CN112552587B - 一种改善表面印刷功能的聚丙烯复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种改善表面印刷功能的聚丙烯复合材料及其制备方法，其由聚丙烯、印刷改性剂、矿物填充、增韧剂、抗氧剂、润滑剂、光稳剂，经混合、挤出制备而成。所述的印刷改性剂是由沸石分子筛与马来酸酐接枝聚丙烯按质量比为1：1~4：1混合而成的配混物。马来酸酐接枝聚丙烯及沸石分子筛均具有强极性，加入聚丙烯材料中，使聚丙烯复合材料与强极性类油墨产品具备相似相容能力，保证油墨的附着强度；使改性后的聚丙烯复合材料表面附着牢度变高，印刷功能变强。

Description

一种改善表面印刷功能的聚丙烯复合材料及其制备方法
技术领域
本发明属于高分子复合材料技术领域，具体涉及一种改善表面印刷功能的聚丙烯复合材料及其制备方法。
背景技术
聚丙烯具有质轻、高性价比、易加工、耐油、耐酸碱性等优点，使其广泛应用于各大行业。聚丙烯树脂分子呈非极性结晶型线型结构，其表面活性低、极性低。而油墨和粘结剂的极性很高，根据高分子物理“相似相容原理”，具有较低极性的聚丙烯与具有较高极性的油墨或粘结剂间的分子间作用力比较低，造成油墨在聚丙烯表面的附着力较小，存在表面印刷性不良、涂布粘接不良、与极性高聚物难以共混、与极性增强纤维、填料难以相容等缺点。致使产品在后期喷涂、印刷方面出现一些表观缺陷，如表面脱漆、印刷字体易脱落等现象。
沸石分子筛是结晶铝硅酸金属盐的水合物，因具有规整的孔道结构、较强的酸性和高的水热稳定性而广泛应用于催化、吸附和离子交换等领域中，并起着不可替代的作用。沸石分子筛的孔径均匀，其吸附能力极强。但由于沸石分子筛的晶穴内还有着较强的极性，能与含极性基团的分子在沸石分子筛表面发生强的作用，或是通过诱导使可极化的分子极化从而产生强的吸附力。这种极性或易极化的分子易被极性沸石分子筛吸附的特性，使得沸石分子筛在吸附领域应用广泛。
本发明针对聚丙烯材料的低极性、利用沸石分子筛对其进行改性，增强聚丙烯复合材料的表而极性，提高聚丙烯材料的表面印刷功能。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的问题，提供一种适用于工业化批量生产用于改善表面印刷功能的聚丙烯复合材料及其制备方法。
为了达到上述目的，本发明是通过下列技术方案来实现的：
一种改善表面印刷功能的聚丙烯复合材料，其由以下组分按重量份制备而成：聚丙烯48-94份、矿物填充料0-20份、增韧剂0-20份、印刷改性剂4-10份、抗氧剂0.1-0.5份、润滑剂0.1-0.5份、光稳剂0.1-0.5份；
所述的印刷剂是由沸石分子筛与马来酸酐接枝聚丙烯按质量比为1：1～4：1混合而成的配混物。沸石分子筛一方面与马来酸酐接技聚丙烯发生强吸附作用，另一方面还能增强马来酸酐接技聚丙烯的极性，从而加强马来酸酐接技聚丙烯与极性油墨材料的吸附作用。
所述聚丙烯的熔融指数在230℃/2.16Kg条件下大于8g/10min，在拉伸速度为50mm/min情况下的拉伸强度大于18MPa。
所述的矿物填充料为滑石粉、碳酸钙；所述滑石粉和碳酸钙的粒径目数大于1500目。
所述增韧剂为三元乙丙橡胶、乙烯辛烯共聚物或顺丁橡胶。
所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂DSTDP、抗氧剂168中的一种或两种以上的混合物。
所述的润滑剂为乙撑双硬脂酰胺、硅酮类、硬脂酸锌、硬脂酸铅、硬脂酸钡、硬脂酸钙或季戊四醇硬脂酸酯中的至少一种；所述的光稳剂为受阻胺类光稳剂。
本发明的另一个发明目的是提供上述改善表面印刷功能的聚丙烯复合材料的制备方法，按重量份，将聚丙烯、矿物填充料、增韧剂、印刷改性剂、抗氧剂、润滑剂与光稳剂一起加入高混机中混合均匀；然后将混合均匀的混合物经挤出机熔融挤出后造粒，即可制备改善表面印刷功能的聚丙烯复合材料；所述挤出机从下料口到模口的温度分别为180℃、190℃、195℃、195℃、200℃、205℃，挤出机的转速为180～400rpm、真空度为-0.07～-0.03MPa。
本发明利用聚丙烯和矿物填充料、增韧剂共挤，保证了复合材料的强度、刚性、韧性，同时通过添加印刷改性剂提高了聚丙烯材料的整体极性，并利用沸石分子筛的吸附功能，使改性后的聚丙烯复合材料表面附着牢度变高，其印刷功能变强。
所以本发明具有以下有益效果：
1、沸石分子筛的晶穴内还有着较强的极性，可与含极性基团的马来酸酐接枝聚丙烯发生强的吸附作用，使复合材料具有超强极性吸附力，两者复配制成的印刷改性剂也具有极强的极性，使聚丙烯复合材料与强极性类油墨产品具备相似相容能力，保证油墨的附着强度；
2、由于沸石分子筛有强吸附作用，油墨材料在复合材料表面印刷后，逐步渗透进复合材料的内部，增强油墨材料与极性助剂印刷改性剂间的接合强度，增强油墨的附着力。
具体实施方式
下面给出实施例以对本发明进行具体的描述，有必要在此指出的是以下实施例只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的普通技术人员根据该实施例对本发明所做出的一些非本质的改进或调整仍属于本发明的保护范围。
本发明中各组分的型号如下：
其中所用聚丙烯为扬子石化公司的PP-YPJ1215C、PP-Z30S、PP-K7926、PP-BX3900、PP-S2040；
所用矿物填充为艾海滑石粉AH51210(2000目)、立达碳酸钙LD-1000C(2500目)；
所用增韧剂为乙烯辛烯共聚物(美国陶氏公司的POE8200、POE8842)、三元乙丙橡胶(EPDM)、顺丁橡胶(BR)；
所用印刷改性剂为沸石分子筛和马来酸酐接枝聚丙烯配混物，配混质量比为1：1～4：1；
所用抗氧剂为1010、抗氧剂168和抗氧剂DSTDP；
所用润滑剂为乙撑双硬脂酰胺(EBS/P-130)、硬脂酸钙、硬脂酸锌、硬脂酸铅、硬脂酸钡、季戊四醇硬脂酸酯；
所用光稳剂为V703。
以下结合实施例对本发明作进一步的说明。
实施例1
按重量配比分别称取48份干燥的聚丙烯PP-YPJ1215C、20份滑石粉AH51210、20份增韧剂POE 8200、10份印刷改性剂(沸石分子筛：马来酸酐接枝聚丙烯＝1：1)、0.1份抗氧剂1010、0.1份抗氧剂DSTDP、0.2份润滑剂EBS/P-130、0.1份光稳剂V703，将上述材料加入高速混合机中混合均匀，然后将混合均匀的混合物加入挤出机中，经水冷后切粒。其中，挤出机的加工温度由下料口到模口依次为180℃、190℃、195℃、195℃、200℃、205℃、挤出机的转速为180rpm、真空度为-0.03MPa。
实施例2
按重量配比分别称取94份干燥的聚丙烯PP-Z30S、4份印刷改性剂(沸石分子筛：马来酸酐接枝聚丙烯＝2：1)、0.1份抗氧剂、0.1份抗氧剂DSTDP、0.2份抗氧剂168，0.2份润滑剂硬脂酸钙、0.3份光稳剂V703，将上述材料加入高速混合机中混合均匀，然后将混合均匀的混合物加入挤出机中，经水冷后切粒。其中，挤出机的加工温度由下料口到模口依次为180℃、190℃、195℃、195℃、200℃、205℃、挤出机的转速为200rpm，真空度为-0.05MPa。
实施例3
按重量配比分别称取71份干燥的聚丙烯PP-K7926、10份滑石粉AH51210、10份增韧剂POE 8200、7份印刷改性剂(沸石分子筛：马来酸酐接枝聚丙烯＝4：1)、0.1份抗氧剂1010、0.1份抗氧剂DSTDP、0.2份抗氧剂168、0.2份润滑剂EBS、0.3份光稳剂V703，将上述材料加入高速混合机中混合均匀，然后将混合均匀的混合物加入挤出机中，经水冷后切粒。其中，挤出机的加工温度由下料口到模口依次为180℃、190℃、195℃、195℃、200℃、205℃，主机转速为350rpm，真空度为-0.05MPa。
实施例4
按重量配比分别称取71份干燥的聚丙烯PP-BX3900、10份碳酸钙LD-1000C、10份增韧剂POE 8842、7份印刷改性剂(沸石分子筛：马来酸酐接枝聚丙烯＝4：1)、0.1份抗氧剂1010、0.1份抗氧剂168、0.2份润滑剂EBS、0.2份偶联剂KH550、0.4份光稳剂V703，将上述材料加入高速混合机中混合均匀，然后将混合均匀的混合物加入挤出机中，经水冷后切粒。其中，挤出机的加工温度由下料口到模口依次为180℃、190℃、195℃、195℃、200℃、205℃，挤出机的转速为400rpm，真空度为-0.06MPa。
实施例5
按重量配比分别称取52份干燥的聚丙烯PP-S2040、15份滑石粉AH51210、15份增韧剂EPDM、10份印刷改性剂(沸石分子筛：马来酸酐接枝聚丙烯＝2：1)、0.1份抗氧剂1010、0.1份抗氧剂168、0.2份润滑剂EBS、0.2份偶联剂KH550、0.4份光稳剂V703，将上述材料加入高速混合机中混合均匀，然后将混合均匀的混合物加入挤出机中，经水冷后切粒。其中，挤出机的加工温度由下料口到模口依次为180℃、190℃、195℃、195℃、200℃、205℃，挤出机的转速为400rpm，真空度为-0.06MPa。
对比例1
按重量配比分别称取71份干燥的聚丙烯PP-K7926、10份滑石粉AH51210、10份增韧剂POE 8200、0.1份抗氧剂1010、0.1份抗氧剂DSTDP、0.2份抗氧剂168、0.2份润滑剂EBS、0.3份光稳剂V703，将上述材料加入高速混合机中混合均匀，然后将混合均匀的混合物加入挤出机中，经水冷后切粒。其中，挤出机的加工温度由下料口到模口依次为180℃、190℃、195℃、195℃、200℃、205℃，主机转速为350rpm，真空度为-0.05MPa。
对比例2
按重量配比分别称取71份干燥的聚丙烯PP-K7926、10份滑石粉AH51210、10份增韧剂POE 8200、7份沸石分子筛、0.1份抗氧剂1010、0.1份抗氧剂DSTDP、0.2份抗氧剂168、0.2份润滑剂EBS、0.3份光稳剂V703，将上述材料加入高速混合机中混合均匀，然后将混合均匀的混合物加入挤出机中，经水冷后切粒。其中，挤出机的加工温度由下料口到模口依次为180℃、190℃、195℃、195℃、200℃、205℃，主机转速为350rpm，真空度为-0.05MPa。
对比例3
按重量配比分别称取71份干燥的聚丙烯PP-K7926、10份滑石粉AH51210、10份增韧剂POE 8200、7份马来酸酐接枝聚丙烯、0.1份抗氧剂1010、0.1份抗氧剂DSTDP、0.2份抗氧剂168、0.2份润滑剂EBS、0.3份光稳剂V703，将上述材料加入高速混合机中混合均匀，然后将混合均匀的混合物加入挤出机中，经水冷后切粒。其中，挤出机的加工温度由下料口到模口依次为180℃、190℃、195℃、195℃、200℃、205℃，主机转速为350rpm，真空度为-0.05MPa。
实施例1-5和对比例1-3制备的复合材料的测试数据如下表所示：
Figure BDA0002217245190000051
备注：油墨附着力测试按照百格测试法进行。即在产品已印刷表面划格子，胶带粘于已划好格子的产品上，用橡皮擦在胶带表面来回擦拭30-90s后以180度的角度将胶带快速与产品剥离。测试后油墨无任何脱落，等级为5B；油墨脱落比率小于5％，等级为4B；油墨脱落率介于5％-15％，等级为3B；油墨脱落率介于16％-35％，等级为2B；油墨脱落率介于36％-65％，等级为1B；油墨脱落率介于66％-1，等级为0B；
氙灯老化条件依ISO 4892.2，0.55W/m2@340nm，循环周期102min辐照65℃，18min(辐照+喷水)，湿度50％。经过1000h加速老化后，再次按备注方法进行油墨附着力测试。
从上表可以看出，本发明实施例1-5制备的聚丙烯复合材料，油墨附着力为4B-5B，油墨附着较好，经过1000h氙灯老化后，材料的油墨附着力度退化较小。
对比实施例3与对比例1-3，实施例3的油墨附着力有较大的改善；从对比例1-3中可看出，对比例2、3中单一使用等重量份的沸石分子筛或马来酸酐接枝聚丙烯，虽然也能提高材料的油墨附着力，但相比于本申请实施例3中用沸石分子筛与马来酸酐接枝聚丙烯按质量比4：1混合而成的印刷改性剂，油墨附着力提高有限。特别是经过1000h氙灯老化后，对比例1-3制备的材料的油墨附着力度有退化。所以采用沸石分子筛与马来酸酐接枝聚丙烯按质量比1：1-4：1混合而成的印刷改性剂具有协同增效作用。
所以本发明制备的聚丙烯复合材料可根据客户需要，提高产品生产效率，应用到更多有印刷需求的聚丙烯复合材料。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种改善表面印刷功能的聚丙烯复合材料，其特征在于：其由以下组分按重量份制备而成：聚丙烯48-94份、矿物填充料0-20份、增韧剂0-20份、印刷改性剂4-10份、抗氧剂0.1-0.5份、润滑剂0.1-0.5份、光稳剂0.1-0.5份；
所述的印刷改性剂是由沸石分子筛与马来酸酐接枝聚丙烯按质量比为1：1~4：1混合而成的配混物。
2.根据权利要求1所述的改善表面印刷功能的聚丙烯复合材料，其特征在于：所述聚丙烯的熔融指数在230℃/2.16Kg条件下大于7g/10min、在拉伸速度为50mm/min情况下的拉伸强度大于18MPa。
3.根据权利要求1所述的改善表面印刷功能的聚丙烯复合材料，其特征在于：所述矿物填充料为滑石粉或碳酸钙。
4.根据权利要求3所述的改善表面印刷功能的聚丙烯复合材料，其特征在于：所述滑石粉或碳酸钙的粒径均大于1500目。
5.根据权利要求1所述的改善表面印刷功能的聚丙烯复合材料，其特征在于：所述增韧剂为三元乙丙橡胶、乙烯辛烯共聚物或顺丁橡胶。
6.根据权利要求1所述的改善表面印刷功能的聚丙烯复合材料，其特征在于：所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂DSTDP、抗氧剂168中的一种或两种以上的混合物。
7.根据权利要求1所述的改善表面印刷功能的聚丙烯复合材料，其特征在于：所述润滑剂为乙撑双硬脂酰胺、硅酮类、硬脂酸锌、硬脂酸铅、硬脂酸钡、硬脂酸钙或季戊四醇硬脂酸酯中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的改善表面印刷功能的聚丙烯复合材料，其特征在于：所述的光稳剂为受阻胺类光稳剂。
9.一种制备如权利要求1-8任一项所述的改善表面印刷功能的聚丙烯复合材料的方法，其特征在于：按重量份，将聚丙烯、矿物填充料、增韧剂、印刷改性剂、抗氧剂、润滑剂与光稳剂一起加入高混机中混合均匀；然后将混合均匀的混合物经挤出机熔融挤出后造粒，即得聚丙烯复合材料；所述挤出机从下料口到模口的温度分别为180℃、190℃、195℃、195℃、200℃、205℃，挤出机的转速为180～400rpm、真空度为-0.07～-0.03MPa。
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