CN116218082A - 一种耐刮擦pp色母粒及其制备方法和应用 - Google Patents

一种耐刮擦pp色母粒及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种耐刮擦PP色母粒及其制备方法和应用，包括如下重量份的原料组分：载体树脂30‑55份、颜料25‑40份、抗老化添加剂10‑25份、耐刮擦剂15‑30份；所述耐刮擦剂为硅酮母粒、芥酸酰胺、聚硅氧烷的混合物；所述耐刮擦剂中硅酮母粒、芥酸酰胺、聚硅氧烷的重量配比为(15‑20)：(1‑5)：1；所述载体树脂为PP树脂或LLDPE树脂。其具有优异的耐刮擦性能，将其添加至塑料基体树脂中，降低材料表面摩擦系数，改善材料耐磨性能，使得材料具有长效的耐刮擦性能。

Description

一种耐刮擦PP色母粒及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及塑料加工助剂技术领域，具体涉及一种耐刮擦PP色母粒及其制备方法和应用。
背景技术
随着人们生活水平的日益提高，汽车行业得到快速发展，同时环保轻量化与功能性、健康化成为目前汽车行业发展的主要趋势。而塑料品种及其复合材料是其主要的结构与装饰材料，其中聚丙烯以原料来源丰富、价格低廉、密度低、刚性、耐热性、耐腐蚀性、加工性优良成为汽车行业中用量最大的塑料品种之一。
母粒又称为色母粒、塑料母粒，是由高比例的颜料或添加剂与热塑性树脂，经过良好分散而成的塑料着色剂。由于色母粒中的载体树脂将颜料和空气、水分隔离，避免了直接使用颜料时颜料的吸水和氧化现象，可以使颜料的品质长期不变，并且，颗粒状色母粒与塑料树脂混合时的扬尘较少，可以保持环境的洁净，因此色母粒得到了较为广泛的应用。
现有的聚丙烯(PP)色母粒大多为如下配方，按照重量百分比计：载体树脂(PP或LLDPE)剩余量，分散剂1～5％，颜料5～50％，抗老化添加剂(包括抗氧剂、光稳定剂、紫外线吸收剂)1～15％。在但是上述聚丙烯(PP)色母粒通常仅具有抗老化特性，并未考虑对其耐磨性进行改性，将其与PP基体树脂混合后制得的PP材料，其耐磨性较差，当上述PP材料加工制备汽车塑料内饰件或外饰件时，经常会因为耐磨性不足而造成内饰件或外饰件的磨损，导致在内饰件或外饰件表面刮花，影响汽车车用饰件的整体美观性和使用寿命。
发明内容
为了解决上述背景技术中存在的问题，本发明提供一种耐刮擦PP色母粒，其具有优异的耐刮擦性能，将其添加至塑料基体树脂中，降低材料表面摩擦系数，改善材料耐磨性能，使得材料具有长效的耐刮擦性能。此外，本发明还提供一种上述耐刮擦PP色母粒的制备工艺和其在汽车车内塑料件(如汽车门板、柱护板、仪表盘等)加工生产中的应用。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
本发明的第一方面，提供一种耐刮擦PP色母粒，包括如下重量份的原料组分：
载体树脂30-55份、颜料25-40份、抗老化添加剂10-25份、耐刮擦剂15-30份；
所述耐刮擦剂为硅酮母粒、芥酸酰胺、聚硅氧烷的混合物。
采用上述技术方案：
硅酮母粒是以各种热塑性塑料(如PP基料)为载体，有机聚硅氧烷为有效成分的一种功能母料，一方面硅酮母粒可提高热塑性树脂在熔融状态的流动性，改善填料的分散，减少挤出注塑加工的能耗，提高生产效率；另一方面也可提高最终塑料制品的表面爽滑性、降低表面摩擦系数以及改善耐磨耐刮性能等。硅酮母粒不仅具有优异的长久耐刮擦性能，而且其对制件力学性能无不良影响，在汽车内饰件长期使用过程中，有效避免因外力或清洗而造成的划痕，不迁移、耐老化、不析出、不发粘，从而保障汽车内饰件的性能与美观，广泛适用于PE、TPE、TPV、ABS、PP、PC等多种材质。
芥酸酰胺与树脂相容性好，对颜料等多种物质具有很好的分散性，其与聚合体及其他添加剂组分混合时候容易混合均匀，而且其属于低分子物质的爽滑剂，可在产品成型后持续迁移而在产品表面形成一层薄膜蜡层，降低表面摩擦系数，使产品具有良好的滑爽特性和好的防粘连性，同时降低划痕的可视性。
聚硅氧烷的分子链段相比于碳链分子链旋转位能低，分子链柔顺，表面能低，加入到塑料制品中，有机硅链段向制品表面富集而不析出，慢慢移动到零件表面，形成连续的薄膜，使得塑料制品表面更加光滑，抗划伤性能增加。
本申请中创造性的筛选采用硅酮母粒、芥酸酰胺、聚硅氧烷以特定的比例复配作为耐刮擦剂，可大幅提升产品的耐刮擦性能。
具体地，所述耐刮擦剂中硅酮母粒、芥酸酰胺、聚硅氧烷的重量配比为(15-20)：(1-5)：1。
通过对耐刮擦剂中硅酮母粒、芥酸酰胺、聚硅氧烷的用量进行调配，三者协同作用，呈现出更好的耐刮擦性能。
具体地，所述载体树脂为PP树脂或LLDPE树脂。
具体地，所述耐刮擦PP色母粒还包括分散剂3-8份。
具体地，所述分散剂为S201型。
S201型分散剂是一款含55％UHMW有机共聚物分散在二氧化硅中的硅酮粉，其通过更好地渗透至母料来改善其分散性能，降低体系的熔体粘度，改善材料的加工性能。
具体地，所述抗老化添加剂包括抗氧剂、光稳定剂、紫外线吸收剂中的一种或多种混合物。
具体地，所述抗氧剂为AO1010或AO168，所述光稳定剂为受阻胺类光稳定剂770，所述紫外线吸收剂为UV326。
本发明的第二方面，提供一种上述耐刮擦PP色母粒的制备方法，包括如下步骤：
S1、将载体树脂、颜料、抗老化添加剂、耐刮擦剂按照比例配料后加入至高速混合机中混合均匀；
S2、将步骤S1中得到的混合物料输送至挤出机中经熔融挤出，再经冷却后进入切粒机中造粒，得到粒状体，即为耐刮擦PP色母粒。
具体地，所述挤出机为双螺杆挤出机，所述双螺杆挤出机的温度为160～230℃，转速为350～450r/min。
当色母粒的载体树脂为LLDPE树脂时，控制双螺杆挤出机的温度在160～180℃；
当色母粒的载体树脂为PP树脂时，控制双螺杆挤出机的温度在190～230℃。
本发明的第三方面，提供一种上述耐刮擦PP色母粒的应用，所述耐刮擦PP色母粒与基体树脂混合，用于加工生产汽车车内塑料件。
具体地，该耐刮擦PP色母粒使用时，将其以特定的比例与基体树脂(PP)混合，再经加工制成汽车车内塑料件，包括汽车门板、柱护板、仪表盘等。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本申请的申请人经过多次试验，最终筛选采用硅酮母粒、芥酸酰胺、聚硅氧烷以特定的比例复配作为耐刮擦剂，其具有优异的耐刮擦性能，将其添加至塑料基体树脂中，降低材料表面摩擦系数，改善材料耐磨性能，使得材料具有长效的耐刮擦性能。
附图说明
下面结合附图与具体实施例对本发明作进一步详细说明。
图1为汽车门板原样照片；
图2为送检样品检测前的照片；
图3为检测中的照片；
图4为送检样品检测后的照片；
图5为送检样品检测后的特写照片。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下文将结合较佳的实施例对本发明作更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体的实施例。
除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本发明的保护范围。
除有特别说明，本发明中用到的各种试剂、原料均为可以从市场上购买的商品或者可以通过公知的方法制得的产品。
本发明提供一种耐刮擦PP色母粒，包括如下原料组分：
载体树脂30-55份、颜料25-40份、抗老化添加剂10-25份、耐刮擦剂15-30份；
耐刮擦剂为重量配比为(15-20)：(1-5)：1的硅酮母粒、芥酸酰胺、聚硅氧烷的混合物。
其中，载体树脂为PP树脂或LLDPE树脂。
耐刮擦PP色母粒还包括分散剂3-8份，分散剂为S201型。
颜料为无机颜料和/或有机颜料。
抗老化添加剂包括抗氧剂、光稳定剂、紫外线吸收剂中的一种或多种混合物。
抗氧剂为AO1010或AO168，光稳定剂为受阻胺类光稳定剂770，紫外线吸收剂为UV326。
上述耐刮擦PP色母粒的制备方法，包括如下步骤：
S1、将载体树脂、颜料、抗老化添加剂、耐刮擦剂按照比例配料后加入至高速混合机中混合均匀；
S2、、将步骤S1中得到的混合物料输送至挤出机中经熔融挤出，再经冷却后进入切粒机中造粒，得到粒状体，即为耐刮擦PP色母粒。
其中，挤出机为双螺杆挤出机，双螺杆挤出机的温度为160～230℃，转速为350～450r/min。
当色母粒的载体树脂为LLDPE树脂时，控制双螺杆挤出机的温度在160～180℃；
当色母粒的载体树脂为PP树脂时，控制双螺杆挤出机的温度在190～230℃。
该耐刮擦PP色母粒使用时，将其以特定的比例与基体树脂(PP)混合，再经加工制成汽车车内塑料件，包括汽车门板、柱护板、仪表盘等。
实施例1
一种耐刮擦PP色母粒，包括如下原料组分：
PP树脂42份、颜料30份、抗老化添加剂16份、耐刮擦剂21份、分散剂5份；
耐刮擦剂为重量配比为(15-20)：(1-5)：1的硅酮母粒、芥酸酰胺、聚硅氧烷的混合物。
分散剂为S201型。
颜料为钛白粉+有机颜料+无机颜料+炭黑。
抗老化添加剂为重量比为1：1：1的抗氧剂、光稳定剂和紫外线吸收剂的混合物。
抗氧剂为AO168，光稳定剂为受阻胺类光稳定剂770，紫外线吸收剂为UV326。
上述耐刮擦PP色母粒的制备方法，包括如下步骤：
S1、将载体树脂、颜料、抗老化添加剂、耐刮擦剂按照比例配料后加入至高速混合机中混合均匀；
S2、将步骤S1中得到的混合物料输送至双螺杆挤出机中经熔融挤出，双螺杆挤出机的温度为190℃，转速为400r/min，再经冷却后进入切粒机中造粒，得到粒状体，即为耐刮擦PP色母粒。
实施例2
一种耐刮擦PP色母粒，包括如下原料组分：
PP树脂30份、颜料25份、抗老化添加剂10份、耐刮擦剂15份、分散剂3份；
耐刮擦剂为重量配比为(15-20)：(1-5)：1的硅酮母粒、芥酸酰胺、聚硅氧烷的混合物。
分散剂为S201型。
颜料为钛白粉+有机颜料+无机颜料+炭黑。
抗老化添加剂为重量比为1：1的抗氧剂和紫外线吸收剂的混合物。
抗氧剂为AO1010，紫外线吸收剂为UV326。
上述耐刮擦PP色母粒的制备方法，包括如下步骤：
S1、将载体树脂、颜料、抗老化添加剂、耐刮擦剂按照比例配料后加入至高速混合机中混合均匀；
S2、将步骤S1中得到的混合物料输送至双螺杆挤出机中经熔融挤出，双螺杆挤出机的温度为200℃，转速为350r/min，再经冷却后进入切粒机中造粒，得到粒状体，即为耐刮擦PP色母粒。
实施例3
一种耐刮擦PP色母粒，包括如下原料组分：
PP树脂48份、颜料35份、抗老化添加剂25份、耐刮擦剂30份、分散剂8份；
耐刮擦剂为重量配比为(15-20)：(1-5)：1的硅酮母粒、芥酸酰胺、聚硅氧烷的混合物。
分散剂为S201型。
颜料为钛白粉+有机颜料+无机颜料+炭黑。
抗老化添加剂为重量比为1：1的抗氧剂、光稳定剂的混合物。
抗氧剂为AO168，光稳定剂为受阻胺类光稳定剂770，紫外线吸收剂为UV326。
上述耐刮擦PP色母粒的制备方法，包括如下步骤：
S1、将载体树脂、颜料、抗老化添加剂、耐刮擦剂按照比例配料后加入至高速混合机中混合均匀；
S2、将步骤S1中得到的混合物料输送至双螺杆挤出机中经熔融挤出，双螺杆挤出机的温度为230℃，转速为350r/min，再经冷却后进入切粒机中造粒，得到粒状体，即为耐刮擦PP色母粒。
实施例4
一种耐刮擦PP色母粒，包括如下原料组分：
LLDPE树脂55份、颜料40份、抗老化添加剂21份、耐刮擦剂26份、分散剂8份；
耐刮擦剂为重量配比为(15-20)：(1-5)：1的硅酮母粒、芥酸酰胺、聚硅氧烷的混合物。
分散剂为S201型。
颜料为钛白粉+有机颜料+无机颜料+炭黑。
抗老化添加剂为重量比为1：1：1的抗氧剂、光稳定剂、紫外线吸收剂的混合物。
抗氧剂为AO1010，光稳定剂为受阻胺类光稳定剂770，紫外线吸收剂为UV326。
上述耐刮擦PP色母粒的制备方法，包括如下步骤：
S1、将载体树脂、颜料、抗老化添加剂、耐刮擦剂按照比例配料后加入至高速混合机中混合均匀；
S2、将步骤S1中得到的混合物料输送至双螺杆挤出机中经熔融挤出，双螺杆挤出机的温度为160℃，转速为350r/min，再经冷却后进入切粒机中造粒，得到粒状体，即为耐刮擦PP色母粒。
实验例
将实施例1中制得的耐刮擦PP色母粒按照2wt％的添加量加入至PP树脂体系中，按照现有技术中门板的常规加工工艺制得汽车门板。再对制得的汽车门板进行耐刮擦性能测试，检测条件及检测过程如下：
检测项目：耐刮擦性能
(1)检测环境条件：(23±2)℃，(50±5)％RH；
(2)检测设备：型号为Erichsen 430P-I的刮擦仪，型号为CM-2500C的色差仪；
(3)检测方法：依据标准PV 3952-2015
(4)样品描述：黑色塑料成品
(5)检测条件
1.样品尺寸：约80mm×90mm
2.刮擦仪：
负载：10N；刮擦速度：1000mm/min；刮擦头直径：1mm；间距：2mm；划格数：20×20
3.色差仪：
标准光源：D65；10°观察角；几何角度：45°/0；测量孔径：11mm
4.要求：记录实测值
(6)检测数量：3pcs(成品裁样)
(7)检测过程：
将塑料件使用10N的力通过刮擦仪，对其刮痕的亮度变化值(△L)用色差仪进行处理，△L值可以反映材料耐刮擦性能，材料的刮痕轻说明其△L值越小。
(8)检测结果见表1。
表1
Figure BDA0004174967310000071
由表1中测试结果可知，本发明中添加了耐刮擦剂之后，△L值明显较小，说明材料耐刮擦性能得到了有效的提升。
(9)实验过程照片
图1为采用实施例1中的耐刮擦PP色母粒按照4wt％的添加量加入至PP树脂体系中，按照现有技术中门板的常规加工工艺制得汽车门板原样照片，图2为送检样品检测前的照片。
图3为检测中的照片，图4为送检样品检测后的照片，图5为送检样品检测后的特写照片。
综上，本发明中筛选采用硅酮母粒、芥酸酰胺、聚硅氧烷以特定的比例复配作为耐刮擦剂，其具有优异的耐刮擦性能，将其添加至塑料基体树脂中，降低材料表面摩擦系数，改善材料耐磨性能，使得材料具有长效的耐刮擦性能。
以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。

Claims (9)

1.一种耐刮擦PP色母粒，其特征在于，包括如下重量份的原料组分：
载体树脂30-55份、颜料25-40份、抗老化添加剂10-25份、耐刮擦剂15-30份；
所述耐刮擦剂为硅酮母粒、芥酸酰胺、聚硅氧烷的混合物。
2.根据权利要求1所述的耐刮擦PP色母粒，其特征在于，所述耐刮擦剂中硅酮母粒、芥酸酰胺、聚硅氧烷的重量配比为(15-20)：(1-5)：1。
3.根据权利要求1所述的耐刮擦PP色母粒，其特征在于，所述载体树脂为PP树脂或LLDPE树脂。
4.根据权利要求1所述的耐刮擦PP色母粒，其特征在于，所述耐刮擦PP色母粒还包括分散剂3-8份。
5.根据权利要求4所述的耐刮擦PP色母粒，其特征在于，所述分散剂为S201型。
6.根据权利要求1所述的耐刮擦PP色母粒，其特征在于，所述抗老化添加剂包括抗氧剂、光稳定剂、紫外线吸收剂中的一种或多种混合物。
7.根据权利要求6所述的耐刮擦PP色母粒，其特征在于，所述抗氧剂为AO1010或AO168，所述光稳定剂为受阻胺类光稳定剂770，所述紫外线吸收剂为UV326。
8.一种如权利要求1所述的耐刮擦PP色母粒的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、将载体树脂、颜料、抗老化添加剂、耐刮擦剂按照比例配料后加入至高速混合机中混合均匀；
S2、将步骤S1中得到的混合物料输送至挤出机中经熔融挤出，再经冷却后进入切粒机中造粒，得到粒状体，即为耐刮擦PP色母粒。
9.一种如权利要求1所述的耐刮擦PP色母粒的应用，其特征在于，所述耐刮擦PP色母粒与基体树脂混合，用于加工生产汽车车内塑料件。
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