、冷却、切粒、装包，其中反应型挤出机的长径比为56、反应挤出温度为170-230℃。
将上述制备得到的聚丙烯接枝马来酸钠聚合物应用到车用聚丙烯复合材料中，所述聚丙烯复合材料包含以下重量份的成分：基体材料聚丙烯BX3900为100份、增韧剂POE8842为13份、填料5000目滑石粉19份、抗氧剂0.29份、润滑剂BS-3818为0.09份、光稳剂0.27份、聚丙烯接枝马来酸钠聚合物0.33 份。
所述聚丙烯复合材料的制备方法如下：
将各成分称取后加入高速混合机中混合均匀，接着加入双螺杆挤出机进行挤出造粒，其中双螺杆挤出机的温度从喂料段到机头依次为160℃、200℃、 200℃、210℃、210℃、205℃、205℃、205℃、200℃、200℃。挤出采用双真空工艺且真空度要求≤-0.08MPa。
实施例5
本实施例中，聚丙烯接枝马来酸钠聚合物的制备方法如下：
(1)将100份聚丙烯BX3900、4份马来酸钠、0.27份抗氧剂通过高速混合机混合均匀，高速混合机的转速为782rpm；
(2)将0.4份引发剂过氧化二异丙苯与4份苯乙烯混合、溶解配成引发剂溶液，其中溶解温度为62℃；
(3)将上述第一步的混合物加入到反应型挤出机中进行熔融挤出，在挤出机的第6节螺筒(共12节螺筒，且下料段为第一节螺筒)侧面加压打入上述第二步配好的引发剂溶液进行熔融挤出接枝反应，最终过水、冷却、切粒、装包，其中反应型挤出机的长径比为52、反应挤出温度为170-230℃。
将上述制备得到的聚丙烯接枝马来酸钠聚合物应用到车用聚丙烯复合材料中，所述聚丙烯复合材料包含以下重量份的成分：基体材料聚丙烯BX3900为 100份、增韧剂POE8842为19份、填料5000目滑石粉24份、抗氧剂0.32份、润滑剂BS-2818为0.22份、光稳剂0.29份、聚丙烯接枝马来酸钠聚合物0.46 份。
所述聚丙烯复合材料的制备方法如下：
将各成分称取后加入高速混合机中混合均匀，接着加入双螺杆挤出机进行挤出造粒，其中双螺杆挤出机的温度从喂料段到机头依次为160℃、200℃、 200℃、210℃、210℃、205℃、205℃、205℃、200℃、200℃。挤出采用双真空工艺且真空度要求≤-0.08MPa。
实施例6
本实施例中，聚丙烯接枝马来酸钠聚合物的制备方法如下：
(1)将100份聚丙烯BX3900、4.8份马来酸钠、0.39份抗氧剂通过高速混合机混合均匀，高速混合机的转速为777rpm；
(2)将0.48份引发剂叔丁基过氧化异丙苯与4.8份苯乙烯混合、溶解配成引发剂溶液，其中溶解温度为65℃；
(3)将上述第一步的混合物加入到反应型挤出机中进行熔融挤出，在挤出机的第6节螺筒(共12节螺筒，且下料段为第一节螺筒)侧面加压打入上述第二步配好的引发剂溶液进行熔融挤出接枝反应，最终过水、冷却、切粒、装包，其中反应型挤出机的长径比为60、反应挤出温度为170-230℃。
将上述制备得到的聚丙烯接枝马来酸钠聚合物应用到车用聚丙烯复合材料中，所述聚丙烯复合材料包含以下重量份的成分：基体材料聚丙烯BX3900为 100份、增韧剂POE8842为28份、填料1250目滑石粉29份、抗氧剂0.38份、润滑剂BS-3818为0.12份、光稳剂0.44份、聚丙烯接枝马来酸钠聚合物0.57 份。
所述聚丙烯复合材料的制备方法如下：
将各成分称取后加入高速混合机中混合均匀，接着加入双螺杆挤出机进行挤出造粒，其中双螺杆挤出机的温度从喂料段到机头依次为160℃、200℃、 200℃、210℃、210℃、205℃、205℃、205℃、200℃、200℃。挤出采用双真空工艺且真空度要求≤-0.08MPa。
将上述实施例1～6及对比例1～3中制备得到的车用聚丙烯复合材料进行油漆剥离强度、表面张力性能测试。具体测试结果如表2所示：
表2实施例1～6以及对比例1～3的性能
从表2可以明显看出，与对比例1相比，本发明实施例1～6通过添加聚丙烯接枝马来酸钠聚合物替代传统的火焰处理或异丙醇擦拭，可以起到提高表面张力的作用，从而减少喷涂工艺中的火焰处理或异丙醇擦拭流程，节约材料成本和人工成本，最重要的是界面结合力比传统的火焰处理或异丙醇擦拭要高。
与实施例1进行对比，对比例2中聚丙烯接枝马来酸钠聚合物的质量低于基体材料质量的0.2％时，表面张力改性效果不佳；实施例1～6中，随着聚丙烯接枝马来酸钠聚合物含量的增加，表面张力呈增加的趋势，但是对比例3中聚丙烯接枝马来酸钠聚合物高于基体材料质量的0.6％时，表面张力性能与实施例 2(聚丙烯接枝马来酸钠聚合物的质量低于基体材料质量的0.6％)相比，变化不大，但是聚铝硅氧烷成本较高。
最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (10)

1.聚丙烯接枝马来酸钠聚合物作为表面张力改性剂的用途。
2.一种车用聚丙烯表面张力改性剂，其特征在于，所述车用聚丙烯表面张力改性剂，包含聚丙烯接枝马来酸钠聚合物。
3.如权利要求2所述的车用聚丙烯表面张力改性剂，其特征在于，所述聚丙烯接枝马来酸钠聚合物的质量为基体材料质量的0.2-0.6％。
4.如权利要求2所述的车用聚丙烯表面张力改性剂，其特征在于，以重量份计，所述聚丙烯接枝马来酸钠聚合物包含以下制备原料：聚丙烯100份、马来酸钠1-5份、苯乙烯1-5份、引发剂0.1-0.5份和抗氧剂0.2-0.6份。
5.如权利要求4所述的车用聚丙烯表面张力改性剂，其特征在于，所述引发剂为叔丁基异丙基过氧化物、过氧化2,4-二氯苯甲酰、过氧化苯甲酰、过氧化二异丙苯、叔丁基过氧化异丙苯中的至少一种；所述抗氧剂为四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯和三[2,4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯的复配，且二者复配重量比为1:1。
6.如权利要求4或5所述的车用聚丙烯表面张力改性剂，其特征在于，所述聚丙烯接枝马来酸钠聚合物的制备方法，包括如下步骤：
(1)将聚丙烯、马来酸钠、抗氧剂通过高速混合机混合均匀，高速混合机的转速为600-800rpm；
(2)将引发剂与苯乙烯混合、溶解配成引发剂溶液，其中溶解温度为50-70℃；
(3)将步骤(1)所得混合物加入到反应型挤出机中进行熔融挤出，在挤出机侧面加压打入步骤(2)所得引发剂溶液进行熔融挤出接枝反应，然后经过过水、冷却、切粒、装包，得到所述聚丙烯接枝马来酸钠聚合物；其中，反应型挤出机的长径比为50-60、反应挤出温度为170-230℃。
7.一种聚丙烯复合材料，其特征在于，包含以下重量份的成分：基体材料100份、聚丙烯接枝马来酸钠聚合物0.2～0.6份、增韧剂5～30份、填料10～40份、抗氧剂0.2～0.5份、润滑剂0.05～0.15份和光稳剂0.2～0.5份。
8.如权利要求7所述的聚丙烯复合材料，其特征在于，所述基体材料为聚丙烯。
9.如权利要求8所述的聚丙烯复合材料，其特征在于，所述聚丙烯在230℃、2.16kg测试条件下的熔融指数为10～100g/10min。
10.一种如权利要求7～9任一项所述的聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于，所述方法为：将各成分加入高速混合机中混合均匀，然后加入到双螺杆挤出机中进行挤出造粒，得到所述聚丙烯复合材料；其中，双螺杆挤出机的温度从喂料段到机头依次为160℃、200℃、200℃、210℃、210℃、205℃、205℃、205℃、200℃、200℃，所述挤出造粒过程采用双真空工艺且真空度不大于-0.08MPa。
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