CN113930018B - 一种车用免喷涂复合材料以及制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种车用免喷涂复合材料以及制备方法，涉及车用塑料技术领域，按质量份数由以下材料组成：共聚聚丙烯树脂：60‑75份，增韧剂：10‑20份，矿物填料：10‑20份，银元型与球型铝银粉复配(粒径D50为40μm～80μm)：1‑2份，耐刮擦剂：2‑5份，抗氧剂：0.4‑1份，耐候助剂：0.1‑0.3份；其中，所述共聚聚丙烯树脂在230℃、2.16Kg负荷下的熔体质量流动速率MFR为30g/10min～100g/10min；银元型铝银粉与球型铝银粉的质量配比为3:1；本发明能够解决注塑时熔接痕、流痕的产生问题，达到降低模具设计要求以及成品形状多元化的目的。
Description
技术领域
本发明涉及车用塑料技术领域，具体涉及一种车用免喷涂复合材料以及制备方法。
背景技术
聚丙烯材料是一种结晶性塑料，具有密度低、易成型等特点，已成为车用塑料中用量最大的品种，然而聚丙烯材料表面属于非极性，分子链上没有极性基团，使得需要喷漆的产品表面不容易挂漆，所以整个喷漆过程工序复杂，喷漆前需要对产品表面做复杂的处理，生产成本高且喷漆效果不良率高，同时油漆中含有的有毒有害挥发性溶剂，对人的身体健康及环境污染影响较大；相比传统的喷漆，免喷涂塑料具有成本低、环保、工艺简单等特点，同时还能保证产品具有符合要求的外观。
免喷涂聚丙烯材料的金属银质感通常采用加入具有闪烁效果的铝银粉来实现，然而在混合时由于材料的黏度差太大，片状或者银元状的铝银粉难以均匀分散在混料中，使得铝银粉流动性变差产生堆积性流痕，产品外观颜色不均匀，铝银粉堆积处的产品表面光泽性较差(发暗)，色泽不统一。
此外，在注塑过程中，模具具有多个胶口，即具有多个料流同时注入型腔中，相邻的多股料流的汇合处由于料流的冲击力较大使得片状或者银元状的铝银粉容易发生翻转立起来，使得铝银粉在汇合处的排列方式发生变化(只有片状或者银元状的铝银粉为贴着产品表面均匀分布时，才能具有较好的色彩均匀性以及光泽度)，破坏了铝银粉在料流表面的平行排列，所以在料流的汇合边界处特别容易产生流痕、熔接痕等缺陷，其最终的免喷涂产品表面质量远不如喷涂材料。
因此，对于免喷涂材料的模具设计以及成品形状的要求都极高，比如产品制件薄厚应均匀，筋位不能太深，避免直角转弯等，极大的限制了零部件的造型设计。
此外，免喷涂材料在自然光照射下容易白化，刮擦时容易留下划痕，以上种种原因制约着免喷涂聚丙烯材料在汽车材料的应用。
发明内容
为了解决上述现有技术的问题，本发明提供一种车用免喷涂复合材料，解决注塑时熔接痕、流痕的产生问题，达到降低模具设计要求以及成品形状多元化的目的。
本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种车用免喷涂复合材料，按质量份数由以下材料组成：
共聚聚丙烯树脂：60-75份，
增韧剂：10-20份，
矿物填料：10-20份，
银元型与球型铝银粉复配(粒径D50为40μm～80μm)：1-2份，
耐刮擦剂：2-5份，
抗氧剂：0.4-1份，
耐候助剂：0.1-0.3份，
其中，所述共聚聚丙烯树脂在230℃、2.16Kg负荷下的熔体质量流动速率MFR为30g/10min～100g/10min；
银元型铝银粉与球型铝银粉的质量配比为3:1。
优选的，所述车用免喷涂复合材料，按质量份数由以下材料组成：
共聚聚丙烯树脂：68.5份，
增韧剂：15份，
矿物填料：12份，
银元型与球型的铝银粉复配(粒径D50为50μm～60μm)：1.5份，
耐刮擦剂：3份，
抗氧剂：0.6份，
耐候助剂：0.3份。
优选的，所述矿物填料选自滑石粉、云母、碳酸钙、硅灰石、沉淀硫酸钡中的一种或几种。
优选的，所述增韧剂选自聚烯烃弹性体POE、氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物SEBS、三元乙丙橡胶EPDM、二元乙丙橡胶中的一种或几种。
优选的，所述耐刮擦剂选自油酸酰胺类、有机硅类中的一种或几种。
优选的，所述抗氧剂按质量分数包括受阻酚类主抗氧剂2份和辅抗氧剂1份，所述
受阻酚类主抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂3114中的一种或几种，所述辅抗氧剂为亚磷酸酯类抗氧剂168及硫醚类抗氧剂DSTP中的一种或几种。
优选的，所述耐候助剂为复合型耐候剂，所述复合型耐候剂为耐候剂UV-3808PP5和/或耐候剂UV7303。
本发明提供一种该车用免喷涂复合材料的制备方法，包括以下步骤：
S1：将共聚聚丙烯树脂、增韧剂、矿物填料和耐刮擦剂加入到第一高混机中混合均匀，形成预混料一；将银元型与球型铝银粉复配的金属染料、抗氧剂和耐候助剂加入到第二高混机中混合均匀，形成预混料二；
S2：将所述预混料一和所述预混料二按照质量配比同步喂入挤出机中，经挤出机混合塑化挤出料条，料条冷却后进行切粒造粒，获得免喷涂复合材料。
优选的，在所述步骤S2中，挤出机的各温区温度依次为：一区180-190℃；二区190-200℃；三区190-200℃；四区190-200℃；五区200-210℃；六区190-200℃；七区190-200℃；机头190-205℃。
本发明的有益效果为：
1.本发明中的金属染料为银元型与球形的铝银粉复配组成，料粒经熔融后加压注塑过程中，多股料流加压冲入模具内时，银元型的铝银粉以平行于产品表面的状态随着料流流动，因此产品表面成型后具有金属光泽；球形的铝银粉翻滚着随料流流动，运动阻力小于银元型的铝银粉，因此球形的铝银粉在料流中的流动性优于银元型铝银粉，这就使得相邻的料流在汇合时，球形的铝银粉会冲在前端，在交汇汇合处冲击时球形的铝银粉即使被冲击力冲击翻转也不会受到影响，当前端球形的铝银粉冲击完后冲击力减弱，随后流动性差的银元型铝银粉所收到的冲击力大大减弱降低，使得银元型的铝银粉不会产生大的互相撞击导致翻转；基于上述原理，相邻的料流在汇合边界处便不会产生流痕、熔接痕等缺陷；此外，由于银元型的铝银粉在料流中流动速率较低，导致现有技术中生产的产品料流汇合处铝银粉含量偏少，光泽度不均匀，所以本发明中加入流动速率较高的球形的铝银粉，也使得两股料流的汇合处的铝银粉含量达标，光泽度均匀。
2.本发明中采用高流动性聚烯烃弹性体(190℃2.16kg熔指30g/10min)作为增韧剂，降低共聚聚丙烯树脂整体体系的黏度差，提高注塑料流的流动性，进而提高铝银粉在料流汇合时的流动性，避免注塑成型时流痕的产生，因而避免铝银粉造成局部堆积导致产品表面局部光泽性较暗，具有提高产品表面整体色泽统一性的效果。
3.相较于现有技术中仅采用紫外线吸收剂，本发明考虑到自然光照射的情况，耐候助剂采用紫外线吸收剂与光稳定剂复配使用，更适合于应用在汽车外饰件。
4.本发明中采用超高分子量有机硅耐刮擦剂，可在共聚聚丙烯树脂中起锚固作用，与共聚聚丙烯树脂材料相容性好，润滑剂能够富集于材料表面，赋予共聚聚丙烯树脂材料优异且长效持久的耐刮擦性能；同时添加抗氧剂使光照后不会出现发粘黄变现象，还能克服添加耐刮擦剂后普遍存在的应力发白等问题。
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。
一种车用免喷涂复合材料，按质量份数由以下材料组成：
共聚聚丙烯树脂(在230℃、2.16Kg负荷下的熔体质量流动速率MFR为30g/10min～100g/10min)：60-75份，
增韧剂：10-20份，
矿物填料：10-20份，
银元型与球型铝银粉复配(粒径D50为40μm～80μm)：1-2份，
耐刮擦剂：2-5份，
抗氧剂：0.4-1份，
耐候助剂：0.1-0.3份，
其中，所述共聚聚丙烯树脂在230℃、2.16Kg负荷下的熔体质量流动速率MFR为30g/10min～100g/10min；
银元型铝银粉与球型铝银粉的质量配比为3:1。
其中，所述矿物填料选自滑石粉、云母、碳酸钙、硅灰石、沉淀硫酸钡中的一种或几种。
所述增韧剂选自聚烯烃弹性体POE、氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物SEBS、三元乙丙橡胶EPDM、二元乙丙橡胶中的一种或几种。
所述耐刮擦剂选自油酸酰胺类、有机硅类中的一种或几种。
所述抗氧剂按质量分数包括受阻酚类主抗氧剂2份和辅抗氧剂1份，所述
受阻酚类主抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂3114中的一种或几种，所述辅抗氧剂为亚磷酸酯类抗氧剂168及硫醚类抗氧剂DSTP中的一种或几种。
所述耐候助剂为复合型耐候剂，所述复合型耐候剂为耐候剂UV-3808PP5和/或耐候剂UV7303。
一种该车用免喷涂复合材料的制备方法，包括以下步骤：
S1：将共聚聚丙烯树脂、增韧剂、矿物填料和耐刮擦剂加入到第一高混机中混合均匀，形成预混料一；将银元型与球型铝银粉复配的金属染料、抗氧剂、耐候助剂加入到第二高混机中混合均匀，形成预混料二；
S2：将所述预混料一和所述预混料二按照质量配比同步喂入双螺杆挤出机中，经挤出机混合塑化挤出料条，料条冷却后进行切粒造粒，获得免喷涂复合材料；
其中，挤出机的螺杆转速为300转/分～400转/分，挤出机各温区温度依次为：一区180-190℃；二区190-200℃；三区190-200℃；四区190-200℃；五区200-210℃；六区190-200℃；七区190-200℃；机头190-205℃。
下面给出本发明免喷涂复合材料的具体配比实施例1-6。
实施例1
一种所述车用免喷涂复合材料，按质量份数由以下材料组成：
共聚聚丙烯树脂(熔指230℃2.16kg 70g/10min)：68.5份，
聚烯烃弹性体POE(熔指190℃2.16kg熔指30g/10min)：15份，
矿物填料：12份，
银元型与球型的铝银粉复配(粒径D50为55μm)：1.5份，
聚硅氧烷(作为耐刮擦剂)：3份，
抗氧剂1010和抗氧剂168(两者的配比比例是多少？2：1)：0.6份，
光稳定剂UV-3808PP5：0.3份，
抗氧剂1010与抗氧剂168的配比为2：1。
实施例2
一种所述车用免喷涂复合材料，按质量份数由以下材料组成：
共聚聚丙烯树脂(熔指230℃2.16kg 70g/10min)：67份，
聚烯烃弹性体POE(熔指190℃2.16kg熔指30g/10min)：16份，
矿物填料：12份，
银元型与球型的铝银粉复配(粒径D50为55μm)：1.4份，
聚硅氧烷(作为耐刮擦剂)：3份，
抗氧剂1010和抗氧剂168(两者的配比比例是多少？)：0.7份，
光稳定剂UV-3808PP5：0.2份。
实施例3
一种所述车用免喷涂复合材料，按质量份数由以下材料组成：
共聚聚丙烯树脂(熔指230℃2.16kg 70g/10min)：65份，
聚烯烃弹性体POE(熔指190℃2.16kg熔指30g/10min)：13份，
矿物填料：12份，
银元型与球型的铝银粉复配(粒径D50为55μm)：1.1份，
聚硅氧烷(作为耐刮擦剂)：2.8份，
抗氧剂1010和抗氧剂168(两者的配比比例是1：1)：0.6份，
光稳定剂UV-3808PP5：0.15份。
实施例4
一种所述车用免喷涂复合材料，按质量份数由以下材料组成：
共聚聚丙烯树脂(熔指230℃2.16kg 70g/10min)：71份，
聚烯烃弹性体POE(熔指190℃2.16kg熔指30g/10min)：18份，
矿物填料：15份，
银元型与球型的铝银粉复配(粒径D50为55μm)：1.7份，
聚硅氧烷(作为耐刮擦剂)：4.5份，
抗氧剂1010和抗氧剂168(两者的配比比例是2：1)：0.9份，
光稳定剂UV-3808PP5：0.2份。
实施例5
一种所述车用免喷涂复合材料，按质量份数由以下材料组成：
共聚聚丙烯树脂(熔指230℃2.16kg 70g/10min)：60份，
聚烯烃弹性体POE(熔指190℃2.16kg熔指30g/10min)：10份，
矿物填料：10份，
银元型与球型的铝银粉复配(粒径D50为55μm)：1份，
聚硅氧烷(作为耐刮擦剂)：2份，
抗氧剂1010和抗氧剂168(两者的配比比例是1：1)：0.5份，
光稳定剂UV-3808PP5：0.1份。
实施例6
一种所述车用免喷涂复合材料，按质量份数由以下材料组成：
共聚聚丙烯树脂(熔指230℃2.16kg 70g/10min)：75份，
聚烯烃弹性体POE(熔指190℃2.16kg熔指30g/10min)：20份，
矿物填料：20份，
银元型与球型的铝银粉复配(粒径D50为55μm)：2份，
聚硅氧烷(作为耐刮擦剂)：5份，
抗氧剂1010和抗氧剂168(两者的配比比例是2：1)：1份，
光稳定剂UV-3808PP5：0.3份。
下面给出多个对比例。
对比例1
一种车用免喷涂复合材料，按质量份数由以下材料组成：
共聚聚丙烯树脂：71
聚烯烃弹性体POE(熔指190℃2.16kg熔指1g/10min)：10
矿物填料：12
银元型铝银粉：1
硅酮粉：3
抗氧剂1010和抗氧剂168：0.6
光稳定剂UV531：0.3
对比例2
一种车用免喷涂复合材料，按质量份数由以下材料组成：
共聚聚丙烯树脂：65.5
聚烯烃弹性体POE(熔指190℃2.16kg熔指1g/10min)：15
矿物填料：12
银元型铝银粉：1.5
硅酮粉：3
抗氧剂1010和抗氧剂168：0.6
光稳定剂UV531：0.3
以上6种实施方案以及对比例1-2在注塑后的样品测得的相关物理性能参数如表1所示。
表1
其中：
1.熔接痕和流痕的可视程度：1级为几乎无熔接痕和流痕，2级为轻微的熔接痕和流痕，3级为明显的熔接痕和流痕；
2.表面金属感：1级为金属感较弱；2级为中等金属感；3级为强金属感。
以上参考了优选实施例对本发明进行了描述，但本发明的保护范围并不限制于此，任何落入权利要求的范围内的所有技术方案均在本发明的保护范围内。在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。
Claims (9)
1.一种车用免喷涂复合材料，其特征在于，按质量份数由以下材料组成：
共聚聚丙烯树脂：60-75份，
增韧剂：10-20份，
矿物填料：10-20份，
银元型与球型铝银粉复配的金属染料，粒径D50为40μm~ 80μm：1-2份，
耐刮擦剂：2-5份，
抗氧剂：0.4-1份，
耐候助剂：0.1-0.3份，
其中，所述共聚聚丙烯树脂在230℃、2.16Kg负荷下的熔体质量流动速率MFR为30g/10min～100g/10min；
银元型铝银粉与球型铝银粉的质量配比为3:1。
2.根据权利要求1所述的车用免喷涂复合材料，其特征在于，按质量份数由以下材料组成：
共聚聚丙烯树脂：68.5份，
增韧剂：15份，
矿物填料：12份，
银元型与球型的铝银粉复配的金属染料，粒径D50为50μm~60μm：1.5份，
耐刮擦剂：3份，
抗氧剂：0.6份，
耐候助剂：0.3份。
3.根据权利要求2所述的车用免喷涂复合材料，其特征在于，所述矿物填料选自滑石粉、云母、碳酸钙、硅灰石、沉淀硫酸钡中的一种或几种。
4.根据权利要求2所述的车用免喷涂复合材料，其特征在于，所述增韧剂选自聚烯烃弹性体POE、氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物SEBS、三元乙丙橡胶EPDM、二元乙丙橡胶中的一种或几种。
5.根据权利要求2所述的车用免喷涂复合材料，其特征在于，所述耐刮擦剂选自油酸酰胺类、有机硅类中的一种或几种。
6.根据权利要求2所述的车用免喷涂复合材料，其特征在于，所述抗氧剂按质量分数包括受阻酚类主抗氧剂2份和辅抗氧剂1份，所述受阻酚类主抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂3114中的一种或几种，所述辅抗氧剂为亚磷酸酯类抗氧剂168及硫醚类抗氧剂DSTP中的一种或几种。
7.根据权利要求2所述的车用免喷涂复合材料，其特征在于，所述耐候助剂为复合型耐候剂，所述复合型耐候剂为耐候剂UV-3808PP5和/或耐候剂UV7303。
8.一种权利要求1-7所述的车用免喷涂复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：将共聚聚丙烯树脂、增韧剂、矿物填料和耐刮擦剂加入到第一高混机中混合均匀，形成预混料一；将银元型与球型铝银粉复配的金属染料、抗氧剂和耐候助剂加入到第二高混机中混合均匀，形成预混料二；
S2：将所述预混料一和所述预混料二按照质量配比同步喂入挤出机中，经挤出机混合塑化挤出料条，料条冷却后进行切粒造粒，获得免喷涂复合材料。
9.根据权利要求8所述的车用免喷涂复合材料的制备方法，在所述步骤S2中，挤出机的各温区温度依次为：一区180-190℃；二区190-200℃；三区190-200℃；四区190-200℃；五区200-210℃；六区190-200℃；七区190-200℃；机头190-205℃。
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