CN114752135B

CN114752135B - 一种免喷涂金属效果的滚塑聚乙烯材料及其制备方法和应用

Info

Publication number: CN114752135B
Application number: CN202210239727.XA
Authority: CN
Inventors: 周奇; 陈平绪; 叶南飚; 敬新柯; 唐妙
Original assignee: Kingfa Science and Technology Co Ltd
Current assignee: Kingfa Science and Technology Co Ltd
Priority date: 2022-03-09
Filing date: 2022-03-09
Publication date: 2023-09-26
Anticipated expiration: 2042-03-09
Also published as: CN114752135A

Abstract

本发明公开了一种免喷涂金属效果的滚塑聚乙烯材料及其制备方法和应用。本发明的滚塑聚乙烯材料，包括如下重量份的组分：聚乙烯树脂100份，聚乙烯接枝马来酸酐1～5份，金属颜料1～4份，珠光颜料0.5～4份，着色剂0.1～0.5份，其他助剂1～6份；所述聚乙烯树脂中LLDPE与HDPE的质量比为(8～9)：(1～2)；金属颜料为银元状的铝粉，平均粒径为50～125μm；珠光颜料为片状形貌的合成云母，平均粒径为10～25μm。本发明通过选择特定形貌和粒径的金属颜料、珠光颜料，弥补了滚塑过程中气孔所带来的负面外观效果，制得金属光泽度高、流纹和熔接线少的滚塑聚乙烯材料。

Description

一种免喷涂金属效果的滚塑聚乙烯材料及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及工程塑料技术领域，更具体的，涉及一种免喷涂金属效果的滚塑聚乙烯材料及其制备方法和应用。

背景技术

聚乙烯是目前世界上用量最大的通用塑料，聚乙烯材料的成型工艺主要包括注塑成型、滚塑成型。滚塑成型适用于模塑大型及特大型制件，多品种、小批量塑料制品的生产，特别适用于制备难以成型的中空异型复杂制品。滚塑聚乙烯材料一般为线性低密度聚乙烯混合少量的高密度聚乙烯，滚塑成型的聚乙烯产品具有加工窗口宽、抗冲击性能优异、成型性能好、强度高等特点。

传统的塑料制件经过喷涂油漆处理后可以得到仿金属光泽的外观效果，然而喷涂油漆具有光泽度低、装配不方便、污染严重、后处理工艺繁琐的缺点。目前，已有现有技术报道了免喷涂金属效果的注塑型聚乙烯材料，通过添加金属效果颜料获得良好的金属光泽外观效果。

由于滚塑的成型工艺要求聚乙烯应具备较高的熔体流动速率，在成型过程中，滚塑聚乙烯材料极易形成气孔，造成表面外观效果差。并且由于滚塑过程是在无压、熔融的状态下成型，在这种无压加工方式下，很容易造成相分离，影响了金属效果颜料的免喷涂效果呈现。目前暂无免喷涂金属光泽的滚塑聚乙烯材料的相关报道。

因此，需要开发出一种具有良好免喷涂金属效果的滚塑聚乙烯材料。

发明内容

本发明为克服上述现有技术所述的缺陷，提供一种免喷涂金属效果的滚塑聚乙烯材料，通过选择特定形貌和粒径的金属颜料、珠光颜料，使得了免喷涂金属效果优异的滚塑聚乙烯材料。

本发明的另一目的在于提供上述滚塑聚乙烯材料的制备方法。

本发明的另一目的在于提供上述滚塑聚乙烯材料的应用。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种免喷涂金属效果的滚塑聚乙烯材料，包括如下重量份的组分：

聚乙烯树脂 100份，

聚乙烯接枝马来酸酐 1～5份，

金属颜料 1～4份，

珠光颜料 0.5～4份，

着色剂 0.1～0.5份，

其他助剂 1～6份；

所述聚乙烯树脂包括线性低密度聚乙烯树脂(LLDPE)和高密度聚乙烯树脂(HDPE)，且LLDPE与HDPE的质量比为(8～9)：(1～2)；

所述金属颜料为银元状的铝粉，平均粒径为50～125μm；

所述珠光颜料为片状形貌的合成云母，平均粒径为10～25μm。

本发明的滚塑聚乙烯材料中，选择适宜粒径的金属颜料，配合小粒径的合成云母，能够弥补滚塑过程中气孔所带来的负面外观效果，制得金属光泽度高的滚塑聚乙烯材料，且大幅减少了材料的流纹和熔接线现象。

本发明中限定所述聚乙烯树脂包括LLDPE与HDPE，且LLDPE与HDPE的质量比为(8～9)：(1～2)，是为了使本发明滚塑聚乙烯材料具有良好的滚塑性能。合成云母相比于天然云母，对紫外光的透过率显著更高，且更耐高温，适用于滚塑聚乙烯材料的高温制备过程。

本发明所述金属颜料具有不规则的银元状，表面不规整，均匀分散在聚乙烯体系中，对光线有不同的反射角度，提高滚塑聚乙烯材料的光泽度，并使得材料在不同观察角度下均有良好的免喷涂金属效果。与此同时，较小粒径的珠光颜料细密、均匀地填充于金属颜料的缝隙中，片状形貌的珠光颜料可以一定程度上弥补金属颜料边沿不规则表面造成的漫反射，使得光线能够平行反射，显著降低了流纹和熔接线现象，从而获得优异的免喷涂金属效果。

优选地，所述金属颜料的平均粒径为70～100μm。

优选地，所述珠光颜料的平均粒径为15～20μm。

优选地，所述金属颜料与珠光颜料的质量比为(1.5～3)：1。

更优选地，所述金属颜料与珠光颜料的质量比为2：1。

金属颜料的平均粒径较大时，颗粒边沿的表面积也相对更大，可以更好的与珠光颜料结合，使细粒径的合成云母更好的分散于银元状铝粉周边，从而进一步降低了流纹和熔接线现象。

优选地，所述LLDPE在190℃，2.16kg条件下熔融指数为6～10g/10min。

优选地，所述HDPE在190℃，2.16kg条件下熔融指数为5～9g/10min。

聚乙烯树脂的熔体流动速率按照GB/T 3682.1-2018标准方法检测。

优选地，所述聚乙烯接枝马来酸酐中，马来酸酐的接枝率≥0.8％。

更优选地，所述聚乙烯接枝马来酸酐中，马来酸酐的接枝率为1～2％。

聚乙烯接枝马来酸酐中，马来酸酐的接枝率按照如下方法进行测试：

称取0.5克的聚乙烯接枝马来酸酐，加入80ml二甲苯进行加热回流，待完全溶解后，冷却至90℃后，移取0.005mol/L氢氧化钾-乙醇溶液，然后再继续加热回流30min；将以上充分溶解并反应的溶液取出并自然冷却后滴加2滴酚酞，用0.01mol/L盐酸-丙醇溶液对该精制物溶液滴定至终点；

接枝率(C)用如下公式进行计算：C％＝M*[C₁V₁--V₂C₂]/2m；

式中：

m：实际称取的接枝样品质量，单位为克，

V1：移取的氢氧化钾-乙醇溶液的体积，单位为毫升，

C1：氢氧化钾-乙醇标准溶液的浓度；

V2：盐酸-丙醇溶液的体积，单位为毫升；

C2：盐酸-丙醇溶液的浓度；

M：马来酸酐的摩尔质量，单位为克每摩尔。

更高的马来酸酐接枝率使得本发明所述滚塑聚乙烯材料中，聚乙烯树脂与金属颜料的相容性更优，使得材料的金属光泽更高，且流纹和熔接线现象更少。

优选地，所述其他助剂为抗氧剂和/或润滑剂。

优选地，所述抗氧剂为抗氧剂168、抗氧剂1076、抗氧剂1010中的一种或几种。

优选地，所述润滑剂为芥酸酰胺、聚乙烯蜡、硬脂酸钙或硬脂酸锌中的一种或几种。

优选地，所述着色剂为有机颜料。

所述有机颜料可以为酞青蓝、酞青绿、颜料红254或颜料黄180中的一种或几种。

本发明还保护上述滚塑聚乙烯材料的制备方法，包括如下步骤：

将聚乙烯树脂、聚乙烯接枝马来酸酐、金属颜料、珠光颜料、着色剂和其他助剂混合后加至挤出机中，经熔融混合，挤出造粒，得到滚塑聚乙烯粒料；

将滚塑聚乙烯粒料加至磨粉机，经粉碎，得到所述滚塑聚乙烯材料。

优选地，所述挤出机为双螺杆挤出机，双螺杆长径比为40～48：1，挤出温度为190～230℃，转速为200～600rpm。

优选地，所述磨粉机的转速为2500～5000Hz，磨粉电流为70～100A。

本发明还保护上述滚塑聚乙烯材料在滚塑制品中的应用。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明开发了一种免喷涂金属效果的滚塑聚乙烯材料。通过选择适宜粒径的金属颜料，配合小粒径的云母，能够弥补滚塑过程中气孔所带来的负面外观效果，制得金属光泽度高的滚塑聚乙烯材料，且大幅减少了材料的流纹和熔接线现象。

附图说明

图1为流纹评价标准示意图。

图2为熔接线评价标准示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。

实施例及对比例中的原料均可通过市售得到；

除非特别说明，本发明采用的试剂、方法和设备为本技术领域常规试剂、方法和设备。

实施例1～18

实施例1～18分别提供了一种滚塑聚乙烯材料，组分含量见表1，制备方法如下：

按照表1将各组分混合后加至双螺杆挤出机中，经熔融混合，挤出造粒，得到滚塑聚乙烯粒料；

将滚塑聚乙烯粒料加至磨粉机，经粉碎，得到粉末状的滚塑聚乙烯材料；

其中双螺杆长径比为46：1，挤出温度为190～230℃，转速为400rpm；磨粉机的转速为3000HZ，磨粉电流为75A。

表1实施例1～18的滚塑聚乙烯材料的组分含量(重量份)

对比例1～7

对比例1～7分别提供了一种滚塑聚乙烯材料，组分含量见表2，制备方法与实施例相同。

表2对比例1～7的滚塑聚乙烯材料的组分含量(重量份)

性能测试

对上述实施例及对比例制得的滚塑聚乙烯材料进行性能测试，具体方法如下：

将滚塑聚乙烯材料滚塑成型为聚乙烯制品，检测光泽度、流纹以及熔接线，其中：

光泽度：按照标准GB/T 8807-1988，使用光泽度仪进行检测，测试60°角的反射数据，光泽度≥85为高光泽；

流纹：流纹评价以目视为准，采用以下评判标准，评判标准示意图如图1：

3分——表面金属效果好，无流纹

2分——表面金属效果较好，有轻微流纹，但不影响美观；

1分——表面金属效果较弱，存在部分流纹；

0分——表面金属效果差，目视可见明显流纹，影响外观；

每个样品由5人分别评价，取平均值；

熔接线：熔接线评价以目视为准，采用以下评判标准，评判标准示意图如图2：

3分——表面金属效果好，无熔接线；

2分——表面金属效果较好，有轻微熔接线，但不影响美观；

1分——表面金属效果较弱，存在部分熔接线；

0分——表面金属效果差，目视可见明显熔接线，影响外观；

每个样品由5人分别评价，取平均值。

实施例1～18的测试结果见表3，对比例1～7的测试结果见表4。

表3实施例1～18的测试结果

	1	2	3	4	5	6	7	8	9
										光泽度	85	90	92	90	87	85	86	86	93
流纹	2	3	3	3	2	2	2	3	3
										熔接线	2	3	3	3	2	2	2	2	3
	10	11	12	13	14	15	16	17	18
										光泽度	90	91	88	90	87	87	90	87	87
流纹	3	3	3	3	2	3	3	2	3
										熔接线	3	3	2	3	3	2	3	3	2

表4对比例1～7的测试结果

	1	2	3	4	5	6	7
								光泽度	65	68	73	64	63	74	61
流纹	1	1	1	1	1	1	1
								熔接线	1	1	0	1	1	1	1

根据表3的测试结果，各实施例制得的滚塑聚乙烯材料均具有较高的光泽度，且免喷涂金属效果较好，仅有轻微的流纹、熔接线或无流纹和熔接线。

实施例1～8中，在不同的金属颜料和珠光颜料配比下，滚塑聚乙烯材料的外观略有差异。其中实施例2、3、4的滚塑聚乙烯材料的流纹和熔接线相对最少，光泽度相对更高，外观更优。因此，金属颜料与珠光颜料的质量比优选为(1.5～3)：1。

根据实施例3、11和12，聚乙烯接枝马来酸酐中马来酸酐的接枝率≥0.8％时，有助于有机和无机组分间相容性更优，从而滚塑聚乙烯材料的免喷涂外观效果更优。

实施例3、实施例13～18中，金属颜料的平均粒径优选为70～100μm、珠光颜料的平均粒径优选为15～20μm时(实施例3、13、16)，滚塑聚乙烯材料的光泽度更高、流纹和熔接线更少

根据表4的测试结果，对比例1、2中，金属颜料的平均粒径过小或过大，对比例4、5中，珠光颜料的平均粒径过小或过大，金属颜料和珠光颜料无法起到有效的协同作用，制得的滚塑聚乙烯材料的光泽度较差，均小于70，且滚塑聚乙烯制品表面有一定的流纹和熔接线。

对比例3中，未使用银元状的铝粉，金属颜料过于规整，无法与片状的珠光颜料形成配合，滚塑聚乙烯材料经滚塑成型后存在可见明显熔接线，影响外观。

对比例6中，金属颜料和珠光颜料的含量过低，滚塑聚乙烯材料的光泽度不足，且免喷涂金属效果较差。

对比例8中，不含相容剂。材料的有机、无机组分间相容性较差，金属颜料和珠光颜料难以均匀分散于聚乙烯体系中。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims

1.一种免喷涂金属效果的滚塑聚乙烯材料，其特征在于，包括如下重量份的组分：

聚乙烯树脂100份，

聚乙烯接枝马来酸酐1～5份，

金属颜料1～4份，

珠光颜料0.5～4份，

着色剂0.1～0.5份，

其他助剂1～6份；

所述聚乙烯树脂包括LLDPE和HDPE，且LLDPE与HDPE的质量比为(8～9)：(1～2)；

所述金属颜料为银元状的铝粉，平均粒径为70～100μm；

所述珠光颜料为片状形貌的合成云母，平均粒径为10～25μm；

所述金属颜料与珠光颜料的质量比为(1.5～3)：1。

2.根据权利要求1所述滚塑聚乙烯材料，其特征在于，所述珠光颜料的平均粒径为15～20μm。

3.根据权利要求1所述滚塑聚乙烯材料，其特征在于，所述LLDPE在190℃，2.16kg条件下熔融指数为6～10g/10min。

4.根据权利要求1所述滚塑聚乙烯材料，其特征在于，所述HDPE在190℃，2.16kg条件下熔融指数为5～9g/10min。

5.根据权利要求1所述滚塑聚乙烯材料，其特征在于，所述聚乙烯接枝马来酸酐中，马来酸酐的接枝率≥0.8％。

6.权利要求1～5任一项所述滚塑聚乙烯材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

7.根据权利要求6所述制备方法，其特征在于，所述挤出机为双螺杆挤出机，双螺杆长径比为40～48：1，挤出温度为190～230℃，转速为200～600rpm；所述磨粉机的转速为2500～5000Hz，磨粉电流为70～100A。

8.权利要求1～5任一项所述滚塑聚乙烯材料在滚塑制品中的应用。