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CN111849108B - 一种高光免喷涂聚合物合金及其制备方法 - Google Patents

一种高光免喷涂聚合物合金及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高光免喷涂聚合物合金及其制备方法，其由以下组分按照重量份构成：PP 20~50份，ASA30~60份，纳米二硫化钼3~10份，相容剂5~10份，成核剂0.2份，抗氧剂0.5份，分散剂0.2份。本发明中的聚合物合金光泽度极高且力学性能优异，材料在整体很低的成本下具备较高的性能，可以作为替代以往较高成本的高光材料的方案之一。

Description

一种高光免喷涂聚合物合金及其制备方法
技术领域
本发明属于塑料领域，具体涉及一种高光免喷涂聚合物合金及其制备方法。
背景技术
随着汽车、家电、消费电子等市场的不断发展，在满足功能需求的前提下，人们对产品的追求不仅仅限于靓丽的外观，环保、低VOC也开始成为衡量产品性能的一个重要指标。传统的塑料件经过喷涂处理后可以获得各种色彩的外观效果，但是喷涂工艺繁琐而且污染严重，深受厂家诟病。而免喷涂材料的出现很好的满足上述要求，因此在家电、汽车、3C、日用品等领域广受欢迎。不过目前的免喷涂材料也存在着一定的技术瓶颈。由于塑料基材中添加的各种金属粉和颜料等助剂，与基体树脂的相容性较差，在注塑成型过程中，容易产生一定的熔接线、流痕等外观缺陷，给厂家在使用的过程中造成诸多问题。
高黑亮聚合物材料是目前应用较为广泛的一种免喷涂材料，该材料利用普通黑色着色剂，产品黑亮度较高，主要应用于汽车内外饰件、3C领域等。目前常用的高黑亮聚合物基材主要有PC、PC/ABS、PC/PMMA、ASA材料等，这些材料通常成本较高，加工窗口较窄，且部分产品的耐热性能较差，易蠕变，无法承受较高的使用温度。
发明内容
基于此，本发明提供了一种高光免喷涂聚合物合金，以高光ASA材料与无规共聚聚丙烯作为复合基材，同时添加优化配比的相容剂，得到了光泽度极高且力学性能优异的合金材料。同时添加纳米二硫化钼提高了合金财材料的热稳定性，使材料在整体成本较低的情况下还具有较高的性能。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种高光免喷涂聚合物合金，由以下组分按照重量份构成：
Figure BDA0002043765220000011
所述纳米二硫化钼为剥离处理的二硫化钼粉料。
进一步的，所述PP为230℃，2.16kg条件下熔融指数≤15g/10min的无规共聚PP，这一类的无规共聚聚丙烯具有较高的透明度。
进一步的，所述ASA为一般级ASA树脂。ASA作为一种耐老化、不含双键的化学结构，有比ABS抗老10倍以上的性能，其具有良好的机械物理性能，很强的耐候性，比较好的耐高温性能，是一种防静电材料，能使表面少积灰尘。ASA分为一般级、押出级和耐热级，其中，一般级ASA树脂具有高流动性以及高光泽的特点，广泛用于户外及耐候需求的产品中，因此，本发明优选了一般级ASA树脂。
进一步的，所述剥离处理的方法为：将1～5份二硫化钼粉料超声分散于50～100份50％氯化铵水溶液中，将超声后的分散液转移至高压反应釜中于120℃密闭反应72h后，将反应液离心水洗至洗液呈中性，收集沉淀并于60℃下真空干燥24h，制得所述纳米二硫化钼。这种二硫化钼粉料剥离处理的方法，在提高二硫化钼性能的同时，能有效避免纳米粒子的重新团聚，从而提高制得的聚合物合金的性能。
进一步的，所述相容剂为聚丙烯接枝马来酸酐、乙烯-丙烯酸酯共聚物、乙烯-丙烯酸共聚物、乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物中的一种或两种的混合。
进一步的，所述成核剂为聚烯烃透明成核剂。
进一步的，所述抗氧剂为β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八醇酯(抗氧剂1076)、三-(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯(抗氧剂168)、N-苯基-N’-环己基对苯二胺(防老剂4010)、硫代二丙酸双十八醇酯(抗氧剂DSTDP)中至少三种的混合。
优选的，所述抗氧剂为β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八醇酯、三-(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯、N-苯基-N’-环己基对苯二胺、硫代二丙酸双十八醇酯中任意三种按照质量比1:1:1的混合。
进一步的，所述分散剂为有机分散剂。所述的有机分散剂可以是十二烷基硫酸钠、甲基戊醇、古尔胶或硬脂酰胺类分散剂，可以理解的是，上述有机分散剂仅用于举例而不用于限定本发明的保护范围，本领域技术人员知晓的有机分散剂均可以用于本发明的技术方案中。
本发明的另一个目的在于提供上述高光免喷涂聚合物合金的制备方法，包括以下步骤：
按照配比将PP、ASA、纳米二硫化钼、相容剂、成核剂、抗氧剂和分散剂加入高混机中混合5～15min；然后将混合均匀的物料加入双螺杆挤出机中经混炼、挤出、冷却切粒后得到高光免喷涂聚合物合金粒料，其中双螺杆挤出机中各挤出区间的挤出温度分别是160～170℃、160～170℃、175～185℃、185～195℃、190～200℃、200～210℃、200～210℃、200～210℃、200～210℃、210～220℃。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明提供的高光免喷涂聚合物合金，以高光ASA材料与无规共聚聚丙烯材料作为复合基材，以双亲性两嵌段共聚物作为相容剂，得到了光泽度极高且力学性能优异的合金材料，成核剂催化得到的具有一定结晶性能的聚丙烯组分、以及添加的纳米二硫化钼粉体提高了合金材料的热稳定性，使材料在整体很低的成本下具备较高的性能，可以作为替代以往较高成本的高光材料的方案之一。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将结合具体的实施例对本发明进行更全面的描述。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。
以下实施例和对比例中助剂均来自市售，所采用的聚丙烯为230℃，2.16kg条件下熔融指数≤15g/10min的无规共聚PP，采用的ASA为一般级ASA树脂，纳米二硫化钼的剥离处理方法为：将1～5份二硫化钼粉料超声分散于50～100份50％氯化铵水溶液中，将超声后的分散液转移至高压反应釜中于120℃密闭反应72h后，将反应液离心水洗至洗液呈中性，收集沉淀并于60℃下真空干燥24h，制得所述纳米二硫化钼。
实施例1
将PP 20份，ASA 60份，纳米二硫化钼10份，聚丙烯接枝马来酸酐5份，聚丙烯透明成核剂0.2份，抗氧剂(质量比为1:1:1的抗氧剂1076、抗氧剂168和防老剂4010的混合)0.5份，十二烷基硫酸钠0.2份加入高混机进行混合5min；然后将混合均匀的物料加入双螺杆挤出机中经混炼、挤出，冷却切粒后得到高光免喷涂聚合物合金粒料；其中双螺杆挤出机中各挤出区间的挤出温度分别是170℃、170℃、185℃、195℃、200℃、210℃、210℃、210℃、210℃、220℃。产品性能如表1所示。
实施例2
将PP 20份，ASA 60份，纳米二硫化钼10份，乙烯-丙烯酸酯共聚物2.5份，乙烯-丙烯酸共聚物2.5份、聚丙烯透明成核剂0.2份，抗氧剂(质量比为1:1:1的抗氧剂1076、抗氧剂DSTDP和防老剂4010的混合)0.5份，古尔胶0.2份加入高混机进行混合5min；然后将混合均匀的物料加入双螺杆挤出机中经混炼、挤出，冷却切粒后得到高光免喷涂聚合物合金粒料；其中双螺杆挤出机中各挤出区间的挤出温度分别是170℃、170℃、185℃、195℃、200℃、210℃、210℃、210℃、210℃、220℃。产品性能如表1所示。
实施例3
将PP 50份，ASA 30份，纳米二硫化钼3份，聚丙烯接枝马来酸酐2.5份，乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物2.5份，聚丙烯透明成核剂0.2份，抗氧剂(质量比为1:1:1的抗氧剂1076、抗氧剂168和抗氧剂DSTDP的混合)0.5份，甲基戊醇0.2份加入高混机进行混合15min；然后将混合均匀的物料加入双螺杆挤出机中经混炼、挤出，冷却切粒后得到高光免喷涂聚合物合金粒料；其中双螺杆挤出机中各挤出区间的挤出温度分别是160℃、160℃、175℃、185℃、190℃、200℃、200℃、200℃、200℃、210℃。产品性能如表1所示。
实施例4
将PP 30份，ASA40份，纳米二硫化钼5份，乙烯-丙烯酸酯共聚物4份，乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物6份，聚丙烯透明成核剂0.2份，抗氧剂(质量比为1:1:1的抗氧剂1076、抗氧剂168和防老剂4010的混合)0.5份，硬酯酰胺0.2份加入高混机进行混合15min；然后将混合均匀的物料加入双螺杆挤出机中经混炼、挤出，冷却切粒后得到高光免喷涂聚合物合金粒料；其中双螺杆挤出机中各挤出区间的挤出温度分别是160℃、160℃、175℃、185℃、190℃、200℃、200℃、200℃、200℃、210℃。产品性能如表1所示。
表1
测试项目/单位 测试标准 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4
密度/g/cm<sup>3</sup> ISO 1183 1.018 1.005 1.013 0.982
热变形温度(0.45MPa)/℃ ISO 75 108 105 92 103
悬臂梁缺口冲击强度/kJ/m<sup>2</sup> ISO 180 16.9 21.9 14.3 24.1
光泽度 ISO 2813 90 88 69 85
对比例1
将ASA 85份，纳米二硫化钼10份，聚丙烯透明成核剂0.2份，抗氧剂(质量比为1:1:1的抗氧剂1076、抗氧剂168和防老剂4010的混合)0.5份，十二烷基硫酸钠0.2份加入高混机进行混合5min；然后将混合均匀的物料加入双螺杆挤出机中经混炼、挤出，冷却切粒后得到高光免喷涂聚合物合金粒料；其中双螺杆挤出机中各挤出区间的挤出温度分别是170℃、170℃、185℃、195℃、200℃、210℃、210℃、210℃、210℃、220℃。产品性能如表2所示。
对比例2
将PP 20份，ASA 60份，未剥离处理的二硫化钼10份，聚丙烯接枝马来酸酐5份，聚丙烯透明成核剂0.2份，抗氧剂(质量比为1:1:1的抗氧剂1076、抗氧剂168和防老剂4010的混合)0.5份，十二烷基硫酸钠0.2份加入高混机进行混合5min；然后将混合均匀的物料加入双螺杆挤出机中经混炼、挤出，冷却切粒后得到高光免喷涂聚合物合金粒料；其中双螺杆挤出机中各挤出区间的挤出温度分别是170℃、170℃、185℃、195℃、200℃、210℃、210℃、210℃、210℃、220℃。产品性能如表2所示。
对比例3
将PP 25份，ASA 60份，纳米二硫化钼10份，聚丙烯透明成核剂0.2份，抗氧剂(质量比为1:1:1的抗氧剂1076、抗氧剂168和防老剂4010的混合)0.5份，十二烷基硫酸钠0.2份加入高混机进行混合5min；然后将混合均匀的物料加入双螺杆挤出机中经混炼、挤出，冷却切粒后得到高光免喷涂聚合物合金粒料；其中双螺杆挤出机中各挤出区间的挤出温度分别是170℃、170℃、185℃、195℃、200℃、210℃、210℃、210℃、210℃、220℃。产品性能如表2所示。
表2
测试项目/单位 测试标准 实施例1 对比例1 对比例2 对比例3
密度/g/cm<sup>3</sup> ISO 1183 1.018 1.056 1.020 1.017
热变形温度(0.45MPa)/℃ ISO 75 108 95 101 96
悬臂梁缺口冲击强度/kJ/m<sup>2</sup> ISO 180 16.9 11.3 14.2 9.6
光泽度 ISO 2813 90 91 85 62
从表1和表2可以看出，通过本发明获得的合金材料具有良好的光泽度，同时其耐热性能和韧性良好。对比表1和表2中的性能数据可以明显发现复合基材具备的良好性能是单纯的ASA材料无法比拟的，纳米二硫化钼填充明显提高了材料的耐热性能，而且没有对材料的光泽度产生不良影响，经过剥离处理的纳米二硫化钼填充比未剥离处理的二硫化钼填充，其光泽度明显更优；而相容剂的加入提高了合金材料两组份基材的相容性，很大程度上降低了相分离对材料性能与光泽度的影响。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (7)

1.一种高光免喷涂聚合物合金，其特征在于，其由以下组分按照重量份构成：
PP 20~50份，
ASA 30~60份，
纳米二硫化钼 3~10份，
相容剂 5~10份，
成核剂 0.2份，
抗氧剂 0.5份，
分散剂 0.2份；
所述PP为230℃，2.16kg条件下熔融指数≤15g/10min的无规共聚PP；所述成核剂为聚烯烃透明成核剂；
所述纳米二硫化钼为剥离处理的二硫化钼粉料，具体的剥离处理的方法为：将1~5份二硫化钼粉料超声分散于50~100份质量分数为50%氯化铵水溶液中，将超声后的分散液转移至高压反应釜中于100~120℃密闭反应72~96h后，将反应液离心水洗至洗液呈中性，收集沉淀并于60℃下真空干燥24h，制得所述纳米二硫化钼。
2.如权利要求1所述的高光免喷涂聚合物合金，其特征在于，所述ASA为一般级ASA树脂。
3.如权利要求1所述的高光免喷涂聚合物合金，其特征在于，所述相容剂为聚丙烯接枝马来酸酐、乙烯-丙烯酸酯共聚物、乙烯-丙烯酸共聚物、乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物中的一种或两种的混合。
4.如权利要求1所述的高光免喷涂聚合物合金，其特征在于，所述抗氧剂为β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八醇酯、三-(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯、N-苯基-N’-环己基对苯二胺、硫代二丙酸双十八醇酯中至少三种的混合。
5.如权利要求4所述的高光免喷涂聚合物合金，其特征在于，所述抗氧剂为β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八醇酯、三-(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯、N-苯基-N’-环己基对苯二胺、硫代二丙酸双十八醇酯中任意三种按照质量比1:1:1的混合。
6.如权利要求1所述的高光免喷涂聚合物合金，其特征在于，所述分散剂为有机分散剂。
7.一种如权利要求1~6任一项所述的高光免喷涂聚合物合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
按照配比将PP、ASA、纳米二硫化钼、相容剂、成核剂、抗氧剂和分散剂加入高混机中混合5~15min；然后将混合均匀的物料加入双螺杆挤出机中经混炼、挤出、冷却切粒后得到高光免喷涂聚合物合金粒料，其中双螺杆挤出机中各挤出区间的挤出温度分别是160~170℃、160~170℃、175~185℃、185~195℃、190~200℃、200~210℃、200~210℃、200~210℃、200~210℃、210~220℃。
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