CN117820764A - 一种具有撒点效果的免喷涂填充聚丙烯材料组合物及其制备方法和用途 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种具有撒点效果的免喷涂填充聚丙烯材料组合物及其制备方法和用途。组合物是包含以下质量百分比的原料组成：聚丙烯树脂60～85％；撒点母粒10～30％；滑石粉5～30％；增韧剂2～6％；黑色母粒0.3～1％；抗氧剂0.2～1％；润滑剂0.05～2％；色粉0.005％～0.5％。本发明可以在较高滑石粉填充的聚丙烯中实现明显的黑底白撒点表面效果，在特定角度会显示出闪烁的效果，并能够保持良好的力学性能，还可以通过调整撒点母粒的比例来控制撒点的多寡，具有美观、生产成本较低、量产放大性高的优点。所制得的聚丙烯材料组合物可以在外观、性能要求严苛的汽车内外饰、家电外壳等领域应用。
Description
技术领域
本发明涉及免喷涂塑料领域，具体的涉及一种具有撒点效果免喷涂填充聚丙烯材料组合物及其制备方法。
背景技术
近年来，撒点效果因其独特、美观的外观效果，受到消费者和终端消费品的追捧，为了打造泼墨、随机、大小不一的效果常采用喷涂的工艺。聚丙烯表面能低，喷漆前需结合复杂的表面处理，且为了实现撒点的效果通常需要喷涂四次以上。喷涂工艺复杂、耗时长、成本高昂、环境污染大、不良率高、且漆面易被破坏脱落。免喷涂塑料因一次成型，生产周期短、综合成本低、环境友好等优点，正逐步在多个领域不断替换喷涂工艺。
聚丙烯价格低廉、综合性能较好，目前在汽车、电子电器等领域得到广泛的应用，然而聚丙烯因收缩率大、刚性较差等缺点，在实际应用中通常需要进行填充改性，在降低成本的同时，还具有减小收缩率、改善刚度、耐热性、抗蠕变性、提高制品使用寿命等优点。
然而填充聚丙烯因滑石粉等填充物，对材料染色性能造成较大影响，导致材料无法实现较低的L值，在汽车外饰上的应用大大受限，且填充物和色粉会大量遮盖撒点，导致撒点效果不明显。其次，因为撒点材料多不耐剪切，在挤出生产过程中保持撒点原有的尺寸和形状，与聚丙烯填充物和助剂等在材料中良好的分散从而实现较好的性能相悖。因此，开发出一种兼具良好力学性能和明显的撒点外观效果的免喷涂填充聚丙烯材料组合物，具有良好的经济价值和应用前景。
中国专利CN116253980A公开了一种免喷涂撒点效果消费再回收无卤阻燃PC/ABS材料及其制备方法，直接挤出造粒会导致撒点粒径减小，目视撒点效果不明显，或由于助剂无法很好的分散导致材料性能降低；中国专利CN110325338B公开了一种聚丙烯系树脂组合物、以及通过将该聚丙烯系树脂组合物注射成型而得到的成型体，该专利为添加小粒径铝粉的金属随角异色效果，且工艺为直接冷混，无明显撒点效果。
发明内容
本发明提供了一种具有撒点效果的免喷涂填充聚丙烯材料组合物及其制备方法和用途。解决了大粒径撒点效果和填充聚丙烯保持良好的力学性能之间的矛盾，提供了兼具明显的、随机的黑底白撒点免喷涂效果和优异力学性能的填充聚丙烯材料组合物，克服现有技术应用局限。
本发明的另一目的在于提供上述具有撒点效果免喷涂填充聚丙烯材料组合物的制备方法。
本发明的另一目的在于提供上述具有撒点效果免喷涂填充聚丙烯材料组合物在汽车内外饰、家用电器、消费品免喷涂制品中的应用。
本发明的技术方案如下：
一种具有撒点效果的免喷涂填充聚丙烯材料组合物，包含以下质量百分比的原料组成：
基料50％～90％；撒点母粒：10％～50％；
所述基料包含以下质量百分比的原料组成：聚丙烯树脂60～85％；滑石粉5～30％；增韧剂2～6％；黑色母粒0.3～1％；抗氧剂0.2～1％；润滑剂0.05～2％；色粉0.005％～0.5％；
所述撒点母粒包含以下质量百分比的原料组成：聚丙烯树脂60～80％；闪片2％～15％；滑石粉5～20％；增韧剂2～6％；黑色母粒0.3～0.7％；抗氧剂0.2～1％；；润滑剂0.05～2％。
优选的，所述聚丙烯树脂为均聚聚丙烯、共聚聚丙烯中的至少一种，在230℃，2.16kg下的熔融指数为10～30g/10min。
优选的，所述滑石粉的目数在2000～6000之间。
优选的，所述增韧剂为乙烯-辛烯共聚物、乙烯-丁烯共聚物、高密度聚乙烯中的至少一种。
优选的，所述黑色母粒为高浓度炭黑着色剂6269、6621中的至少一种。
优选的，所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂和硫醚抗氧剂中的至少一种；更优选的为抗氧剂1010和抗氧剂168的复配(质量比2：1～1：1)。
优选的，所述润滑剂为硬脂酸锌、硬脂酸钙、硬脂酸铝、硬脂酸钡、聚乙烯蜡、硬脂酸单甘脂中的至少一种。
优选的，所述色粉为酞青蓝或品红。
优选的，所述撒点母粒中的闪片为铝片、金葱粉、珠光粉、钾长石碎片中的至少一种。
进一步优选的，所述闪片为铝片，其直径为0.1mm、0.2mm、0.3mm、0.4mm、0.5mm、0.6mm、0.7mm、0.8mm、0.9mm、1.0mm、1.1mm、1.2mm中的至少两种，以实现不规则泼墨撒点的外观效果，形状为圆形、六边形、四边形中的至少一种。铝片对光的反射可以使撒点效果在光泽度较低的填充聚丙烯表面更为明显。
闪片含量不宜过多或过少，含量过多时，材料抗冲击性能显著下降；含量过少时，被滑石粉与色粉大量遮盖，撒点效果不明显。
本发明还提供所述具有撒点效果免喷涂填充聚丙烯材料组合物的制备方法，包括如下步骤：
S1、制备基体PP：先将滑石粉、色粉和黑色母粒搅拌混合，再加入PP树脂和增韧剂、抗氧剂、润滑剂搅拌混合，混合料经双螺杆挤出机挤出、造粒，得到基体PP；
S2、制备撒点母粒：将闪片和滑石粉搅拌混合后走侧喂料口，再将PP树脂、增韧剂、抗氧剂、润滑剂和黑色母粒搅拌混合，混合料经双螺杆挤出机挤出、造粒，得到撒点母粒；
S3、注塑成型：将基体PP、撒点母粒共混，注塑成型；其中，注塑温度为200℃～230℃，注塑压力为55MPa～70MPa。
所述S1中，通过较强剪切的螺杆组合充分混合后挤出造粒，可以使得材料保持较好的尺寸稳定性和性能。
优选的，在步骤S2中，制备撒点母粒时所述双螺杆挤出机剪切块的角度小于45°，厚度小于1D，数量小于5个。本发明通过双螺杆挤出机和较低剪切的螺杆组合制备得到撒点母粒，使得撒点在挤出造粒过程中形态、尺寸保持较好。
本发明还提供上述具有撒点效果免喷涂填充聚丙烯材料组合物在汽车内外饰、家用电器、消费品免喷涂制品中的应用。
本发明的有益效果是：现有技术相比，本发明可以在较高滑石粉填充的聚丙烯中实现明显的黑底白撒点表面效果，在特定角度会显示出闪烁的效果，撒点形态、尺寸保留完整，并能够使材料保持良好的力学性能，还可以通过调整撒点母粒的比例来控制撒点的多寡，具有美观、生产成本较低、量产放大性高等优点。所制得的聚丙烯材料组合物可以通过直接注塑成型，大大降低加工成本，且具有环保、难剥落等优点，在外观、性能要求严苛的汽车内外饰、家电外壳等领域应用，具有良好的经济价值和应用前景。
附图说明
图1中方案二是实施例1制备得到的聚丙烯材料外观，方案一为对比例1制备得到的聚丙烯材料外观，方案3为实施例4制备得到的聚丙烯材料外观。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对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，还可以做出若干调整和改进，这些都属于本发明的保护范围。
实施例中所用的原料如无特殊说明，均可从常规途径得到，具体如下表1：
表1
| 原料 | 厂家 | 牌号 |
| 聚丙烯 | 燕山石化 | K9829H |
| 增韧剂 | 宝丰 | HD-6081 |
| 滑石粉 | 艾海 | 51205L |
| 润滑剂 | 发基 | 硬脂酸锌ZS-TW |
| 抗氧剂 | 利安隆 | 1010 |
| 黑色母粒 | 卡博特 | UN6269 |
| 色粉 | 科莱恩 | Pink-E01、908P |
| 铝片 | 荣彩 | 810H04A、810H03A、810H025A、810H015A |
| 钾长石 | 荣彩 | 8215 |
| 闪亮白钻 | 孚博 | Supearl D109L |
除非特别说明，本发明采用的试剂、方法和设备为本技术领域常规试剂、方法和设备
实施例1～5和对比例1～4分别提供一种免喷涂聚丙烯材料或组合物，其中组分质量(kg)见表2。
表2
撒点母粒组分含量为：聚丙烯树脂74％；铝片共10％(0.4mm：0.6mm：0.8mm：1.0mm重量比＝1：1：1：1)；滑石粉11％；增韧剂4％；黑色母粒0.5％；抗氧剂0.6％；；润滑剂0.2％。
实施例1～3的制备方法如下：
S1、制备基体PP：先将滑石粉、色粉和黑色母粒搅拌混合，再加入PP树脂和助剂搅拌混合，混合料经双螺杆挤出机挤出、造粒，得到基体PP；
S2、制备撒点母粒：将闪片和滑石粉搅拌混合后走侧喂料口，再将PP树脂、助剂和黑色母粒搅拌混合，混合料经双螺杆挤出机挤出、造粒，得到撒点母粒；
S3、注塑成型：将基体PP、撒点母粒共混，注塑成型；其中，注塑温度为200℃～230℃，注塑压力为55MPa～70MPa。
其中，制备撒点母粒时所述双螺杆挤出机剪切块的角度为45°，厚度为1D，数量为5个。
对比例1～5的制备方法如下：
将滑石粉、色粉、铝片或钾长石等特殊色粉和黑色母粒搅拌混合，再加入PP树脂和助剂搅拌混合，混合料经双螺杆挤出机挤出、造粒，得到免喷涂聚丙烯材料。
其中，对比例1和对比例2中铝片为直径1.0mm的六边形铝片。对比例4中铝片为0.4mm：0.6mm：0.8mm：1.0mm重量比＝1：1：1：1
对比例6的制备方法如下：
将滑石粉、色粉、铝片(0.4mm：0.6mm：0.8mm：1.0mm重量比＝1：1：1：1)和黑色母粒搅拌混合，再加入PP树脂和助剂搅拌混合，混合料经密炼机后通过单螺杆挤出机挤出、造粒，得到免喷涂聚丙烯材料。
对上述实施例及对比例制得的免喷涂聚丙烯组合物进行性能测试，具体方法如下：
拉伸强度：按照ISO527测试标准，测试条件50mm/min，23℃
弯曲性能：按照ISO178测试标准，测试条件2mm/min，23℃
悬臂梁缺口冲击强度：按照ISO180测试标准，测试条件为23℃
色差值：用色差仪进行颜色测试，L值越低颜色越黑
外观效果：将免喷涂聚丙烯组合物注塑成90×55×3mm的细皮纹色板，在D65灯光下进行观察，对撒点的大小、多寡和明显程度分别进行评级，最优为5级，最劣为1级；5级为撒点大、撒点多或目视有非常明显的撒点效果；1级为几乎看不清撒点或者撒点太小、太少。
实施例1～3的测试结果见表3。
表3
| 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | |
| 拉伸强度(MPa) | 18 | 16 | 14 |
| 弯曲强度(MPa) | 26 | 23 | 20 |
| 弯曲模量(MPa) | 1900 | 1700 | 1500 |
| 缺口冲击强度(KJ/m2) | 32 | 22 | 17 |
| 撒点大小 | 4 | 4.5 | 5 |
| 撒点多寡 | 4 | 4.5 | 5 |
| 撒点明显程度 | 4 | 4.5 | 5 |
对比例1～6的测试结果见表4。
表4
| 对比例1 | 对比例2 | 对比例3 | 对比例4 | 对比例5 | 对比例6 | |
| 拉伸强度(MPa) | 16 | 17 | 17 | 16 | 21 | 15 |
| 弯曲强度(MPa) | 24 | 25 | 25 | 24 | 23 | 25 |
| 弯曲模量(MPa) | 2200 | 2100 | 1600 | 1500 | 1100 | 1600 |
| 缺口冲击强度(KJ/m2) | 31 | 33 | 40 | 22 | 45 | 23 |
| 撒点大小 | 3 | 3 | 2 | 0.5 | 2 | 2 |
| 撒点多寡 | 3.5 | 3 | 2.5 | 0.5 | 2.5 | 2.5 |
| 撒点明显程度 | 3.5 | 3 | 1.5 | 0.5 | 2.5 | 2 |
根据表3的测试结果，本发明各实施例的免喷涂聚丙烯组合物，均能够实现较好的免喷涂撒点效果，撒点大小、撒点多寡、撒点明显程度等级均在3级以上，某些实施例可以达到5级，具有非常密集、明显的撒点效果，但是对缺口冲击性能具有明显的影响。免喷涂聚丙烯组合物的组分含量为聚丙烯树脂50～80％、滑石粉5～30％、增韧剂2～6％、黑色母粒0.3～1％、抗氧剂0.2～1％、润滑剂0.05～2％；色粉0.005％～0.5％、撒点母粒14.3％时，综合具有更好的免喷涂撒点效果和力学性能。
根据表4的测试结果，如传统配方中，仅选用钾长石作为撒点时，视觉上非常不明显，因为钾长石的表面光泽与滑石粉填充带来的哑光感非常接近。底色较深时，色粉对撒点的遮盖影响非常大，虽然实现了较黑的底色，但是撒点非常不明显。没有滑石粉填充时，钾长石作为撒点也能实现较好的黑底白撒点效果，但是尺寸稳定性较差，不满足在汽车等领域的应用要求。用密炼机加工时，密炼机的转子会对撒点的粒径造成影响，从而撒点尺寸大大减小，视觉上也非常不明显。
本发明的上述实施例仅仅是为了清楚地说明本发明所举的例子，并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的改动，这里无法穷举所有的实施方式。凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、替换和改进等，均应该包含在发明权利要求的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种具有撒点效果的免喷涂填充聚丙烯材料组合物，包含以下质量百分比的原料组成：
基料50％～90％；撒点母粒：10％～50％；
所述基料包含以下质量百分比的原料组成：聚丙烯树脂60～85％；滑石粉5～30％；增韧剂2～6％；黑色母粒0.3～1％；抗氧剂0.2～1％；润滑剂0.05～2％；色粉0.005％～0.5％；
所述撒点母粒包含以下质量百分比的原料组成：聚丙烯树脂60～80％；闪片2％～15％；滑石粉5～20％；增韧剂2～6％；黑色母粒0.3～0.7％；抗氧剂0.2～1％；；润滑剂0.05～2％。
2.根据权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述聚丙烯树脂为均聚聚丙烯、共聚聚丙烯中的至少一种，在230℃，2.16kg下的熔融指数为10～30g/10min。。
3.根据权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述增韧剂为乙烯-辛烯共聚物、乙烯-丁烯共聚物、高密度聚乙烯中的至少一种；和/或，所述滑石粉的目数在2000～6000之间。
4.根据权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述润滑剂为硬脂酸锌、硬脂酸钙、硬脂酸铝、硬脂酸钡、聚乙烯蜡、硬脂酸单甘脂中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述撒点母粒中的闪片为铝片、金葱粉、珠光粉、钾长石碎片中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述闪片为铝片，其直径为0.1mm、0.2mm、0.3mm、0.4mm、0.5mm、0.6mm、0.7mm、0.8mm、0.9mm、1.0mm、1.1mm、1.2mm中的至少两种。
7.根据权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述闪片形状为圆形、六边形、四边形中的至少一种。
8.一种制备权利要求1-7任一项所述组合物的方法，包括如下步骤：
S1、制备基体PP：先将滑石粉、色粉和黑色母粒搅拌混合，再加入PP树脂和增韧剂、抗氧剂、润滑剂搅拌混合，混合料经双螺杆挤出机挤出、造粒，得到基体PP；
S2、制备撒点母粒：将闪片和滑石粉搅拌混合后走侧喂料口，再将PP树脂、增韧剂、抗氧剂、润滑剂和黑色母粒搅拌混合，混合料经双螺杆挤出机挤出、造粒，得到撒点母粒；
S3、注塑成型：将基体PP、撒点母粒共混，注塑成型；其中，注塑温度为200℃～230℃，注塑压力为55MPa～70MPa。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，步骤S2中，所述双螺杆挤出机剪切块的角度小于45°，厚度小于1D，数量小于5个。
10.权利要求1～7任一项所述的组合物在汽车内外饰、家用电器以及消费品行业中的应用。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311730534.5A CN117820764A (zh) | 2023-12-15 | 2023-12-15 | 一种具有撒点效果的免喷涂填充聚丙烯材料组合物及其制备方法和用途 |
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