[发明专利]仿大理石纹的免喷涂聚丙烯复合材料及制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明属于高分子材料领域，特别涉及一种仿大理石纹的免喷涂聚丙烯复合材料及制备方法与应用。

背景技术

“低碳环保，节能减排”是当今社会发展的重要议题之一，对于产品制造商来说，从设计开发阶段就要考虑使用绿色环保的材料，这不仅是企业产品升级和技术创新的需要，而且体现了企业的社会责任。为了获得绚丽、彩色、多样化的外观，通常采用在塑料基材上进行喷漆的手段来达到亮丽、美观、特殊效果的外观效果。但是喷涂工艺存在流程复杂、成本高、污染环境、危害工人身体健康、难以回收利用等缺点。免喷涂材料作为一种提高制品加工效率、改善环境友好的全新解决方案广受关注。相比喷涂产品，它容易成型、成品率高、成本低，制件可100％回收再利用，不产生对环境有毒有害的气体、粉尘等污染物质。

发明内容

本发明的首要目的在于克服现有技术中喷涂产品存在的成本高、污染大以及难以回收再利用等缺点与不足，提供一种仿大理石纹的免喷涂聚丙烯复合材料。

本发明的另一目的在于提供所述仿大理石纹的免喷涂聚丙烯复合材料的制备方法。

本发明的再一目的在于提供所述仿大理石纹的免喷涂聚丙烯复合材料的应用。

本发明的目的通过下述技术方案实现：一种仿大理石纹的免喷涂聚丙烯复合材料，包括如下按质量百分计的组分：聚丙烯58.4～82.6％、玻璃纤维10～30％、相容剂6～8％、润滑剂0.2～0.3％、抗氧剂0.2～0.3％、色粉0.5～2％、斑点黑颜料0.5～1％。

其中，所述聚丙烯包括现有技术公开的各类聚丙烯材料，包括各种粒状、粉状、块状的回收聚丙烯或原生共聚聚丙烯、均聚聚丙烯树脂或其共混物。

所述的玻璃纤维优选为定长无碱玻璃纤维(指的是定长且无碱的玻璃纤维)；更优选为纤维长度3～5mm，单丝直径10μm的定长无碱玻璃纤维；玻璃纤维为短切定长玻璃纤维，相比连续长玻璃纤维，该定长玻璃纤维具有易分散、易剪切的特点，表面玻纤外露情况较好，主要作用是增加复合材料的强度和刚性。

所述的玻璃纤维的含量优选为质量百分比30％。

所述的相容剂的作用主要是提高玻璃纤维和聚丙烯之间的界面结合力，从而提高材料的强度；优选为马来酸酐接枝聚丙烯(PP-g-MAH)和甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚丙烯(PP-g-GMA)中的一种或两种。

所述的润滑剂能有效改善材料在加工过程中与机器设备的摩擦，降低能耗，以及提高复合材料的流动性和脱模性；优选为N，N’-乙撑双硬脂酰胺(EBS)、聚乙烯蜡、聚丙烯蜡、硬脂酸钙、硬脂酸锌和硬脂酸镁中的一种或至少两种。

所述的抗氧剂可防止聚丙烯在加工和使用过程中由于热、氧作用而发生降解反应，以至于降低了材料的物理力学性能；为受阻酚类抗氧剂、硫酯类抗氧剂和亚酯酸盐类抗氧剂中的至少一种。

所述的受阻酚类抗氧剂优选为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(抗氧剂1010)。

所述的硫酯类抗氧剂优选为硫代二丙酸双十八醇酯(抗氧剂DSTDP)。

所述的亚磷酸酯类抗氧剂优选为三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯(抗氧剂168)。

所述的色粉为能使材料呈现灰色的色粉，主要为炭黑和钛白粉组成的混合物；优选为炭黑和钛白粉按质量比0.25～1.5:1。

所述的斑点黑颜料为喷涂了炭黑的定长芳纶纤维(即固定长度的芳纶纤维)，其中炭黑含量为质量百分比0.5～2％，芳纶纤维的长度为0.2～2mm、直径为0.2～0.6mm。

色粉和斑点黑颜料主要赋予复合材料大理石纹的外观效果，从而可替代传统的喷涂材料。

所述仿大理石纹的免喷涂聚丙烯复合材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)将聚丙烯、相容剂、润滑剂、抗氧剂、色粉和斑点黑颜料搅拌均匀；

(2)将步骤(1)搅拌均匀的混合物料加入到平行双螺杆挤出机的主喂料料斗中，玻璃纤维加入侧喂料料斗中，设定平行双螺杆挤出机从料斗到模头的各段温度分别为(共六区)：180～200℃、180～200℃、190～210℃、200～220℃、200～220℃和210～230℃，主机的螺杆转速为250～330r/min，主料斗进料螺杆的转速为24～35r/min，侧喂料进料螺杆的转速为5～15r/min；将混合物料和玻璃纤维共混熔融挤出；

(3)将经平行双螺杆挤出机口模出来的粒条冷却、干燥、切粒，得到仿大理石纹的免喷涂聚丙烯复合材料；