一种高光耐刮擦免喷涂聚丙烯材料及其制备方法和应用与流程

本技术涉及高分子材料，尤其涉及一种高光耐刮擦免喷涂聚丙烯材料及其制备方法和应用。

背景技术：

1、聚丙烯作为五大通用塑料，被广泛应用工业和日常生活中，面对越来越高的色彩要求，从传统的移印，水印，丝印和喷漆工艺转变，世界各国对环保的呼声日渐高涨，免喷涂材料应运而生，因此，聚丙烯在使用过程中要求具体免喷涂效果的同时保持其他光泽，耐刮擦性等要求，使其能够在苛刻的条件下满足使用要求。

2、免喷涂材料可以减少喷涂工艺，并且可以100％的可回收利用，生产、加工以及回收过程中不会产生对环境和人体有害的粉尘、气体等污染物质，对绿色环保有重要的意义。免喷涂材料表面光泽好、色彩丰富、质感多样化，并且可以根据不同消费者的需求实现个性化定制，免喷涂材料可以一次成型，产品周期短，可以节约因喷涂、罩光产生的额外成本，并且制品的稳定性好，不易脱色。免喷涂材料根据效果可分为高光免喷涂、哑光免喷涂、金属光泽免喷涂，不同的效果可以根据不同的需求实现不同的效果。目前免喷涂pc、pp、asa/pmma、pa等材料已经在汽车上实现应用。

3、pp作为通用塑料，密度低、价格优等特点，在汽车上应用极为广泛，但是pp材料由于硬度低，不耐划伤，传统的耐划伤助剂容易析出影响耐候，如何解决聚丙烯材料的抗划伤性能，对于实现聚丙烯材料在汽车内外饰、日用品中的应用具有重要的意义，特别是高光、耐刮擦免喷涂材料的应用意义重大。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的不足，本技术提供了一种高光耐刮擦免喷涂聚丙烯材料及其制备方法和应用。

2、第一方面，本技术提供一种高光耐刮擦免喷涂聚丙烯材料，采用如下技术方案：一种高光耐刮擦免喷涂聚丙烯材料，按质量份数计，制备原料包括：高流动均聚聚丙烯15-80份、高刚性均聚聚丙烯10-30份、高流动共聚聚丙烯10-30份、增刚改性剂1-20份、耐刮擦剂0.1-5份、表面处理金属颜料0.02-2份、抗氧剂0.1-0.5份、润滑剂0.1-0.5份。

3、优选的，按质量份数计，制备原料包括：高流动均聚聚丙烯45-50份、高刚性均聚聚丙烯15-20份、高流动共聚聚丙烯15-20份、增刚改性剂13-15份、耐刮擦剂0.5-0.8份、表面处理金属颜料0.5-1份、抗氧剂0.2-0.4份、润滑剂0.2-0.4份。

4、通过采用上述技术方案，高流动均聚聚丙烯：提供材料的流动性，使得材料能够充分填充模具，获得良好的外观效果。高刚性均聚聚丙烯：增加材料的刚性和强度，提升材料的耐刮擦性能。高流动共聚聚丙烯：与高流动均聚聚丙烯一同使用，进一步提高材料的流动性，以满足外观要求。增刚改性剂：提供材料的增韧性和抗冲击性能，使材料更加耐用，提升耐刮擦性能。耐刮擦剂：改善材料的耐刮擦性能，增加材料表面的硬度，减少刮痕的产生。表面处理金属颜料：提供光泽度和金属质感，增强材料的外观效果。抗氧剂：防止材料在使用过程中受到氧化反应的影响，延长材料的使用寿命。润滑剂：减少材料在加工过程中的粘附和磨损，改善加工性能和材料的流动性。通过以上组分的协同作用，本技术的高光耐刮擦免喷涂聚丙烯材料能够达到优异的力学性能、较高的光泽度和耐刮擦性能，以及提高产品的环保性和可回收性等优点。其中增刚改性剂、耐刮擦剂和表面处理金属颜料的协同作用能够进一步提升材料的耐刮擦性能和外观效果。

5、优选的，所述高流动均聚聚丙烯在230℃、2.16kg测试条件下的熔体流动速率为20-30g/10min；所述高流动共聚聚丙烯在230℃、2.16kg测试条件下的熔体流动速率为20-30g/10min；所述高刚性均聚聚丙烯在230℃、2.16kg测试条件下的熔体流动速率为5-10g/10min。

6、优选的，所述增刚改性剂由碱式硫酸镁晶须和碳酸钙以质量份数比4:3制成，并经过硅烷改性，其制备方法，包括以下步骤：

7、s41、按照质量份数，在氮气保护下，将0.8kg碱式硫酸镁晶须、0.6kg碳酸钙、0.5kg乙醇和0.3kg去离子水加入反应器中，搅拌3小时，得混合液；

8、s42、按照质量份数，在氮气保护下，将0.012kg乙烯基三乙氧基硅烷加混合液入进行偶联反应4小时，将所得产物进行抽滤、洗涤、干燥，即得增刚改性剂。

9、通过采用上述技术方案，在本技术中，增刚改性剂由碱式硫酸镁晶须和碳酸钙制成，并经过硅烷改性。其作用和协同作用如下：增强增韧效果：碱式硫酸镁晶须和碳酸钙的添加可以增强聚丙烯材料的增韧效果，提高材料的韧性和抗冲击性能。促进分散性能和相容性：硅烷改性能够提高碱式硫酸镁晶须和碳酸钙在聚丙烯基体中的分散性能和相容性，有利于增强剂与基体的结合和相互作用，进一步提高材料的增强增韧效果。提升耐刮擦性能：增刚改性剂的加入能够提高材料的硬度和耐刮擦性能，减少外观划痕的产生。通过增刚改性剂在材料中的作用和协同作用，可以使高光耐刮擦免喷涂聚丙烯材料具有优异的力学性能、较高的光泽度和耐刮擦性能。

10、优选的，所述表面处理金属颜料由30-40μm粒径铝粉和5-10μm粒径铝粉以质量份数比10:3组成。

11、优选的，所述30-40μm粒径铝粉和5-10μm粒径铝粉均为改性铝粉，其改性方法为：按照质量份数，将10份的30-40μm粒径铝粉和3份的5-10μm粒径铝粉置于搅拌器中，再添加12份的正庚烷，以20rpm的搅拌速度搅拌2h,过滤得到铝粉，循环4次，将得到的铝粉在通风橱中静止24h后，置于真空烘箱中，在40℃干燥24h,得到改性铝粉。

12、通过采用上述技术方案，在本技术中，改性的30-40μm粒径铝粉和5-10μm粒径铝粉具有更好的相容性，能够与聚丙烯材料更好地结合，增强免喷涂聚丙烯材料与金属效果的相互作用。提升外观效果：免喷涂聚丙烯材料中添加的改性铝粉能够提升材料的外观效果，使其具有更好的金属效果和光泽度。增强相容性：改性铝粉的添加可以增强聚丙烯材料和金属颜料的相容性，减少表面处理金属颜料与聚丙烯材料的界面结合问题，从而提高材料的耐刮擦性能。通过表面处理金属颜料的作用和协同作用，可以使高光耐刮擦免喷涂聚丙烯材料具有优异的力学性能、较高的光泽度和耐刮擦性能。

13、优选的，所述耐刮擦剂为聚硅氧烷、德固赛antiscratch100和成都思立可lysi-306中的一种。

14、通过采用上述技术方案，耐刮擦剂的添加可以在聚丙烯材料表面形成一层保护膜，增加材料的硬度和耐刮擦性能，有效防止刮痕和磨损。耐刮擦剂的添加可以提高聚丙烯材料的表面光洁度，增加光泽度，使材料具有更好的外观效果。耐刮擦剂能够提高聚丙烯材料的耐热性能，使其在高温环境下仍能保持良好的耐刮擦性能和光泽度。耐刮擦剂与其他原料的组合可以实现协同效应，进一步提升材料的耐刮擦性能和光泽度。与高流动均聚聚丙烯、高刚性均聚聚丙烯和高流动共聚聚丙烯的组合可以提高材料的力学性能和光泽度，与增刚改性剂的组合可以进一步提升耐刮擦性能。

15、优选的，所述抗氧化剂由抗氧剂1010和抗氧剂1076以质量份数比3:1-2组成。

16、通过采用上述技术方案，抗氧化剂的添加可以防止免喷涂聚丙烯材料在加工和使用过程中受到氧化的影响，延长材料的使用寿命。抗氧剂1010和抗氧剂1076可以通过相互作用产生协同效应，增强抗氧化剂的抗氧化能力。这种组合可以提高免喷涂聚丙烯材料的抗氧化性能，使其更加耐久，延长材料的使用寿命，提升其综合性能。

17、优选的，所述润滑剂选自硬脂酸锌、硬脂酸钙和聚乙烯蜡中的一种

18、第二方面，本技术提供一种高光耐刮擦免喷涂聚丙烯材料的制备方法，采用如下的技术方案：作为一个总的技术构思，本技术还提供上述一种高光耐刮擦免喷涂聚丙烯材料的制备方法，将上述高流动均聚聚丙烯、高刚性均聚聚丙烯、高流动共聚聚丙烯、增刚改性剂、耐刮擦剂、表面处理金属颜料、抗氧剂和润滑剂按照所述质量份数混合后加入双螺杆挤出机中，在190-220℃温度范围内熔融混合造粒，得到高光耐刮擦免喷涂聚丙烯材料。

19、第三方面，本技术提供一种高光耐刮擦免喷涂聚丙烯材料的应用，采用如下的技术方案：

20、一种高光耐刮擦免喷涂聚丙烯材料在制备汽车外饰、日用品中的应用，所述汽车外饰包括汽车保险杠材料等；日用品包括置物架，暖瓶外壳等；家电包括空调，洗衣机外壳等。

21、综上所述，本技术包括以下至少一种有益技术效果：

22、1.优异的力学性能：所制备的免喷涂聚丙烯材料具有较高的流动性和刚性，能够在使用过程中保持良好的强度和耐久性。

23、2.高光泽度和耐刮擦性能：通过使用特定的高流动聚丙烯和增刚改性剂，免喷涂聚丙烯材料能够实现高光泽度和耐刮擦性能，具有出色的表面质量。

24、3.环保性和可回收性提升：由于免喷涂聚丙烯材料不需要喷涂工艺，减少了喷漆工序，从而降低了有害气体和废弃物的排放，提升了产品的环保性和可回收性。

25、4.硅烷改性的协同效应：通过添加硅烷改性的碱式硫酸镁晶须和碳酸钙，能够提高材料的增强增韧效果和界面结合强度，从而进一步提升耐刮擦性能。

26、5.表面处理金属颜料的相容性增强：所使用的改性铝粉能够增强聚丙烯材料与金属的相容性，使免喷涂材料具有更好的金属效果。