CN111363248A

CN111363248A - 汽车保险杠装饰条用免喷涂聚丙烯复合材料及制备方法

Info

Publication number: CN111363248A
Application number: CN202010377610.9A
Authority: CN
Inventors: 蒋文道; 魏佳伟; 周威; 王宇
Original assignee: Suzhou Herunchang New Materials Co ltd
Current assignee: Suzhou Herunchang New Materials Co ltd
Priority date: 2020-05-07
Filing date: 2020-05-07
Publication date: 2020-07-03

Abstract

本发明公开了一种汽车保险杠装饰条用免喷涂聚丙烯复合材料，其制备原料按质量百分计包括以下组分：聚丙烯树脂60％～75％、增韧剂10％～20％、无机填料5％～10％、尼龙6 3％～8％、相容剂1％～3％、金属铝颜料1％～3％、色粉0～2％、加工助剂0.1～1.5％；金属铝颜料是通过在多面体结构的微米级二氧化硅粉体上沉积铝粉而制得的多面体金属效果铝颜料；聚丙烯树脂为高结晶均聚聚丙烯树脂。本发明还提供了汽车保险杠装饰条用免喷涂聚丙烯复合材料的制备方法。该免喷涂聚丙烯复合材料耐刮擦性好，强度、刚性和表面硬度大，形成的制品可呈现出良好的金属质感，流痕和熔接痕缺陷大幅度减轻。

Description

汽车保险杠装饰条用免喷涂聚丙烯复合材料及制备方法

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，特别涉及一种汽车保险杠装饰条用免喷涂聚丙烯复合材料及制备方法。

背景技术

随着人们对汽车产品外观的欣赏品味及绿色环保的要求越来越高，如今，传统的塑料表面加工技术已渐渐无法满足新时代的需求。对于轻、薄或短小的汽车产品的需求，使得符合国内外环保标准的高等塑料表面加工技术的产品所占的比例激增。而免喷涂材料是解决环保问题非常好的一个方法。

免喷涂材料，是一种可直接注塑、无需喷涂就能实现多彩外观效果的材料。由于少了“喷漆”这一环节，免喷涂材料更环保、成本更低。免喷涂材料既能满足环保法规、保护人体健康，又能为企业节省成本，还免去了很多麻烦。具体的，免喷涂材料具有以下优点：

1、环保。汽车VOC主要来源于油漆。由于少了喷漆这一环节，免喷涂材料可以避免油漆及喷漆过程产生的VOC，为真正的绿色环保材料。此外，免喷涂材料还可以回收，进行重新利用。

2、成本低。免喷涂材料无需喷漆，从而可以节省油漆原料成本。而且，无需喷漆的环节，也可以免去由于喷漆带来的一系列问题，如喷漆工艺达不到要求等。

对于汽车领域而言，汽车保险杠装饰条一般采用聚酯类和聚丙烯类材料。聚丙烯(PP)由于具有成本低、质量轻、强度高、耐化学性能好、加工工艺性好、易回收等优点，近十年来，其在汽车工业上的应用剧增，已成为汽车用材料中用量最多的品种。然而PP材料的表面硬度较低，耐划伤性能较差，从而导致PP部件在生产、运输及使用过程中，不可避免会受到硬物的碰擦，从而产生应力发白或表面划痕进而影响材料的美观。

现有的聚丙烯免喷涂材料存在一些缺陷，如流痕、熔接痕缺陷，耐刮擦性差，且材料产品所呈现的表观效果不佳。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种汽车保险杠装饰条用免喷涂聚丙烯复合材料及制备方法，该免喷涂聚丙烯复合材料耐刮擦性好，强度、刚性和表面硬度大，形成的制品可呈现出良好的金属质感，流痕和熔接痕缺陷大幅度减轻。

为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：

一种汽车保险杠装饰条用免喷涂聚丙烯复合材料，其制备原料按质量百分计包括以下组分：聚丙烯树脂60％～75％、增韧剂10％～20％、无机填料5％～10％、尼龙6 3％～8％、相容剂1％～3％、金属铝颜料1％～3％、色粉0～2％、加工助剂0.1～1.5％；

所述金属铝颜料是通过在多面体结构的微米级二氧化硅粉体上沉积铝粉而制得的多面体金属效果铝颜料；

所述聚丙烯树脂为高结晶均聚聚丙烯树脂。

进一步的，所述增韧剂为橡胶类增韧剂或热塑性弹性体类增韧剂，进一步优选为三元乙丙橡胶或POE弹性体。

进一步的，所述无机填料包括但不限于碳酸钙、滑石粉、硅灰石、云母粉中的一种或两种及以上的组合。

进一步的，所述无机填料为改性无机填料，其改性过程为：先利用醋酸对无机填料的表面进行预处理，然后利用钛酸酯偶联剂进行处理。

进一步的，所述相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯。

进一步的，所述金属铝颜料是采用磁控溅射镀膜技术，以铝靶为溅射源，将铝粉沉积于微米级二氧化硅粉体表面。

进一步的，所述色粉为纳米级，其粒径为130～200纳米。

进一步的，所述加工助剂包括但不限于抗氧剂、润滑剂、热稳定剂中的一种或两种及以上的组合。

本发明还提供了一种汽车保险杠装饰条用免喷涂聚丙烯复合材料的制备方法，该制备方法所使用的加工设备包括高速混合机和双螺杆挤出机，该制备方法具体包括以下步骤：

(1)按照质量百分比分别称取：聚丙烯树脂、增韧剂、无机填料、尼龙6、相容剂、金属铝颜料、色粉和加工助剂，加入到高速混合机中，充分混合均匀；

(2)将步骤(1)得到的混合物加入双螺杆挤出机中熔融混练，混练结束后，双螺杆挤出机挤出混合熔体，并经冷却后进行切粒，得到该免喷涂聚丙烯复合材料。

进一步的，所述双螺杆挤出机分为九区，各区的温度控制在170～220℃。

本发明的有益效果是：

(1)本发明的复合材料采用高结晶均聚聚丙烯为基体，由于高结晶均聚聚丙烯相比于共聚聚丙烯具有更高的强度、刚性和表面硬度，从而所得的复合材料的强度、刚性和表面硬度较大，抵抗刮擦负荷发白的能力较强，耐刮擦性好；

(2)本发明的复合材料中的尼龙6对聚丙烯具有显著的增强和增刚作用，从而提高了复合材料抵抗刮擦变形的能力，使复合材料具有更优异的耐刮擦性；

(3)本发明在复合材料中加入相容剂、无机填料和增韧剂，并设计了合理的配比，三者相互配合，实现增韧增强作用，制得韧性和刚性具佳的复合材料，提高材料的耐刮擦性；

(4)本发明的复合材料中的金属铝颜料是通过采用磁控溅射镀膜技术，以铝靶为溅射源，将铝粉沉积于多面体结构的微米级二氧化硅粉体表面制得，铝单质实现了对二氧化硅粉体表面的完整包覆，铝原子填补了二氧化硅粉体表面的凹凸粗糙结构，从而粉体表面转变为平整的金属反射面，有利于光线的反射，使得金属铝颜料在表观上呈现出金属的闪烁质感；加入有该金属铝颜料的复合材料制成的制品流痕几乎完全消除，熔接痕也大幅度减轻，表观呈现出良好且独特的金属质感。

具体实施方式

下面对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

实施例1

一种汽车保险杠装饰条用免喷涂聚丙烯复合材料，其制备原料按质量百分计包括以下组分：高结晶均聚聚丙烯树脂65％、三元乙丙橡胶(EPDM)20％、滑石粉5％、尼龙6 5％、马来酸酐接枝聚丙烯相容剂1.5％、多面体金属效果铝颜料2％、抗氧剂1.5％。

其中的金属铝颜料的制备过程为：将多面体结构的二氧化硅粉体加入到磁控溅射镀膜腔体中，在氩气气氛下，采用铝靶为溅射源，利用镀膜机对二氧化硅粉体进行镀层包覆处理，使铝单质沉积包覆于二氧化硅粉体表面。

其中的滑石粉为改性滑石粉，其改性过程为：先利用醋酸对滑石粉的表面进行预处理，然后利用钛酸酯偶联剂进行处理，实现对滑石粉的表面改性。

上述汽车保险杠装饰条用免喷涂聚丙烯复合材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)按照质量百分比分别称取：聚丙烯树脂、三元乙丙橡胶、滑石粉、尼龙6、马来酸酐接枝聚丙烯相容剂、多面体金属效果铝颜料和抗氧剂，将各原料加入到高速混合机中，充分混合均匀；

其中，双螺杆挤出机分为九区，各区的温度控制为：一区170℃、二区180℃，三区190℃，四区200℃、五区210℃，六区220℃，七区200℃，八区185℃，九区175℃。

实施例2

一种汽车保险杠装饰条用免喷涂聚丙烯复合材料，其制备原料按质量百分计包括以下组分：高结晶均聚聚丙烯树脂60％、POE弹性体15％、滑石粉10％、尼龙6 8％、马来酸酐接枝聚丙烯相容剂3％、多面体金属效果铝颜料3％、抗氧剂0.5％、色粉(炭黑)0.5％。

(1)按照质量百分比分别称取：聚丙烯树脂、POE弹性体、滑石粉、尼龙6、马来酸酐接枝聚丙烯相容剂、多面体金属效果铝颜料、抗氧剂、色粉，将各原料加入到高速混合机中，充分混合均匀；

实施例3

一种汽车保险杠装饰条用免喷涂聚丙烯复合材料，其制备原料按质量百分计包括以下组分：高结晶均聚聚丙烯树脂75％、POE弹性体10％、滑石粉8％、尼龙6 3％、马来酸酐接枝聚丙烯相容剂1％、多面体金属效果铝颜料1％、抗氧剂1.5％、色粉(酞青蓝)0.5％。

实施例3的制备方法同实施例1。

对比例1

一种汽车保险杠装饰条用聚丙烯复合材料，其制备原料按质量百分计包括以下组分：共聚聚丙烯树脂65％、三元乙丙橡胶(EPDM)10％、滑石粉15％、尼龙6 5％、马来酸酐接枝聚丙烯相容剂2.5％、传统铝颜料2％、抗氧剂0.5％。

对比例1的汽车保险杠装饰条用聚丙烯复合材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)按照质量百分比分别称取：聚丙烯树脂、三元乙丙橡胶、滑石粉、尼龙6、马来酸酐接枝聚丙烯相容剂、传统铝颜料、抗氧剂，将各原料加入到高速混合机中，充分混合均匀；

(2)将步骤(1)得到的混合物加入双螺杆挤出机中熔融混练，混练结束后，双螺杆挤出机挤出混合熔体，并经冷却后进行切粒，得到该聚丙烯复合材料。双螺杆挤出机分为九区，各区的温度控制为一区170℃、二区180℃，三区190℃，四区200℃、五区210℃，六区220℃，七区200℃，八区185℃，九区175℃。

对比例2

一种汽车保险杠装饰条用聚丙烯复合材料，其制备原料按质量百分计包括以下组分：共聚聚丙烯树脂65％、三元乙丙橡胶(EPDM)10％、滑石粉20％、马来酸酐接枝聚丙烯相容剂2.5％、传统铝颜料2％、抗氧剂0.5％。

对比例2的汽车保险杠装饰条用聚丙烯复合材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)按照质量百分比分别称取：聚丙烯树脂、三元乙丙橡胶、滑石粉、马来酸酐接枝聚丙烯相容剂、传统铝颜料、抗氧剂，将各原料加入到高速混合机中，充分混合均匀；

(2)将步骤(1)得到的混合物加入双螺杆挤出机中熔融混练，混练结束后，双螺杆挤出机挤出混合熔体，并经冷却后进行切粒，得到该免喷涂聚丙烯复合材料。双螺杆挤出机分为九区，各区的温度控制为一区170℃、二区180℃，三区190℃，四区200℃、五区210℃，六区220℃，七区200℃，八区185℃，九区175℃。

将实施例1～3以及对比例1和2所制备的聚丙烯复合材料进行注塑成型，得到标准测试样条。

力学性能测试

拉伸性能：按照GB/T 1040－2006测试，拉伸速度为50mm/min；弯曲性能:按照GB/T9341－2008测试，弯曲速度2mm/min；洛氏硬度:按照GB/T 3398.2－2008测试。力学性能测试结果见表1。

表1聚丙烯复合材料的性能测试结果

由表1可知，与对比例1和2相比，本发明实施例制备的免喷涂聚丙烯复合材料具有更高的强度、刚性和表面硬度。

耐刮擦性能测试

室温下，用直径为1mm的锥形尖以恒定的速率刮擦由实施例和对比例的复合材料制成的测试样条表面，载荷分别为2、5、7、10、15、20N，刮擦速率为100mm/s，划痕长度为100mm。刮擦结束后，用带有图像采集软件的光学显微镜观察测试样条的划痕表面形貌，并测量划痕宽度。经观察和测量，实施例1-3的复合材料所制得的测试样条承载负荷较大，出现的表面划痕可见度比较低，划痕宽度较小。对比例1和2的复合材料所制得的测试样条在负荷较低时就出现白色划痕，承载负荷小，且表面划痕明显，划痕宽度大。据此说明，实施例1-3的复合材料具有较优异的耐摩擦性。此外，观察各注塑样条，实施例1-3的复合材料所制得的注塑样条具有非常闪烁明亮的金属质感，且表面流痕和熔接痕缺陷极少。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims

1.一种汽车保险杠装饰条用免喷涂聚丙烯复合材料，其特征在于，其制备原料按质量百分计包括以下组分：聚丙烯树脂60％～75％、增韧剂10％～20％、无机填料5％～10％、尼龙63％～8％、相容剂1％～3％、金属铝颜料1％～3％、色粉0～2％、加工助剂0.1～1.5％；

所述聚丙烯树脂为高结晶均聚聚丙烯树脂。

2.根据权利要求1所述的一种汽车保险杠装饰条用免喷涂聚丙烯复合材料，其特征在于，所述增韧剂为橡胶类增韧剂或热塑性弹性体类增韧剂，优选为三元乙丙橡胶或POE弹性体。

3.根据权利要求1所述的一种汽车保险杠装饰条用免喷涂聚丙烯复合材料，其特征在于，所述无机填料包括但不限于碳酸钙、滑石粉、硅灰石、云母粉中的一种或两种及以上的组合。

4.根据权利要求3所述的一种汽车保险杠装饰条用免喷涂聚丙烯复合材料，其特征在于，所述无机填料为改性无机填料，其改性过程为：先利用醋酸对无机填料的表面进行预处理，然后利用钛酸酯偶联剂进行处理。

5.根据权利要求1所述的一种汽车保险杠装饰条用免喷涂聚丙烯复合材料，其特征在于，所述相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯。

6.根据权利要求1所述的一种汽车保险杠装饰条用免喷涂聚丙烯复合材料，其特征在于，所述金属铝颜料是采用磁控溅射镀膜技术，以铝靶为溅射源，将铝粉沉积于微米级二氧化硅粉体表面。

7.根据权利要求1所述的一种汽车保险杠装饰条用免喷涂聚丙烯复合材料，其特征在于，所述色粉为纳米级，其粒径为130～200纳米。

8.根据权利要求1所述的一种汽车保险杠装饰条用免喷涂聚丙烯复合材料，其特征在于，所述加工助剂包括但不限于抗氧剂、润滑剂、热稳定剂中的一种或两种及以上的组合。

9.如权利要求1至8任一项所述的一种汽车保险杠装饰条用免喷涂聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于，该制备方法所使用的加工设备包括高速混合机和双螺杆挤出机，该制备方法具体包括以下步骤：

10.根据权利要求9所述的一种汽车保险杠装饰条用免喷涂聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于，所述双螺杆挤出机分为九区，各区的温度控制在170～220℃。