CN106751352A - 一种超高流动性聚丙烯美学树脂复合材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种超高流动性聚丙烯美学树脂复合材料及其制备方法，这种聚丙烯复合材料包括以下重量百分比的组分：聚丙烯为30～90，增韧剂为5～20，无机填料为1～30，过氧化物母粒为2～8，金属效果颜料为0.1～4，色彩增亮剂为0.1～4，相容剂为1～5，抗氧剂为0.1～2，光稳定剂为0.1～1。本发明的聚丙烯美学树脂材料具有超高的流动性能，熔体流动速率可以达到50g/10min以上。使用这种材料制备的汽车零部件，更加容易加工，极大的改善产品表面的熔接痕、虎皮纹等外观缺陷，同时这种方法制备工艺简单、生产成本低。
Description
技术领域
本发明涉及一种超高流动性聚丙烯美学树脂复合材料及其制备方法，是一种工艺简单、综合性能良好的改性聚丙烯复合材料，属于聚合物改性和加工技术领域。
背景技术
聚丙烯作为一种通用塑料，具有加工性能优良、性价比高、耐热和化学药品性好等优点，广泛应用于汽车内外饰件中，如仪表板、门板、立柱、保险杠等。聚丙烯已经是五大通用塑料中发展最快的品种之一。
近年来，随着人们精神生活的日益丰富，人们对身边色彩的追求也越来越高，希望产品的外观有珠光、闪光效果、闪烁珠光、金属光泽等特殊效果色彩。目前这类颜色的实现主要是通过表面喷涂技术，然而喷涂技术存在工艺流程复杂、不可循环利用、综合成本高、工作环境恶劣等问题。
免喷涂技术是近年来新兴的一种新技术，是指采用带有特殊效果颜料的美学树脂通过直接注塑成型使制品具有金属光泽、珠光、闪烁珠光等特殊效果的一项技术。免喷涂材料是一种提高制品生产效率，环境友好的新型材料，已经是新材料发展趋势之一。采用免喷涂技术获得的制件可100％回收再利用，不产生对环境有毒有害的气体、粉尘等污染物质，而且容易成型、生产效率高、综合成本低。是传统喷涂技术的一种替代技术。
用于汽车免喷涂零部件的聚丙烯美学树脂复合材料为了满足汽车应用的要求与标准，特别是要具有良好的低温冲击性能和刚性，需要通过添加增韧剂来提高材料的低温冲击性能，通过添加滑石粉来提高材料的刚性。但是，随着大量增韧剂的加入，会造成汽车免喷涂零部件的外观缺陷，如熔接痕、虎皮纹等，影响其外观质量。为了弥补这种外观缺陷，往往需要注塑过程中提高注塑温度，增加注塑压力，降低注塑速度，这样会增加零部件的成型周期，而且增加生产能耗。因此，高流动性的聚丙烯美学树脂复合材料对改善零部件的外观质量，提高产量，降低生产成本等方面具有极大的应用优势。
发明内容
本发明的目的在于提供具有超高流动性聚丙烯美学树脂复合材料，以解决零部件的外观缺陷，提高产量，降低生产成本。
本发明主要通过以下技术方案来实现其目的：
一种超高流动性聚丙烯美学树脂复合材料，包括以下重量份计的原料：
所述的聚丙烯为均聚聚丙烯或嵌段共聚聚丙烯，熔体流动速率在5～80g/10min之间，测试条件为230℃，2.16kg；其中嵌段共聚聚丙烯中的共聚单体为乙烯，其含量在5～15mol％的范围内，均聚聚丙烯的结晶度在70％以上，等规度大于99％。
所述的增韧剂为乙烯-辛烯线性共聚物，其密度为0.88～0.90g/cm3，熔体流动速率为0.5～10g/10min，测试条件为230℃，2.16kg。
所述的无机填料为滑石粉、碳酸钙、硅灰石和硫酸钡中的一种或几种的组合物，其粒径范围均为1～15μm。
所述的过氧化物母粒是由99％均聚聚丙烯和1％过氧化物经过共混挤出造粒制成。
所述的过氧化物是过氧化二异丙苯或1,1-双(过氧化叔丁基)-3,3,5-三甲基环己烷。
所述金属效果颜料为表面无包覆层或有包覆层的金属颜料，其中金属颜料为铝粉、铜粉、金粉、银粉、锌粉、锡粉和铁粉中的一种或几种；所述金属颜料的形态为球状，玉米片状或者银元状；所述的表面包覆层选自聚乙烯蜡、丙烯酸酯、己二酸二辛酯，环氧大豆油和矿物油中的一种或几种的组合。金属颜料粒径为5～300μm，优选16～120μm。
所述的色彩增亮剂为粒径10～300μm的珠光效果颜料，为天然鱼鳞珠光颜料、氯氧化锆结晶珠光颜料、云母涂覆珠光颜料、二氧化硅涂覆珠光颜料、硼酸铝盐涂覆珠光颜料、人造云母涂覆珠光颜料中的一种或几种的混合物。珠光效果颜料粒径优选20～200μm。
所述的珠光效果颜料表面包覆一层或多层的金属氧化物。金属氧化物为氧化铁、氧化锌、二氧化锡、二氧化钛、氧化锑和氧化铝中的一种。
所述的相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯树脂PP-g-MAH，马来酸酐的接枝率为0.5～1.3％。
所述的抗氧剂包括主抗氧剂和辅抗氧剂，主抗氧剂选用受阻酚和硫酯类抗氧剂中的一种或几种；辅抗氧剂选用亚磷酸盐和酯类抗氧剂中的一种或两种。
所述的主抗氧剂为3114、1010和DSTP中的一种或者几种；辅抗氧剂为618和168中的一种或两种。
所述的光稳定剂选用三嗪类光稳定剂、苯并三唑、水杨酸酯类和受阻胺类光稳定剂一种或者两种的组合。
所述的超高流动性聚丙烯美学树脂复合材料的制备方法，步骤如下：
(1)按所述重量百分比称取原料；
(2)将原料置于高速混合器中混合3～5分钟；
(3)将混合均匀的原料置于双螺杆挤出机中，经熔融挤出，造粒，其工艺为：一区190～200℃，二区200～210℃，三区210～230℃，四区205～220℃；整个挤出过程的停留时间为1～2分钟。压力为12～18MPa。
本发明的优点是：
1、本发明在聚丙烯美学树脂体系中添加过氧化物母粒，使得材料具有超高的流动性能，熔体流动速率可以达到50g/10min以上。
2、本发明所制备的聚丙烯美学树脂复合材料，使用在汽车零部件中，会更加容易加工，极大的改善产品表面的熔接痕、虎皮纹等外观缺陷，可以提高产量，降低生产成本。
具体实施方式
下面通过实施例的方式进一步说明本发明，并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
实施例1
本发明聚丙烯复合材料主要组分包括72.3％聚丙烯、10％增韧剂、10％滑石粉、3％过氧化物母粒、1.5％金属效果颜料、0.5％色彩增亮剂、2％相容剂、0.1％抗氧剂3114和0.2％抗氧剂168、0.2％光稳定剂944和0.2％光稳定剂770。
实施例2
本发明聚丙烯复合材料主要组分包括69.3％聚丙烯、10％增韧剂、10％滑石粉、6％过氧化物母粒、1.5％金属效果颜料、0.5％色彩增亮剂、2％相容剂、0.1％抗氧剂3114和0.2％抗氧剂168、0.2％光稳定剂944和0.2％光稳定剂770。
实施例3
本发明聚丙烯复合材料主要组分包括58.3％聚丙烯、15％增韧剂、20％滑石粉、2％过氧化物母粒、1.5％金属效果颜料、0.5％色彩增亮剂、2％相容剂、0.1％抗氧剂3114和0.2％抗氧剂168、0.2％光稳定剂944和0.2％光稳定剂770。
实施例4
本发明聚丙烯复合材料主要组分包括55.3％聚丙烯、15％增韧剂、20％滑石粉、5％过氧化物母粒、1.5％金属效果颜料、0.5％色彩增亮剂、2％相容剂、0.1％抗氧剂3114和0.2％抗氧剂168、0.2％光稳定剂944和0.2％光稳定剂770。
实施例5
本发明聚丙烯复合材料主要组分包括46.3％聚丙烯、15％增韧剂、30％滑石粉、4％过氧化物母粒、1.5％金属效果颜料、0.5％色彩增亮剂、2％相容剂、0.1％抗氧剂3114和0.2％抗氧剂168、0.2％光稳定剂944和0.2％光稳定剂770。
实施例6
本发明聚丙烯复合材料主要组分包括42.3％聚丙烯、15％增韧剂、30％滑石粉、8％过氧化物母粒、1.5％金属效果颜料、0.5％色彩增亮剂、2％相容剂、0.1％抗氧剂3114和0.2％抗氧剂168、0.2％光稳定剂944和0.2％光稳定剂770。
对比例1
本对比例聚丙烯复合材料主要组分包括75.3％聚丙烯、10％增韧剂、10％滑石粉、1.5％金属效果颜料、0.5％色彩增亮剂、2％相容剂、0.1％抗氧剂3114和0.2％抗氧剂168、0.2％光稳定剂944和0.2％光稳定剂770。
对比例2
本对比例聚丙烯复合材料主要组分包括60.3％聚丙烯、15％增韧剂、20％滑石粉、1.5％金属效果颜料、0.5％色彩增亮剂、2％相容剂、0.1％抗氧剂3114和0.2％抗氧剂168、0.2％光稳定剂944和0.2％光稳定剂770。
对比例3
本对比例聚丙烯复合材料主要组分包括50.3％聚丙烯、15％增韧剂、30％滑石粉、1.5％金属效果颜料、0.5％色彩增亮剂、2％相容剂、0.1％抗氧剂3114和0.2％抗氧剂168、0.2％光稳定剂944和0.2％光稳定剂770。
所述实施例和对比例主要成分质量百分含量见表1。
表1实施例1～6和对比例1～3主要组分含量(质量百分含量)
在所述实施例及对比例复合材料配方中，所述的聚丙烯为共聚丙烯，熔体流动速率为50g/10min。所述的增韧剂POE为美国Dupont公司产的线形乙烯-辛烯共聚物，商品牌号为Engage 8180，密度为0.863g/cm3，熔体流动速率为0.5g/10min。所述的无机填料为1250目滑石粉，平均粒径为10微米。所述的金属效果颜料为银元型铝粉颜料，平均粒径为50μm，载体为聚乙烯蜡。所述的色彩增亮剂为人造云母珠光颜料，粒径为20-150μm，表面包覆一层二氧化钛氧化物。所述的主抗氧剂3114为BASF公司生产，商品牌号为Irganox 3114，化学名称为3,5-二叔丁基-4-羟基苄基磷酸二乙酯；辅抗氧剂168为BASF公司生产，商品牌号为Irgafos 168，化学名称为三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯。所述的光稳定剂944为BASF公司生产，化学名称为聚{[6-[(1,1,3,3-四甲基丁基)氨基]]-1,3,5-三嗪-2,4-双[(2,2,6,6,-四甲基-哌啶基)亚氨基]-1,6-己二撑[(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)亚氨基]}，光稳定剂770为BASF公司生产，化学名称为双(2,2,6,6-四甲基哌啶基)癸二酸酯。
所述实施例和对比例中各树脂和各种添加剂在高速混合器中干混3～5分钟，再在双螺杆挤出机中经熔融挤出，造粒，其工艺为：一区190～200℃，二区200～210℃，三区210～220℃，四区205～215℃；停留时间为1～2分钟，压力为12～18Mpa。
将按所述方法完成造粒的粒子材料在90～100℃的鼓风烘箱中干燥2～3小时，然后再将干燥好的粒子材料在注射成型机上进行注射成型制样，进行性能测试。
熔体流动速率测试按ISO1133进行，测试条件为230℃×2.16Kg；拉伸性能测试按ISO527-2进行，试样尺寸为170×10×4mm，拉伸速度为50mm/min；弯曲性能测试按ISO178进行，试样尺寸为80×10×4mm，弯曲速度为2mm/min，跨距为64mm；简支梁缺口冲击强度按ISO179/1eA进行，试样尺寸为80×10×4mm，缺口深度为试样厚度的三分之一，测试温度为23℃；
本发明实施例1～6与对比例1～3性能检测结果见表2。
表2实施例1～6和对比例1～3性能测试结果
从实施例1～6与对比例1～3的对比可以看出，在不同的聚丙烯美学树脂材料中添加适量的过氧化物母粒，均可以显著地提高聚丙烯美学树脂材料的熔体流动速率，从实施例2、4、6可以看出，材料的熔体流动速率可以达到50g/10min以上。该材料对改善零部件的外观质量，提高产量，降低生产成本等方面具有极大的应用优势。
以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但其只是作为范例，本发明并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对本发明进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所作的均等变换和修改，都应涵盖在本发明的范围。
Claims (17)
1.一种超高流动性聚丙烯美学树脂复合材料，其特征在于：包括以下重量份计的原料：
2.根据权利要求1所述的一种超高流动性聚丙烯美学树脂复合材料，其特征在于：所述的聚丙烯为均聚聚丙烯或嵌段共聚聚丙烯，熔体流动速率在5～80g/10min之间，测试条件为230℃，2.16kg；其中嵌段共聚聚丙烯中的共聚单体为乙烯，其含量在5～15mol％的范围内，均聚聚丙烯的结晶度在70％以上，等规度大于99％。
3.根据权利要求1所述的一种超高流动性聚丙烯美学树脂复合材料，其特征在于：所述的增韧剂为乙烯-辛烯线性共聚物，其密度为0.88～0.90g/cm3，熔体流动速率为0.5～10g/10min，测试条件为230℃，2.16kg。
4.根据权利要求1所述的一种超高流动性聚丙烯美学树脂复合材料，其特征在于：所述的无机填料为滑石粉、碳酸钙、硅灰石和硫酸钡中的一种或几种的组合物，其粒径范围均为1～15μm。
5.根据权利要求1所述的一种超高流动性聚丙烯美学树脂复合材料，其特征在于：所述的过氧化物母粒是由99％均聚聚丙烯和1％过氧化物经过共混挤出造粒制成。
6.根据权利要求5所述的一种超高流动性聚丙烯美学树脂复合材料，其特征在于：所述的过氧化物是过氧化二异丙苯或1,1-双(过氧化叔丁基)-3,3,5-三甲基环己烷。
7.根据权利要求1所述的一种超高流动性聚丙烯美学树脂复合材料，其特征在于：所述金属效果颜料为表面无包覆层或有包覆层的金属颜料，其中金属颜料为铝粉、铜粉、金粉、银粉、锌粉、锡粉和铁粉中的一种或几种；所述的表面包覆层选自聚乙烯蜡、丙烯酸酯、己二酸二辛酯，环氧大豆油和矿物油中的一种或几种的组合。
8.根据权利要求7所述的一种超高流动性聚丙烯美学树脂复合材料，其特征在于：所述金属颜料的形态为球状，玉米片状或者银元状；金属颜料粒径为5～300μm。
9.根据权利要求7所述的一种超高流动性聚丙烯美学树脂复合材料，其特征在于：金属颜料粒径为16～120μm。
10.根据权利要求1所述的一种超高流动性聚丙烯美学树脂复合材料，其特征在于：所述的色彩增亮剂为粒径10～300μm的珠光效果颜料，为天然鱼鳞珠光颜料、氯氧化锆结晶珠光颜料、云母涂覆珠光颜料、二氧化硅涂覆珠光颜料、硼酸铝盐涂覆珠光颜料、人造云母涂覆珠光颜料中的一种或几种的混合物。
11.根据权利要求10所述的一种超高流动性聚丙烯美学树脂复合材料，其特征在于：珠光效果颜料粒径为20～200μm。
12.根据权利要求10所述的一种超高流动性聚丙烯美学树脂复合材料，其特征在于：所述的珠光效果颜料表面包覆一层或多层的金属氧化物；金属氧化物为氧化铁、氧化锌、二氧化锡、二氧化钛、氧化锑和氧化铝中的一种。
13.根据权利要求1所述的一种超高流动性聚丙烯美学树脂复合材料，其特征在于：所述的相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯树脂PP-g-MAH，马来酸酐的接枝率为0.5～1.3％。
14.根据权利要求1所述的一种超高流动性聚丙烯美学树脂复合材料，其特征在于：所述的抗氧剂包括主抗氧剂和辅抗氧剂，主抗氧剂选用受阻酚和硫酯类抗氧剂中的一种或几种；辅抗氧剂选用亚磷酸盐和酯类抗氧剂中的一种或两种。
15.根据权利要求14所述的一种超高流动性聚丙烯美学树脂复合材料，其特征在于：所述的主抗氧剂为3114、1010和DSTP中的一种或者几种；辅抗氧剂为618和168中的一种或两种。
16.根据权利要求1所述的一种超高流动性聚丙烯美学树脂复合材料，其特征在于：所述的光稳定剂选用三嗪类光稳定剂、苯并三唑、水杨酸酯类和受阻胺类光稳定剂一种或者两种的组合。
17.根据权利要求1-16任意之一所述的超高流动性聚丙烯美学树脂复合材料的制备方法，其特征在于：其步骤如下：
(1)按所述重量百分比称取原料；
(2)将原料置于高速混合器中混合3～5分钟；
(3)将混合均匀的原料置于双螺杆挤出机中，经熔融挤出，造粒，其工艺为：一区190～200℃，二区200～210℃，三区210～230℃，四区205～220℃；整个挤出过程的停留时间为1～2分钟。压力为12～18MPa。
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