一种免喷涂美学塑料的制备方法与流程

1.本发明涉及功能塑料制备的技术领域，公开了一种免喷涂美学塑料的制备方法。


背景技术：

2.塑料在汽车、家用电器、电子产品、玩具、工艺品等方面广泛使用，为了达到良好的品质外观，大多需要进行喷涂、镀金等处理。然而喷涂、镀金的塑料制品耐划伤性差，表面容易老化发暗，产品品质提升局限性很大。特别是在塑料表面喷涂漆面必须使用有机溶剂涂料，对环境造成极大的污染。
3.为了进一步提升塑料制品的品质，免喷涂美学塑料技术近些年得到了快速发展。免喷涂美学塑料是一种通过对塑料进行特殊的改性处理，其直接可以一次注塑形成高品质外观的功能塑料，根据需求可以设计得到诸如金属、珠光、闪光效果等不同质感的塑料。
4.免喷涂美学塑料的核心技术是使功能颜料高效地分散在树脂中，不需要再进行表面喷涂修饰，环保无污染。使用这种塑料可以大幅提升塑料制品的品质，尤其是满足差异化、个性化、多样化、差别化的客户需求。
5.为了使功能颜料高效的分散在树脂并形成良好的均一效果，免喷涂塑料对颜料的分散性、稳定性要求极高。受塑料改性技术的限制，目前免喷涂塑料的分散性还存在诸多问题。主要表现在流动均一性较差，容易产生流痕，以及功能颜料与树脂相容结合不佳，容易产生脱粉等。
6.另外，用于免喷涂塑料的功能颜料大都含有金属粉，容易受外界环境而氧化褪色，从而影响色泽等，因此需要解决免喷涂塑料的耐候性。
7.中国发明专利公开号cn102372904b公开了一种改善铝粉颜料亲和性的美学树脂的制备方法，为了改善铝粉颜料与树脂的亲和性，增加颜料与树脂的结合性，采用有机溶剂处理铝粉，再用偶联剂处理，改善了铝粉颜料与树脂的亲和力，但仍难以实现良好的均一效果。
8.中国发明专利公开号cn106317752b公开了一种高耐候美学树脂及其制备方法，通过加入纳米氧化锌、纳米氧化硅、纳米氧化钛等提升了树脂的耐候性，但不能有效解决金属颜料的抗氧化性。
9.根据上述，现有方案中的免喷涂塑料存在颜料分散性及抗氧化性较差的缺点，使得免喷涂塑料难以保持持久的光亮，本发明提出了一种免喷涂美学塑料的制备方法，可有效解决上述技术问题。


技术实现要素：

10.现有技术的免喷涂塑料存在颜料分散性及抗氧化性较差的缺点，本发明通过以下技术方案解决上述问题：一种免喷涂美学塑料的制备方法，制备的具体过程为：（1）将eva、聚乙烯蜡加入搅拌机中，在110~120℃搅拌15
‑
20min，使其成为浆状，得
到浆料；（2）先将金属粉与聚乙二醇8000加入高速分散机分散20~30min，在高速搅拌摩擦作用下金属粉充分分散，然后均匀向高速分散机喷洒加入聚硅氮烷，继续分散20~30min，得到预包覆金属颜料；所述聚乙二醇8000的加入量为金属粉质量的0.2~0.3%；所述聚硅氮烷的加入量为金属粉质量的1~1.5%；（3）先将步骤（1）得到的浆料、步骤（2）得到的预包覆金属颜料、珠光粉、色料搅拌混合成浆，然后在三辊研磨机中研磨分散25~30min，得到分散色浆，再冷却、粉碎，得到颗粒状色料；（4）将颗粒状色料与基体树脂混合均匀，挤出造粒，得到一种免喷涂美学塑料。
11.步骤（1）采用eva、聚乙烯蜡制备浆料，其中，eva是一种在较低温度具有良好流动性的聚合物，加热到一定温度后熔融变成能流动的液体，有利于配制浆体，而聚乙烯蜡不但是分散剂，而且加热熔化为浆状，利于后续步骤中的颜料分散。为保证eva具有良好的流动性，作为本发明的优选，步骤（1）所述eva的熔体指数大于50g/10min。作为本发明的进一步优选，步骤（1）所述各原料配比为，按重量份计，eva 2重量份、聚乙烯蜡1重量份。
12.步骤（2）是对金属颜料的预包覆，其目的是提高金属粉的抗氧化、耐腐蚀性。公知的，金属粉表面具有羟基，本发明通过聚乙二醇8000对金属粉进行分散改性，使其表面羟基活化，且羟基数量增加。进一步的，本发明利用聚硅氮烷对金属粉进行包裹处理，聚硅氮烷具有si
‑
nh
‑
si键，其容易在室温固化，同时si
‑
nh
‑
si键和金属粉表面的
‑
oh容易反应，形成透明的包覆层，这一包覆使金属粉与外界隔绝，从而表现为良好的抗氧化、耐腐蚀性，作为颜料用于免喷涂塑料具有持久的光亮。作为本发明的优选，步骤（2）所述金属粉为铝粉、银粉、铜粉、不锈钢粉中的一种；所述金属粉的粒径为20~50μm。
13.通常的，在实际操作中，将颜料分散于树脂，由于树脂热熔时属于高粘度，造成颜料分散困难，而且颜料使用量少，如果分散不均，很容易造成制品发花。为此，本发明首先制备了具有良好流动性的浆状物，并将颜料分散在浆状物中在三辊研磨机中研磨分散形成色浆，再与基体树脂分散，使颜料的分散性大幅度提升。
14.步骤（3）通过珠光粉与预包覆金属颜料配合，获得具有闪烁光泽的免喷涂美学树脂的颗粒状色料，根据需要可以选择加入不同色料，调制成不同颜色。所述色料选用满足塑料高温加工的有机或无机色料成品。作为本发明的优选，步骤（3）所述珠光粉为云母粉、玻璃粉中的一种；所述色料为钛白粉、硫酸钡、炭黑、氧化铁红、氧化铁黄、氧化铬绿中的一种。作为本发明的进一步优选，步骤（3）所述各原料配比为，按重量份计，浆料50~60重量份、预包覆金属颜料8~10重量份、珠光粉1~2重量份、色料0~1重量份。
15.进一步的，步骤（3）采用三辊研磨机进行研磨分散，通过水平的三个辊筒的表面相互挤压及不同速度的摩擦而达到研磨分散效果。作为本发明的优选，步骤（3）所述三辊研磨机慢辊、中辊、快辊的转速比为1：3：9。为了确保在浆态下研磨，所述三辊研磨机的辊筒温度控制在100~110℃。
16.步骤（4）中所述基体树脂根据具体需要选择，作为本发明的优选，步骤（4）所述基体树脂为聚丙烯（pp）、聚乙烯（pe）、丙烯腈
‑
丁二烯
‑
苯乙烯共聚物（abs）、聚对苯二甲酸乙二酯（pet）、尼龙（pa）、聚乳酸（pla）、聚己二酸
‑
对苯二甲酸丁二酯（pbat）、聚丁二酸丁二醇酯（pbs）中的一种。作为本发明的进一步优选，步骤（4）所述各原料配比为，按重量份计，颗
粒状色料1~2重量份、基体树脂8~9重量份。
17.本发明提供的一种免喷涂美学塑料的制备方法，先将eva、聚乙烯蜡搅拌混合成为浆状，得到浆料；然后以聚乙二醇8000对金属粉进行分散改性，并以聚硅氮烷进行包覆，得到预包覆金属颜料；进一步将浆料、预包覆金属颜料、珠光粉、色料搅拌混合成浆，采用三辊研磨机研磨分散，并冷却、粉碎，得到颗粒状色料；最后将颗粒状色料与基体树脂混合均匀，挤出造粒，即可。
18.本发明提供了一种免喷涂美学塑料的制备方法，与现有技术相比，其突出的特点和优异的效果在于：1、提出了采用预包覆金属颜料以及eva、聚乙烯蜡配合浆料制备免喷涂美学塑料的方法。
19.2、通过将金属粉颜料分散后在表面进行聚硅氮烷水解包覆，形成透明的包覆层，可以有效防止金属颜料被氧化和腐蚀，保持持久的光泽，提升了金属颜料的分散性和稳定性。
20.3、通过选用eva、聚乙烯蜡配合，在较低温度下容易形成浆体，通过将金属颜料、珠光粉在浆体中利用三辊研磨机分散，使颜料得到了良好的分散。
21.4、由于eva、聚乙烯蜡的热流动性好，用于最终的基体树脂，可以改善加工流动性。
22.具体实施方式
23.以下通过具体实施方式对本发明作进一步的详细说明，但不应将此理解为本发明的范围仅限于以下的实例。在不脱离本发明上述方法思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更,均应包含在本发明的范围内。
24.实施例1（1）将eva（杜邦eva420）、聚乙烯蜡（成都祥和203x聚乙烯蜡）加入搅拌机中，在110℃搅拌15min，使其成为浆状，得到浆料；浆料中，按重量份计，eva 2重量份、聚乙烯蜡1重量份；（2）先将金属粉与聚乙二醇8000加入高速分散机分散20min，在高速搅拌摩擦作用下金属粉充分分散，然后均匀向高速分散机喷洒加入聚硅氮烷，继续分散30min，得到预包覆金属颜料；所述金属粉为粒径为20~50μm的铝粉；预包覆金属颜料中，按重量份计，金属粉100重量份、聚乙二醇0.2重量份、聚硅氮烷1.5重量份；（3）先将步骤（1）得到的浆料、步骤（2）得到的预包覆金属颜料、珠光粉、色料搅拌混合成浆，然后在三辊研磨机中研磨分散30min，得到分散色浆，再冷却、粉碎，得到颗粒状色料；珠光粉为云母粉；色料为钛白粉；三辊研磨机慢辊、中辊、快辊的转速比为1：3：9；三辊研磨机的辊筒温度控制在100℃；颗粒状色料中，按重量份计，浆料50重量份、预包覆金属颜料10重量份、珠光粉1重量份、色料1重量份；（4）将颗粒状色料与聚乙烯树脂混合均匀，送入单螺杆挤出机，设置螺杆温度从喂料段到出料段依次为135℃、155℃、175℃、180℃、170℃、165℃；经挤出拉条、风冷、滚刀切粒，得到一种免喷涂美学塑料；免喷涂塑料中，按重量份计，颗粒状色料1重量份、聚乙烯树脂9重量份。
25.实施例2（1）将eva（杜邦eva420）、聚乙烯蜡（成都祥和203x聚乙烯蜡）加入搅拌机中，在115℃搅拌15min，使其成为浆状，得到浆料；浆料中，按重量份计，eva 2重量份、聚乙烯蜡1重量份；（2）先将金属粉与聚乙二醇8000加入高速分散机分散30min，在高速搅拌摩擦作用下金属粉充分分散，然后均匀向高速分散机喷洒加入聚硅氮烷，继续分散30min，得到预包覆金属颜料；所述金属粉为粒径为20~50μm的不锈钢粉；预包覆金属颜料中，按重量份计，金属粉100重量份、聚乙二醇0.2重量份、聚硅氮烷1.5重量份；（3）先将步骤（1）得到的浆料、步骤（2）得到的预包覆金属颜料、珠光粉、色料搅拌混合成浆，然后在三辊研磨机中研磨分散28min，得到分散色浆，再冷却、粉碎，得到颗粒状色料；珠光粉为玻璃粉；色料为氧化铬绿；三辊研磨机慢辊、中辊、快辊的转速比为1：3：9；三辊研磨机的辊筒温度控制在100℃；颗粒状色料中，按重量份计，浆料55重量份、预包覆金属颜料8重量份、珠光粉1重量份、色料0重量份；（4）将颗粒状色料与聚乙烯树脂混合均匀，送入单螺杆挤出机，设置螺杆温度从喂料段到出料段依次为135℃、155℃、175℃、180℃、170℃、165℃；经挤出拉条、风冷、滚刀切粒，得到一种免喷涂美学塑料；免喷涂塑料中，按重量份计，颗粒状色料2重量份、聚乙烯树脂8重量份。
26.实施例3（1）将eva（杜邦eva420）、聚乙烯蜡（成都祥和203x聚乙烯蜡）加入搅拌机中，在110℃搅拌20min，使其成为浆状，得到浆料；浆料中，按重量份计，eva 2重量份、聚乙烯蜡1重量份；（2）先将金属粉与聚乙二醇8000加入高速分散机分散22min，在高速搅拌摩擦作用下金属粉充分分散，然后均匀向高速分散机喷洒加入聚硅氮烷，继续分散22min，得到预包覆金属颜料；所述金属粉为粒径为20~50μm的银粉；预包覆金属颜料中，按重量份计，金属粉100重量份、聚乙二醇0.22重量份、聚硅氮烷1.2重量份；（3）先将步骤（1）得到的浆料、步骤（2）得到的预包覆金属颜料、珠光粉、色料搅拌混合成浆，然后在三辊研磨机中研磨分散27min，得到分散色浆，再冷却、粉碎，得到颗粒状色料；珠光粉为云母粉；色料为硫酸钡；三辊研磨机慢辊、中辊、快辊的转速比为1：3：9；三辊研磨机的辊筒温度控制在110℃；颗粒状色料中，按重量份计，浆料60重量份、预包覆金属颜料9重量份、珠光粉1.4重量份、色料0.3重量份；（4）将颗粒状色料与聚乙烯树脂混合均匀，送入单螺杆挤出机，设置螺杆温度从喂料段到出料段依次为135℃、155℃、175℃、180℃、170℃、165℃；经挤出拉条、风冷、滚刀切粒，得到一种免喷涂美学塑料；免喷涂塑料中，按重量份计，颗粒状色料1.5重量份、聚乙烯树脂8.5重量份。
27.实施例4（1）将eva（杜邦eva420）、聚乙烯蜡（成都祥和203x聚乙烯蜡）加入搅拌机中，在120℃搅拌15min，使其成为浆状，得到浆料；浆料中，按重量份计，eva 2重量份、聚乙烯蜡1重量份；（2）先将金属粉与聚乙二醇8000加入高速分散机分散25min，在高速搅拌摩擦作用
下金属粉充分分散，然后均匀向高速分散机喷洒加入聚硅氮烷，继续分散30min，得到预包覆金属颜料；所述金属粉为粒径为20~50μm的铝粉；预包覆金属颜料中，按重量份计，金属粉100重量份、聚乙二醇0.2重量份、聚硅氮烷1.5重量份；（3）先将步骤（1）得到的浆料、步骤（2）得到的预包覆金属颜料、珠光粉、色料搅拌混合成浆，然后在三辊研磨机中研磨分散26min，得到分散色浆，再冷却、粉碎，得到颗粒状色料；珠光粉为云母粉；色料为氧化铁黄；三辊研磨机慢辊、中辊、快辊的转速比为1：3：9；三辊研磨机的辊筒温度控制在108℃；颗粒状色料中，按重量份计，浆料50重量份、预包覆金属颜料8重量份、珠光粉2重量份、色料0.7重量份；（4）将颗粒状色料与聚乙烯树脂混合均匀，送入单螺杆挤出机，设置螺杆温度从喂料段到出料段依次为135℃、155℃、175℃、180℃、170℃、165℃；经挤出拉条、风冷、滚刀切粒，得到一种免喷涂美学塑料；免喷涂塑料中，按重量份计，颗粒状色料1.2重量份、聚乙烯树脂8.8重量份。
28.实施例5（1）将eva（杜邦eva420）、聚乙烯蜡（成都祥和203x聚乙烯蜡）加入搅拌机中，在110℃搅拌20min，使其成为浆状，得到浆料；浆料中，按重量份计，eva 2重量份、聚乙烯蜡1重量份；（2）先将金属粉与聚乙二醇8000加入高速分散机分散25min，在高速搅拌摩擦作用下金属粉充分分散，然后均匀向高速分散机喷洒加入聚硅氮烷，继续分散25min，得到预包覆金属颜料；所述金属粉为粒径为20~50μm的铜粉；预包覆金属颜料中，按重量份计，金属粉100重量份、聚乙二醇0.25重量份、聚硅氮烷1.5重量份；（3）先将步骤（1）得到的浆料、步骤（2）得到的预包覆金属颜料、珠光粉搅拌混合成浆，然后在三辊研磨机中研磨分散25min，得到分散色浆，再冷却、粉碎，得到颗粒状色料；珠光粉为玻璃粉；三辊研磨机慢辊、中辊、快辊的转速比为1：3：9；三辊研磨机的辊筒温度控制在106℃；颗粒状色料中，按重量份计，浆料55重量份、预包覆金属颜料8重量份、珠光粉1重量份；（4）将颗粒状色料与聚乙烯树脂混合均匀，送入单螺杆挤出机，设置螺杆温度从喂料段到出料段依次为135℃、155℃、175℃、180℃、170℃、165℃；经挤出拉条、风冷、滚刀切粒，得到一种免喷涂美学塑料；免喷涂塑料中，按重量份计，颗粒状色料1.4重量份、聚乙烯树脂8.6重量份。
29.对比例1（1）将eva（杜邦eva420）、聚乙烯蜡（成都祥和203x聚乙烯蜡）加入搅拌机中，在110℃搅拌15min，使其成为浆状，得到浆料；浆料中，按重量份计，eva 2重量份、聚乙烯蜡1重量份；（2）先将金属粉与聚乙二醇8000加入高速分散机分散20min，在高速搅拌摩擦作用下金属粉充分分散，然后均匀向高速分散机喷洒加入聚硅氮烷，继续分散30min，得到预包覆金属颜料；所述金属粉为粒径为20~50μm的铝粉；预包覆金属颜料中，按重量份计，金属粉100重量份、聚乙二醇0.2重量份、聚硅氮烷1.5重量份；（3）先将步骤（1）得到的浆料、步骤（2）得到的预包覆金属颜料、珠光粉、色料搅拌混合成浆，冷却、粉碎，得到颗粒状色料；珠光粉为云母粉；色料为钛白粉；颗粒状色料中，按
重量份计，浆料50重量份、预包覆金属颜料10重量份、珠光粉1重量份、色料1重量份；（4）将颗粒状色料与聚乙烯树脂混合均匀，送入单螺杆挤出机，设置螺杆温度从喂料段到出料段依次为135℃、155℃、175℃、180℃、170℃、165℃；经挤出拉条、风冷、滚刀切粒，得到一种免喷涂美学塑料；免喷涂塑料中，按重量份计，颗粒状色料1重量份、聚乙烯树脂9重量份。
30.对比例1的步骤（3）没有采用三辊研磨，而是混合后直接冷却、粉碎，其他制备条件与实施例1相同，制得的免喷涂美学塑料的初始外观及浸酸放置后的外观情况如表1所示。
31.对比例2（1）将eva（杜邦eva420）、聚乙烯蜡（成都祥和203x聚乙烯蜡）加入搅拌机中，在110℃搅拌15min，使其成为浆状，得到浆料；浆料中，按重量份计，eva 2重量份、聚乙烯蜡1重量份；（2）将金属粉与聚乙二醇8000加入高速分散机分散20min，在高速搅拌摩擦作用下金属粉充分分散，得到预包覆金属颜料；预包覆金属颜料中，按重量份计，金属粉100重量份、聚乙二醇0.2重量份；（3）先将步骤（1）得到的浆料、步骤（2）得到的预包覆金属颜料、珠光粉、色料搅拌混合成浆，然后在三辊研磨机中研磨分散30min，得到分散色浆，再冷却、粉碎，得到颗粒状色料；珠光粉为云母粉；色料为钛白粉；三辊研磨机慢辊、中辊、快辊的转速比为1：3：9；三辊研磨机的辊筒温度控制在100℃；颗粒状色料中，按重量份计，浆料50重量份、预包覆金属颜料10重量份、珠光粉1重量份、色料1重量份；（4）将颗粒状色料与聚乙烯树脂混合均匀，送入单螺杆挤出机，设置螺杆温度从喂料段到出料段依次为135℃、155℃、175℃、180℃、170℃、165℃；经挤出拉条、风冷、滚刀切粒，得到一种免喷涂美学塑料；免喷涂塑料中，按重量份计，颗粒状色料1重量份、聚乙烯树脂9重量份。
32.对比例2的步骤（2）没有采用聚硅氮烷进行包覆处理，其他制备条件与实施例1相同，制得的免喷涂美学塑料的初始外观及浸酸放置后的外观情况如表1所示。
33.对比例3（1）将eva（杜邦eva420）、聚乙烯蜡（成都祥和203x聚乙烯蜡）加入搅拌机中，在110℃搅拌15min，使其成为浆状，得到浆料；浆料中，按重量份计，eva 2重量份、聚乙烯蜡1重量份；（2）将金属粉加入高速分散机分散，均匀向高速分散机喷洒加入聚硅氮烷，分散30min，得到预包覆金属颜料；所述金属粉为粒径为20~50μm的铝粉；预包覆金属颜料中，按重量份计，金属粉100重量份、聚硅氮烷1.5重量份；（3）先将步骤（1）得到的浆料、步骤（2）得到的预包覆金属颜料、珠光粉、色料搅拌混合成浆，然后在三辊研磨机中研磨分散30min，得到分散色浆，再冷却、粉碎，得到颗粒状色料；珠光粉为云母粉；色料为钛白粉；三辊研磨机慢辊、中辊、快辊的转速比为1：3：9；三辊研磨机的辊筒温度控制在100℃；颗粒状色料中，按重量份计，浆料50重量份、预包覆金属颜料10重量份、珠光粉1重量份、色料1重量份；（4）将颗粒状色料与聚乙烯树脂混合均匀，送入单螺杆挤出机，设置螺杆温度从喂料段到出料段依次为135℃、155℃、175℃、180℃、170℃、165℃；经挤出拉条、风冷、滚刀切
粒，得到一种免喷涂美学塑料；免喷涂塑料中，按重量份计，颗粒状色料1重量份、聚乙烯树脂9重量份。
34.对比例3的步骤（2）金属粉没有采用聚乙二醇处理，聚硅氮烷在包覆金属粉的均匀性和牢固性有一定影响，制得的免喷涂美学塑料的初始外观及浸酸放置后的外观情况如表1所示。
35.性能测试：将实施例1~5、对比例1~3得到的免喷涂美学塑料进行注塑，注塑工艺为：料筒温度：190℃、注射压力：15mpa 、嘴头温度：195℃、模温：60℃。观察注塑件的初始外观。将注塑件浸入0.1mol/l的稀硫酸中，浸泡24h，然后放置在自然室外，放置1周，擦拭干净注塑件，观察浸酸放置后的外观情况。所得结果如表1所示。由表1可见：浸酸前：实施例1~5得到的注塑件光亮均匀、无流痕；对比例1得到的注塑件表面光亮、存在流痕；对比例2得到的注塑件光亮均匀、无流痕；对比例3得到的注塑件光亮均匀、有流痕。
36.浸酸后：实施例1~5的注塑件光亮均匀、无流痕；对比例1的注塑件表面光亮、存在流痕；对比例2的注塑件色泽变暗。对比例3得到的注塑件光泽稍变暗。
37.表1：测试样初始外观浸酸放置后外观实施例1光亮、无流痕光亮、无流痕实施例2光亮、无流痕光亮、无流痕实施例3光亮、无流痕光亮、无流痕实施例4光亮、无流痕光亮、无流痕实施例5光亮、无流痕光亮、无流痕对比例1光亮、存在流痕光亮、存在流痕对比例2光亮均匀、无流痕色泽变暗对比例3光亮均匀、有流痕色泽稍变暗