CN103289184A

CN103289184A - 抗氧化色母粒及制备方法和应用

Info

Publication number: CN103289184A
Application number: CN2012100468741A
Authority: CN
Inventors: 刘�英
Original assignee: SHANGHAI RONGXIN CHEMICAL INDUSTRY Co Ltd
Current assignee: SHANGHAI RONGXIN CHEMICAL INDUSTRY Co Ltd
Priority date: 2012-02-27
Filing date: 2012-02-27
Publication date: 2013-09-11

Abstract

本发明公开了一种抗氧化色母粒，其原料包括以下重量百分比的组分：颜料10-70％、抗氧剂组合物1-22％、分散润滑剂5-30％、载体树脂20-60％和填料0-15％；其中，抗氧剂组合物包括受阻多酚类抗氧剂，还包括亚磷酸酯类抗氧剂、硫代类抗氧剂和光稳定剂中的一种或多种。本发明还公开了该抗氧化色母粒的制备方法和应用。本发明的抗氧化色母粒均匀性佳、稳定性好、加工性好、迁移性好、耐热耐候性好，其制备方法简单，不污染厂房，对操作人员无污染，其在使用时易分散、添加量少，能够显著延长塑料制品的使用寿命，并能增加塑料制品中颜色的鲜艳度，延缓塑料制品的褪色时间。

Description

抗氧化色母粒及制备方法和应用

技术领域

本发明涉及色母粒领域，尤其涉及一种抗氧化色母粒及其制备方法和应用。

背景技术

塑料是从石油、天然气或煤等原料合成，可以大规模生产，塑料制品成型加工容易，因此塑料可制得像丝绸般柔顺，像钢一样坚固，像海绵一样轻盈，像玻璃一样透明的各种制品，塑料制品可取代传统材料，充满在世界每一角落。塑料作为日常生活中的重要材料，其应用领域不断拓宽，但高分子材料无论是天然的还是合成的，都易发生氧化反应。聚合物在制备、加工、贮存和使用过程中，因与空气中的氧发生反应而发生的降解，称为热氧降解。聚合物热氧降解机理研究表明，聚合物的自动氧化反应按典型的链式自由基反应机理进行，主要包括产生初级自由基的链引发反应、产生氧化产物的链增长和链支化反应，以及导致自由基消除的链终止反应。

聚合物热氧降解的表观现象有以下几种：

(1)外观劣化：主要表现为褪色、泛黄、失重、透明性下降、表面开裂、粉化等；

(2)性能劣化：主要表现为拉伸强度、伸长率、冲击强度等机械性能下降；

(3)内在变化：包括高分子链断裂、交联、化学结构变化以及侧链变化等。

80％以上的塑料制品是由色母粒着色、热加工成型的。如果在加工工艺中发生热氧老化，会影响塑料产品的质量，从而影响最终使用价值。抗氧剂是抑制或延缓高聚物受大气中氧或臭氧作用而降解的添加剂，常用的塑料抗氧剂按分子结构和作用机理一般分为四类：受阻酚类、亚磷酸酯类、硫代类及复合类。抗氧剂添加于塑料材料中，能有效地抑制或降低塑料大分子的热氧化反应速度，显著地提高塑料材料的耐热性能，延缓塑料材料的降解、老化过程，延长塑料制品使用寿命。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服了现有用于塑料制品的抗氧化色母粒稳定性差、耐热耐候性不佳并且加工性能差的缺陷，提供了一种抗氧化色母粒及其制备方法和应用。本发明的抗氧化色母粒均匀性佳、稳定性好、加工性好、迁移性好、耐热耐候性好，其制备方法简单，不污染厂房，对操作人员无污染，其在使用时易分散、添加量少，能够显著延长塑料制品的使用寿命，并能增加塑料制品中颜色的鲜艳度，延缓塑料制品的褪色时间。

本发明通过以下技术方案解决上述技术问题。

本发明提供了一种抗氧化色母粒，其原料包括以下重量百分比的组分：颜料10-70％、抗氧剂组合物1-22％、分散润滑剂5-30％、载体树脂20-60％和填料0-15％；其中，所述的抗氧剂组合物包括受阻多酚类抗氧剂，还包括亚磷酸酯类抗氧剂、硫代类抗氧剂和光稳定剂中的一种或多种。

其中，所述的颜料为本领域中常规使用的有机颜料或无机颜料，其功能是为塑料制品着色。所述的有机颜料较佳地为偶氮颜料、缩合偶氮颜料、酞菁颜料或杂环颜料，更佳地为酞菁蓝、喹吖啶酮红、咔唑二噁嗪、苝四甲酰亚胺系、蒽醌类、蒽酮类、异吲哚啉酮系、异吲哚啉系、吡咯并吡咯二酮(DPP)系或喹酞酮黄。所述的无机颜料较佳地为炭黑、金属氧化物、金属盐或金属粉，更佳地为氧化铁、二氧化钛、钛酸镍、钴颜料或氧化铬。所述有机颜料的用量较佳地为15-35％。所述无机颜料的用量较佳地为40-70％；其中，所述的百分比均为占原料总重量的重量百分比。

其中，所述的受阻多酚类抗氧剂为本领域常规使用的受阻多酚类抗氧剂，较佳地为抗氧剂330、抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂CA、抗氧剂2246、抗氧剂3114和抗氧剂246中的一种或多种。受阻多酚类抗氧剂分子量高，与塑料材料相容性好，抗氧化效果佳。

其中，所述的亚磷酸酯类抗氧剂为本领域常规使用的亚磷酸酯类抗氧剂，较佳地为抗氧剂TNP、抗氧剂168和抗氧剂626中的一种或多种。

其中，所述的硫代类抗氧剂为本领域常规使用的硫代类抗氧剂，较佳地为抗氧剂DLTP、抗氧剂DSTP、抗氧剂DMTDP和抗氧剂DTDTP中的一种或多种。

其中，所述的光稳定剂为本领域常规使用的光稳定剂，较佳地为光稳定剂PDS、光稳定剂GW-544、光稳定剂GW-540、光稳定剂HALS、光稳定剂UV-326、光稳定剂UV-531和光稳定剂UV-327中的一种或多种。

其中，所述的分散润滑剂为本领域常规使用的分散润滑剂，较佳地为聚乙烯蜡和/或双乙撑硬脂酸酰胺。所述聚乙烯蜡的数均分子量较佳地为2000-8000。所述聚乙烯蜡在140℃时的熔体粘度较佳地为100-1000mPa·s。所述分散润滑剂的用量较佳地为15-20％，所述的百分比为占原料总重量的重量百分比。

其中，所述的载体树脂可为本领域常规使用的载体树脂，较佳地为聚丙烯、低密度聚乙烯和乙烯-醋酸乙烯共聚树脂中的一种或多种。所述的低密度聚乙烯较佳地为线性低密度聚乙烯。所述载体树脂的熔融指数较佳地为3-40g/10min。所述载体树脂的用量较佳地为30-45％，所述的百分比为占原料总重量的重量百分比。

其中，所述的填料为本领域常规使用的填料，较佳地为二氧化硅和/或硅酸盐，更佳地为硅酸铝、硅酸钠、硅酸铝钠和硅酸钙中的一种或多种。所述填料的粒度较佳地为0.007-0.01μm。

在本发明的一较佳实施方式中，所述抗氧化色母粒，其原料为下述质量百分比的组分：所述有机颜料15-25％、所述抗氧剂组合物8-12％、分散润滑剂10-16％和载体树脂50-60％；所述抗氧剂组合物中，所述受阻多酚类抗氧剂的用量为4-6％。

其中，所述抗氧剂组合物更佳地为抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂DSTP和光稳定剂UV-327。

在本发明的另一较佳实施方式中，所述抗氧化色母粒，其原料为下述质量百分比的组分：所述无机颜料40-50％、所述抗氧剂组合物10-22％、分散润滑剂10-16％和载体树脂20-30％；所述抗氧剂组合物中，所述受阻多酚类抗氧剂的用量为4-6％。

其中，所述抗氧剂组合物更佳地为抗氧剂1076、抗氧剂168和光稳定剂UV-326，或者，更佳地为抗氧剂1010、抗氧剂168和UV-531。

本发明还提供了上述抗氧化色母粒的制备方法，其包括下述步骤：将所述的原料混合均匀，加入至双螺杆挤出机，挤出，冷却，烘干，切粒即得。

其中，所述混合的条件和方法为本领域的常规条件和方法，较佳地采用高速混合机进行。

其中，所述的挤出采用本领域的常规挤出条件进行。所述双螺杆挤出机的温度分布较佳地为：由进料段到机头分别为：60-90℃、95-105℃、95-105℃、105-115℃、115-125℃、115-125℃和125-135℃，机头温度125-135℃。所述双螺杆挤出机的主机转速较佳地为1100-1300rpm，更佳地为1200rpm。所述双螺杆挤出机的喂料转速较佳地为50-150rpm，更佳地为100rpm。

其中，所述冷却的条件和方法为本领域的常规条件和方法，较佳地为水冷。

其中，所述烘干的条件和方法为本领域的常规条件和方法，较佳地为风干。

其中，所述切粒的条件和方法为本领域的常规条件和方法。

本发明还提供了上述抗氧化色母粒在塑料制品中的应用。

其中，所述的塑料制品的材质可以是本领域常规的材质，较佳地为聚乙烯或聚丙烯。所述的塑料制品的形状和大小任意可调，可以为塑料瓶、塑料罐、塑料吹膜、塑料丝、无纺布等等。

其中，所述的抗氧化色母粒在所述塑料制品中的用量可为其在本领域中的常规用量。在所述塑料吹膜中，所述抗氧化色母粒的用量较佳地为0.8-5wt％。在除塑料吹膜以外的所述塑料制品中，所述抗氧化色母粒的用量较佳地为3-5wt％；所述的百分比均为相对于所述塑料制品总重量的重量百分比。

本发明中，按本领域常识，所述抗氧化色母粒需在干燥环境中存储，避免高温接触。

在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。

本发明所用试剂和原料均市售可得。

本发明的积极进步效果在于：

本发明的抗氧化色母粒均匀性佳、稳定性好、加工性好、迁移性好、耐热耐候性好。本发明的抗氧化色母粒的制备方法简单，不污染厂房，对操作人员无污染。该抗氧化色母粒使用时易分散，且添加量少，能够显著延长塑料制品的使用寿命，并能增加塑料制品中颜色的鲜艳度，延缓塑料制品的褪色时间。

具体实施方式

下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，按照常规方法和条件，或按照商品说明书选择。

实施例1制备100千克抗氧化白色母粒

原料配方：50千克钛白粉(二氧化钛金红石型C.I.PW6)、5千克抗氧剂1076、1.6千克抗氧剂168、4千克光稳定剂UV-326、10千克聚乙烯蜡和1千克双乙撑硬脂酸酰胺、28.4千克线性低密度聚乙烯。

制备方法：将抗氧剂1076、抗氧剂168，光稳定剂UV-326、钛白粉、聚乙烯蜡和低密度聚乙烯加入高速混合机混合10-30分钟，再加入双乙撑硬脂酸酰胺，搅拌5-10分钟，将混合料加入双螺杆挤出机挤出，经水冷却、风干后切粒即得；其中，双螺杆挤出机的温度分布由进料段到机头分别为60℃、100℃、100℃、110℃、120℃、120℃和130℃，机头温度为130℃，主机转速为1200rpm，喂料转速为100rpm。

聚丙烯塑料样板的成型及测试：耐热性、耐光性和耐迁移性

耐热性：将实施例1的抗氧化色母粒和基体聚丙烯树脂母粒按5∶100的质量比混合挤出成试样粒，在不同温度下用注塑机将试样粒注塑成塑料样板，将塑料样板按DIN EN 12877-1-2000颜料耐热性测试方法，测得色母粒的耐热性300℃，满足大部分塑料加工成型的需求。

耐光性：将200℃注塑得到的塑料样板按EN ISO 4892-1颜料耐候性及耐光性测试方法进行测试，测得色母粒的耐光性为8级(7级制，7级最佳，1级最差)，其制得的产品可在室外长期使用。

耐迁移性：将200℃注塑得到的塑料样板按EN ISO 877颜料耐迁移性测试方法进行测试，测得色母粒的耐迁移性为5级(5级制，5级最佳，1级最差)。

实施例2制备100千克抗氧化红色母粒

原料配方：20千克颜料红(C.I.PR254)、3千克抗氧剂1010、2千克抗氧剂1076、2千克抗氧剂DSTP、3千克光稳定剂UV-327、3千克双乙撑硬脂酸酰胺、10千克聚乙烯蜡和57千克线性低密度聚乙烯。

制备方法：将抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂DSTP、光稳定剂UV-327、颜料红、聚乙烯蜡和低密度聚乙烯加入高速混合机混合10-30分钟，再加入双乙撑硬脂酸酰胺，搅拌5-10分钟，将混合料加入双螺杆挤出机挤出，经冷却、烘干后切粒即得；其中，双螺杆挤出机的温度分布由进料段到机头分别为90℃、100℃、100℃、110℃、120℃、120℃和130℃，机头温度为130℃，主机转速为1200rpm，喂料转速为100rpm。

聚丙烯塑料样板的成型及测试：耐热性、耐光性和耐迁移性

耐热性：将实施例1的抗氧化色母粒和基体聚丙烯树脂母粒按1∶100的质量比混合挤出成试样粒，在不同温度下用注塑机将试样粒注塑成塑料样板，将塑料样板按DIN EN 12877-1-2000颜料耐热性测试方法，测得色母粒的耐热性300℃，满足大部分塑料加工成型的需求。

耐光性：将200℃注塑得到的塑料样板按EN ISO 4892-1颜料耐候性及耐光性测试方法进行测试，测得色母粒的耐光性为7级(7级制，7级最佳，1级最差)，其制得的产品可在室外长期使用。

实施例3制备100千克抗氧化群青色母粒

原料配方：40千克群青(C.I.PB29)、5千克抗氧剂1010、2千克抗氧剂168，15千克光稳定剂UV-531、12千克聚乙烯蜡和1千克双乙撑硬脂酸酰胺、25千克线性低密度聚乙烯。

制备方法：将抗氧剂1010、抗氧剂168，光稳定剂UV-531、群青、聚乙烯蜡和低密度聚乙烯加入高速混合机混合10-30分钟，再加入双乙撑硬脂酸酰胺，搅拌5-10分钟，将混合料加入双螺杆挤出机挤出，经水冷却、风干后切粒即得；其中，双螺杆挤出机的温度分布由进料段到机头分别为60℃、100℃、100℃、110℃、120℃、120℃和130℃，机头温度为130℃，主机转速为1200rpm，喂料转速为100rpm。

聚丙烯塑料样板的成型及测试：耐热性、耐光性和耐迁移性

耐热性：将实施例1的抗氧化色母粒和基体聚丙烯树脂母粒按5∶100的质量比混合挤出成试样粒，在不同温度下用注塑机将试样粒注塑成塑料样板，将塑料样板按DIN EN 12877-1-2000颜料耐热性测试方法，测得色母粒的耐热性大于300℃，满足大部分塑料加工成型的需求。

Claims

1.一种抗氧化色母粒，其原料包括以下重量百分比的组分：颜料10-70％、抗氧剂组合物1-22％、分散润滑剂5-30％、载体树脂20-60％和填料0-15％；其中，所述的抗氧剂组合物包括受阻多酚类抗氧剂，还包括亚磷酸酯类抗氧剂、硫代类抗氧剂和光稳定剂中的一种或多种。

2.如权利要求1所述的抗氧化色母粒，其特征在于，所述的颜料为有机颜料或无机颜料；所述的有机颜料为偶氮颜料、缩合偶氮颜料、酞菁颜料或杂环颜料，较佳地为酞菁蓝、喹吖啶酮红、咔唑二噁嗪、苝四甲酰亚胺系、蒽醌类、蒽酮类、异吲哚啉酮系、异吲哚啉系、吡咯并吡咯二酮(DPP)系或喹酞酮黄；所述的无机颜料为炭黑、金属氧化物、金属盐或金属粉，较佳地为氧化铁、二氧化钛、钛酸镍、钴颜料或氧化铬；和/或，所述有机颜料的用量为15-35％；所述无机颜料的用量为40-70％；所述的百分比均为占原料总重量的重量百分比。

3.如权利要求1或2所述的抗氧化色母粒，其特征在于，所述的受阻多酚类抗氧剂为抗氧剂330、抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂CA、抗氧剂2246、抗氧剂3114和抗氧剂246中的一种或多种；和/或，所述的亚磷酸酯类抗氧剂为抗氧剂TNP、抗氧剂168和抗氧剂626中的一种或多种；和/或，所述的硫代类抗氧剂为抗氧剂DLTP、抗氧剂DSTP、抗氧剂DMTDP和抗氧剂DTDTP中的一种或多种；和/或，所述的光稳定剂为光稳定剂PDS、光稳定剂GW-544、光稳定剂GW-540、光稳定剂HALS、光稳定剂UV-326、光稳定剂UV-531和光稳定剂UV-327中的一种或多种。

4.如权利要求1或2所述的抗氧化色母粒，其特征在于，所述的分散润滑剂为聚乙烯蜡和/或双乙撑硬脂酸酰胺；所述聚乙烯蜡的数均分子量较佳地为2000-8000；所述聚乙烯蜡在140℃时的熔体粘度较佳地为100-1000mPa·s；所述分散润滑剂的用量较佳地为15-20％；所述的百分比为占原料总重量的重量百分比；和/或，所述的载体树脂为聚丙烯、低密度聚乙烯和乙烯-醋酸乙烯共聚树脂中的一种或多种；所述的低密度聚乙烯较佳地为线性低密度聚乙烯；所述载体树脂的熔融指数较佳地为3-40g/10min；所述载体树脂的用量较佳地为30-45％；所述的百分比为占原料总重量的重量百分比；和/或，所述的填料为二氧化硅和/或硅酸盐，较佳地为硅酸铝、硅酸钠、硅酸铝钠和硅酸钙中的一种或多种；所述填料的粒度较佳地为0.007-0.01μm。

5.如权利要求1或2所述的抗氧化色母粒，其特征在于，其原料为下述质量百分比的组分：所述有机颜料15-25％、所述抗氧剂组合物8-12％、分散润滑剂10-16％和载体树脂50-60％；所述抗氧剂组合物中，所述受阻多酚类抗氧剂的用量为4-6％；所述抗氧剂组合物较佳地为抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂DSTP和光稳定剂UV-327。

6.如权利要求1或2所述的抗氧化色母粒，其特征在于，其原料为下述质量百分比的组分：所述无机颜料40-50％、所述抗氧剂组合物10-22％、分散润滑剂10-16％和载体树脂20-30％；所述抗氧剂组合物中，所述受阻多酚类抗氧剂的用量为4-6％；所述抗氧剂组合物较佳地为抗氧剂1076、抗氧剂168和光稳定剂UV-326，或者，较佳地为抗氧剂1010、抗氧剂168和UV-531。

7.一种如权利要求1-6任一项所述的抗氧化色母粒的制备方法，其包括下述步骤：将所述的原料混合均匀，加入至双螺杆挤出机，挤出，冷却，烘干，切粒即得。

8.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述混合采用高速混合机进行；和/或，所述双螺杆挤出机的温度分布为：由进料段到机头分别为：60-90℃、95-105℃、95-105℃、105-115℃、115-125℃、115-125℃和125-135℃，机头温度125-135℃；所述双螺杆挤出机的主机转速为1100-1300rpm；所述双螺杆挤出机的喂料转速为50-150rpm；和/或，所述冷却为水冷；所述烘干为风干。

9.如权利要求1-6任一项所述的抗氧化色母粒在塑料制品中的应用。

10.如权利要求9所述的应用，其特征在于，所述塑料制品的材质为聚乙烯或聚丙烯；所述塑料制品为塑料瓶、塑料罐、塑料吹膜、塑料丝和无纺布中的任一种；在所述塑料吹膜中，所述抗氧化色母粒的用量较佳地为0.8-5wt％；在除塑料吹膜以外的所述塑料制品中，所述抗氧化色母粒的用量较佳地为3-5wt％；所述的百分比均为相对于所述塑料制品总重量的重量百分比。