一种低纵横向色差聚丙烯复合材料及其制备方法与流程

1.本发明涉及高分子材料技术领域，具体涉及一种低纵横向色差聚丙烯复合材料及其制备方法。


背景技术：

2.聚丙烯是合成树脂中发展最快的一个品种，广泛应用于日用品，电子电器，汽车等领域。
3.因其优异的性价比，在车用非金属材料中使用量居首位。聚丙烯材料常被用作汽车的外观件，因此对聚丙烯的表面有较高的要求。聚丙烯为结晶性材料，沿流动方向（纵向）和垂直流动方向（横向）的结晶排列不同，由此造成纵横向颜色不一致，存在色差。
4.中国专利文献cn110511483a中公开了一种红颜料分散充分的聚丙烯原混料及制备方法，该一种红颜料分散充分的聚丙烯原混料及制备方法，由以下质量百分比的各组分组成：聚丙烯粉料≥48％、红颜料27～30％、聚乙烯蜡≥17％、静电剂0.95～1％、硅酮粉0.05～0.1％和硬脂酸锌2.5～3％，上述各组分的质量百分比之和为100％，聚乙烯蜡的软化点≥120℃，该文献中给出了聚丙烯粉料与颜料之间的配比，解决的是颜料分散充分的问题，我们知道颜料分散充分和低纵横向色差之间有区别的，低纵横向色差可精准的衡量色差问题。
5.因此，如何提供一种低纵横向色差聚丙烯复合材料是本领域技术人员亟需解决的问题。


技术实现要素：

6.针对现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种低纵横向色差聚丙烯复合材料及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
7.本发明解决技术问题采用如下技术方案：本发明提供了一种低纵横向色差聚丙烯复合材料，包括以下步骤：pp 30
‑
90份、纵横向色差改善剂10
‑
60份、相容助剂2
‑
5份、抗氧剂0.1
‑
1份、润滑剂0.1
‑
0.5份和色粉0.5
‑
2份；所述纵横向色差改善剂的制备方法为：步骤一：将膨润土加入到水中进行超声分散，超声功率为100
‑
300w，超声时间为10
‑
20min；步骤二：然后将滑石粉送入到球磨机中进行球磨，球磨过10
‑
30目，随后按照膨润土、滑石粉重量比3:1的量加入到步骤一中，继续以500
‑
1000w的功率进行超声25
‑
35min，随后水洗、干燥；步骤三：将步骤二的干燥料送入到煅烧炉中进行煅烧，煅烧时间为5
‑
15min，煅烧温度为300
‑
500℃；煅烧结束，得到膨润土
‑
滑石粉复合物；步骤四：将膨润土
‑
滑石粉复合物送入到质量分数1
‑
3%的氢氧化钠溶液中浸泡10
‑
20min，浸泡温度为45
‑
55℃，然后水洗、干燥，送入到水中进行分散，得到悬浮液，然后加入质量分数0.15%的六偏磷酸钠1
‑
5份、10%的硅酸钠溶液5
‑
10份，然后加入盐酸调节ph至8.0，然后以100
‑
500r/min的转速搅拌1
‑
4h，搅拌结束、水洗、干燥，得到纵横向色差改善剂；纵横向色差改善剂采用膨润土经过分散处理，然后与研磨的滑石粉进行煅烧处理，膨润土具有片层状结构，而滑石粉具有片状结构，复合后，片状结构穿插在膨润土的片层结构内，而经过六偏磷酸钠、10%的硅酸钠溶液处理后，可形成二氧化硅包覆体，再聚丙烯注塑时，二氧化硅的流动性，可将滑石粉
‑
膨润土复合体流动在聚丙烯体内，同时二氧化硅的比表面积高，可起到承载效应，通过其片层状结构有序排列，进而改性聚丙烯的纵向和横向上的晶粒排列，从而提高色料的低纵横向色差。
8.优选地，所述pp为共聚pp或均聚pp。
9.优选地，所述纵横向色差改善剂制备中滑石粉在球磨机的转速为1000
‑
1500r/min，球磨时间为15
‑
25min。
10.优选地，所述球磨机的转速为1250r/min，球磨时间为20min。
11.优选地，所述抗氧剂为2，6二叔丁基对甲酚、β（3，5二叔丁基
‑4‑
羟基苯基）丙酸十八醇酯、1，1，3三（2
‑
甲基
‑
4羟基
‑
5叔丁基苯基）丁烷、1，1，3三（2
‑
甲基
‑
4羟基
‑
5叔丁基苯基）丁烷、1，3，5三甲基2，4，6三（3，5二叔丁基
‑
4羟基苄基）苯、三（壬基代苯基）亚磷酸酯、三（2，4
‑
二叔丁基苯基）亚磷酸酯、二亚磷酸双十八酯季戊四醇酯、硫代二丙酸二月桂酸酯的一种或任意几种的组合；所述润滑剂为硬脂酸、硬脂酸丁酯、油酰胺、乙撑双硬脂酰胺、硅酮中的一种或任意几种组合。
12.优选地，所述色粉为炭黑、二氧化钛、铁红、酞青蓝、中的一种或任意几种组合；相容助剂，润滑剂可改善聚丙烯与纵横向色差改善剂的相容性从而提高材料的力学性能；抗氧剂有效提高材料的耐热性能，解决材料长期使用过程中老化的问题；色粉提供材料需要的颜色。
13.优选地，所述相容助剂的制备方法为：将β
‑
环糊精、硅烷硅偶联剂按照重量比1:3混合，混合至充分，送入到60
‑
80℃下静置15
‑
25min，得到相容助剂。
14.本发明还提供了一种低纵横向色差聚丙烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：步骤一：按照重量份配比称取pp 、纵横向色差改善剂、相容助剂、抗氧剂、润滑剂和色粉，备用；步骤二：混合：先将pp、纵横向色差改善剂、相容助剂、抗氧剂、润滑剂和色粉混合均匀，得混合物；再将混合物挤出造粒获得低纵横向色差聚丙烯复合材料的制备。
15.优选地，所述造粒为双螺杆挤出机造粒，且双螺杆挤出机各区段温度为180
‑
260℃，螺杆转速为180
‑
250 rpm。
16.与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：本发明聚丙烯注塑时，由于纵向和横向流动方式不一致，导致晶粒排列不同，纵横向色差改善剂可以有效改善纵向和横向上的晶粒排列，使之趋向一致。
17.相容助剂，润滑剂可改善聚丙烯与纵横向色差改善剂的相容性从而提高材料的力学性能；抗氧剂有效提高材料的耐热性能，解决材料长期使用过程中老化的问题；色粉提供
材料需要的颜色；纵横向色差改善剂采用膨润土经过分散处理，然后与研磨的滑石粉进行煅烧处理，膨润土具有片层状结构，而滑石粉具有片状结构，复合后，片状结构穿插在膨润土的片层结构内，而经过六偏磷酸钠、10%的硅酸钠溶液处理后，可形成二氧化硅包覆体，再聚丙烯注塑时，二氧化硅的流动性，可将滑石粉
‑
膨润土复合体流动在聚丙烯体内，同时二氧化硅的比表面积高，可起到承载效应，通过其片层状结构有序排列，进而改性聚丙烯的纵向和横向上的晶粒排列，从而提高色料的低纵横向色差；相容助剂中的硅烷硅偶联剂一端为有机基团，一端为无机基团，有机基团与聚丙烯相容，无机基团与无机料连接，从而增加了聚丙烯与它们的相容性，同时β
‑
环糊精内腔疏水，外腔亲水，从而将聚丙烯与无机料更好的相容对接，提高了相容效率。
具体实施方式
18.下面结合具体实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
19.本实施例一种低纵横向色差聚丙烯复合材料，包括以下步骤：pp 30
‑
90份、纵横向色差改善剂10
‑
60份、相容助剂2
‑
5份、抗氧剂0.1
‑
1份、润滑剂0.1
‑
0.5份和色粉0.5
‑
2份；所述纵横向色差改善剂的制备方法为：步骤一：将膨润土加入到水中进行超声分散，超声功率为100
‑
300w，超声时间为10
‑
20min；步骤二：然后将滑石粉送入到球磨机中进行球磨，球磨过10
‑
30目，随后按照膨润土、滑石粉重量比3:1的量加入到步骤一中，继续以500
‑
1000w的功率进行超声25
‑
35min，随后水洗、干燥；步骤三：将步骤二的干燥料送入到煅烧炉中进行煅烧，煅烧时间为5
‑
15min，煅烧温度为300
‑
500℃；煅烧结束，得到膨润土
‑
滑石粉复合物；步骤四：将膨润土
‑
滑石粉复合物送入到质量分数1
‑
3%的氢氧化钠溶液中浸泡10
‑
20min，浸泡温度为45
‑
55℃，然后水洗、干燥，送入到水中进行分散，得到悬浮液，然后加入质量分数0.15%的六偏磷酸钠1
‑
5份、10%的硅酸钠溶液5
‑
10份，然后加入盐酸调节ph至8.0，然后以100
‑
500r/min的转速搅拌1
‑
4h，搅拌结束、水洗、干燥，得到纵横向色差改善剂。
20.本实施例的pp为共聚pp或均聚pp。
21.本实施例的纵横向色差改善剂制备中滑石粉在球磨机的转速为1000
‑
1500r/min，球磨时间为15
‑
25min。
22.本实施例的球磨机的转速为1250r/min，球磨时间为20min。
23.本实施例的抗氧剂为2，6二叔丁基对甲酚、β（3，5二叔丁基
‑4‑
羟基苯基）丙酸十八醇酯、1，1，3三（2
‑
甲基
‑
4羟基
‑
5叔丁基苯基）丁烷、1，1，3三（2
‑
甲基
‑
4羟基
‑
5叔丁基苯基）丁烷、1，3，5三甲基2，4，6三（3，5二叔丁基
‑
4羟基苄基）苯、三（壬基代苯基）亚磷酸酯、三（2，4
‑
二叔丁基苯基）亚磷酸酯、二亚磷酸双十八酯季戊四醇酯、硫代二丙酸二月桂酸酯的一种
或任意几种的组合；所述润滑剂为硬脂酸、硬脂酸丁酯、油酰胺、乙撑双硬脂酰胺、硅酮中的一种或任意几种组合。
24.本实施例的色粉为炭黑、二氧化钛、铁红、酞青蓝、中的一种或任意几种组合。
25.本实施例的相容助剂的制备方法为：将β
‑
环糊精、硅烷硅偶联剂按照重量比1:3混合，混合至充分，送入到60
‑
80℃下静置15
‑
25min，得到相容助剂。
26.本实施例的一种低纵横向色差聚丙烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：步骤一：按照重量份配比称取pp 、纵横向色差改善剂、相容助剂、抗氧剂、润滑剂和色粉，备用；步骤二：混合：先将pp、纵横向色差改善剂、相容助剂、抗氧剂、润滑剂和色粉混合均匀，得混合物；再将混合物挤出造粒获得低纵横向色差聚丙烯复合材料的制备。
27.本实施例的造粒为双螺杆挤出机造粒，且双螺杆挤出机各区段温度为180
‑
260℃，螺杆转速为180
‑
250 rpm。
28.实施例1一种低纵横向色差聚丙烯复合材料的制备，包括下述重量份数的组分：共聚pp96份、马来酸酐接枝聚丙烯2份、2，6二叔丁基对甲酚0.5份、硬脂酸钙0.5份和炭黑1份；制备过程如下：先将pp、滑石粉、马来酸酐接枝聚丙烯、2，6二叔丁基对甲酚、硬脂酸钙、炭黑按上述比例加入高速混合机中在40℃下混合3min，然后将混合均匀的物料用双螺杆挤出机挤出造粒。挤出机温度各区段设定温度为：160℃、180℃、200℃、220℃、220℃、220℃、220℃、210℃、210℃、200℃，螺杆转速设定为180 rpm。
29.实施例2一种低纵横向色差聚丙烯复合材料的制备，包括下述重量份数的组分：共聚pp86份、滑石粉10份、马来酸酐接枝聚丙烯2份、2，6二叔丁基对甲酚0.5份、硬脂酸钙0.5份和炭黑1份；制备过程如下：先将pp、滑石粉、马来酸酐接枝聚丙烯、2，6二叔丁基对甲酚、硬脂酸钙、炭黑按上述比例加入高速混合机中在40℃下混合3min，然后将混合均匀的物料用双螺杆挤出机挤出造粒。挤出机温度各区段设定温度为：160℃、180℃、200℃、220℃、220℃、220℃、220℃、210℃、210℃、200℃，螺杆转速设定为180 rpm。
30.实施例3一种低纵横向色差聚丙烯复合材料的制备，包括下述重量份数的组分：共聚pp76份、滑石粉20份、马来酸酐接枝聚丙烯2份、2，6二叔丁基对甲酚0.5份、硬脂酸钙0.5份和炭黑1份；制备过程如下：先将pp、滑石粉、马来酸酐接枝聚丙烯、2，6二叔丁基对甲酚、硬脂酸钙、炭黑按上述比例加入高速混合机中在40℃下混合3min，然后将混合均匀的物料用双螺杆挤出机挤出造粒。挤出机温度各区段设定温度为：160℃、180℃、200℃、220℃、220℃、220℃、220℃、210
℃、210℃、200℃，螺杆转速设定为180 rpm。
31.实施例4一种低纵横向色差聚丙烯复合材料的制备，包括下述重量份数的组分：共聚pp66份、滑石粉30份、马来酸酐接枝聚丙烯2份、2，6二叔丁基对甲酚0.5份、硬脂酸钙0.5份和炭黑1份；制备过程如下：先将pp、滑石粉、马来酸酐接枝聚丙烯、2，6二叔丁基对甲酚、硬脂酸钙、炭黑按上述比例加入高速混合机中在40℃下混合3min，然后将混合均匀的物料用双螺杆挤出机挤出造粒。挤出机温度各区段设定温度为：160℃、180℃、200℃、220℃、220℃、220℃、220℃、210℃、210℃、200℃，螺杆转速设定为180 rpm。
32.对实施例1
‑
4制备得到的低纵横向色差聚丙烯复合材料的制备测试颜色，结果如表1所示；表1 测试结果 实施例1实施例2实施例3实施例4纵向l值25.1625.4225.7625.77横向l值26.2125.9825.8225.82纵横向色差
△
l1.050.560.060.05对比实施例1、2，加入滑石粉后可明显减小纵横向色差；对比实施例2、3、4，可发现增加滑石粉的添加量可进一步减小纵横向色差，但当添加量大于20%后，纵横l值接近，色差很小。
33.实施例5本实施例一种低纵横向色差聚丙烯复合材料，包括以下步骤：pp 30份、纵横向色差改善剂10份、相容助剂2份、抗氧剂0.1份、润滑剂0.1份和色粉0.5份；所述纵横向色差改善剂的制备方法为：步骤一：将膨润土加入到水中进行超声分散，超声功率为100w，超声时间为10min；步骤二：然后将滑石粉送入到球磨机中进行球磨，球磨过10目，随后按照膨润土、滑石粉重量比3:1的量加入到步骤一中，继续以500w的功率进行超声25min，随后水洗、干燥；步骤三：将步骤二的干燥料送入到煅烧炉中进行煅烧，煅烧时间为5min，煅烧温度为300℃；煅烧结束，得到膨润土
‑
滑石粉复合物；步骤四：将膨润土
‑
滑石粉复合物送入到质量分数1%的氢氧化钠溶液中浸泡10min，浸泡温度为45℃，然后水洗、干燥，送入到水中进行分散，得到悬浮液，然后加入质量分数0.15%的六偏磷酸钠1份、10%的硅酸钠溶液5份，然后加入盐酸调节ph至8.0，然后以100r/min的转速搅拌1h，搅拌结束、水洗、干燥，得到纵横向色差改善剂。
34.本实施例的pp为共聚pp或均聚pp。
35.本实施例的纵横向色差改善剂制备中滑石粉在球磨机的转速为1000r/min，球磨时间为15min。
36.本实施例的抗氧剂为2，6二叔丁基对甲酚；
所述润滑剂为硬脂酸。
37.本实施例的色粉为炭黑。
38.本实施例的相容助剂的制备方法为：将β
‑
环糊精、硅烷硅偶联剂按照重量比1:3混合，混合至充分，送入到60℃下静置15min，得到相容助剂。
39.本实施例的一种低纵横向色差聚丙烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：步骤一：按照重量份配比称取pp 、纵横向色差改善剂、相容助剂、抗氧剂、润滑剂和色粉，备用；步骤二：混合：先将pp、纵横向色差改善剂、相容助剂、抗氧剂、润滑剂和色粉混合均匀，得混合物；再将混合物挤出造粒获得低纵横向色差聚丙烯复合材料的制备。
40.本实施例的挤出机温度各区段设定温度为：160℃、180℃、200℃、220℃、220℃、220℃、220℃、210℃、210℃、200℃，螺杆转速设定为180 rpm。
41.实施例6本实施例一种低纵横向色差聚丙烯复合材料，包括以下步骤：pp 60份、纵横向色差改善剂35份、相容助剂3.5份、抗氧剂0.5份、润滑剂0.3份和色粉1.25份；所述纵横向色差改善剂的制备方法为：步骤一：将膨润土加入到水中进行超声分散，超声功率为200w，超声时间为15min；步骤二：然后将滑石粉送入到球磨机中进行球磨，球磨过20目，随后按照膨润土、滑石粉重量比3:1的量加入到步骤一中，继续以750w的功率进行超声30min，随后水洗、干燥；步骤三：将步骤二的干燥料送入到煅烧炉中进行煅烧，煅烧时间为10min，煅烧温度为400℃；煅烧结束，得到膨润土
‑
滑石粉复合物；步骤四：将膨润土
‑
滑石粉复合物送入到质量分数2%的氢氧化钠溶液中浸泡15min，浸泡温度为50℃，然后水洗、干燥，送入到水中进行分散，得到悬浮液，然后加入质量分数0.15%的六偏磷酸钠3份、10%的硅酸钠溶液7.5份，然后加入盐酸调节ph至8.0，然后以300r/min的转速搅拌2.5h，搅拌结束、水洗、干燥，得到纵横向色差改善剂。
42.本实施例的pp为共聚pp或均聚pp。
43.本实施例的纵横向色差改善剂制备中滑石粉在球磨机的转速为1250r/min，球磨时间为20min。
44.本实施例的抗氧剂为2，6二叔丁基对甲酚；所述润滑剂为硬脂酸本实施例的色粉为炭黑本实施例的相容助剂的制备方法为：将β
‑
环糊精、硅烷硅偶联剂按照重量比1:3混合，混合至充分，送入到70℃下静置20min，得到相容助剂。
45.本实施例的一种低纵横向色差聚丙烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：步骤一：按照重量份配比称取pp 、纵横向色差改善剂、相容助剂、抗氧剂、润滑剂和色粉，备用；
步骤二：混合：先将pp、纵横向色差改善剂、相容助剂、抗氧剂、润滑剂和色粉混合均匀，得混合物；再将混合物挤出造粒获得低纵横向色差聚丙烯复合材料的制备。
46.本实施例的挤出机温度各区段设定温度为：160℃、180℃、200℃、220℃、220℃、220℃、220℃、210℃、210℃、200℃，螺杆转速设定为180 rpm。
47.表2 测试结果 实施例4实施例5实施例6纵向l值25.7725.7825.79横向l值25.8225.8125.82纵横向色差
△
l0.050.040.03对比实施例4、5、6，可发现滑石粉经过改进处理后，可进一步减小纵横向色差。
48.本发明进一步探究纵横向色差改善剂对纵横向色差的影响纵横向色差改善剂的制备方法为：步骤一：将膨润土加入到水中进行超声分散，超声功率为200w，超声时间为15min；步骤二：然后将滑石粉送入到球磨机中进行球磨，球磨过20目，随后按照膨润土、滑石粉重量比3:1的量加入到步骤一中，继续以750w的功率进行超声30min，随后水洗、干燥；步骤三：将步骤二的干燥料送入到煅烧炉中进行煅烧，煅烧时间为10min，煅烧温度为400℃；煅烧结束，得到膨润土
‑
滑石粉复合物；步骤四：将膨润土
‑
滑石粉复合物送入到质量分数2%的氢氧化钠溶液中浸泡15min，浸泡温度为50℃，然后水洗、干燥，送入到水中进行分散，得到悬浮液，然后加入质量分数0.15%的六偏磷酸钠3份、10%的硅酸钠溶液7.5份，然后加入盐酸调节ph至8.0，然后以300r/min的转速搅拌2.5h，搅拌结束、水洗、干燥，得到纵横向色差改善剂。
49.实验例1：与实施例6相同，唯有不同是纵横向色差改善剂制备中未加入六偏磷酸钠、10%的硅酸钠溶液改性，实现二氧化硅包覆处理；实验例2：与实施例6相同，唯有不同是纵横向色差改善剂制备中未加入膨润土。
50.结果如表3所示；表3测试结果 实验例1实验例2纵向l值25.7725.78横向l值25.8125.82纵横向色差
△
l0.040.04从实验例1
‑
2可看出纵横向色差改善剂经过优化改进后，对纵横向色差具有一定的改进效果。
51.对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有
变化囊括在本发明内。
52.此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。