CN115558203A - 一种玻纤增强的软触感树脂组合物及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种玻纤增强的软触感树脂组合物及其制备方法，组合物包括以下重量份组分：热塑性树脂60～80份，玻纤母粒20～40份和耐刮擦剂2～7份；所述的热塑性树脂选自聚丙烯树脂PP、聚乙烯树脂PE、丙烯腈‑丁二烯‑苯乙烯三元共聚物ABS、聚碳酸酯树脂PC、聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂PET、聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂PBT、尼龙6树脂PA6、尼龙66树脂PA66中的一种或几种的合金；所述的玻纤母粒是接枝马来酸酐的弹性体和玻璃纤维的共混物。与现有技术相比，本发明有效地提高了材料的表面软触感效果，同时也弥补了基体材料因加入弹性体导致的刚性的下降。
Description
技术领域
本发明涉及改性塑料技术领域，具体涉及一种玻纤增强的软触感树脂组合物及其制备方法。
背景技术
随着人们生活水平的提高，对于塑料制件的外观、触感、功能等提出了更高的要求。其中像化妆品外壳、手持家电设备、汽车内饰等，人们往往喜欢柔软的触感。目前，使用最多的软触感方案有两种：1、通过双色注塑把硬质塑料和软质弹性体或橡胶结合，从而使零件获得塑料的机械性能和橡胶的表面触感——软触感；2、通过在塑料表面喷涂软触感的油漆，从而获得与方案1一致的效果。目前也有很多的软触感的塑料，可以通过一次注塑成型获得，而不需要表面处理，但软触感效果远不如主流的两种方式。
塑料实现“软触感”方式是通过在材料内添加过量的橡胶，使零件表面有橡胶粒子的暴露，达到实现柔软触感的效果。
专利CN109627737A公开了一种表面软触的PC/ABS合金材料，该合金材料包括以下组分和重量份：ABS树脂：30～60，聚碳酸酯PC：10～50，苯基乙烯基硅橡胶：5～15，增强组份10-30，软胶组份10～40，抗氧剂0.1～1，润滑剂0.2～ 1。通过双螺杆挤出机共混造粒，经过熔融挤出，造粒即得。这种方法主要是通过高含量的橡胶成分来获得柔软触感，主要的问题是橡胶成分添加量很高，同时橡胶并不能很好的分散在制品表面，因此软触感效果十分有限。
专利CN112430392A公开了一种柔软触感的PA/ABS合金，包括如下重量份的配方组成：PA树脂30-70份、ABS橡胶粉10-30份、POE弹性体5-40份、相容剂1-8份、抗氧剂0.1-1份、润滑剂0.1-1份、耐候剂0.1-1份。该发明添加的橡胶分数达到了15-70份，干态材料的模量仅为1650-2100MPa，同样也存在软触感的关键组分弹性体不能很好分散在表面的问题，因此效果也十分有限。
专利CN112256500A公开了一种聚丙烯复合材料及其制备方法与应用，涉及高分子材料技术领域。该发明提供了一种聚丙烯复合材料，包括以下重量份的组分：共聚聚丙烯树脂30-78份、短玻璃纤维10-30份、乙烯-辛烯共聚物10-30份、聚丙烯接枝马来酸酐1-5份、氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物1-10份。该发明添加的橡胶分数达到11-40份，同样存在模量偏低，同时软触感效果有限的问题。
专利CN112680589A、CN114316434A等发明专利，均采用了高橡胶(弹性体) 添加量的方式，以获得材料表面刚性和整体刚性的下降。
综上所述，目前塑料改善表面软触感性能的方式主要存在两个问题：1、由于橡胶属于大分子结构，并不具备向表面析出的能力，因此在注塑的零件表面，“暴露”的橡胶粒子是十分少的，同时要保证材料的机械性能，添加的橡胶是有限的，因此软触感的效果很弱，并不能达到橡胶一样的触感水平；2、由于添加了较高含量的橡胶，塑料材料的刚性往往会下降明显，往往出现易变性、耐热性能不佳的问题。如果在材料内加入填料，如玻纤、滑石粉等，可以提升材料的刚性，但材料的软触感性能会大幅度降低。
发明内容
本发明的目的是提供一种玻纤增强的软触感树脂组合物及其制备方法，提高材料的表面软触感效果，同时弥补基体材料因加入弹性体导致的刚性的下降。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种玻纤增强的软触感树脂组合物，包括以下重量份组分：热塑性树脂60～80份，玻纤母粒20～40份和耐刮擦剂 2～7份；
所述的热塑性树脂选自聚丙烯树脂PP、聚乙烯树脂PE、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物ABS、聚碳酸酯树脂PC、聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂PET、聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂PBT、尼龙6树脂PA6、尼龙66树脂PA66中的一种或几种的合金；
所述的玻纤母粒是接枝马来酸酐的弹性体和玻璃纤维的共混物。
进一步优选地，所述的弹性体中，马来酸酐的接枝率为1～3％。如果MAH的含量太低，与玻纤的接枝反应不足；如果MAH的含量太高，会有过度反应，同时热稳定性太差，不利于制备母粒。
进一步优选地，所述的弹性体为接枝马来酸酐的乙烯-辛烯弹性体POE-g-MAH、接枝马来酸酐的乙烯-丙烯弹性体EPDM-g-MAH、接枝马来酸酐的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物SBS-g-MAH、接枝马来酸酐的加氢苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物SEBS-g-MAH中的一种或几种。
优选地，所述的玻璃纤维为表面经过偶联剂处理的玻璃纤维。
进一步优选地，所述的玻璃纤维为对应树脂的专用短玻纤，目的是改善与树脂的相容性。
更进一步优选地，聚丙烯树脂PP的专用短玻纤为508H，丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物ABS和聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂PBT的专用短玻纤为534A，聚碳酸酯树脂PC的专用短玻纤为510H，尼龙树脂的专用短玻纤为560A。
优选地，所述的弹性体和玻璃纤维的质量比为1:1～3:1。
进一步优选地，所述的弹性体和玻璃纤维的质量比为1:1。
优选地，所述的玻纤母粒采用以下方法制得：将弹性体和玻璃纤维加入高速混合机中，充分混合后，再置于螺杆机中，在140～160℃挤出温度和400～600r/min 的螺杆转速下进行熔融挤出，冷却造粒。
优选地，所述的耐刮擦剂为硅酮类润滑剂。
进一步优选地，所述的硅酮类润滑剂为德固赛的H-Si 6441P。
一种上述玻纤增强的软触感树脂组合物的制备方法，将热塑性树脂、玻纤母粒和耐刮擦剂加入到高速混合机中，充分混合后，再置于螺杆机中，进行熔融挤出，冷却造粒，得到所述的玻纤增强的软触感树脂组合物。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1.为了获得软触感的表面，需要提高弹性体的添加量，为了避免材料的刚性下降，添加玻纤可以弥补刚性下降问题，而玻纤的加入会导致表面硬度的提高，降低软触感效果，本发明采用表面接枝了弹性体的玻纤母粒与树脂进行复合，表面的玻纤不但没有减弱软触感效果，反而使得弹性体更容易暴露在制件表面，这一结构，有效地提高了材料的表面软触感效果，同时也弥补了基体材料因加入弹性体导致的刚性的下降；
2.本发明将马来酸酐接枝的弹性体和玻璃纤维进行熔融挤出制备得到玻璃纤维母粒，在这一加工过程中，马来酸酐会和玻璃纤维表面的羟基反应，使得弹性体与玻璃纤维以共价键的形式进行连接，同时优选的马来酸酐的含量和挤出温度，可以让这个反应更加的温和，不至于产生交联的问题；
3.考虑到弹性体具有“吸油”特性，会将小分子或油类的刮擦剂吸收到弹性体内部，而使刮擦失效，本发明优选硅酮类的表面刮擦剂，尤其是德固赛的H-Si 6441P，进一步提升了材料表面的爽滑感，使得软触感效果进一步提升；
4.本发明获得的软触感树脂组合物，具有优异的软触感效果，同时解决了刚性偏低或表面偏硬的问题，本发明的制备过程简单，成本低，使用本发明的材料可以减少软触感漆的使用。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，以下实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例
一种玻纤增强的软触感树脂制备方法，该方法包括以下步骤：
1、玻纤母粒的制备
(1)按以下重量份对各组分备料：
玻璃纤维 50份；
弹性体 50份。
(2)将步骤(1)中各成分按上述重量份数加入到高速混合机中，充分混合后，再置于螺杆机中，在140～160℃挤出温度和500转/分钟的螺杆转速条件下进行熔融挤出，冷却造粒，得到玻纤母粒。
2、玻璃纤维增强的软触感树脂组合物的制备
(3)按表1和表2进行备料；
(4)将步骤(3)中各成分按上述重量份数加入到高速混合机中，充分混合后，再置于螺杆机中，在相应的树脂对应加工条件下进行熔融挤出，冷却造粒，得到玻璃纤维增强的软触感树脂组合物。
其中，表1的材料如下：
PP：PP4204，台塑，对应挤出温度180～220℃
ABS：ABS8434，高桥石化，对应挤出温度200～230℃
PC：PC1100，韩国乐天，对应挤出温度260～280℃
PBT：PBT1200，中国台湾长春，对应挤出温度250～280℃
PA66：EPR-24，中国神马，对应挤出温度260～290℃
GF1：PP专用508H，巨石
GF2：ABS和PBT专用534A，巨石
GF3：PC专用510H，巨石
GF4：PA专用560A，巨石
接枝POE1：POE-g-MAH，MAH接枝量为1.5％，佳易容
接枝EPDM：EPDM-g-MAH，MAH接枝量为2％，佳易容
接枝SBS1：SBS-g-MAH，MAH接枝量为3％，佳易容
接枝SBS2：SBS-g-MAH，MAH接枝量为6％，佳易容
POE：纯POE，8200，陶氏
耐刮擦剂GC1：H-Si 6441P，德固赛
耐刮擦剂GC2：CN104L，敏申化工
耐刮擦剂GC3：二甲基硅油，瓦克
性能评价方式及其实施标准：
机械性能测试：
对实施例1～8和对比例1～6所制得的软触感树脂组合物进行机械性能测试，结果如表1和表2所示：
弯曲模量FM：按照ISO 178标准测试，测试温度为23℃；
Charpy缺口冲击强度IS：按照ISO 179标准测试，冲击能量为4J，测试温度为23℃；
表面硬度R：按照ISO 2039标准测试球压痕硬度，砝码用132N
表面摩擦系数f：按照ISO 8295标准测试，测试的为动摩擦系数
触感：按照标定物纯ABS和POE8200分别定级为1和5，1到5级等级越高，软触感效果越好。
表1实施例配方重量份数及测试结果
表2对比例配方重量份数及测试结果
对比例1
与实施例1相比，不使用玻纤母粒的两步法而使采用一步法挤出，得到的材料并没有明显软触感的效果，说明弹性体没有出现在材料的表面，而是在材料的内部。
对比例2
与实施例1相比，用POE替代POE-g-MAH，得到的材料也没有明显软触感效果。
对比例3
与实施例1相比，用GC3替换GC1，由于二甲基硅油被POE吸收，所以软触感效果不佳。
对比例4
与实施例1相比，去掉了玻纤，材料表现出一定的软触感效果，但由于没有玻纤的支撑使其暴露于表面，因此改善效果一般，同时材料的刚性下降明显。
对比例5
与实施例5相比，用高马来酸酐含量的SBS2替换低马来酸酐含量的SBS1，玻纤和马来酸酐反应过度，表现表面存在交联问题，导致材料韧性下降，表面硬度提高，没有软触感效果。
对比例6
与实施例1相比，玻纤母粒的加工温度为230℃，得到的材料并没有明显软触感的效果，说明弹性体与玻纤发生剧烈反应，交联的发生导致表面硬度提高，软触感的效果下降。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种玻纤增强的软触感树脂组合物，其特征在于，包括以下重量份组分：热塑性树脂60～80份，玻纤母粒20～40份和耐刮擦剂2～7份；
所述的热塑性树脂选自聚丙烯树脂PP、聚乙烯树脂PE、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物ABS、聚碳酸酯树脂PC、聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂PET、聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂PBT、尼龙6树脂PA6、尼龙66树脂PA66中的一种或几种的合金；
所述的玻纤母粒是接枝马来酸酐的弹性体和玻璃纤维的共混物。
2.根据权利要求1所述的玻纤增强的软触感树脂组合物，其特征在于，所述的弹性体中，马来酸酐的接枝率为1～3％。
3.根据权利要求1所述的玻纤增强的软触感树脂组合物，其特征在于，所述的弹性体为接枝马来酸酐的乙烯-辛烯弹性体POE-g-MAH、接枝马来酸酐的乙烯-丙烯弹性体EPDM-g-MAH、接枝马来酸酐的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物SBS-g-MAH、接枝马来酸酐的加氢苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物SEBS-g-MAH中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的玻纤增强的软触感树脂组合物，其特征在于，所述的玻璃纤维为表面经过偶联剂处理的玻璃纤维。
5.根据权利要求1所述的玻纤增强的软触感树脂组合物，其特征在于，所述的弹性体和玻璃纤维的质量比为1:1～3:1。
6.根据权利要求5所述的玻纤增强的软触感树脂组合物，其特征在于，所述的弹性体和玻璃纤维的质量比为1:1。
7.根据权利要求1所述的玻纤增强的软触感树脂组合物，其特征在于，所述的玻纤母粒采用以下方法制得：将弹性体和玻璃纤维加入混合机中混合后，再置于螺杆机中，在140～160℃挤出温度和400～600r/min的螺杆转速下进行熔融挤出，冷却造粒。
8.根据权利要求1所述的玻纤增强的软触感树脂组合物，其特征在于，所述的耐刮擦剂为硅酮类润滑剂。
9.根据权利要求8所述的玻纤增强的软触感树脂组合物，其特征在于，所述的耐刮擦剂为H-Si 6441P。
10.一种如权利要求1～9任一项所述的玻纤增强的软触感树脂组合物的制备方法，其特征在于，将热塑性树脂、玻纤母粒和耐刮擦剂加入到混合机中混合后，再置于螺杆机中，进行熔融挤出，冷却造粒，得到所述的玻纤增强的软触感树脂组合物。
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