CN114106636A - 一种高光泽聚丙烯基粉末涂料及制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高光泽聚丙烯基粉末涂料及其制备方法和应用,该聚丙烯基粉末涂料由以下组分按质量份制备而成:聚丙烯树脂90‑100份,相容剂2‑8份,抗氧剂0.5‑2份,光稳定剂0.1‑1份,色粉0.01‑2份,云母粉0.2‑4份,超薄金属粉0.01‑0.2份,抗结剂0.1‑1份;所述超薄金属粉的宽度与厚度比大于100。本发明为提高聚丙烯粉末的浸塑包胶的表面光泽,通过超薄金属粉和云母粉的共同作用,在提高聚丙烯基粉末涂料光泽度的同时,不降低其浸塑工艺性,制备得到高光泽且浸塑效果好的聚丙烯基粉末涂料。
Description
技术领域
本发明属于热塑性粉末涂料材料技术领域,特别涉及一种高光泽聚丙烯基粉末涂料及制备方法和应用。
背景技术
碗篮是洗碗机中用于将碗洗净后沥水的架子。主要有不锈钢或包胶的钢材两种类型。相对于不锈钢碗篮,钢材包胶形式的碗篮,成本更便宜,且表面的涂层能够缓冲撞击,降低碗碟撞击破碎的几率。而碗篮表面的包胶,通常采用浸塑的方式实现。
碗篮浸塑用的塑料粉末,通常有低熔点聚酰胺和聚丙烯两大类。聚丙烯由于价格相对便宜,且在使用环境中,耐水、耐盐、耐洗涤剂腐蚀性能更好,因此收到广泛关注。
但是由于聚丙烯极性极弱,与钢材表面很难形成结合,因此在浸塑中易存在针眼、气孔等形式的缺陷。另一方面,无论聚丙烯还是聚酰胺,形成的涂层的光泽度远低于不锈钢,且硬度较低,随着使用进程,表面逐渐失去光泽,使外观进一步变差。
因此,碗篮浸塑用的塑料粉末中,通常会添加一定量的云母,云母为多层结构,这种多层结构能够使入射光在多层界面上进行多层反射,从而形成镜面反射,提高表面光泽度并且由于多层反射的相互干涉作用,产生了珠光的效果,使制品外观具有高级感;另一方面,云母的添加可使聚丙烯表面存在一定的增强,减缓由于使用刮擦造成的光泽下降。
云母的这种多层结构的反射,需要较大的添加量时才具有较好的光泽。但添加量提高,会使涂覆效果变差,树脂流平变弱,而出现针眼,即树脂无法浸润某些区域,形成圆形的孔。若将云母添加到双螺杆中,树脂流平性会改善,但是由于双螺杆的剪切作用,会严重破坏云母的结构,使反光效果急剧变弱。因此在提高表面光泽方面,存在一定困难。
发明内容
针对现有技术的不足,本发明的目的是提供一种高光泽聚丙烯基粉末涂料及制备方法和应用,通过超薄金属粉和云母粉的共同作用,在提高聚丙烯基粉末涂料光泽度的同时,也不降低其浸塑工艺性,制备得到高光泽且浸塑效果好的聚丙烯基粉末涂料。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的:
本发明的第一个目的是提供一种高光泽聚丙烯基粉末涂料,由以下组分按质量份制备而成:聚丙烯树脂90-100份,相容剂2-8份,抗氧剂0.5-2份,光稳定剂0.1-1份,色粉0.01-2份,云母粉0.2-4份,超薄金属粉0.01-0.2份,抗结剂0.1-1份;所述超薄金属粉的宽度与厚度比大于100。
优选的,所述聚丙烯树脂为等规均聚聚丙烯、等规共聚聚丙烯、无规聚丙烯中的至少一种;所述聚丙烯树脂在230℃、2.16kg条件下的熔融指数为10-100g/10min;所述聚丙烯树脂的熔点为130-180℃。
优选的,所述相容剂由指由聚烯烃与高极性单体接枝聚合得到的物质;所述聚烯烃为聚丙烯、聚乙烯或聚烯烃弹性体等与聚丙烯结构相似的聚烯烃,所述高极性单体包括马来酸、马来酸酐、丙烯酸、丙烯酸酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、乙烯基硅烷偶联剂中的至少一种;所述相容剂的熔点为100-180℃,在190℃、2.16kg条件下的熔融指数为1-100g/10min。
优选的,所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂1024、抗氧剂245中的至少一种;所述光稳定剂为光稳定剂234、光稳定剂326、光稳定剂622中的至少一种;所述色粉包括钛白粉、炭黑中的至少一种;
优选的,所述云母粉为天然云母或合成云母,所述天然云母为白云母、绢云母或锂云母,所述合成云母为人工合成的氟金云母;结构为片状,使用时,将其用机械粉碎,然后筛选尺寸为200目-2000目的原料备用;
优选的,所述超薄金属粉为银粉、铝粉、铁粉、镍粉或铜粉等延展性较好的金属;其宽度与厚度比>100,具有极强的覆盖力和光线反射能力。而常规金属粉为球形,常规金属粉不具备本发明中超薄金属粉所述的光线反射能力。
优选的,所述抗结剂为纳米二氧化硅或氧化铝,直径为5-100纳米,添加抗结剂后,抗结剂吸附于塑料粉末表面,防止塑料颗粒结块。
本发明得第二个目的是提供上述所述的高光泽聚丙烯基粉末涂料的制备方法,包括以下步骤:按配比称取聚丙烯树脂、相容剂、抗氧剂、光稳定剂、色粉,将其混合后加入双螺杆挤出机中进行挤出造粒,得到挤出料;将挤出料冷冻至低于-100℃后,即低于聚丙烯的玻璃化转变温度,此时聚丙烯为脆性,能够将其粉碎和研磨成粉,并筛选分级;最后加入云母粉、超薄金属粉和抗结剂,混合均匀后得到目标产品;优选的,所述将挤出料冷冻至低于-100℃采用的方法是利用液氮进行冷冻。
本发明得第三个目的是提供上述所述的高光泽聚丙烯基粉末涂料的用途,其能够用于碗篮浸塑。
与现有技术相比,本发明有益效果体现在:
本发明为提高聚丙烯浸塑包胶的表面光泽,将超薄金属粉使用于浸塑塑料粉末中,超薄金属粉的宽度与厚度比极大,因而覆盖力很强,且表面光滑,具有极强的光线反射能力,因此可在很低的添加量时,即可达到很高的表面光泽;由于添加量低,不影响浸塑的效果。同时超薄金属粉与云母粉存在协同效果,在提高产品光泽的同时,不损失云母本身的效果。
本发明在聚丙烯基粉末涂料的制备过程中,考虑云母和超薄金属粉在螺杆中会由于剪切造成破碎或变形,从而失去光泽效果,因此选择在其他组分原料磨成粉之后再添加;此外,由于抗结剂需要吸附在颗粒表面而避免颗粒团聚,因此在制备过程中,将抗结剂的加入时机也设计在磨粉后加入;最终制备得到高光泽且浸塑效果好的聚丙烯基粉末涂料。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作更进一步的说明,以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施,但所举实施例不作为对本发明的限定。
下列实施例和对比例中涉及的原料及供应商如下:
聚丙烯1:BX3800,SK chemical,韩国;
聚丙烯2:R390,SK chemical,韩国;
相容剂:CMG5701,佳易容聚合物(上海)有限公司;
抗氧剂:抗氧剂1010(Irganox 1010),CAS号:6683-19-8,德国巴斯夫;
光稳定剂:光稳定剂622(Tinuvin 622),CAS号:65447-77-0,德国巴斯夫;
钛白粉:R907,杜邦,美国;
炭黑:660R,宁波海曙涌深贸易有限公司;
云母粉:HZ760M,常州华珠颜料有限公司;
抗结剂:Aerosil R972,Evonik,德国;
超薄金属粉:PC150,Eckart,德国,金属粉厚度宽度比>400;
上述试剂只是为了说明本发明实验时所采用的试剂来源和成分,以便充分公开,并不表示采用其他同类试剂或其他供应商提供的试剂就不能实现本发明。
实施例中涉及的测试所依据的标准如下:
熔融指数:GB/T 3682.1-2018,测试条件230℃、2.16kg;
光泽:GB/T 9754-2007,入射角20度;
浸塑外观:肉眼观察;
实施例和对比例
参照表1a、1b中物质用量称取各个组分后,按以下步骤进行产品的制备:
将聚丙烯、相容剂、抗氧剂、光稳定剂、钛白粉和炭黑混合后加入双螺杆挤出机中进行挤出造粒,得到挤出料;挤出料在100℃烘干后利用液氮将其冷冻至低于-100℃,并用机械粉碎设备(DC3-1,河北本辰科技有限公司)将其破碎,并用振动筛筛选粒径D90<250微米,待粉末温度回升至室温后,加入云母粉、超薄金属粉和抗结剂,并用高速混合机(SHR-5A,张家港市永利机械有限公司)彻底混合均匀,即得到聚丙烯基粉末涂料。
表1a部分实施例和对比例原料用量关系(单位:g)
实施例1 | 实施例2 | 比较例1 | 比较例2 | 比较例3 | 比较例4 | |
聚丙烯1 | 95 | 95 | 95 | 95 | 95 | 95 |
相容剂 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 |
抗氧剂 | 0.3 | 0.3 | 0.3 | 0.3 | 0.3 | 0.3 |
光稳定剂 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 |
钛白粉 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 |
炭黑 | 0.01 | 0.01 | 0.01 | 0.01 | 0.01 | 0.01 |
云母 | 1 | 0.8 | —— | 1 | —— | 4 |
抗结剂 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.1 |
超薄金属粉 | 0.05 | 0.02 | —— | —— | 0.05 | —— |
表1b部分实施例和对比例原料用量关系(单位:g)
样品制备与浸塑
将各个实施例和对比例制得的聚丙烯基粉末涂料投入流化床,再将碗篮工件加热至300℃以上,并浸入流化床中,取出后回温至300℃以上,然后取出冷却。观察碗篮工件的浸塑效果和光泽,结果如表2a、2b所示。
表2a部分实施例和对比例浸塑检测结果
表2b部分实施例和对比例浸塑检测结果
通过表2a可见,比较例1未添加任何云母或超薄金属粉,表面无光泽。比较例2和3分别添加云母和超薄金属粉,均能达到较好光泽效果,云母光泽较弱,但有珠光效果,而超薄金属粉光泽较强而无珠光效果。实施例1通过同时添加云母和超薄金属粉,发现两者有协同效果,其光泽高于单独加云母和超薄金属粉,且同时具有金属光泽和珠光效果。实施例2将实施例1中云母和超薄金属粉用量降低,依然有较明显光泽,且兼有金属光泽和珠光效果。比较例4将云母添加至4份,光泽提高不明显,且浸塑时出现针眼。
通过表2a可见,比较例5本身具有较高光泽,比较例6添加云母只获得珠光效果,而光泽的增加很弱。比较例7能够提高光泽,但只能提供金属光泽,无珠光效果。实施例3同时添加云母和超薄金属片,得到两者的协同效果,其光泽高于单独加云母和超薄金属粉,且同时具有金属光泽和珠光效果。实施例4和5中云母和超薄金属粉用量降低,依然有较明显光泽,且兼有金属光泽和珠光效果。比较例8将云母添加至5份,光泽有一定提升,但效果很弱,且浸塑时出现针眼。实施例6添加4份云母和0.2份超薄金属粉,仍具有较好的浸塑效果,表面光泽则以金属效果为主,珠光效果较弱。比较例9显示当超薄金属粉的用量过多时,会导致针眼的现象,此时会对产品性能带来不用影响,因此超薄金属粉的用量应控制在合理的范围之内。
通过上述实施例和对比例实验可知,本发明通过超薄金属粉和云母粉的共同作用,在提高聚丙烯基粉末涂料光泽度的同时,也不降低其浸塑工艺性,制备得到高光泽且浸塑效果好的聚丙烯基粉末涂料。
显然,所描述的实施例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。
Claims (10)
1.一种高光泽聚丙烯基粉末涂料,其特征在于:由以下组分按质量份制备而成:聚丙烯树脂90-100份,相容剂2-8份,抗氧剂0.5-2份,光稳定剂0.1-1份,色粉0.01-2份,云母粉0.2-4份,超薄金属粉0.01-0.2份,抗结剂0.1-1份;所述超薄金属粉的宽度与厚度比大于100。
2.根据权利要求1所述的高光泽聚丙烯基粉末涂料,其特征在于:所述聚丙烯树脂为等规均聚聚丙烯、等规共聚聚丙烯、无规聚丙烯中的至少一种;所述聚丙烯树脂在230℃、2.16kg条件下的熔融指数为10-100g/10min;所述聚丙烯树脂的熔点为130-180℃。
3.根据权利要求1所述的高光泽聚丙烯基粉末涂料,其特征在于:所述相容剂由指由聚烯烃与高极性单体接枝聚合得到的物质;所述聚烯烃为聚丙烯、聚乙烯或聚烯烃弹性体,所述高极性单体包括马来酸、马来酸酐、丙烯酸、丙烯酸酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、乙烯基硅烷偶联剂中的至少一种;所述相容剂的熔点为100-180℃,在190℃、2.16kg条件下的熔融指数为1-100g/10min。
4.根据权利要求1所述的高光泽聚丙烯基粉末涂料,其特征在于:所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂1024、抗氧剂245中的至少一种;所述光稳定剂为光稳定剂234、光稳定剂326、光稳定剂622中的至少一种;所述色粉包括钛白粉、炭黑中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的高光泽聚丙烯基粉末涂料,其特征在于:所述云母粉为天然云母或合成云母,结构为片状,尺寸为200目-2000目。
6.根据权利要求1所述的高光泽聚丙烯基粉末涂料,其特征在于:所述超薄金属粉为银粉、铝粉、铁粉、镍粉或铜粉;所述超薄金属粉的尺寸为200-3000目。
7.根据权利要求1所述的高光泽聚丙烯基粉末涂料,其特征在于:所述抗结剂为纳米二氧化硅或氧化铝,直径为5-100纳米。
8.如权利要求1-7任一项所述的高光泽聚丙烯基粉末涂料的制备方法,其特征在于:包括以下步骤:按配比称取聚丙烯树脂、相容剂、抗氧剂、光稳定剂、色粉,将其混合后加入双螺杆挤出机中进行挤出造粒,得到挤出料;将挤出料冷冻至低于-100℃后将其研磨成粉,最后加入云母粉、超薄金属粉和抗结剂,混合均匀后得到目标产品。
9.根据权利要求8所述的高光泽聚丙烯基粉末涂料的制备方法,其特征在于:所述将挤出料冷冻至低于-100℃采用的方法是利用液氮进行冷冻。
10.如权利要求1-7任一项所述的高光泽聚丙烯基粉末涂料用于碗篮浸塑。
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