本发明涉及聚丙烯材料制备领域,具体公开了一种与硅酮胶粘接良好的聚丙烯组合物及其制备方法。
背景技术:
1、塑料材料作为汽车工业的主要原材料之一,其优势在于优秀的材料特性、良好的经济性和大量供应的可能性。聚丙烯(pp)材料由于具有低密度、低气味、低价格、良好成型性、耐化学性能优异、机械性能良好和环境友好等特点,广泛应用于家电、汽车、电子电器、建材和包装等行业,成为最具发展前途的高分子材料之一。
2、在高分子材料胶粘时常需要用到胶水做密封,硅酮密封胶相比其他有机胶水具有更为优异的耐紫外辐照性能、耐老化性能与耐候性能。聚丙烯材料为非极性高分子材料,其表面张力低,而硅酮密封胶为极性化合物,其间的粘接性能差,为使其广泛应用于家电、汽车、包装等领域常需要采用火焰处理、等离子体处理、电晕处理等二次处理工艺以提高聚丙烯材料的表面能,从而提高其表面粘接性能,但上述二次处理工艺复杂,成本较高。
3、公开号为cn112724537a的发明专利公开了一种高粘接性能的改性聚丙烯复合材料及其制备方法和应用,包含以下原料及其重量份:聚丙烯40~80份、滑石粉20~50份、橡胶增韧剂1~10份、相容剂0.5~1.5份、抗氧剂0.1~1.5份、偶联剂0.1~3份、润滑剂0.1~1.5份和极性添加剂0.1~2份。其中极性添加剂为具有长碳链结构的二乙醇胺,所述长碳链结构为碳10以上的碳链结构。该发明专利采用分子量较高的极性添加剂以缓解其析出性,但是由于其与聚丙烯的相容性不佳,对聚丙烯体系的粘接性能改善作用有限,可能会影响聚丙烯复合材料与胶水的粘接作用。
4、同时,通过单纯的添加极性添加剂与聚丙烯共混制备改性聚丙烯材料往往影响材料的稳定性和粘接持久性。
5、针对于此,本发明公开一种与硅酮胶粘接良好的聚丙烯组合物显得尤为重要。
技术实现思路
1、针对现有技术的缺陷,本发明公开了一种与硅酮胶粘接良好的聚丙烯组合物及其制备方法。本发明公开的聚丙烯组合物粘接性能好,与硅酮胶间粘接强度高,且耐久性能好。
2、为了实现上述目的,本发明采用的技术方案如下:
3、本发明一方面提供了一种与硅酮胶粘接良好的聚丙烯组合物,所述聚丙烯组合物包含以下重量份的原料:聚丙烯40~80份、改性多孔硅粉20~45份、润滑剂0.5~5份和其它助剂0.5~2份。
4、在本发明的一些实施方案中,所述聚丙烯为共聚聚丙烯。
5、优选地,所述共聚聚丙烯在230℃、2.16kg下的熔融指数为10~15g/10min。
6、进一步优选地,所述共聚聚丙烯在230℃、2.16kg下的熔融指数为12g/10min。
7、在本发明的一些实施方案中,所述改性多孔硅粉的制备步骤如下:
8、将多孔硅粉和乳化剂混合加入水中,经超声分散后,升温至60~80℃,加入含氨基的硅烷偶联剂,搅拌反应1~4h,继续升温至85~90℃,加入长碳链烯烃单体、丙烯酸单体和引发剂,反应1~3h,经破乳、过滤、洗涤和干燥,即得所述改性多孔硅粉。
9、在本发明的一些实施方案中,所述多孔硅粉为纳米级多孔硅粉。
10、优选地,所述纳米级多孔硅粉的平均粒径为6~10nm。
11、在本发明的一些实施方案中,所述含氨基的硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷。
12、优选地,所述长碳链烯烃单体为己烯。
13、在本发明的一些实施方案中,所述多孔硅粉、含氨基的硅烷偶联剂、长碳链烯烃单体和丙烯酸单体的质量比为1:(4~6):(2~4):(3~6)。
14、优选地,所述多孔硅粉、含氨基的硅烷偶联剂、长碳链烯烃单体和丙烯酸单体的质量比为1:5:3:4.5。
15、现有技术中,除了采用火焰处理、等离子体处理、电晕处理等二次处理工艺来提高聚丙烯材料的表面能进而提高其粘接性能外,常通过加入极性物质形成聚丙烯组合物中,利用其表面极性,改善聚丙烯与胶水之间的附着力。
16、本发明通过优选纳米级多孔硅粉,引入含氨基的硅烷偶联剂预改性后,加入长碳链烯烃单体和丙烯酸单体原位聚合制备得到改性多孔硅粉,在保证硅粉多孔结构的同时形成均匀包覆的聚合物层,当其加入聚丙烯组合物时,在增加表面能改性可粘接性能的同时还有效阻隔了极性物质的析出,解决了现有极性添加剂易析出破坏粘接性能的不足,当该聚丙烯组合物与硅酮胶胶接时,改性多孔硅粉表面的分子链可能通过渗透和化学缠绕,形成高粘接力,改善聚丙烯复合物与胶水之间的附着力,提高粘接强度。同时,申请人还发现改性多孔硅粉可能在体系中形成了分子链相互贯穿的网络结构,进而保证了聚丙烯组合物的稳定性。
17、在本发明的一些实施方案中,所述润滑剂为改性氧化聚乙烯蜡。
18、在本发明的一些实施方案中,所述改性氧化聚乙烯蜡的制备步骤如下:
19、将氧化聚乙烯蜡和有机溶剂混合,加入三乙醇胺和对甲基苯磺酸,升温至100~120℃,搅拌反应1~2h,经烘干即得所述改性氧化聚乙烯蜡。
20、在本发明的一些实施方案中,所述氧化聚乙烯蜡和三乙醇胺的质量比为10:(0.1~0.3)。
21、优选地,所述氧化聚乙烯蜡和三乙醇胺和对甲基苯磺酸的质量比为10:0.2。
22、优选地,所述对甲基苯磺酸的加入量为氧化聚乙烯蜡质量的5~10%。
23、进一步优选地,所述对甲基苯磺酸的加入量为氧化聚乙烯蜡质量的7%。
24、现有技术中还可以加入润滑剂氧化聚乙烯蜡进一步提高改性填料在体系的分散相容性,然而由于氧化后的聚乙烯蜡稳定性下降,还会在一定程度上导致聚丙烯组合物的表面状态进一步变差,这将不利于聚丙烯组合物和胶水粘接后的长期性能。针对于此,本发明通过制备一种改性氧化聚乙烯蜡,进一步提高了氧化聚乙烯蜡的外部润滑性和内部润滑性,其在聚丙烯组合物体系的相容性进一步提高,更易渗透进入体系,改善外观状态,同时提高聚丙烯组合物的粘接稳定性。
25、在本发明的一些实施方案中,所述其它助剂为抗氧剂、紫外线吸收剂和抗静电剂中的一种或多种。
26、优选地,所述其它助剂为抗氧剂、紫外线吸收剂和抗静电剂的混合。
27、优选地,以重量份计,所述抗氧剂为0.2~0.8份,紫外线吸收剂为0.1~0.5份,抗静电剂为0.2~0.7份。
28、优选地,所述抗氧剂为抗氧剂1010,紫外线吸收剂为紫外线吸收剂uv327,抗静电剂为抗静电剂163。
29、本发明另一方面还提供了一种与硅酮胶粘接良好的聚丙烯组合物的制备方法,包含以下步骤:将聚丙烯、改性多孔硅粉、润滑剂和其它助剂混合,通过双螺杆挤出机,在180~220℃经熔融挤出造粒,即得所述聚丙烯组合物。
30、与现有技术相比,本发明的有益效果如下:
31、(1)本发明公开的聚丙烯组合物加入了改性多孔硅粉和润滑剂改性氧化聚乙烯蜡,粘接性能好,与硅酮胶之间粘接强度高,且耐久性能好。
32、(2)本发明通过优选纳米级多孔硅粉,引入含氨基的硅烷偶联剂预改性后,加入长碳链烯烃单体和丙烯酸单体原位聚合制备得到改性多孔硅粉,在增加表面能改性可粘接性能的同时还有效阻隔了极性物质的析出,解决了现有极性添加剂易析出破坏粘接性能的不足。
33、(3)本发明还通过改性多孔硅粉与聚丙烯组合物体系的其它组分的混合使用,形成分子链相互贯穿的网络结构,保证了聚丙烯组合物的稳定性。
34、(4)本发明通过制备得到一种改性氧化聚乙烯蜡,进一步提高了氧化聚乙烯蜡的外部润滑性和内部润滑性,进一步提高其在聚丙烯组合物体系的相容性,更易渗透进入体系,改善外观状态,同时提高聚丙烯组合物的粘接稳定性。
1.一种与硅酮胶粘接良好的聚丙烯组合物,其特征在于,所述聚丙烯组合物包含以下重量份的原料:聚丙烯40~80份、改性多孔硅粉20~45份、润滑剂0.5~5份和其它助剂0.5~2份。
2.根据权利要求1所述的与硅酮胶粘接良好的聚丙烯组合物,其特征在于,所述聚丙烯为共聚聚丙烯。
3.根据权利要求1所述的与硅酮胶粘接良好的聚丙烯组合物,其特征在于,所述改性多孔硅粉的制备步骤如下:
4.根据权利要求3所述的与硅酮胶粘接良好的聚丙烯组合物,其特征在于,所述多孔硅粉为纳米级多孔硅粉。
5.根据权利要求3所述的与硅酮胶粘接良好的聚丙烯组合物,其特征在于,所述含氨基的硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷。
6.根据权利要求3所述的与硅酮胶粘接良好的聚丙烯组合物,其特征在于,所述多孔硅粉、含氨基的硅烷偶联剂、长碳链烯烃单体和丙烯酸单体的质量比为1:(4~6):(2~4):(3~6)。
7.根据权利要求1所述的与硅酮胶粘接良好的聚丙烯组合物,其特征在于,所述润滑剂为改性氧化聚乙烯蜡。
8.根据权利要求7所述的与硅酮胶粘接良好的聚丙烯组合物,其特征在于,所述改性氧化聚乙烯蜡的制备步骤如下:
9.根据权利要求8所述的与硅酮胶粘接良好的聚丙烯组合物,其特征在于,所述氧化聚乙烯蜡和三乙醇胺的质量比为10:(0.1~0.3)。
10.一种根据权利要求1-9任一项所述的与硅酮胶粘接良好的聚丙烯组合物的制备方法,其特征在于,包含以下步骤:将聚丙烯、改性多孔硅粉、润滑剂和其它助剂混合,通过双螺杆挤出机,在180~220℃经熔融挤出造粒,即得所述聚丙烯组合物。
