一种免喷涂聚丙烯组合物及其制备方法和应用与流程

本发明涉及塑料，具体涉及一种免喷涂聚丙烯组合物及其制备方法和应用。

背景技术：

1、植物纤维区别于碳纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维等，它是一种天然的纤维材料，在产生的过程中不会消耗能源，也不会对环境产生污染，可以说是一种取之不尽用之不竭的原材料。因植物纤维的低成本、环保，且各种不同的植物纤维有不同的原始形态，可将其添加到塑料聚合物如聚丙烯(pp)中，不仅可以作为增强聚丙烯树脂的填料，还可作为免喷涂材料，赋予材料不同的外观效果。

2、但是，植物纤维本身也存在一些缺点，比如说加工温度不能过高，植物纤维易吸水，造成聚乙烯材料表面出现水花等外观问题。另外，植物纤维没有经过改性处理，与聚乙烯的界面结合较差，少量的未经处理的植物纤维加入不但不会对材料起到增强作用，反而还会降低材料的冲击性能等力学性能。此外，添加植物纤维后的增强树脂在加工过程中由于高温的作用，制得的产品往往都会有一股很明显的植物焦糊的味道，如不经过处理，无法在有气味要求的场景中使用。

3、因此，仍需要开发一种能保持良好的力学性能、免喷涂及无水花的外观、低气味的聚丙烯材料。

技术实现思路

1、基于现有技术存在的缺陷，本发明的目的在于提供了一种免喷涂聚丙烯组合物及其制备方法和应用。

2、为了达到上述目的，本发明采取的技术方案为：

3、一种免喷涂聚丙烯组合物，包括以下重量份的组分：

4、聚丙烯58-87份、聚乙烯4-16份、poe树脂4-12份、滑石粉0-32份、偶联剂0.3-2.5份、植物纤维0.5-5.2份、气味吸收剂0.4-3.1份；所述植物纤维为椰丝纤维、咖啡纤维中的至少一种；所述气味吸收剂包括0.4-2重量份的二氧化硅气凝胶和0.1-1.5重量份的硅藻土；

5、当所述聚丙烯根据gb/t 3682-2000在230℃、2.16kg下测试的熔体流动速率≥3.3g/10min时，所述聚乙烯根据gb/t 3682-2000在190℃、2.16kg下测试的熔体流动速率＞1g/10min；

6、当所述聚乙烯根据gb/t 3682-2000在190℃、2.16kg下测试的熔体流动速率≥1g/10min时，所述聚丙烯根据gb/t 3682-2000在230℃、2.16kg下测试的熔体流动速率＞3.3g/10min。

7、本发明采用特定含量的椰丝纤维和/或咖啡纤维植物纤维，能使得产品同时具有优良的免喷涂、无明显水花的外观及力学性能，同时，因存在的二氧化硅气凝胶能有效吸附塑料加工过程中树脂基体和植物纤维分解产生的小分子物质，能明显降低产品的气味，使得产品具有低气味的特点。

8、优选地，所述二氧化硅气凝胶的孔隙率大于90％，比表面积为100-1000m2/g，密度35-50kg/m3。

9、优选地，所述免喷涂聚丙烯组合物包括以下重量份的组分：聚丙烯60-85份、聚乙烯5-15份、poe树脂5-10份、滑石粉0-30份、偶联剂0.5-2份、植物纤维1-5份、气味吸收剂0.5-3份。

10、优选地，所述聚丙烯在免喷涂聚丙烯组合物中的质量百分含量不少于50％。

11、优选地，所述聚丙烯根据gb/t 3682-2000在230℃、2.16kg下测试的熔体流动速率为3.3-32g/10min。

12、优选地，所述聚乙烯根据gb/t 3682-2000在190℃、2.16kg下测试的熔体流动速率为1-10g/10min，进一步优选7.5-9g/10min。

13、聚丙烯和聚乙烯熔体流动速率影响熔融挤出过程的对植物纤维的剪切效果，进而影响材料的免喷涂效果，在上述的熔体流动速率下，产品的免喷涂效果更优。

14、poe树脂的熔体流动速率没有特殊的要求，如可以选择所述poe树脂根据gb/t3682-2000在190℃、2.16kg下的熔体流动速率为1-10g/10min。

15、优选地，所述偶联剂包括硅烷偶联剂、配位型钛酸酯偶联剂中的至少一种

16、进一步优选地，所述偶联剂包括硅烷偶联剂和配位型钛酸酯偶联剂，所述硅烷偶联剂和配位型钛酸酯偶联剂的质量比为(0.4-4):1。

17、硅烷偶联剂分子含有双官能团，可分别与植物纤维和树脂基体在熔融挤出过程进行改性反应，使植物纤维和基体树脂之间有更好的结合，特别是含双键的偶联剂(如kh570偶联剂是因为其有机基团是ch2＝c(ch3)coo(ch2)3-)可以与pp在熔融挤出时产生自由基发生反应，得到更好的改性效果；进一步的，配位型钛酸酯偶联剂与羟基有较好的结合性，易于与植物纤维反应，硅烷偶联剂和配位型钛酸酯偶联剂二者复配使植物纤维与基体树脂的界面之间更好的结合，从而避免少量植物纤维的加入对材料的冲击性能造成不良影响。

18、硅烷偶联剂和配位型钛酸酯偶联剂的质量比可以为0.4:1、0.6:1、0.8:1、1:1、1.2:1、1.4:1、1.6:1、1.8:1、2:1、2.2:1、2.4:1、2.6:1、2.8、3:1、3.2:1、3.4:1、3.6:1、3.8、4:1中的任意一者或两者的范围值。

19、优选地，所述硅烷偶联剂包括γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(kh570)、γ-氨丙基三乙氧基硅烷(kh550)、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(kh560)中的至少一种。

20、优选地，所述钛酸酯偶联剂包括四异丙基二(亚磷酸二月桂酯)钛酸酯(kr-36s)。

21、优选地，所述硅藻土的平均粒径为2-10μm，进一步优选4-6μm，硅藻土的粒径采用激光粒度仪法进行测量。

22、优选地，所述免喷涂聚丙烯组合物还包括0.1-5.5重量份助剂，所述助剂包括如下重量份组分中的至少一种：珠光粉0-2份、色粉0-3份、铝颜料0-2份、抗菌剂0.1-4份、抗氧剂0-2份、光稳定剂0-2份、润滑剂0-2份。

23、优选地，所述抗菌剂包括10,10'-氧代双吩恶砒、三氧羟基二苯醚、噻唑类化合物、磷酸锆氢钠银、氧化锌中的至少一种；

24、优选地，所述珠光粉包括普通珠光粉、玻璃基珠光粉中的至少一种；所述铝颜料的微观结构为片状；所述色粉包括无机色粉、有机色粉中的至少一种，所述无机色粉包括炭黑、钛白粉中的至少一种。

25、优选地，所述椰丝纤维为长条状，所述椰丝纤维长度为5-20mm，进一步优选，所述椰丝纤维长度为10-15mm，椰丝纤维的长度采用显微镜测量法测量；咖啡纤维为颗粒状，所述咖啡纤维的平均粒径为0.1-2mm，进一步优选，所述咖啡纤维的平均粒径为1-1.5mm，咖啡纤维的粒径的测试方法为激光粒度仪法。

26、优选地，所述植物纤维可以直接添加到聚丙烯组合物中，也可以以植物纤维母粒的形式添加，优选所述植物纤维以植物纤维母粒的形式添加，所述植物纤维母粒的制备方法包括如下步骤：

27、(1)将植物纤维浸渍于碱性溶液中，取出，经过水洗，得到碱浸后的植物纤维；

28、(2)再将碱浸后的植物纤维浸渍于硅烷偶联剂溶液中，取出，晾干，得到预处理后的植物纤维；

29、(3)将所述预处理后的植物纤维与poe树脂混合、密炼，得到所述植物纤维母粒。

30、优选地，步骤(1)中，所述碱性溶液中的碱包括氢氧化钾、氢氧化钠中的至少一种，所述碱性溶液中碱的质量浓度为10-20％。

31、优选地，步骤(1)中，所述浸渍的时间为1-3h。

32、优选地，步骤(2)中，所述浸渍的时间为2-4h。

33、优选地，步骤(2)中，所述碱浸后的植物纤维与硅烷偶联剂溶液的质量比为1：(2-100)。

34、优选地，步骤(2)中，所述硅烷偶联剂溶液由硅烷偶联剂、乙醇和水组成；所述硅烷偶联剂、乙醇和水的质量比为硅烷偶联剂：乙醇：水＝(4-6)：(0.5-1.5)：(90-98)。

35、优选地，步骤(3)中，所述预处理后的植物纤维与poe树脂的质量比为(0.5-1.5):1。

36、优选地，步骤(3)中，所述密炼的温度为85-95℃，所述密炼的时间为30-60min。

37、优选地，所述植物纤维母粒还包括在85-100℃下干燥10-24h。

38、本发明的另一目的在于提供所述免喷涂聚丙烯组合物的制备方法，包括以下步骤：

39、将各原料组分混合均匀，随后经过熔融挤出并造粒，即得所述免喷涂聚丙烯组合物。

40、对植物纤维母粒熔融挤出前进行烘干以及对免喷涂材料注塑前再烘干，通过两次烘干，可降低水分对材料外观的影响。

41、优选地，所述熔融挤出的温度为160-220℃。

42、本发明的另一目的在于提供所述免喷涂聚丙烯组合物在汽车内饰件中的应用。

43、本发明所述免喷涂聚丙烯组合物力学性能良好，无明显外观缺陷，且具体特殊效果的外观，低气味，可直接应用在汽车内饰件中。

44、本发明的有益效果在于：本发明的聚丙烯组合物植物纤维点状免喷涂效果且无明显水花的外观、良好的力学性能以及低气味的特点，非常符合汽车内饰件的应用需求。