一种免喷涂聚丙烯材料及其制备方法与流程

1.本发明属于塑料材料技术领域，具体涉及一种免喷涂聚丙烯材料及其制备方法。


背景技术：

2.聚丙烯材料的应用于家电、汽车等众多领域。在作为外壳或内饰件等外观件的某些应用场景，用户不仅希望其具有良好的外观效果，同时也存在粘贴个性化贴纸、固定放置个性化摆件的需求，如在汽车仪表板放置香薰、宠物玩具等摆件。
3.当前贴纸和摆件的固定方式主要是通过胶黏剂胶粘，但使用胶粘的方式存在以下几个问题：(1)粘接表面清洁程度要求较高，才能有较好的固定效果；(2)由于pp表面能不高，属于难粘材料，因此长时间粘接后容易脱落；(3)胶黏剂的使用可能带来小范围空间内的空气污染，加重车内不良气味情况；(4)胶粘连接方案不易更换，在更换时易留残胶，给外观带来较大的不良影响。


技术实现要素：

4.针对现有聚丙烯材料制成的聚丙烯制件不易与摆件进行连接固定的问题，本发明提供了一种免喷涂聚丙烯材料及其制备方法。
5.本发明解决上述技术问题所采用的技术方案如下：
6.一方面，本发明实施例提供了一种免喷涂聚丙烯材料，包括以下重量组分：聚丙烯树脂50-95份、金属外观填料0.1-5份、可磁吸粉体0.1-10份和功能助剂1.25-35份，所述可磁吸粉体与铁制件之间无磁吸力。
7.可选的，免喷涂聚丙烯材料包括以下重量组分：聚丙烯树脂60-90份、金属外观填料0.1-5份、可磁吸粉体1-10份和功能助剂1.3-30份。
8.可选的，所述聚丙烯树脂的熔体流动速率在230℃、2.16kg条件下为12-45g/10min。
9.可选的，所述可磁吸粉体包括铁磁性颗粒和/或聚合物包裹的铁磁性颗粒，所述铁磁性颗粒包括金属粉、金属氧化物、铁硫化物和合金中的一种或多种。
10.可选的，所述金属粉包括fe、co和ni中的一种或多种；所述金属氧化物包括co3o4和nio中的一种或两种；所述合金包括fe-pt、al-ni和ni-c中的一种或多种。
11.可选的，所述聚合物包括聚乙烯、聚丙烯、聚丙烯酸酯和聚苯乙烯中的一种或多种。
12.可选的，所述可磁吸粉体的粒径范围为0.01-100μm。
13.可选的，所述金属外观填料包括金属粉、珠光颜料、铝粉、铝水性颜料、云母珠光颜料中的一种或多种。
14.可选的，以所述免喷涂聚丙烯材料的重量为基准，所述功能助剂包括以下重量组分：填充剂0-20份、增韧剂1-10份、偶联剂0.1-0.5份、抗氧剂0.05-2份、光稳定剂0.05-2份和金属离子钝化剂0.05-0.5份。
15.可选的，所述填充剂包括滑石粉、碳酸钙、硫酸钡、硅灰石和短玻璃纤维的一种或多种；
16.所述增韧剂包括乙烯-辛烯共聚物和乙烯-丁烯共聚物的一种或多种；
17.所述偶联剂包括钛酸酯偶联剂和硅烷偶联剂的一种或多种；
18.所述抗氧剂包括胺类抗氧剂、酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂和含硫类抗氧剂的一种或多种；
19.所述光稳定剂包括受阻胺类光稳定剂、水杨酸类光稳定剂、二苯甲酮类光稳定剂和苯丙三唑类光稳定剂的一种或多种；
20.所述金属离子钝化剂包括双亚水杨基二胺类钝化剂和草酰胺类钝化剂的一种或多种。
21.另一方面，本发明还提供了如上所述的免喷涂聚丙烯材料的制备方法，所述功能助剂包括填充剂、增韧剂、偶联剂、抗氧剂、光稳定剂、金属离子钝化剂，包括以下步骤：
22.将填充剂、金属外观填料、可磁吸粉体和偶联剂混合，得到混合可磁吸颜料填料；
23.将所述混合可磁吸颜料填料与部分所述聚丙烯树脂混合，使用双螺杆挤出机挤出造粒，得到可磁吸色母粒；
24.将所述可磁吸色母粒与剩余的所述聚丙烯树脂、增韧剂、抗氧剂、光稳定剂、金属离子钝化剂混合，使用双螺杆挤出机挤出造粒，得到免喷涂聚丙烯材料。
25.可选的，所述挤出造粒的条件为：t1区的温度为70-120℃，t2至机头的温度为160-210℃，螺杆的转速为400-800r/min。
26.在本发明中，免喷涂聚丙烯材料能够不通过喷涂工艺实现良好的外观效果，减少喷漆工序，提升产品的环保性和可回收性。并且免喷涂聚丙烯材料，使制备的制件表面具备磁吸特性，当用户需要在聚丙烯制品贴附或放置个性化摆件或贴图时，可避免使用胶黏剂，快贴快脱，满足个性化快速更换的需求。相比传统的聚丙烯复合材料，本发明的免喷涂聚丙烯材料通过使用可磁吸粉体，且可磁吸粉体与铁制件之间无磁吸力，避免可磁吸粉体向制件表层迁移，赋予了制件外观性和功能性，能够满足用户对其成品制件更多的需求。
具体实施方式
27.为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
28.本发明一实施例公开了一种免喷涂聚丙烯材料，聚丙烯树脂50-95份、金属外观填料0.1-5份、可磁吸粉体0.1-10份和功能助剂1.25-35份，所述可磁吸粉体与铁制件之间无磁吸力。
29.在本实施例中，免喷涂聚丙烯材料能够不通过喷涂工艺实现良好的外观效果，减少喷漆工序，提升产品的环保性和可回收性。并且免喷涂聚丙烯材料，使制备的制件表面具备磁吸特性，当用户需要在聚丙烯制品贴附或放置个性化摆件或贴图时，可避免使用胶黏剂，快贴快脱，满足个性化快速更换的需求。相比传统的聚丙烯复合材料，本发明的免喷涂聚丙烯材料通过使用可磁吸粉体，且可磁吸粉体与铁制件之间无磁吸力，避免可磁吸粉体向制件表层迁移，赋予了制件外观性和功能性，能够满足用户对其成品制件更多的需求。
30.在优选实施例中，所述免喷涂聚丙烯材料包括以下重量组分：聚丙烯树脂60-90份、金属外观填料0.1-5份、可磁吸粉体1-10份和功能助剂1.3-30份。
31.在一些实施例中，所述聚丙烯树脂的熔体流动速率在230℃、2.16kg条件下为12-45g/10min。聚丙烯树脂的熔体流动速率在12-45g/10min时，有利于填料分散，改善外观品质，且在该范围内，随着熔体流动速率的增加，填料越容易分散。但当熔体流动速率超过45g/10min时，免喷涂聚丙烯材料制备出的制品力学性能较差。但当熔体流动速率小于12g/10min时，填料不易分散，影响制件外观品质。具体的，熔体流动速率可以为14g/10min、18g/10min、22g/10min、25g/10min、28g/10min、30g/10min、35g/10min、40g/10min等。
32.在一些实施例中，所述可磁吸粉体包括铁磁性颗粒和/或聚合物包裹的铁磁性颗粒，所述铁磁性颗粒包括金属粉、金属氧化物、铁硫化物和合金中的一种或多种。具体地，铁磁性颗粒为微米级或纳米级颗粒。
33.在一些实施例中，所述金属粉包括fe、co和ni中的一种或多种；所述金属氧化物包括co3o4和nio中的一种或两种；所述合金包括fe-pt、al-ni和ni-c中的一种或多种。
34.以上可磁吸粉体的磁导率相对较低，与铁制件之间无磁吸力。由于免喷涂聚丙烯材料的注塑或挤出设备主要是铁质设备，磁导率过高可能会由于铁质设备的吸引造成可磁吸粉体向制件表层迁移，造成制件表层填料集中，易使制件表层与内层热膨系数差异过大，造成制件翘曲变形，增加工艺控制难度。同时可磁吸粉体易吸附在螺杆或料筒内壁，降低设备寿命。另外，可磁吸粉体本身通常具有一定的颜色，若可磁吸粉体过于集中在制件表层，其自身颜色可能会对制件外观造成过大的干扰，遮蔽色粉的显色效果，影响免喷涂外观效果。因此，选择磁导率相对较低的可磁吸粉体避免免喷涂聚丙烯材料注塑成型时，可磁吸粉体向制件表层迁移。
35.在一些实施例中，所述聚合物包括聚乙烯、聚丙烯、聚丙烯酸酯和聚苯乙烯中的一种或多种。
36.在一些实施例中，所述可磁吸粉体的粒径范围为0.01-100μm。通过控制可磁吸粉体的粒径，可以避免粒径过大对制件外观造成的不良影响。具体地，可磁吸粉体的粒径可以为0.01μm、5μm、10μm、25μm、30μm、50μm、60μm、70μm、100μm等。
37.在一些实施例中，所述金属外观填料包括金属粉、珠光颜料、铝粉、铝水性颜料、云母珠光颜料中的一种或多种。
38.在一些实施例中，以所述免喷涂聚丙烯材料的重量为基准，所述功能助剂包括以下重量组分：填充剂0-20份、增韧剂1-10份、偶联剂0.1-0.5份、抗氧剂0.05-2份、光稳定剂0.05-2份和金属离子钝化剂0.05-0.5份。
39.在优选实施例中，以所述免喷涂聚丙烯材料的重量为基准，所述功能助剂包括以下重量组分：填充剂0-15份、增韧剂1-10份、偶联剂0.1-0.5份、抗氧剂0.05-2份、光稳定剂0.05-2份和金属离子钝化剂0.1-0.5份。金属离子对聚丙烯材料的光降解起到催化作用，通过添加金属离子钝化剂，可以消除可磁吸粉体引入的金属离子对聚丙烯耐候性能的不利影响。
40.在一些实施例中，所述填充剂包括滑石粉、碳酸钙、硫酸钡、硅灰石和短玻璃纤维的一种或多种。
41.所述增韧剂包括乙烯-辛烯共聚物和乙烯-丁烯共聚物的一种或多种。
42.所述偶联剂包括钛酸酯偶联剂和硅烷偶联剂的一种或多种。
43.所述抗氧剂包括胺类抗氧剂、酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂和含硫类抗氧剂的一种或多种。
44.所述光稳定剂包括受阻胺类光稳定剂、水杨酸类光稳定剂、二苯甲酮类光稳定剂和苯丙三唑类光稳定剂的一种或多种。
45.所述金属离子钝化剂包括双亚水杨基二胺类钝化剂和草酰胺类钝化剂的一种或多种。
46.另一方面，本发明一实施例还提供了如上所述的免喷涂聚丙烯材料的制备方法，包括以下步骤：
47.将填充剂、金属外观填料、可磁吸粉体和偶联剂混合，得到混合可磁吸颜料填料。
48.将所述混合可磁吸颜料填料与部分所述聚丙烯树脂混合，使用双螺杆挤出机挤出造粒，得到可磁吸色母粒。
49.将所述可磁吸色母粒与剩余的所述聚丙烯树脂、增韧剂、抗氧剂、光稳定剂、金属离子钝化剂混合，使用双螺杆挤出机挤出造粒，得到免喷涂聚丙烯材料。
50.在一些实施例中，所述挤出造粒的条件为：t1区的温度为70-120℃，t2至机头的温度为160-210℃，螺杆的转速为400-800r/min。
51.以下通过实施例对本发明进行进一步的说明。
52.实施例1
53.本实施例用于说明本发明公开的免喷涂聚丙烯材料及其制备方法，包括以下操作步骤：
54.将1250目滑石粉(填充剂)10份、水性铝银浆(al 60％平均粒径50μm)2份、羰基微米fe粉(可磁吸粉体)3份和钛酸酯偶联剂0.1份混合，放入高速混合机中预混合5min，转速为1000rpm，得到混合可磁吸颜料填料。羰基微米fe粉的平均粒径为10μm。
55.将得到的混合可磁吸颜料填料与40份聚丙烯树脂混合，使用双螺杆挤出机挤出造粒，得到可磁吸色母粒。其中t1区温度100℃，t2至机头180℃，螺杆转速600r/min。聚丙烯树脂的熔体流动速率在230℃、2.16kg条件下为12g/10min。
56.将可磁吸色母粒与40份聚丙烯树脂、乙烯-辛烯共聚物(增韧剂)5份、酚类抗氧剂与亚磷酸类抗氧剂的复配物0.05份、受阻胺类光稳定剂0.05份、巴斯夫irganoxmd1024(金属离子钝化剂)0.1份混合，使用双螺杆挤出机挤出造粒，得到免喷涂聚丙烯材料。
57.其中t1区温度100℃，t2至机头180℃，螺杆转速600r/min。增韧剂的熔体流动速率在230℃、2.16kg条件下为4.8g/10min。
58.实施例2
59.在本实施例中，包括实施例1中大部分操作步骤，与实施例1不同的是，聚丙烯树脂共75份，使用珠光粉5份代替水性铝银浆，使用ni-c粉5份代替羰基微米fe粉。珠光粉的平均粒径为180μm，ni-c的粉平均粒径为50μm。
60.实施例3
61.在本实施例中，包括实施例1中大部分操作步骤，与实施例1不同的是，聚丙烯树脂共75份，使用珠光粉1份代替水性铝银浆，乙烯-辛烯共聚物4份，羰基微米fe粉10份。聚丙烯树脂的熔体流动速率在230℃、2.16kg条件下为35g/10min。珠光粉的平均粒径为180μm。
62.实施例4
63.在本实施例中，包括实施例1中大部分操作步骤，与实施例1不同的是，不包含金属离子钝化剂：巴斯夫irganoxmd1024。
64.实施例5
65.在本实施例中，包括实施例1中大部分操作步骤，与实施例1不同的是，聚丙烯树脂的熔体流动速率在230℃、2.16kg条件下为45g/10min。
66.实施例6
67.在本实施例中，包括实施例1中大部分操作步骤，与实施例1不同的是，聚丙烯树脂的熔体流动速率在230℃、2.16kg条件下为25g/10min。
68.对比例1
69.在本对比例中，包括实施例2中大部分操作步骤，与实施例2不同的是，使用fe3o4粉5份代替ni-c粉。fe3o4粉的平均粒径为50μm。
70.对比例2
71.在本对比例中，包括实施例1中大部分操作步骤，与实施例1不同的是，聚丙烯树脂的熔体流动速率在230℃、2.16kg条件下为9g/10min。
72.对比例3
73.在本对比例中，包括实施例1中大部分操作步骤，与实施例1不同的是，聚丙烯树脂的熔体流动速率在230℃、2.16kg条件下为50g/10min。
74.性能测试
75.将上述实施例1-6和对比例1-3所制得的免喷涂聚丙烯材料进行注塑成型制件，进行性能测试。
76.拉伸强度按照gb/t 1040.2-2018进行测试，悬臂梁缺口冲击强度按照gb/t 1843-2008进行测试。使用市售钕硼磁磁铁结合拉力机测试垂直拔脱力评价其磁吸性。目视评定外观效果。
77.各项测试结果见表1。
78.表1
[0079][0080][0081]
由实施例1-6和对比例2-3的测试结果可知，通过改变聚丙烯的熔体流动速度，可影响免喷涂聚丙烯材料制品的外观品质和力学性能。由实施例1-3和对比例1的测试结果可知，通过选用磁导率较高的磁吸粉末，虽然制件的垂直拔脱力较高，但由于可磁吸粉体向制件表层迁移，可磁吸粉体本体颜色对外观效果影响明显，造成了不良的免喷涂外观效果。
[0082]
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。