[发明专利]一种聚合物包覆铜粉的微球及其制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明涉及高分子材料改性技术领域，具体涉及聚合物包覆铜粉的微球及其制备方法与应用。

背景技术

为改善塑料制品的外观、延长制品寿命，通常需对塑料制品表面进行喷涂处理。但喷涂工艺存在诸多缺点：成本高，生产流程长、效率低、不良品率高；不环保，污染环境、危害操作人员的身心健康、安全风险大；漆面易脱落，造成产品外观不良，影响产品档次；产品及不良品回收困难。随着人们对环境问题越来越重视和关注，免喷涂材料产品正逐步显示出其竞争力，可广泛应用于工艺品、玩具、家电、汽车、电子产品、体育用品和办公用品等。

为了使制品具有金黄色的金属效果，通常是在基体树脂中添加铜粉，铜粉与铜粉之间互相连接，形成连续的铜粉效果的膜，遮盖了基材，呈现出金属质感；但是，通过将铜粉直接加入基体树脂中，基体树脂与铜粉的相容性差，在挤出或注塑的强压力和强剪切条件下，铜粉与基体树脂材料很难达到流动性一致，易出现流痕；特别是结构复杂的制品，沿着流动方向取向的铜粉在发生熔体流动转向、流速不稳定，熔体汇合等现象时，引起铜粉在熔体中分布不均匀，甚至在制品表面形成流痕和熔接线等缺陷，严重限制了免喷涂材料的市场推广和应用。

到目前为止，关于将铜粉包覆于水性聚合物分散液后通过喷雾干燥和交联反应形成聚合物包覆铜粉微球，再将该聚合物包覆铜粉的微球和基体树脂通过共混挤出制成免喷涂材料，从而最终制成无流痕、轻熔接线的免喷涂材料鲜有报道。

发明内容

发明的首要目的旨在提供一种能够改善铜粉与基体树脂的相容性、提高铜粉与熔体的流动一致性的聚合物包覆铜粉的微球。

本发明的另一个目的在于提供上述聚合物包覆铜粉的微球的制备方法。

本发明是通过如下技术方案来实现的：

一种聚合物包覆铜粉的微球，按重量百分比计，包括如下组分：

铜粉/水性铜粉浆料               5-80wt%

水性聚合物分散液               18-90wt%

抗氧缓蚀剂                     0.1-5wt%

固化剂                         0.2-10wt%。

所述的聚合物包覆铜粉的微球的物理结构为含有粒径3-200μm的铜粉内核，在铜粉内核的外表面包覆有厚度为5-800μm的聚合物外壳。

所述铜粉的Cu元素含量不少于60wt%，且含有Zn、Sn、Ni、Be、Mn、Fe、Pb、Si、P、B、Ti或稀土元素的一种或几种；所述铜粉的形状选自球形、树枝状、片状的一种或几种；所述铜粉的粒径为5-200um，优选为5-100um，更优选为5-50um。

所述水性铜粉浆料的固含量为10-80wt%，优选为20-70wt%。

所述水性聚合物分散液的固含量为10-60wt%，选自聚氨酯乳液、有机硅乳液、有机氟乳液、环氧树脂乳液、聚丙烯酸酯乳液、苯丙乳液、硅丙乳液、改性ABS树脂乳液、改性纤维素水溶液、聚乙烯醇及其缩合物水溶液、聚丙烯酸水溶液、水性脲醛树脂、水性三聚氰胺及其醚化树脂、水性酚醛树脂、水性醇酸树脂、水性聚酯树脂、聚醋酸乙烯酯乳液、改性乙烯-醋酸乙烯酯乳液、天然橡胶乳液、丁苯乳液、丁腈乳液、乙丙乳液及其复合物和改性物的一种或几种混合物。

所述抗氧缓蚀剂选自苯丙三氮唑、植酸、植酸盐、8-羟基喹啉、有机磷化物、磷酸及其衍生物、焦性没食子酸的一种或几种混合物。

所述固化剂包括脂肪族多胺、芳香族多胺、脂环族多胺、氯化铵、间苯二酚、氮丙啶及其衍生物、氯化铵、氧化锌、锌盐、双氰胺、液体聚酰胺、改性芳胺、氨基树脂、多异氰酸酯及其低聚物、聚碳化二亚胺、有机硅氧烷、含硼的络合物、环氧基固化剂的一种或多种混合物。

所述的聚合物包覆铜粉的微球还包括0-3wt%的其它助剂，所述其他助剂包括消泡剂、分散剂和/或防沉剂；其中消泡剂优选有机硅消泡剂；分散剂优选为聚羧酸分散剂。

一种聚合物包覆铜粉的微球的制备方法，包括如下步骤：

a）常温下在水性聚合物分散液中加入抗氧缓蚀剂，搅拌分散10-25min；在搅拌情况下，向分散液中缓慢加入表面处理的铜粉/水性铜粉浆料，边搅拌边加入固化剂和/或其他助剂，继续搅拌30-120min，使铜粉充分分散并被水性聚合物分散液包覆，即得聚合物包覆铜粉的复合分散液；

b）将步骤a）得到的复合分散液进行喷雾干燥，在喷雾干燥过程中，喷雾形成的聚合物包覆铜粉的小液滴通过固化剂进行固化交联反应，即得聚合物包覆铜粉的微球。