一种低表面张力、防指纹的抗菌免喷涂聚丙烯复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种低表面张力、防指纹的抗菌免喷涂聚丙烯复合材料及其制备方法，具体由以下重量份的原料组成：聚丙烯树脂20‑60份，无机填料5‑30份，分散剂1‑5份，金属色粉2‑8份，功能化母粒10‑30份，所述功能化母粒，由以下重量百分比的组分构成：EVA嵌段共聚物5‑10份、纳米态气凝胶3‑8份、银离子抗菌剂1‑6份、亲油性改进剂2‑10份。通过预分散的功能化母粒的制备及加入，不仅解决了多种助剂复配使用时的分散状况问题，所得材料不仅具备良好的免喷涂化表面效果及综合力学性能，且通过丰富介孔结构、表面疏水的纳米态气凝胶颗粒将银离子抗菌剂与亲油疏水改进剂进行有效吸附、络合，确保聚丙烯材料的多种抗菌率≥99％，材料的表面张力从28‑30降低至22‑24左右。

An antibacterial spray free polypropylene composite with low surface tension and fingerprint resistance and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种低表面张力、防指纹的抗菌免喷涂聚丙烯复合材料及其制备方法
本专利技术属于高分子材料
，具体涉及一种低表面张力、防指纹的抗菌免喷涂聚丙烯复合材料及其制备方法。
技术介绍
免喷涂材料是针对传统表面喷漆处理所导致的高成本、低环保等问题而逐步兴起的一类新型的工艺简单、低成本、高环保、高外观特效的聚合物基复合材料，其原理是通过在基体树脂如聚丙烯PP、聚酰胺PA、聚甲基丙烯酸甲酯PMMA等中加入一些特殊色粉如金属色粉、珠光粉以及有机-无机杂化体系的色粉等，通过直接的注塑成型后可获得令人满意的制件外观效果，而无需特殊的表面喷涂后处理工序。聚丙烯(PP)是当前的热塑性聚合物复合材料中最为常用、应用最为广泛的基体树脂，其合成工艺简单、成本低廉、综合性能优良，然而，其分子链为饱和的柔性碳氢分子链，虽然侧链甲基的存在能赋予PP材料一定的结晶特性，但其结晶程度低、缺陷率高、晶体结构不完整等特性决定了PP材料的表面状况并不能满足免喷涂材料高光泽度的外观需求，而必须加入特定规格的助剂加以改善。聚丙烯的高光泽、免喷涂化研究是热塑性聚合物材料免喷涂化研究中开始最高的一类。CN102585365中记述了一种油漆亮泽、金属质感的免喷涂聚丙烯材料，其表面效果来自于片状铝粉和二氧化钛包覆云母或者硅酸盐玻璃的色泽增亮剂；CN106496773也同样采用了二氧化硅包覆铝粉母粒的方式获得了银色金属质感的免喷涂聚丙烯材料，并针对性改进了其缺口抗冲击特性，使其能满足汽车保险杆及周边装饰件的力学性能需求；CN104530565中则提供了一种具备良好抗菌效果的免喷涂聚丙烯复合材料，而CN109096608则在免喷涂材料抗菌化处理的基础上，通过加入吸湿性离子聚合物来获得了表面免粉尘吸附的特性。由上可见，对于当前的免喷涂聚丙烯复合材料来说，多功能化改进才是其后续深入研究及拓展应用的关键所在。然而，多功能化改进必然要求聚合物基体中会加入不同规格、不同形态及特性的功能助剂，加上免喷涂化改进所必须的金属色粉，这对聚丙烯复合材料的熔融分散提出了极高的要求，而已有的技术方案中均采用了一步直接熔融混炼的方式，物料在挤出机内停留时间短，对设备及工艺的匹配性要求极高，否则不就免喷涂效果会受到影响，其他的特性改进效果也会大打折扣。更进一步的，随着汽车内饰美学化设计的不断发展，免喷涂高光泽材料的应用比例在逐步提升，尤其是仪表板及中央通道装饰件、车载电子电器面框等经常能接触、触摸的部件，其高亮、高光泽的外观非常容易沾染指纹，从而直接影响到内饰件的美观乃至汽车行驶安全性，而当前的研究中，免喷涂聚丙烯材料的耐指纹研究一直是少之又少。
技术实现思路
本专利技术的目的在于填补已有技术的空白领域，提供一种低表面张力、防指纹的抗菌免喷涂聚丙烯复合材料。本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：一种低表面张力、防指纹的抗菌免喷涂聚丙烯复合材料，包括以下重量份计的原料：其中，所述功能化母粒，由以下重量百分比的组分构成：EVA嵌段共聚物5-10份、纳米态气凝胶3-8份、银离子抗菌剂1-6份、亲油性改进剂2-10份。所述功能化母粒的制备方法为：按比例称取乙烯-乙酸乙烯酯共聚物和纳米态气凝胶，混合均匀后投入到密闭反应釜中，对反应釜进行抽真空并充入惰性的氮气保护至常压，然后加热至180℃并保持恒温，以90转/min的速率匀速搅拌30min，然后按次序加入一定比例的银离子抗菌剂、亲油性改进剂，继续搅拌30min后充入氮气加压，从密闭反应釜的底部出口将熔融态的共混物导出、冷却、切粒，得到功能化母粒。进一步的，所述的聚丙烯树脂为共聚丙烯，其在230℃、2.16kg的测试条件下熔指MFR为10-60g/10min。进一步的，所述的无机填料为高目数、小粒径的滑石粉，填料目数为6000-10000目。进一步的，所述的分散剂为硬脂酸钙、硬脂酸锌、低分子量聚乙烯蜡等中的一种或几种。进一步的，所述的金属色粉为树脂包覆的铝粉、铝银粉、铝硅合金粉、铜金粉、纳米银玻璃微片复合颜料等中一种或几种。进一步的，所述的EVA嵌段共聚物为乙烯-乙酸乙烯酯共聚物，在190℃、2.16Kg的测试条件下，其熔融指数为20～50g/min，乙酸乙烯酯(VAC)含量≤30％。进一步的，所述的纳米态气凝胶为具有纳米孔隙的二氧化硅气凝胶，白色颗粒，气孔率90-95％，孔径20-50nm，颗粒粒径(D50)为5-50um。进一步的，所述的银离子抗菌剂为无色透明的纳米银络合溶液，纳米银粒径为1-100nm，银含量为≥1000ppm。进一步的，所述的亲油性改进剂为树脂包覆的油酸、硬脂酸、有机硅助剂等中一种或几种。本专利技术的第二目的在于提供上述低表面张力、防指纹的抗菌免喷涂聚丙烯复合材料的制备方法，其方法包括以下步骤：(1)按所述的重量份称取聚丙烯树脂、无机填料、分散剂、金属色粉，混合均匀，得到混合原料：(2)将干燥后的混合原料放置于一台紧密啮合同向旋转的双螺杆挤出机的主喂料仓中，经喂料螺杆加入到挤出机的机筒内；将功能化母粒放置于挤出机螺杆的侧喂料仓中，经喂料螺杆加入到挤出机的机筒内。所用螺杆挤出机的直径为36mm，长径比L/D为44，主机筒从加料口到机头出口的各分区温度设定为：100℃、180℃、190℃、195℃、200℃、200℃、200℃，主机转速为300转/分钟，经过熔融挤出、造粒、干燥处理等工序后得到所述低表面张力、防指纹的抗菌免喷涂聚丙烯复合材料。本专利技术采用了熔融预分散法制备了兼具低表面张力、高抗菌的功能化母粒，然后再与PP基体、金属色粉及分散助剂等组分在螺杆挤出机内二次熔融混炼、挤出、造粒，成功实现了聚丙烯复合材料的多功能化改进。一方面，较长时间的反应釜内搅拌可确保银离子抗菌剂分子及表面张力改进剂分子能充分扩散、进入纳米态气凝胶颗粒的丰富孔隙之中；另一方面，银离子抗菌剂与表面张力改进剂两者之间起到了良好的协同分散、分布的有效，有利于免喷涂聚丙烯材料最终特性的协同实现。此外，采用低乙酸乙烯酯(VAC)含量的EVA树脂为功能母粒载体，EVA中的乙烯基团与聚丙烯基体同为饱和烯烃结构，而极性的乙酸乙烯酯(VAC)对功能助剂分子也有良好的相容性，因此，这种采用母粒化预分散、二次熔融挤出造粒所得的免喷涂聚丙烯复合材料具有良好的抗菌、低表面张力、防指纹沾染等多功能化的特性效果。与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：1、首先，考虑免喷涂、抗菌化、防指纹等多重的特性改进需求，由此导致的材料配方体系复杂、组分众多的情况，对其中的抗菌剂、表面张力改进剂采用了母粒化预分散的处理，以纳米态、丰富多空结构的二氧化硅气凝胶颗粒为上述功能助剂的高效载体，为其最终在聚丙烯基体中的分散状况创造了良好的基础条件。2、进一步的，针对聚丙烯分子链的非极性、对助剂分子包覆性不足等先天性缺陷，采用了两性化学结构的EVA嵌段共聚物，为复合材料中各功能助剂实现良好分散、分布起到了高效的相间相容剂效果，助剂分子分布合理，迁移性低，功本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低表面张力、防指纹的抗菌免喷涂聚丙烯复合材料，其特征在于：包括以下重量份计的原料：/n

【技术特征摘要】
1.一种低表面张力、防指纹的抗菌免喷涂聚丙烯复合材料，其特征在于：包括以下重量份计的原料：



其中，所述功能化母粒，由以下重量百分比的组分构成：EVA嵌段共聚物5-10份、纳米态气凝胶3-8份、银离子抗菌剂1-6份、亲油性改进剂2-10份。


2.根据权利要求1所述的一种低表面张力、防指纹的抗菌免喷涂聚丙烯复合材料，其特征在于：所述的聚丙烯树脂为共聚丙烯，其在230℃、2.16kg的测试条件下熔指MFR为10-60g/10min。


3.根据权利要求1所述的一种低表面张力、防指纹的抗菌免喷涂聚丙烯复合材料，其特征在于：所述的无机填料为高目数、小粒径的滑石粉，填料目数为6000-10000目。


4.根据权利要求1所述的一种低表面张力、防指纹的抗菌免喷涂聚丙烯复合材料，其特征在于：所述的分散剂为硬脂酸钙、硬脂酸锌、低分子量聚乙烯蜡中的一种或几种。


5.根据权利要求1所述的一种低表面张力、防指纹的抗菌免喷涂聚丙烯复合材料，其特征在于：所述的金属色粉为树脂包覆的铝粉、铝银粉、铝硅合金粉、铜金粉、纳米银玻璃微片复合颜料中的一种或几种。


6.根据权利要求1所述一种低表面张力、防指纹的抗菌免喷涂聚丙烯复合材料，其特征在于：所述功能化母粒的制备方法为：按比例称取乙烯-乙酸乙烯酯共聚物和纳米态气凝胶，混合均匀后投入到密闭反应釜中，对反应釜进行抽真空并充入惰性的氮气保护至常压，然后加热至180℃并保持恒温，以90转/min的速率匀速搅拌30min，然后按次序加入一定比例的银离子抗菌剂、亲油性改进剂，继续搅拌30min后充入氮气加压，从密闭反应釜的底部出口将熔融态的共混物导出、冷却、切粒，得到功能化母粒。


7.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐凯华，
申请(专利权)人：上海华合复合材料有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31