CN116003914A - 一种聚丙烯组合物及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种聚丙烯组合物及其制备方法和应用，所述聚丙烯组合物按重量份计，包括以下组分：聚丙烯树脂40‑80份；增韧剂5‑30份；滑石粉10‑30份；分散促进剂2‑6份；附着力促进剂0.2‑0.6份；助剂0.2‑2份。本发明提供的聚丙烯组合物不仅具有良好的力学性能，同时还具备优异的涂装附着力。

Description

一种聚丙烯组合物及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域，具体涉及一种聚丙烯组合物及其制备方法和应用。

背景技术

聚丙烯(PP)具有密度低、易加工和力学性能优异等优点，已广泛应用在汽车工业、家电及机械领域。对于汽车工业，聚丙烯主要应用在汽车内外饰零部件上，内饰件如仪表板、门板和立柱等，外饰件如保险杠、挡泥板、导流板等。保险杠需要涂装，常常会出现在保险杠边角处附着力差的问题，因此需要开发一种保险杠边角处附着力优异的聚丙烯组合物。

为了提高聚丙烯材料的喷漆附着力，人们进行了很多研究。有现有技术在聚丙烯材料中添加超支化结构的附着力促进剂，提高表面极性来提高喷漆附着力。还有在聚丙烯材料中添加有机硅两亲性聚合物(端乙烯基聚二甲基硅氧烷与甲基丙烯酸聚乙二醇酯的无规共聚物)提高表面极性，从而提高喷漆附着力。目前的这些方案虽然可以提高聚丙烯的喷漆附着力，但会影响聚丙烯的力学性能。因此，本领域尚需开发一种制备方法简单、涂装附着力和力学性能优异的聚丙烯材料，用于汽车涂装塑料零部件。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺陷，本发明提出了一种聚丙烯组合物及其制备方法和应用。本发明提供的聚丙烯组合物不仅具有良好的力学性能，同时还具备优异的涂装附着力，能够满足车辆零部件对力学性能和涂装附着力的要求。

具体通过以下技术方案实现：

一种聚丙烯组合物，按重量份计，包括以下组分：

进一步地，所述聚丙烯树脂的熔体强度为2-8cN。

本发明通过研究惊讶地发现，在聚丙烯材料中添加附着力促进剂--聚丙烯接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯(即PP-g-GMA)，PP-g-GMA的GMA基团与滑石粉相互作用，PP链段与基体树脂聚丙烯相容，进而增加了基体聚丙烯树脂与滑石粉的相互作用，使得滑石粉分散更均匀。PP-g-GMA的GMA中含有环氧基团可与底漆中的极性官能团相互反应，可提高底漆与素材的附着力。同时，添加分散促进剂提高了材料的熔体强度和粘度，使得增韧剂弹性体分散得更小，有助于底漆中溶剂溶胀增韧剂弹性体，提供更多的底漆与素材的结合铆接点，进一步提高素材的附着力。分散促进剂和附着力促进剂协同作用，可解决聚丙烯材料的涂装附着力差的问题。

其中，附着力促进剂--聚丙烯接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯优选0.3-0.5重量份，0.4重量份为最佳。当PP-g-GMA含量较低时，聚丙烯材料喷漆附着力提高不明显，聚丙烯材料的涂装附着力仍较差。当PP-g-GMA含量较高时，材料力学性能会降低。

进一步地，聚丙烯接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯的接枝率优选0.5-1.0％，0.6-0.8％为最佳。当PP-g-GMA接枝率较低时，聚丙烯材料喷漆附着力提高不明显，材料边角处喷漆附着力仍较差；当PP-g-GMA接枝率较高时，材料力学性能会降低。

进一步地，分散促进剂聚丙烯优选3-5重量份，4重量份为最佳。当聚丙烯含量较低时，材料熔体强度提高不明显，增韧剂分散改善不明显，附着力提升不明显。当聚丙烯含量较高时，材料的粘度明显增大、流动性降低，不利于成型，也不利于PP-g-GMA与滑石粉的相互作用，附着力反而变差。

进一步地，所述聚丙烯树脂为均聚聚丙烯树脂和共聚聚丙烯树脂中的一种或两种。

进一步地，所述增韧剂为乙烯-丁烯共聚物、乙烯-辛烯共聚物和苯乙烯类共聚物弹性体中的一种或多种。

进一步地，所述分散促进剂为聚丙烯，所述聚丙烯的熔体强度为31-36cN。

进一步地，所述助剂为抗氧剂和/或光稳定剂。当所述助剂为抗氧剂和光稳定剂时，所述抗氧剂的用量为0.1-1重量份，所述光稳定剂的用量为0.1-1重量份。

进一步地，所述抗氧剂为受阻酚类和/或亚磷酸酯类抗氧剂，具体可以是抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂3114、抗氧剂168、抗氧剂PEP-36中的一种或者多种。

进一步地，所述光稳定剂为受阻胺类光稳定剂，具体可以是光稳定剂UV-3808PP5和/或光稳定剂LA-402AF。

本发明还提供上述聚丙烯组合物的制备方法，包括如下步骤：

S1:按照配比,称取各组分预混合后，得到预混物；

S2：将步骤S1的预混物投入到挤出机中，进行熔融共混并挤出造粒，得到所述聚丙烯组合物。

进一步地，所述挤出机为双螺杆挤出机，双螺杆挤出机的螺杆转速为350-450r/min，熔融共混的温度为170-220℃。

本发明还提供上述聚丙烯组合物在车辆零部件中的应用，例如汽车保险杠。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明使用附着力促进剂，提升底漆与聚丙烯组合物的附着力，另外搭配上分散促进剂，分散促进剂提供了底漆与聚丙烯组合物之间更多的铆接点，能够进一步提升聚丙烯组合物的涂装附着力，能够有效解决聚丙烯材料涂装附着力差的问题，又同时不降低聚丙烯材料的力学性能。

具体实施方式

下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，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做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。

<实施例和对比例的制备>

本发明实施例和对比例所用的原材料均来源于市购，但不限于这些材料：

聚丙烯树脂：共聚聚丙烯，熔体强度为4cN，牌号EP548R，购自中海壳牌；

增韧剂：乙烯-丁烯共聚物，牌号POE ENGAGE 7447，购自陶氏化学；

滑石粉：牌号TYT-777A，购自辽宁天源；

聚丙烯接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯(PP-g-GMA 1#)：接枝率0.5％，自制；

聚丙烯接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯(PP-g-GMA 2#)：接枝率0.6％，自制；

聚丙烯接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯(PP-g-GMA 3#)：，接枝率0.7％，自制；

聚丙烯接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯(PP-g-GMA 4#)：接枝率0.8％，自制；

聚丙烯接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯(PP-g-GMA 5#)：接枝率1.0％，自制；

上述聚丙烯接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯(PP-g-GMA1#-5#)的自制过程：将过氧化二异丙苯溶解在甲基丙烯酸缩水甘油酯GMA中，接着与聚丙烯混合均匀，然后将混合物经双螺杆挤出机进行反应挤出，得到聚丙烯接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯(PP-g-GMA)；

接枝率的测试：在测试接枝率之前，需对PP-g-GMA进行纯化，将5g的PP-g-GMA样品溶于150m l热二甲苯中(110℃以上)，倒入200m l丙酮中，将没反应的GMA单体和GMA均聚物溶于丙酮中，沉淀物为纯化的PP-g-GMA。将1g纯化的PP-g-GMA溶于70m l热二甲苯中，加入4m l的0.1mo l/L三氯乙酸二甲苯溶液，在130～135℃下回流90mi n，让GMA上的环氧基团充分打开，用0.05mo l/L的KOH甲醇溶液滴定，用酚酞作指示剂，根据消耗的KOH甲醇溶液量进行接枝率计算，接枝率Gd＝142.15*(V₀-V)*c/(1000*m)。V₀是滴定未接枝的PP消耗的KOH甲醇溶液的体积(m l)，V是滴定接枝PP时消耗的KOH甲醇溶液体积(m l)，c是KOH的摩尔浓度，m是所滴定的PP-g-GMA的质量，142.15是GMA的分子量。

分散促进剂A：聚丙烯，熔体强度为34cN，牌号WB130HMS，购自北欧化工；

分散促进剂B：聚丙烯，熔体强度为31cN，WB135HMS、购自北欧化工；

分散促进剂C：聚丙烯，熔体强度为36cN，WB140HMS、购自北欧化工；

分散促进剂D：聚丙烯，熔体强度为26cN，WB260HMS、购自北欧化工；

分散促进剂E：聚丙烯，熔体强度为40cN，MFX6、购自日本聚丙烯公司；

抗氧剂1：四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯，市售，平行实验使用的是同一市售产品；

抗氧剂2：亚磷酸酯类抗氧剂，市售，平行实验使用的是同一市售产品；

光稳定剂：受阻胺类光稳定剂，市售，平行实验使用的是同一市售产品。

本发明实施例和对比例的制备方法如下：

S1:按照表1、表2、表5的配比,称取各组分预混合后，得到预混物；

S2：将步骤S1的预混物投入到双螺杆挤出机中，进行熔融共混并挤出造粒，得到聚丙烯组合物。

双螺杆挤出机的螺杆转速为400r/mi n，熔融共混的温度为200℃。

<测试标准>

本发明各实施例和对比例的性能测试标准如下：

悬臂梁缺口冲击强度：按照I SO 180-2019《塑料冲击强度的测定》测试；

弯曲模量：按照I SO 178-2019《塑料弯曲性能的测定》测试；

涂装附着力剥离强度：将上述制备的聚丙烯组合物注塑成型100*100*2mm方板样板，在方板上依次喷涂底漆，80℃烘烤5mi n，涂装色漆，80℃烘烤5mi n，喷涂清漆，80℃烘烤30mi n，得到素材喷漆后的涂层。测量涂层从素材表面剥离的拉伸强度，最终测试结果为三次测量的平均值，剥离强度单位为N/m。测试拉伸速度：50mm/mi n，剥离宽度：10mm，剥离角度：180°测试温度：23℃。

测试得到的性能参数如表3、表4和表6所示。

表1.实施例1-7配方(重量份)

	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4	实施例5	实施例6	实施例7
								聚丙烯树脂	80	80	80	80	80	40	80
增韧剂	20	20	20	20	20	30	5
								滑石粉	20	20	20	20	20	30	10
PP-g-GMA 3#	0.2	0.3	0.4	0.5	0.6	0.2	0.6
								分散促进剂A	4	4	4	4	4	4	4
抗氧剂1	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.1	0.5
								抗氧剂2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.1	0.5
光稳定剂	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0	1

表2.实施例8-17配方(重量份)

表3.实施例1-7的性能测试结果

表4.实施例8-17的性能测试结果

表5.对比例1-6配方(重量份)

表6.对比例1-6的性能测试结果

测试项目	对比例1	对比例2	对比例3	对比例4	对比例5	对比例6
							<![CDATA[悬臂梁缺口冲击强度,KJ/m<sup>2</sup>]]>	26.1	27.5	23.4	22.1	25.3	22.7
弯曲模量,MPa	2251	2213	2175	2259	2208	2165
							涂装附着力剥离强度,N/m	547	612	625	536	589	561

由表3的测试结果可得出：添加0.2-0.6份PP-g-GMA改性的聚丙烯组合物具有制备简单、喷漆附着力和力学性能优异的特性。当聚丙烯接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯含量为0.4份时，所得聚丙烯组合物涂装附着力和力学性能优异。

由表4的测试结果可得出：添加0.4份接枝率为0.7％的PP-g-GMA和4份分散促进剂的聚丙烯组合物的涂装附着力和力学性能更优。

由表6的测试结果可得出：不添加PP-g-GMA，材料的悬臂梁缺口冲击强度下降，且涂装附着力严重不合格。PP-g-GMA添加得过多或过少，也会对材料的力学性能和涂装附着力造成负面影响。分散促进剂不添加或含量较低或较高时，聚丙烯组合物的涂装附着力均较低。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种聚丙烯组合物，其特征在于，按重量份计，包括以下组分：

2.根据权利要求1所述的聚丙烯组合物，其特征在于，所述聚丙烯树脂为均聚聚丙烯树脂和共聚聚丙烯树脂中的一种或两种。

3.根据权利要求1所述的聚丙烯组合物，其特征在于，所述附着力促进剂为聚丙烯接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯，所述聚丙烯接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯的份数优选为0.3-0.5重量份，所述聚丙烯接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯的接枝率为0.5-1.0％，优选0.6-0.8％。

4.根据权利要求1所述的聚丙烯组合物，其特征在于，所述增韧剂为乙烯-丁烯共聚物、乙烯-辛烯共聚物和苯乙烯类共聚物弹性体中的一种或多种。

5.根据权利要求1所述的聚丙烯组合物，其特征在于，所述分散促进剂为聚丙烯，所述聚丙烯的熔体强度为31-36cN。

6.根据权利要求1所述的聚丙烯组合物，其特征在于，所述助剂为抗氧剂和/或光稳定剂。

7.根据权利要求6所述的聚丙烯组合物，其特征在于，所述抗氧剂为受阻酚类和/或亚磷酸酯类抗氧剂，或所述光稳定剂为受阻胺类光稳定剂。

8.一种根据权利要求1-7任一项所述的聚丙烯组合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：按照配比，称取各组分预混合后，得到预混物；

S2：将步骤S1的预混物投入到挤出机中，进行熔融共混并挤出造粒，得到所述聚丙烯组合物。

9.根据权利要求8所述的聚丙烯组合物的制备方法，其特征在于，所述挤出机为双螺杆挤出机，所述双螺杆挤出机的螺杆转速为350-450r/min，所述熔融共混的温度为170-220℃。

10.根据权利要求1-7任一项所述聚丙烯组合物在车辆零部件中的应用。