一种耐刮擦、防指纹的免喷涂POM复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种耐刮擦、防指纹的免喷涂POM复合材料及其制备方法，具体由以下重量份的原料组成：POM树脂30‑70份，分散剂2‑5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：弹性离聚体3‑10份、富勒烯C60粉末2‑6份、亲油性改进剂2‑8份，金属色粉3‑10份。本发明专利技术的有益效果在于：采用新型富勒烯C60粉末实现了非极性小分子助剂的高效吸附及表面分布，且母粒化的预分散处理有益于各功能助剂的协同分散。所得POM材料在具备良好免喷涂效果的同时，材料表面张力从31‑33降低至24‑26左右，可有效防止指纹沾染；此外材料的耐刮擦状况也同比有明显改善，是一种综合了表面高光泽、高耐刮擦、抗污性优良的POM复合材料。

A spray free POM composite with scratch resistance and fingerprint resistance and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种耐刮擦、防指纹的免喷涂POM复合材料及其制备方法
本专利技术属于高分子材料
，具体涉及一种耐刮擦、防指纹的免喷涂聚丙烯复合材料及其制备方法。
技术介绍
随着当前汽车、家用电器、工业电子及建筑材料等领域对于材料低成本、环保特性的需求越来越高，传统的表面喷涂后处理方式的缺陷也愈加明显，其工序繁琐、品控难度大、加工成本高且组分挥发性强，因此，近年来，一些特殊外观效果如高亮黑、金属质感、钻石光泽等已逐步使用特定规格的免喷涂材料，通过一步直接注塑成型来获得，不仅改善了加工现场的环保状况，而且无需额外的后处理工序，从而大大降低了制件的加工成本，具有极高的性价比。聚甲醛(也称为聚氧化次甲基，简称POM)作为一种新兴的功能性工程塑料，具有与聚酰胺PA材料相近的高刚性、高耐热的材料特性，而吸水性及材料成本却明显更低。但由于其分子主链上所含有[-CH2-O-]重复单元在经历熔融剪切混炼时容易断链降解，导致POM均聚物的加工窗口窄(10℃左右)、热稳定性不佳，这是POM材料难以大范围推广应用的主要问题。近年来，随着POM聚合技术的不断改进，将三聚甲醛与少量二氧戊烷共聚而成的共聚甲醛则改进了上述的缺点，从而为POM材料的功能化研究及推广，尤其是在免喷涂化的研究及应用提供了理想的基材。与当前PA材料免喷涂化研究较为丰富的案例相比，当前的POM改性方案还是局限于材料常规性能的优化改进，如CN102311611中提出的一种高刚性POM复合材料，以硫酸钙晶须为增强体，来进一步提高材料的拉伸强度、弯曲强度等刚性指标；而CN108929517则以玻璃纤维和二硫化钼为复合改性剂，进一步提升了POM材料的耐磨等级。虽然CN109679276中提出了一种低VOC、高环保性的免喷涂化POM复合材料，但对于免喷涂的内饰件专用材料来说，VOC性能改进也只是内饰件规范中众多材料指标中的一项，且其采用的一步熔融混炼的改性方式本身也具有很高的局限性，在配方复杂、组分众多时难以稳定实现材料的多功能化效果。
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，提供一种耐刮擦、防指纹的免喷涂POM复合材料。采用了独立的反应釜预分散法制备了离聚体为基体、富勒烯C60粉末为高效吸附剂、兼具耐刮擦、低极性、免喷涂化的多重功能母粒，然后再与共聚POM基体及分散助剂等组分在螺杆挤出机内进行二次的熔融混炼。材料中以C60粉末中笼形碳原子结构在搭配离聚体的离子簇微区后，可实现对低极性亲油助剂分子及金属色粉的高效定向吸附及排列分布，从而赋予POM材料表面以良好的低极性、抗指纹沾染、耐刮擦效果好等特性。本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：一种耐刮擦、防指纹的免喷涂POM复合材料，包括以下重量份的原料：POM树脂40-80份，分散剂1-5份，功能化母粒10-30份，其中，所述功能化母粒，由以下重量百分比的组分构成：弹性离聚体3-10份、富勒烯C60粉末2-6份、亲油性改进剂2-8份，金属色粉3-10份。所述功能化母粒的制备方法为：所述功能化母粒的制备方法为：按比例称取弹性离聚体和富勒烯C60粉末，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60转/min的速率匀速搅拌10min，然后按比例的亲油性改进剂，继续搅拌10min后加入一定比例的金属色粉，再搅拌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。所述的POM树脂为三聚甲醛与少量二氧戊烷的共聚甲醛树脂，其在190℃、2.16kg的测试条件下的熔融指数MFR为5-30g/10min。所述的分散剂为硬脂酸钙、硬脂酸锌、聚乙烯蜡、聚酯蜡、低分子量共聚酰胺蜡等中的一种或几种。所述的弹性离聚体为羧酸离聚体、磺酸基离聚体及磷酸基离聚体中的一种或几种。所述的富勒烯C60粉末为具有五元环的笼状结构碳元素化合物，外观为黑色粉末，碳纯度≥98％。所述的亲油性改进剂为树脂包覆的油酸、硬脂酸、有机硅助剂等中的一种或几种。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、纳米或金属氧化物包覆的玻璃微片复合颜料等中的一种或几种。本专利技术的第二目的在于提供上述耐刮擦、防指纹的免喷涂POM复合材料的其制备方法，包括以下步骤：(1)按所述的重量份称取POM树脂、分散剂，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：90℃、170℃、180℃、195℃、190℃、190℃、190℃，主机转速为250转/分钟，经过熔融挤出、造粒、干燥处理等工序后得到所述耐刮擦、防指纹的免喷涂POM复合材料。与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：1、充分考虑到POM复合材料多功能化改进所导致的配方复杂、组分众多、分散相对困难的前提状况，引入了独立的反应釜内预混方式来改善关键的助剂组分(亲油改进剂、金属色粉)的分散状况，同时，使用了具有独特结构的离聚体及富勒烯C60粉末为基材，离子簇微区与C60笼状原子为小分子系数提供了良好的吸附效果，从而保证了其在POM复合材料的改性效果。2、通过本专利技术技术方案得到的耐刮擦、防指纹的免喷涂POM复合材料，不仅具有良好的免喷涂化外观表现，材料的表面光泽度(60°)≥95％，且注塑样板表面无熔接线、银丝等表观缺陷；材料的十字刮擦试验表面，在三种不同表面皮纹(光面、细皮纹、粗皮纹)时，材料刮擦后的色差值△E均保持在1.5以下，与常规免喷涂POM材料的相比降低50％以上。而在材料的表面张力测试中，通过本文方案改进的低表面张力POM材料，其测试树脂最低可降至24-26，而进一步采用可量化的SITA表面度仪对比测试免喷涂POM材料表面的清洁度(相对荧光强度值，RFU值)，通过本专利技术方案得到的免喷涂POM材料，其RFU值从常规材料的115左右大幅度降低至50-60左右，指纹的耐擦拭次数同比降低至1/3左右。具体实施方式下面通过具体的实施方式对本专利技术做进一步的说明，所述实施例仅用于说明本专利技术而不是对本专利技术的限制。本专利技术实施例所用原料：POM：共聚甲醛7520，在190℃、2.16kg的测试条件下的熔融指数MFR为30g/10min，日本旭化成公司。分散剂：功能性聚酯蜡CERALENE694，白色颗粒，粘度130-400(120℃)mPa.s，德国EUROCERAS公司。弹性离聚体：磺化丁苯橡胶离聚体，苯乙烯含量为23％，磺化度为每100g弹性体中含有25mmol磺酸基，自制。富勒烯C60：具有五元环结构的笼状纳米碳化合物TNC6098，纯度≥98％，中科院成都有机化学有限公司。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种耐刮擦、防指纹的免喷涂POM复合材料，其特征在于：包括以下重量份的原料：/nPOM树脂 40-80份，/n分散剂 1-5份，/n功能化母粒 10-30份，/n其中，所述功能化母粒，由以下重量百分比的组分构成：弹性离聚体3-10份、富勒烯C60粉末2-6份、亲油性改进剂2-8份，金属色粉3-10份。/n

【技术特征摘要】
1.一种耐刮擦、防指纹的免喷涂POM复合材料，其特征在于：包括以下重量份的原料：
POM树脂40-80份，
分散剂1-5份，
功能化母粒10-30份，
其中，所述功能化母粒，由以下重量百分比的组分构成：弹性离聚体3-10份、富勒烯C60粉末2-6份、亲油性改进剂2-8份，金属色粉3-10份。


2.根据权利要求1所述的一种耐刮擦、防指纹的免喷涂POM复合材料，其特征在于：所述功能化母粒的制备方法为：按比例称取弹性离聚体和富勒烯C60粉末，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60转/min的速率匀速搅拌10min，然后按比例的亲油性改进剂，继续搅拌10min后加入一定比例的金属色粉，再搅拌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。


3.根据权利要求1所述的一种耐刮擦、防指纹的免喷涂POM复合材料，其特征在于：所述的POM树脂为三聚甲醛与少量二氧戊烷的共聚甲醛树脂，其在190℃、2.16kg的测试条件下的熔融指数MFR为5-30g/10min。


4.根据权利要求1所述的一种耐刮擦、防指纹的免喷涂POM复合材料，其特征在于：所述的分散剂为硬脂酸钙、硬脂酸锌、聚乙烯蜡、聚酯蜡、低分子量共聚酰胺蜡中的一种或几种。


5.根据权利要求1所述的一种耐刮擦、防指纹的免喷涂POM复合材料，其特...

【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