一種具有高附著力的改性聚丙烯材料及其製備方法與流程
2023-04-28 06:05:56 1
本發明涉及高分子材料領域，特別涉及一種具有高附著力的改性聚丙烯材料及其製備方法。
背景技術：
：聚丙烯（PP）是一種結構規整的結晶性聚合物，為白色粒料、無味、無毒、質輕的熱塑性樹脂，具備易加工、抗衝擊強度、抗撓曲性以及電絕緣性好等優點，在汽車工業、家用電器、電子、包裝、建材家具及戶外運動等領域均具有廣泛的應用。但由於普通聚丙烯材料具有非極性、低表面能、無孔等特徵，導致其表面附著能力差，用其生產的製件如果表面不經過預處理，則很難進行油漆噴塗。傳統的在聚丙烯產品表面噴塗油漆的方案是先在聚丙烯產品表面噴PP水（氯化聚丙烯拼加醛酮樹脂溶解而成，或是在丙烯酸樹脂上嫁接氯化聚丙烯而成），對產品表面進行處理。由於PP水具有強氧化性和極性，便可保證噴塗的油漆能牢固的附著在PP之上。但該方案工藝流程複雜、周期長、成本高、汙染尤為嚴重。為了解決傳統方案的不足，一般是在材料表面的分子鏈上導入極性基團，提高材料表面極性，或者是提高製品表面的粗糙度，增加機械咬合力。而應運而生的方案有：化學試劑處理法、氣體熱氧化法、火焰處裡法、電暈處理法、紫外線處理法和機械打磨處理法等。但在實際生產過程中以上方案的使用效果並不理想，甚至效果還不如傳統PP水方案，因此，免去前處理，可直接進行噴塗的聚丙烯材料將會有很好的應用前景。專利CN101787158A公開了一種可直接噴塗的聚丙烯材料和其製備方法，和專利CN102532696A公開了一種具有較高表面張力的聚丙烯組合物及其製備方法，均使用了PP與其他樹脂合金化的方案，也均達到了提高PP表面附著力的目的，但PP合金材料存在生產工藝複雜，材料密度大，成本高等問題。技術實現要素：本發明的目的在於針對上述現有技術的不足，提供一種具有高附著力的改性聚丙烯材料及其製備方法。本發明所採取的技術方案是：一種具有高附著力的改性聚丙烯材料，其按照原料重量份計，所述聚丙烯材料包括60~80份的聚丙烯樹脂、10~30份的改性無機填料、4~8份的功能性樹脂、1~2份的環氧樹脂、0.5~1份的功能助劑、0.1~0.3份的成核劑、0.1~1.0份的抗氧劑和0.1~1.0份的加工助劑。作為上述方案的進一步改進，所述聚丙烯樹脂為均聚聚丙烯和共聚聚丙烯中的其中一種或兩種的混合物。作為上述方案的進一步改進，所述改性無機填料為選自滑石粉、碳酸鈣、硫酸鋇、矽灰石、雲母中的至少一種與矽烷偶聯劑按重量比100：1通過高速攪拌機混合後所得的混合物。進一步地，所述改性的混合過程控制高速攪拌機的溫度在110~120℃範圍內，轉速在900~1000r/min範圍內，混合時間為10~15min，從而可使得無機填料改性更充分。作為上述方案的進一步改進，所述功能性樹脂為苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物。作為上述方案的進一步改進，所述環氧樹脂為雙酚A型固體環氧樹脂。進一步地，為使生產過程更高效，混合效果更好更充分，優選研磨過的雙酚A型固體環氧樹脂。作為上述方案的進一步改進，所述功能助劑為脂肪醇聚氧乙烯醚和脂肪酸二乙醇醯胺中的其中一種或兩種的混合物。作為上述方案的進一步改進，所述成核劑為苯甲酸鈉成核劑。作為上述方案的進一步改進，所述抗氧劑選自抗氧劑1010、抗氧劑168和抗氧劑DLTP中的至少一種。作為上述方案的進一步改進，所述加工助劑選自硬脂酸鈣、乙烯基雙硬脂醯胺和芥酸醯胺中的至少一種。一種如上所述的具有高附著力的改性聚丙烯材料的製備方法，其包括如下步驟：將聚丙烯樹脂、功能性樹脂和環氧樹脂混合均勻，然後加入功能助劑、成核劑、抗氧劑和加工助劑後繼續攪拌，攪拌均勻，將混合好的物料置於擠出機中，改性無機填料採用側餵料的方式在擠出機後半段加入，擠出造粒，得到具有高附著力的改性聚丙烯材料。本發明的有益效果是：（1）本發明使用通用的聚丙烯基材，並通過添加特定的功能性樹脂、環氧樹脂、功能助劑和改性無機填料的方式及調整其原料配比極大的增加了聚丙烯材料的極性，使材料具有優異的表面附著力以使其可進行直接噴塗。其中功能性樹脂的添加，不僅增加材料表面的極性，同時也提高材料表面的粗糙度、增加材料微觀表面積，使材料具有更好的可塗覆性。本發明所選用的無機填料經過改性處理，不僅增加無機填料的極性，同時也提高無機填料與聚丙烯基體樹脂的相容性，再輔以成核劑結合相應的低分子加工助劑，使該材料兼具優異的剛韌平衡性、耐熱性和耐刮擦性。（2）本發明所製得的聚丙烯材料具有高表面附著力，可直接進行油漆噴塗，兼具優異的剛韌平衡性、耐熱性和耐刮擦性，且對比現有技術的聚丙烯材料合金化，本發明非合金材料的加工工藝更簡單、材料成本更低，可更加廣泛地應用在家電、汽車、包裝、建材和戶外運動等多個領域。（3）本發明的製備方法加工工序簡單，易於成型。具體實施方式下面結合實施例對本發明進行具體描述，以便於所屬
技術領域：
的人員對本發明的理解。有必要在此特別指出的是，實施例只是用於對本發明做進一步說明，不能理解為對本發明保護範圍的限制，所屬領域技術熟練人員，根據上述
發明內容對本發明作出的非本質性的改進和調整，應仍屬於本發明的保護範圍。同時下述所提及的原料未詳細說明的，均為市售產品；未詳細提及的工藝步驟或製備方法為均為本領域技術人員所知曉的工藝步驟或製備方法。以下實施例中的聚丙烯材料均通過熔融擠出來製備，具體製備方法為：將聚丙烯樹脂、功能性樹脂和環氧樹脂混合均勻，然後加入功能助劑、成核劑、抗氧劑和加工助劑後繼續攪拌3min，攪拌均勻，最後將混合好的物料至於擠出機中，改性無機填料按添加比例採用側餵料的方式在擠出機後半段加入，擠出造粒，得到具有高附著力的改性聚丙烯材料。其中擠出機的轉速為180~600r/min，各區溫度為：一區195～205℃，二區205～215℃，三區205～215℃，四區205～215℃，五區195～205℃，六區195～205℃，七區200～210℃，八區205～215℃，機頭210～220℃。實施例1按照表1所示重量份數的原料製備具有高附著力的改性聚丙烯材料。表1實施例1的配方組成原料重量份數（份）均聚PP80改性無機填料10功能樹脂8環氧樹脂2功能助劑1抗氧劑10100.3抗氧劑1680.3抗氧劑DLTP0.4成核劑0.3硬脂酸鈣0.2乙烯基雙硬脂醯胺0.5芥酸醯胺0.3實施例2按照表2所示重量份數的原料製備具有高附著力的改性聚丙烯材料。表2實施例2的配方組成原料重量份數（份）共聚PP60改性無機填料30功能樹脂4環氧樹脂1功能助劑0.5抗氧劑10100.1成核劑0.1硬脂酸鈣0.1實施例3按照表3所示重量份數的原料製備具有高附著力的改性聚丙烯材料。表3實施例3的配方組成原料重量份數（份）均聚PP40共聚PP35改性無機填料15功能樹脂6.4環氧樹脂1.6功能助劑0.8抗氧劑10100.2抗氧劑1680.2成核劑0.2硬脂酸鈣0.2實施例4按照表4所示重量份數的原料製備具有高附著力的改性聚丙烯材料。表4實施例4的配方組成原料重量份數（份）均聚PP30共聚PP35改性無機填料25功能樹脂4.8環氧樹脂1.2功能助劑0.6抗氧劑10100.2抗氧劑1680.2成核劑0.2芥酸醯胺0.2實施例5按照表5所示重量份數的原料製備具有高附著力的改性聚丙烯材料。表5實施例5的配方組成原料重量份數（份）均聚PP35共聚PP35改性無機填料20功能樹脂6.4環氧樹脂1.6功能助劑0.8抗氧劑10100.2抗氧劑1680.2抗氧劑DLTP0.2成核劑0.2乙烯基雙硬脂醯胺0.2實施例6:對比例按照表6所示重量份數的原料製備普通級聚丙烯材料。表6實施例6的配方組成原料重量份數（份）均聚PP39共聚PP39普通無機填料20抗氧劑10100.2抗氧劑1680.2抗氧劑DLTP0.2乙烯基雙硬脂醯胺0.2實施例7：性能檢測將實施例1~5和對比例製備的聚丙烯材料進行性能測試，結果如表7所示。表7實施例1~5和對比例的聚丙烯材料性能測試項目測試標準實施例1實施例2實施例3實施例4實施例5對比例拉伸強度（MPa）ISO527342430282927伸長率（%）ISO527255030433845彎曲強度（MPa）ISO178423339353734彎曲模量（MPa）ISO178195025502100220021501950缺口衝擊強度（kJ/m²）ISO18042511171315熱變形溫度（℃）ISO75115120114117116110密度（g/cm3）ISO11830.981.141.011.091.051.05表面張力（mN/m）/413840394032產品表面直接噴塗難易/易易易易易難產品表面有無掉漆現象/無無無無無有由表7可知，本發明的聚丙烯材料具備優異的表面張力和耐熱特性，以及良好的剛韌平衡性，具有高附著力可直接進行油漆噴塗。上述實施例為本發明的優選實施例，凡與本發明類似的工藝及所作的等效變化，均應屬於本發明的保護範疇。當前第1頁1 2 3