CN114316415A - 一种提高涂层附着力的母粒、聚丙烯材料及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种提高涂层附着力的母粒、聚丙烯材料及其应用。本发明提高涂层附着力的母粒包含以下重量份的组分：POE树脂60‑90份，硅烷偶联剂5‑20份，填料5‑20份；其中，硅烷偶联剂的端基为环氧基。将本发明提高涂层附着力的母粒添加至聚丙烯材料中，能有效提升聚丙烯材料与涂层之间的附着力，适用于汽车内外饰件、家电产品等中。

Description

一种提高涂层附着力的母粒、聚丙烯材料及其应用

技术领域

本发明属于塑料领域，涉及一种提高涂层附着力的母粒、聚丙烯材料及其应用。

背景技术

聚丙烯作为一种高性价比的通用塑料，通过改性后具有优异的力学性能(如高强度高韧性)、耐化学腐蚀性、耐热性等特点，广泛应用于家电及汽车产品中。聚丙烯产品外观单调，需要通过喷涂技术来提升外观质感，然而由于聚丙烯产品表面的低极性及化学惰性等原因，通常需要在喷涂前对材料进行火焰处理等前处理工序，以改善材料表面极性同时赋予材料表面一定的活性官能团，这不仅增加了聚丙烯材料喷涂工序的复杂性，还存在安全隐患，而不进行前处理的聚丙烯则容易出现附着力不足的问题。

目前，有研究人员在聚丙烯材料中添加亲水性的聚合物以改善材料的表面亲水性，使其能用水性漆进行喷涂，但研究表明提高材料的表面亲水性仅可改善涂料对于底材的润湿性，而并非提升涂层附着力的关键性影响因素，因此，本领域尚需开发一种可提升聚丙烯材料与涂层之间附着力的技术方案。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术不足，提供一种提高涂层附着力的母粒、聚丙烯材料及其应用，所得母粒添加至聚丙烯材料中能有效提高聚丙烯材料与涂层之间的附着力。

为实现上述目的，第一方面，本发明提供了一种提高涂层附着力的母粒，包含以下重量份的组分：POE树脂60-90份，硅烷偶联剂5-20份，填料5-20份；其中，所述硅烷偶联剂的端基为环氧基。

所述母粒在特定配比的POE树脂、端环氧基硅烷偶联剂和填料的作用下，添加至聚丙烯材料中，能有效提升聚丙烯材料与涂层之间的附着力，使表面喷涂涂层的聚丙烯材料经标准80℃烘烤工艺处理附着力处于0级(百格测试)，其中，端环氧基硅烷偶联剂容易从POE树脂中迁出，利用填料表面和端环氧基硅烷偶联剂之间的化学作用，可以将端环氧基硅烷偶联剂限制于POE树脂之中，避免其迁出；POE树脂在烘烤过程中处于熔融状态，有利于涂层渗入，涂层渗入POE树脂中后，涂层组分中的胺基易与端环氧基硅烷偶联剂的环氧基反应，从而能有效提高涂层的附着力。而将POE树脂、端环氧基硅烷偶联剂和填料不以母粒的形式，而是直接添加至聚丙烯材料中，则无法有效提升聚丙烯材料与涂层之间的附着力，这是因为这样端环氧基硅烷偶联剂无法有效限制在POE树脂之中。

当端环氧基硅烷偶联剂的用量低于5重量份或高于20重量份时，不能有效提升聚丙烯材料与涂层之间的附着力。

当填料的用量低于5重量份或高于20重量份时，不能有效提升聚丙烯材料与涂层之间的附着力。

优选地，所述母粒包含以下重量份的组分：POE树脂70-84份，硅烷偶联剂8-15份，填料8-15份。

当母粒包含70-84重量份POE树脂、8-15重量份硅烷偶联剂和8-15重量份填料时，所得母粒能更好的提升聚丙烯材料与涂层之间的附着力，尤其是能明显提升70℃烘烤工艺处理后涂层对聚丙烯材料的附着力。

优选地，所述POE树脂的熔体流动速率为5-30g/10min，密度＜0.88g/cm³；熔体流动速率的测试标准ISO 1133-1-2011，测试条件190℃、2.16kg。

目前市售POE树脂通常满足熔体流动速率在0.5～30g/10min范围内(测试标准ISO1133-1-2011，测试条件190℃、2.16kg)，密度＜0.91g/cm³。发明人在研究过程中发现POE树脂的熔体流动速率和密度会影响涂层对聚丙烯材料的附着力，主要表现在对70℃烘烤工艺处理后涂层对聚丙烯材料的附着力的影响，采用目前市售POE树脂都能使80℃烘烤工艺处理后涂层对聚丙烯材料的附着力处于0级。POE树脂的熔体流动速率越高或者密度越低，涂层对聚丙烯材料的附着力越强，因此优选POE树脂的熔体流动速率为5-30g/10min，密度＜0.88g/cm³，以提升70℃烘烤工艺处理后涂层对聚丙烯材料的附着力。

本发明对所述POE树脂的种类没有限制。作为一个示例，所述POE树脂为乙烯丁烯共聚物树脂、乙烯辛烯共聚物树脂等中的至少一种。

本发明对所述填料的种类没有限制。作为一个示例，所述填料为滑石粉、碳酸钙、硫酸钡等中的至少一种。

本发明对所述母粒的制备方法没有限制。作为一个示例，所述母粒的制备方法包括以下步骤：将POE树脂、硅烷偶联剂和填料混合均匀后，熔融挤出，得到所述母粒。其中，熔融温度可选择为140-160℃，螺杆转速可选择为350～450转/分。

第二方面，本发明提供了一种聚丙烯材料，其包含所述母粒。将所述母粒添加至聚丙烯材料中，能提升聚丙烯材料与涂层间的附着力。

优选地，所述母粒的质量为所述聚丙烯材料质量的8～14％。为有效提升聚丙烯材料与涂层间的附着力，优选母粒的质量为聚丙烯材料质量的8～14％。

本发明对所述聚丙烯材料的制备方法没有限制。作为一个示例，所述聚丙烯材料的制备方法包括以下步骤：将聚丙烯树脂、填料、所述母粒、助剂等混合均匀后，熔融挤出，即得所述聚丙烯材料。其中，熔融温度可选择为200-220℃，螺杆转速可选择为350～450转/分。助剂可根据实际需要，选择光稳定剂、润滑剂等中的至少一种。

第三方面，本发明提供了所述聚丙烯材料在汽车内外饰件或家电产品中的应用。

优选地，所述聚丙烯材料的表面喷涂有涂层。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明将POE树脂、端环氧基硅烷偶联剂和填料以特定的配比组合，并以母粒的形成添加至聚丙烯材料中，能有效提升聚丙烯材料与涂层之间的附着力。

具体实施方式

为更好地说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例对本发明进一步说明。本领域技术人员应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明所采用的试剂、方法和设备，如无特殊说明，均为本技术领域常规试剂、方法和设备。

各实施例、对比例和试验组中所用的主要原料来源如下：

POE 1#：POE ENGAGE 8137，乙烯-辛烯，陶氏化学，MFR(熔体流动速率)13g/10min，密度0.864g/cm³；

POE 2#：POE ENGAGE 7447，乙烯-丁烯，陶氏化学，MFR 5g/10min，密度0.865g/cm³；

POE 3#：POE ENGAGE 8407，乙烯-辛烯，陶氏化学，MFR 30g/10min，密度0.870g/cm³；

POE 4#：POE ENGAGE 8150，乙烯-丁烯，陶氏化学，MFR0.5g/10min，密度0.868g/cm³；

POE 5#：POE ENGAGE 8450，乙烯-辛烯，陶氏化学，MFR 30g/10min，密度0.902g/cm³；

硅烷偶联剂1#：KFSI-1，3-缩水甘油醚氧丙基三乙氧基硅烷(端环氧)，江汉精细化工；

硅烷偶联剂2#：KH-560，γ-(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷(端环氧)，曙光硅烷化工；

硅烷偶联剂3#：JH-A112，N-(2-氨乙基)-3-氨丙基三甲氧基硅烷(端胺基)，江汉精细化工；

滑石粉：市售，其他实施例、对比例和试验组中都为同种物质；

碳酸钙：市售；

硫酸钡：市售；

聚丙烯：独山子石化的K9930H；

润滑剂：市售。

上述POE的熔体流动速率的测试方法均如下：采用ISO 1133-1-2011标准测试，测试条件190℃、2.16kg。

实施例与对比例

各实施例和对比例分别提供了一种提高涂层附着力的母粒，这些母粒的组成如表1～2所示，它们的制备方法都包括以下步骤：将各原料混合均匀后加入双螺杆挤出机中，进行熔融混炼，熔融混炼温度为150℃，螺杆转速为400转/分，挤出得到相应母粒。

表1各实施例母粒的组成/重量份

表2各对比例母粒组成/重量份

效果例

将各实施例和对比例母粒添加至常规的保险杠配方(滑石粉填充的抗冲聚丙烯，由聚丙烯和滑石粉组成)中，混合均匀后加入双螺杆挤出机中进行熔融混炼，熔融混炼温度为210℃，螺杆转速为400转/分，挤出得到相应的聚丙烯材料，将所得聚丙烯材料通过200℃注塑工艺制成100mm*100mm*3mm样片，各试验组样片配方见表3～4。通过0.5mm孔径喷枪于样片上喷涂水性底漆，漆层厚度6-8μm，喷涂后分别置于70℃和80℃的烘箱中进行烘烤25min，得到附着上底漆层的实验样板，备用测试附着力。

附着力测试：依据DIN EN ISO 2409-1994标准进行测试评价，采用多刃刀具，1mm间距，3M610胶布；附着力分为0-5级，0级最优，5级最差。

表3

表4

通过试验组1～11与试验组22对比可知，通过在常规的保险杠配方组合物中添加本发明母粒，可以使制备的聚丙烯组合物在标准80℃烘烤工艺下达到百格0级的外观表现，而在弱化的70℃烘烤工艺下达到百格≤2级的外观表现，这说明制备的聚丙烯组合物具有优异的涂层附着力；试验组1～9与试验组10～11对比可知，当母粒包含70-84重量份POE树脂、8-15重量份端环氧基硅烷偶联剂和8-15重量份填料时，能使制备的聚丙烯组合物对涂层附着力更强，尤其使70℃烘烤工艺处理后的附着力更强；试验组1～5对比可知，当POE树脂的熔体流动速率为5-30g/min，密度＜0.88g/cm³时，经70℃烘烤工艺处理后制备的聚丙烯组合物对涂层附着力明显更强。

试验组1与试验组14～15对比，说明母粒中缺少填料组分或者偶联剂组分，都会使得制备的聚丙烯组合物的涂层附着力明显下降；试验组1～11与试验组16～19对比，说明母粒中填料组分或者偶联剂组分用量过多或者多少，都会使得制备的聚丙烯组合物的涂层附着力明显下降；试验组1、试验组6与试验组20对比可知，添加端基为胺基的硅烷偶联剂的母粒不能使制备的聚丙烯组合物的涂层附着力有效提升，而本发明添加端基为环氧基的硅烷偶联剂的母粒能使制备的聚丙烯组合物的涂层附着力有效提升；试验组1与试验组22对比可知，相比将POE树脂、端环氧基的硅烷偶联剂和滑石粉直接添加至聚丙烯材料中，将POE树脂、端环氧基的硅烷偶联剂和滑石粉以母粒的形式添加至聚丙烯材料中才能有效提升制备的聚丙烯组合物的涂层附着力。

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 (9)

1.一种提高涂层附着力的母粒，其特征在于，包含以下重量份的组分：POE树脂60-90份，硅烷偶联剂5-20份，填料5-20份；其中，所述硅烷偶联剂的端基为环氧基。

2.如权利要求1所述的母粒，其特征在于，包含以下重量份的组分：POE树脂70-84份，硅烷偶联剂8-15份，填料8-15份。

3.如权利要求1或2所述的母粒，其特征在于，所述POE树脂的熔体流动速率为5-30g/10min，密度＜0.88g/cm³；熔体流动速率的测试标准ISO1133-1-2011，测试条件190℃、2.16kg。

4.如权利要求1或2所述的母粒，其特征在于，所述POE树脂为乙烯丁烯共聚物树脂、乙烯辛烯共聚物树脂中的至少一种。

5.如权利要求1或2所述的母粒，其特征在于，所述填料为滑石粉、碳酸钙、硫酸钡中的至少一种。

6.一种聚丙烯材料，其特征在于，包含如权利要求1～5任一项所述的母粒。

7.如权利要求6所述的聚丙烯材料，其特征在于，所述母粒的质量为所述聚丙烯材料质量的8～14％。

8.如权利要求6或7所述的聚丙烯材料的应用，其特征在于，将所述聚丙烯材料用在汽车内外饰件或家电产品中，所述聚丙烯材料的表面有涂层。

9.如权利要求1～5任一项所述的母粒的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将POE树脂、硅烷偶联剂和填料混合均匀后，熔融挤出，得到所述母粒。