CN112111137A

CN112111137A - 免喷涂材料及其制备方法和应用

Info

Publication number: CN112111137A
Application number: CN202010526016.1A
Authority: CN
Inventors: 申小敏; 陈晓玲; 郝加杰; 危学兵
Original assignee: SAIC GM Wuling Automobile Co Ltd
Current assignee: SAIC GM Wuling Automobile Co Ltd
Priority date: 2020-06-10
Filing date: 2020-06-10
Publication date: 2020-12-22

Abstract

本发明公开了一种免喷涂材料及其制备方法和应用，其中，所述免喷涂材料包括以下重量份的原料：20～30重量份ASA树脂，20～30重量份PMMA树脂，40～60重量份PC树脂，以及2～3重量份的耐刮擦剂。制备方法包括以下步骤：将20～30重量份的所述ASA树脂、20～30重量份的所述PMMA树脂、40～60重量份的所述PC树脂和2～3重量份的所述耐刮擦剂混合，加入挤出机中熔融，挤出造粒，即得到所述免喷涂材料。本发明的免喷涂材料同时兼具优异的耐高温和耐刮擦性能，能够用于汽车的内外装饰件中。

Description

免喷涂材料及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及高分子材料领域，具体涉及一种免喷涂材料及其制备方法和应用。

背景技术

PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯，polymethyl methacrylate)具有优异的耐候性、较高的表面硬度、优异的着色性和透明性，在航空、汽车、电子、医疗、建材、卫浴及广告牌等行业得到广泛应用，但普通的PMMA由于延展性较低，易裂、易碎，限制了其进一步应用。随着人们绿色环保意识的增强，免喷涂材料在汽车内外装饰件上的应用越来越广泛，增韧PMMA由于其具有高光、耐候性逐渐成为汽车免喷涂内外饰件如后视镜、B柱、格栅、发动机罩外装饰板、仪表板装饰件等的主要材料，这些外饰件在使用过程中经常面临户外暴晒、砂石撞击、擦洗等，而增韧PMMA材料本身的耐候性、耐刮擦性都有所下降。总的来说，汽车内外装饰件采用的免喷涂材料耐高温性能不佳，零件暴晒后容易变形，且表面抗刮擦性能也亟需提高。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种免喷涂材料及其制备方法和应用，旨在改善目前免喷涂材料耐高温和抗刮擦性能不佳的问题。

为实现上述目的，本发明提出一种免喷涂材料，包括以下重量份的原料：20～30重量份ASA(Acrylonitrile Styrene acrylate copolymer，丙烯酸酯类橡胶体与丙烯腈、苯乙烯的接枝共聚物)树脂，20～30重量份PMMA树脂，40～60重量份PC(Polycarbonate，聚碳酸酯)树脂，以及2～3重量份的耐刮擦剂。

优选地，所述耐刮擦剂为聚四氟乙烯(Poly tetra fluoroethylene，PTFE)、硅酮母粒和二硫化钼的混合物。

优选地，所述硅酮母粒是以聚丙烯为载体的颗粒状有机改性硅酮母粒。

此外，本发明还提供了一种制备方法，用于制备上述所述的免喷涂材料，所述制备方法包括以下步骤：将20～30重量份的所述ASA树脂、20～30重量份的所述PMMA树脂、40～60重量份的所述PC树脂和2～3重量份的所述耐刮擦剂混合，加入挤出机中熔融，挤出造粒，即得到所述免喷涂材料。

优选地，所述挤出机为双螺杆挤出机。

优选地，所述挤出机的挤出温度为200～250℃。

优选地，所述挤出机的螺杆转速为300～600rad/min。

优选地，所述将20～30重量份的所述ASA树脂、20～30重量份的所述PMMA树脂、40～60重量份的所述PC树脂和2～3重量份的所述耐刮擦剂混合的步骤包括：将所有原料按重量比放入高速搅拌机中混合2～10min后出料。

再者，本发明还提供了一种上述所述的免喷涂材料的应用，所述免喷涂材料用于制备汽车的内外装饰件。

本发明技术方案中，免喷涂材料的原料包括20～30重量份ASA树脂，20～30重量份PMMA树脂，40～60重量份PC树脂，以及2～3重量份的耐刮擦剂；其中，ASA树脂具有良好的耐光照耐老化性，优良的机械性能和光亮的外观，可长期在户外使用；PMMA树脂是一种透光率很高的高分子材料，可提高材料的亮度；PC树脂具有很好的刚性和韧性，是一种冲击强度大，透明性好且耐高温的高分子材料，可用以提高材料的耐高温性能、冲击强度、弯曲强度和表面光泽度；此外，本发明的免喷涂材料还包括2～3重量份的耐刮擦剂，使得免喷涂材料能够同时兼具优异的耐高温和耐刮擦性能，能够用于汽车的内外装饰件中。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，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。

另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

本发明提出了一种免喷涂材料，包括以下重量份的原料：20～30重量份ASA树脂，20～30重量份PMMA树脂，40～60重量份PC树脂，以及2～3重量份的耐刮擦剂。

ASA树脂具有良好的耐光照耐老化性，优良的机械性能和光亮的外观，可长期在户外使用；PMMA树脂是一种透光率很高的高分子材料，可提高材料的亮度，同时使材料的耐候性更优异；PC树脂具有很好的刚性和任性，是一种冲击强度大，透明性好且耐高温的高分子材料，可用以提高材料的耐高温性能、冲击强度、弯曲强度和表面光泽度；此外，本发明的免喷涂材料还包括2～3重量份的耐刮擦剂，使得免喷涂材料能够同时兼具优异的耐高温和耐刮擦性能，能够用于汽车的内外装饰件中。

其中，ASA树脂、PMMA树脂和PC树脂的重量比可通过耐高温实验测试结果，不断调整PC树脂的含量，然后再添加耐刮擦剂，测试不同含量的耐刮擦剂的免喷涂材料的表面硬度，确认最佳添加比例，以提高免喷涂材料的耐刮擦性。本发明降低免喷涂材料中的PC树脂的含量，增加PMMA树脂的含量，调整PC树脂和PMMA树脂的比例，最终确定20～30重量份ASA树脂，20～30重量份PMMA树脂，40～60重量份PC树脂，以及2～3重量份的耐刮擦剂。耐高温性能通常是指在温度升高时材料保持其物理机械性能的能力，可采用高低温试验箱进行耐高温实验，高低温试验箱适用于工业产品高温、低温的可靠性试验，具有模拟大气环境中温度变化规律的特点；耐刮擦性能的测试可采用五指刮擦测试仪、涂层表面附着力的测试以及十字划格法。

优选地，耐刮擦剂为聚四氟乙烯、硅酮母粒和二硫化钼的混合物。聚四氟乙烯俗称“塑料王”，为以四氟乙烯作为单体聚合制得的聚合物，呈白色蜡状、半透明、耐热、耐寒性优良，可在-180～260℃长期使用，聚四氟乙烯具有抗酸抗碱、抗各种有机溶剂的特点，几乎不溶于所有的溶剂；同时，聚四氟乙烯具有耐高温的特点，它的摩擦系数极低。硅酮学名一般叫硅氧烷、聚硅氧烷，市场上用的硅酮粉一般是用较高分子量有机硅酮加二氧化硅生产而成，就是把硅氧烷分散到二氧化硅里，低分子量硅酮一般是液态的俗称硅油，但是分子量足够大的话，可使其成片状的固态，一般硅酮粉以硅氧烷含量的多与少来区别分级，如果硅酮粉里硅氧烷的含量是40％即硅酮粉应该是40％硅氧烷(硅油)+60％二氧化硅和其他助剂(如偶联剂等)，如果硅酮含量比较高，较弱剪切不容易分散，最好先做成母粒，因为硅氧烷的分子间作用力较强，不易通过物理方法分散均匀，需要强剪切才能完成。硅酮粉里硅氧烷含量越高，材料的黏度就越大，用于塑料时越不容易分散。硅氧烷的含量和分子量较高时可做耐磨剂使用。硅酮母粒，即稀释后的硅酮(一般还是用硅氧烷+二氧化硅)再用50％-30％的载体和其他助剂。二硫化钼(molybdenum disulfide)是辉钼矿的主要成分，黑色固体粉末，有金属光泽，化学式MoS₂，熔点1185℃，密度4.80g/cm³(14℃)。二硫化钼是重要的固体润滑剂，特别适用于高温高压下。它还有抗磁性，具有分散性好，不粘结的优点，可添加在各种油脂里，形成绝不粘结的胶体状态，能增加油脂的润滑性和极压性。也适用于高温、高压、高转速高负荷的机械工作状态，延长设备寿命。二硫化钼用于摩擦材料主要功能是低温时减摩，高温时增摩。防氧化：二硫化钼是经过化学提纯综合反应而得，其pH值为7-8，略显碱性。它覆盖在摩擦材料的表面，能保护其它材料，防止它们被氧化，尤其是使其他材料不易脱落，贴附力增强。本发明的耐刮擦剂能够使免喷涂材料的表面张力变小，摩擦系数低、不易粘附其他物质，提高免喷涂材料的耐刮擦性。

优选地，硅酮母粒是以聚丙烯为载体的颗粒状有机改性硅酮母粒，例如产品型号为

AntiScratch 100的硅酮母粒，

AntiScratch100不会迁移，能提高塑料制品的耐刮擦性，效力持久，且具有优良的热稳定性，塑料制品老化后仍具有很好的耐刮擦性，

AntiScratch 100的低分子挥发物含量低，没有异味，不会影响车内环境，

AntiScratch100不影响改性塑料制品表面的光泽度，非常适用于制备汽车内外装饰件的免喷涂材料。

此外，本发明还提供了一种制备方法，用于制备上述的免喷涂材料，制备方法包括以下步骤：将20～30重量份的ASA树脂、20～30重量份的PMMA树脂、40～60重量份的PC树脂和2～3重量份的耐刮擦剂混合，加入挤出机中熔融，挤出造粒，即得到免喷涂材料。

挤出造粒的工艺为将原料经充分搅拌混合后加入挤出机料斗中，挤出的机筒外面有加热器，通过热传导将机筒内的物料加热达到熔融温度，机器运转，机筒内螺杆将物料向前输送，物料在运动过程中与机筒、螺杆以及物料与物料之问相互摩擦、剪切，产生大量的热，热与热传导作用使加入的物料不断熔融，熔融的物料被连续、稳定地输送到具有一定形状的机头(或称口模)中。通过口模后，处于流动状态的物料取近似的口型形状，再进入冷却定型装置，使物料保持既定的形状固化，再将挤出定型的物料输入切粒机将圆形条状塑料切成颗粒，最后将塑料粒子称量装袋，供注塑使用。

优选地，挤出机为双螺杆挤出机。双螺杆挤出机是在单螺杆挤出机基础上发展起来的，由于具有良好的加料性能、混炼塑化性能、排气性能、挤出稳定性等特点，目前已经广泛应用于挤出制品的成型加工。由于双螺杆挤出机打开方便，所以能随时发现螺纹元件、机筒内衬套的磨损程度，从而进行有效的维修或更换，不至于在挤出产品出现问题时才发现，造成不必要的浪费，制造母粒时，经常需要更换颜色，如果有必要更换产品，在数分钟时间内打开开启式的加工区域，另外还可通过观察整个螺杆上的熔体剖面来对混合过程进行分析。其中，挤出机的挤出温度为200～250℃，螺杆转速为300～600rad/min。

优选地，将20～30重量份的ASA树脂、20～30重量份的PMMA树脂、40～60重量份的PC树脂和2～3重量份的耐刮擦剂混合的步骤包括：将所有原料按重量比放入高速搅拌机中混合2～10min后出料。高速搅拌机适用于涂料、染料、油墨、颜料、化妆品、树脂、胶粘剂、乳液、医药、石油、等领域的液体及液-粉相物料进行高速的搅拌、溶解和分散，速度可任意调节。采用高速搅拌机对本发明的原料进行混合，能够快速将原料充分混合，提高生产效率。

再者，本发明还提供了一种上述免喷涂材料的应用，免喷涂材料用于制备汽车的内外装饰件，例如发动机罩外装饰板和仪表板装饰件。内外装饰件采用免喷涂材料通过注塑制备得到，可达到高亮黑的效果，提高材料的耐高温性能，解决了喷漆件油漆容易脱落、退色的问题，因内外基材一致，减少了返修率和客户抱怨；提高了表面硬度，提升了抗划伤性能；解决了油漆件回收利用的工序复杂、成本高的问题。

实施例1

本实施例的免喷涂材料包括以下原料：20g ASA树脂，20g PMMA树脂，40g PC树脂，0.7g聚四氟乙烯，0.7g

AntiScratch 100，0.6g二硫化钼。

本实施例的免喷涂材料的制备方法包括以下步骤：

将20g ASA树脂，20g PMMA树脂，40g PC树脂，0.7g聚四氟乙烯，0.7g

AntiScratch 100，0.6g二硫化钼加入高速搅拌机中搅拌混合后，加入双螺杆挤出机中，挤出造粒，挤出温度为200℃，螺杆转速为300rad/min。将免喷涂材料注塑成型得到注塑件。通过高低温测试箱的高温实验测试结果，本实施例的免喷涂材料的热变形温度为110℃。耐刮擦性能测试通过在10N的载荷作用下，用划刀以1000mm/min的加载速率在注塑件表面垂直交叉各划20道平行线性刮痕，间隙为2mm，得到亮度变化△L为0.53，因此本实施例的免喷涂材料同时兼具耐高温和耐刮擦性能。

实施例2

本实施例的免喷涂材料包括以下原料：25g ASA树脂，25g PMMA树脂，50g PC树脂，0.6g聚四氟乙烯，0.7g

AntiScratch 100，0.7g二硫化钼。

本实施例的免喷涂材料的制备方法包括以下步骤：

将25g ASA树脂，25g PMMA树脂，50g PC树脂，0.6g聚四氟乙烯，0.7g

AntiScratch 100，0.7g二硫化钼加入高速搅拌机中搅拌混合后，加入双螺杆挤出机中，挤出造粒，挤出温度为240℃，螺杆转速为450rad/min。将免喷涂材料注塑成型得到注塑件。通过高低温测试箱的高温实验测试结果，本实施例的免喷涂材料的热变形温度为115℃。耐刮擦性能测试通过在10N的载荷作用下，用划刀以1000mm/min的加载速率在注塑件表面垂直交叉各划20道平行线性刮痕，间隙为2mm，得到亮度变化△L为0.78，因此本实施例的免喷涂材料同时兼具耐高温和耐刮擦性能。

实施例3

本实施例的免喷涂材料包括以下原料：30g ASA树脂，30g PMMA树脂，60g PC树脂，0.6g聚四氟乙烯，0.6g

AntiScratch 100，0.8g二硫化钼。

本实施例的免喷涂材料的制备方法包括以下步骤：

将30g ASA树脂，30g PMMA树脂，60g PC树脂，0.6g聚四氟乙烯，0.6g

AntiScratch 100，0.8g二硫化钼加入高速搅拌机中搅拌混合后，加入双螺杆挤出机中，挤出造粒，挤出温度为250℃，螺杆转速为600rad/min。将免喷涂材料注塑成型得到注塑件。通过高低温测试箱的高温实验测试结果，本实施例的免喷涂材料的热变形温度为105℃。耐刮擦性能测试通过在10N的载荷作用下，用划刀以1000mm/min的加载速率在注塑件表面垂直交叉各划20道平行线性刮痕，间隙为2mm，得到亮度变化△L为0.43，因此本实施例的免喷涂材料同时兼具耐高温和耐刮擦性能。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的构思下，利用本发明说明书所作的等效变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims

1.一种免喷涂材料，其特征在于，包括以下重量份的原料：20～30重量份ASA树脂，20～30重量份PMMA树脂，40～60重量份PC树脂，以及2～3重量份的耐刮擦剂。

2.如权利要求1所述的免喷涂材料，其特征在于，所述耐刮擦剂为聚四氟乙烯、硅酮母粒和二硫化钼的混合物。

3.如权利要求2所述的免喷涂材料，其特征在于，所述硅酮母粒是以聚丙烯为载体的颗粒状有机改性硅酮母粒。

4.一种制备方法，其特征在于，用于制备如权利要求1～3中任一项所述的免喷涂材料，所述制备方法包括以下步骤：将20～30重量份的所述ASA树脂、20～30重量份的所述PMMA树脂、40～60重量份的所述PC树脂和2～3重量份的所述耐刮擦剂混合，加入挤出机中熔融，挤出造粒，即得到所述免喷涂材料。

5.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述挤出机为双螺杆挤出机。

6.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述挤出机的挤出温度为200～250℃。

7.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述挤出机的螺杆转速为300～600rad/min。

8.如权利要求4～7中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述将20～30重量份的所述ASA树脂、20～30重量份的所述PMMA树脂、40～60重量份的所述PC树脂和2～3重量份的所述耐刮擦剂混合的步骤包括：将所有原料按重量比放入高速搅拌机中混合2～10min后出料。

9.一种如权利要求1～3中任一项所述的免喷涂材料的应用，其特征在于，所述免喷涂材料用于制备汽车的内外装饰件。