CN115386170A - 一种良好油漆附着力聚丙烯复合材料及其制备和应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种良好油漆附着力聚丙烯复合材料及其制备和应用，组分包括：共聚聚丙烯、POE、滑石粉、成核剂、加工助剂。本发明聚丙烯复合材料在与油漆结合能力的高压水冲实验中表现优异，涂层无脱落，且材料具有良好的刚韧平衡，缺口冲击强度＞25KJ/m²，适用于保险杠、外装饰板等汽车外饰喷漆零部件。

Description

一种良好油漆附着力聚丙烯复合材料及其制备和应用

技术领域

本发明属于改性塑料领域，特别涉及一种良好油漆附着力聚丙烯复合材料及其制备和应用。

背景技术

随着汽车保有量的迅速提高，减轻车身重量、节能降耗及降低成本成为了当前汽车工业发展的主要目标，而以质轻的塑料代替金属用于汽车零部件的制造，则成为了实现上述目标的重要手段。用于汽车零部件的塑料品种有十几种，与其他种类的塑料相比，聚丙烯(PP)具有原料来源丰富、价格便宜、易于加工成型、密度低、可回收利用等诸多优点，因此成为汽车用塑料增长最快的品种之一。采用PP制作的汽车零部件品种较多，保险杠是其中最具代表性的零部件之一。目前，以聚丙烯为基体的材料用于汽车保险杠是汽车工业的发展趋势。

油漆性能是保险杠材料的重要指标，为了提供装饰和保护作用，汽车保险杠表面通常会进行涂装。由于聚丙烯材料的表面极性和表面能低，因此涂层难以附着，通常采用化学氧化处理、火焰处理等方法活化表面，来改善基材对油漆的附着力。聚丙烯基材的复合涂层体系自内而外依次为底漆层、色漆层和清漆层。基材要获得良好的油漆附着力取决于两个条件，一是油漆与被涂装表面充分润湿，二是油漆与表面形成足够的粘合力，底漆层的作用就是提升涂层与基材之间的附着力，底漆层与基材之间的附着力越强，油漆效果相应的就越好。

CN113789012A公开了一种高油漆附着力聚丙烯复合材料及其制备方法，通过在聚丙烯和玻璃纤维体系中加入小分子捕捉剂和达因值提升剂，达到高油漆附着力效果，但产品的韧性较低，缺口冲击强度均低于15KJ/m²，不适合用于保险杠、全塑尾门等对韧性要求较高的喷漆零部件。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种良好油漆附着力聚丙烯复合材料及其制备和应用。

本发明的一种良好油漆附着力聚丙烯复合材料，按重量份数，组分包括：

将所得产品注塑成样板，用WAXD法测试表面的结晶形态，聚丙烯复合材料的α晶(110)晶面、(040)晶面、(130)晶面的衍射峰强度分别记录为H₁₁₀、H₀₄₀、H₁₃₀，(040)晶面所占比例k≥0.6，其中k＝H₀₄₀/(H₁₁₀+H₀₄₀+H₁₃₀)；

所述POE的熔融峰温度≥80℃，测试方法为DSC法，从30℃开始升温，以10℃/min升温速率升到200℃，保持5分钟；然后以10℃/min速率降至30℃，保持5分钟；再以10℃/min速率升至200℃。根据第二遍升温曲线读取熔融峰；

所述聚丙烯的结晶度≥40％，结晶度测试：根据ASTM F2625-2010标准采用DSC法进行测试(差示扫描量热法)。

优选地，所述k＝0.62-0.75。

优选地，所述POE的熔融峰温度为90-100℃。

优选地，所述聚丙烯的结晶度为45-50％

优选地，所述成核剂为山梨醇类成核剂。

优选地，所述山梨醇类成核剂为二苄叉山梨醇、二(对一甲基苄叉)山梨醇、二(对氯取代苄叉)山梨醇的至少一种。

优选地，所述加工助剂为受阻酚抗氧剂、亚磷酸酯抗氧剂、受阻胺耐候剂中的一种或几种。

所述受阻酚抗氧剂为抗氧剂1010或抗氧剂1076；所述亚磷酸酯抗氧剂为抗氧剂168或PEP-36；受阻胺耐候剂为3808或402AF。

优选地，按重量份数，组分包括：

本发明的一种所述良好油漆附着力聚丙烯复合材料的制备方法，包括：

按配比称取各组分，混合均匀后得到的预混料加入双螺杆挤出机的主喂料口，进行熔融挤出，造粒干燥，得到聚丙烯复合材料。

所述双螺杆挤出机的熔融挤出温度为120-230℃

进一步所述双螺杆挤出机的熔融挤出条件为：一区温度120℃，二区温度190℃，三区温度210℃，四区温度210℃，五区温度210℃，六区温度230℃，七区温度230℃，八区温度230℃，九区温度230℃，主机转速350转/分钟；双螺杆挤出机的长径比为40：1。

本发明的一种所述良好油漆附着力聚丙烯复合材料在汽车外饰喷漆零部件中的应用，如保险杠、外装饰板。

原理：本发明通过选择特定聚丙烯、高熔融峰温度POE以及添加山梨醇类成核剂，可制备一种具有良好油漆附着力的聚丙烯材料。当产品结晶部分的α晶(040)晶面比例k≥0.5时，注塑件表层的结晶以b轴取向为主，由于α晶型的晶胞参数为a＝0.665nm，b＝2.096nm，c＝0.65nm，因此b轴取向意味着表层晶区多为面积最小的ac面，产品表层的这种晶体结构更有利于喷漆过程中底漆溶剂的渗透，从而增强涂层与基材之间的附着力，油漆附着效果更好。山梨醇成核剂的加入，可以促进α结晶的形成。较高的POE熔融峰温度，也避免了水冲过程中弹性体的相转变和相分离，有利于提升高温下树脂基体与弹性体的结合力，一方面可以进一步提高油漆附着力，另一方面也赋予产品较好的增韧效果。

有益效果

本发明聚丙烯复合材料与油漆结合能力的高压水冲实验中表现优异，涂层无脱落，且材料具有良好的刚韧平衡，弯曲模量＞1700MPa，缺口冲击强度＞25KJ/m²，适用于保险杠、外装饰板等汽车外饰喷漆零部件。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

一、原料来源

共聚聚丙烯-1：埃克森美孚7935E1，结晶度48.3％；

共聚聚丙烯-2：中沙石化EP5076X；结晶度49.1％；

共聚聚丙烯-3：燕山石化生产的K7760H；结晶度37.8％；

POE-1：陶氏公司生产的POE HM 7280，熔融峰温度99℃；

POE-2：陶氏公司生产的POE 8401，熔融峰温度80℃；

POE-3陶氏公司生产的POE 8440，熔融峰温度93℃；

POE-4陶氏公司生产的POE 8540，熔融峰温度104℃；

POE-5：陶氏公司生产的POE 8507，熔融峰温度65℃；

滑石粉：市售3000目滑石粉；

成核剂-1：山梨醇类成核剂，梅丽肯HPN-20E；

成核剂-2：β晶型成核剂，山西省化工研究所TMB-5；

加工助剂：市售抗氧剂1010，抗氧剂168，耐候剂3808的混合物，三者的质量之比为1:1:1。

平行实施例和对比例中采用的加工助剂均为同一市售产品。

二、实施例和对比例的制备方法

重量份数称取各组分，投入高混机内高速混合3分钟，将混合均匀后的预混料加入双螺杆挤出机的主喂料口，进行熔融挤出，造粒干燥，得到聚丙烯复合材料。其中双螺杆挤出机的熔融挤出条件为：一区温度120℃，二区温度190℃，三区温度210℃，四区温度210℃，五区温度210℃，六区温度230℃，七区温度230℃，八区温度230℃，九区温度230℃，主机转速350转/分钟；双螺杆挤出机的长径比为40：1。

三、测试标准和方法

弯曲模量测试：采用ISO178-2010测试材料的弯曲模量，弯曲速率2mm/min；

缺口冲击强度测试：采用ISO180-2000测试材料的悬臂梁缺口冲击强度，温度23℃，A型缺口，冲击摆锤能力为5.5J；

熔体质量流动速率：根据ISO1133-2011测试，230℃，2.16kg负荷；

将实施例和对比例得到的聚丙烯复合材料干燥后注塑为150mm*200mm*3的样板，每组各3块，使用量产油漆及工艺进行喷漆处理并做高压水冲试验。实验方法如下：在样板上用割刀划×线至涂层底层，每条线的长度为100mm，把高压喷管对准×线中央开启喷射，距离13cm，喷射角度为90°，水温60℃，流速11.5L/min，喷射时间60s。

根据喷射后的涂层脱落程度进行分级，具体分级如下：1级(涂层无脱落)，2级(×线处轻微脱落)，3级(×线处明显脱落)，4级(出现大面积脱落)，其中当3块样板的脱漆表现不一致时，判定为介于两个等级之间(如1块无脱落，2块轻微脱落，判定为1-2级)。级别越小，说明基材与油漆的附着力越好。

所得聚丙烯复合材料注塑成样板，用WAXD法测试表面的结晶形态，α晶(110)晶面、(040)晶面、(130)晶面的衍射峰强度分别记录为H₁₁₀、H₀₄₀、H₁₃₀，(040)晶面所占比例k值，其中k＝H₀₄₀/(H₁₁₀+H₀₄₀+H₁₃₀)。

表1实施例的配比(重量份)

表2对比例的配比(重量份)

表3实施例的性能效果数据

表4为对比例的性能效果数据

由表2中实施例1与对比例1可知，在高压水冲条件下，当使用熔融温度较低的POE时，由于弹性体发生了固态变为熔融态的相转变，因此其在共混体系中分散的均一性变差，这种表面微观形态的变化，造成了局部油漆附着力下降。对比实施例1和对比例2可发现，当聚丙烯复合材料的结晶部分的α晶(040)晶面比例k＜0.6时，制件表层的结晶a、c轴取向占多数，较大的表面晶区不利于底漆溶剂的渗透，因此其油漆附着力较差。对比例3表明，当使用其他类型成核剂时，聚丙烯复合材料的表面晶区形成的α晶型较少，此时虽然底漆溶剂对表层的渗透力也较强，但过强的穿透作用易使部分位置表面底漆层过薄，从而出现“咬漆”现象，也损害了基材与油漆的附着力。本发明中涂层无脱落，且材料具有良好的刚韧平衡，弯曲模量＞1700MPa，缺口冲击强度＞25KJ/m²。

Claims (10)

1.一种良好油漆附着力聚丙烯复合材料，其特征在于，按重量份数，组分包括：

其中聚丙烯复合材料的α晶(110)晶面、(040)晶面、(130)晶面的衍射峰强度分别记录为H₁₁₀、H₀₄₀、H₁₃₀，(040)晶面所占比例k≥0.6，其中k＝H₀₄₀/(H₁₁₀+H₀₄₀+H₁₃₀)；

所述POE的熔融峰温度≥80℃；

所述聚丙烯的结晶度≥40％。

2.根据权利要求1所述良好油漆附着力聚丙烯复合材料，其特征在于，所述k＝0.62-0.75。

3.根据权利要求1所述良好油漆附着力聚丙烯复合材料，其特征在于，所述POE的熔融峰温度为90-100℃。

4.根据权利要求1所述良好油漆附着力聚丙烯复合材料，其特征在于，所述成核剂为山梨醇类成核剂。

5.根据权利要求4所述良好油漆附着力聚丙烯复合材料，其特征在于，所述山梨醇类成核剂为二苄叉山梨醇、二(对一甲基苄叉)山梨醇、二(对氯取代苄叉)山梨醇中的至少一种。

6.根据权利要求1所述良好油漆附着力聚丙烯复合材料，其特征在于，所述加工助剂为受阻酚抗氧剂、亚磷酸酯抗氧剂、受阻胺耐候剂中的一种或几种。

7.根据权利要求1所述良好油漆附着力聚丙烯复合材料，其特征在于，按重量份数，组分包括：

8.一种权利要求1所述良好油漆附着力聚丙烯复合材料的制备方法，包括：

按配比称取各组分，混合均匀后得到的预混料加入双螺杆挤出机的主喂料口，进行熔融挤出，造粒干燥，得到聚丙烯复合材料。

9.根据权利要求8所述制备方法，其特征在于，所述双螺杆挤出机的熔融挤出温度为120-230℃。

10.一种权利要求1所述良好油漆附着力聚丙烯复合材料在汽车外饰喷漆零部件中的应用。