CN103497479B - 一种仿木纹色母粒及其制备方法与应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种仿木纹色母粒，按重量百分比计，包括：60～95%载体树脂；1～20%颜料；1～15%分散剂；0~5%其它助剂；所述载体树脂为PC、ABS共混物，其中PC所占载体树脂总量的重量百分比为0~80%，ABS所占载体树脂总量的重量百分比为20~100%。其制备方法为：a）将各组分按配比加入到高速混合机中，在常温常压条件下混合均匀；b）将上述混合物料用双螺杆挤出机熔融共混挤出，同时用水冷却、切粒、风干，即得到仿木纹色母粒。本发明的仿木纹色母粒的色粉用量少，耐温性好、分散性能优异；应用于制备仿木纹木塑复合材料时易于操作与控制、仿木纹色母粒与PVC基基料相容性好且具有高度仿真的实木外观，形成的纹路自然清晰，表面色泽亮丽，仿木纹效果好。

Description

一种仿木纹色母粒及其制备方法与应用

技术领域

本发明涉及仿木纹异型材着色领域，具体涉及一种仿木纹色母粒及其制备方法与在仿木纹木塑复合材料中的应用。

背景技术

木塑复合材料作为一种新型环保材料，以其质轻、触感良好、防腐蚀、防潮、防虫蛀、阻燃等优点引起人们广泛兴趣。为了使其有更好的仿木性和装饰性，提高木塑复合材料的品质，挤出带有木纹形状的仿木复合材料以最大限度地满足人们追求天然木材的心理需求，成了目前国内外竞相研究的热点。PVC基仿木纹复合木材具有木材可钉、可锯、可刨的加工特点，可大量替代天然木材，在各行各业中广泛使用，应用前景广阔。

目前硬质PVC主要采用色粉着色，色粉着色的特点直接用色粉（颜料或染料）添加适量粉状助剂对塑料粒子进行着色的方法，其优点是成本低，可小批量操作。但其最大缺点是颜料在运输、仓储、称量、混和过程中会飞扬，产生污染，严重影响工作环境。专利CN101492987中披露了一种耐候仿木纹PVC塑料异型材的生产方法，但该方法是采用干混粉料进行挤出，色粉等易飘散在车间中，造成环境设备的污染，严重威胁人体健康，且干混粉料挤出后挤出机的料斗不易清洗。

专利CN1386623披露了在双螺杆塑料异型材挤出机生产线上，在双螺杆挤出机真空排气孔处采用特殊计量设备加入调试好的木纹色浆的方法生产仿木纹异型材。但该方法对生产车间温度有较高的要求，车间温度过低就会造成色浆的输入困难；色浆调配麻烦且仿木纹异型材制品的木纹难以控制，会出现木纹大花等问题，从而导致仿木纹效果差。

色母粒要求所选用的树脂对着色剂具有良好润湿和分散作用，并且与被着色材料具有良好的相容性。专利CN101885885中采用苯乙烯-丁二烯-丙烯腈共聚物（ABS）、聚苯乙烯（PS）、苯乙烯-丁二烯共聚物（K胶）、丙烯腈-苯乙烯共聚物（AS）、苯乙烯-乙烯丁烯-苯乙烯共聚物（SEBS）作为色母粒的载体制备了一种硬质PVC用色母粒，但根据仿木纹型材的木纹形成机理及效果，该色母粒并不适合用作仿木纹色母粒，而且其耐高温性能差、分散不均匀。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷与不足，本发明的首要目的在于提供一种色粉用量少，热稳定性好、分散性能优异的仿木纹色母粒。

本发明的另一目的是提供上述仿木纹色母粒的制备方法。

本发明的再一目的是提供用上述仿木纹色母粒制备得到的仿木纹效果好的木塑复合材料。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种仿木纹色母粒，按重量百分比计，包括：

载体树脂 60～95%；

颜料 1～20%；

分散剂 1～15%；

其它助剂 0~5%；

所述载体树脂为PC、ABS共混物，其中PC占载体树脂总量的重量百分比为0~80%，ABS占载体树脂总量的重量百分比为20~100%。

优选地，所述PC、ABS共混物中PC占重量百分比为0～70%，ABS占重量百分比为30~100%。

所述仿木纹色母粒在温度为200℃，压力为10KG条件下测定的熔融指数为4～11g/l0min。

所述颜料为无机颜料和/或有机颜料；所述无机颜料选自二氧化钛、碳黑、立德粉、氧化铁红、铅铬黄（铬酸铅）、锌铬黄（铬酸锌）、镉黄（硫化镉）、铁黄（水合氧化铁）、氧化铬绿、铁蓝、钴蓝、群青的一种或几种混合物；所述有机颜料选自偶氮颜料、杂环颜料、杂类颜料的一种或几种混合物。

所述分散剂选自聚酰胺蜡、白矿油、聚丙烯蜡、聚乙烯蜡、EVA 蜡、聚己二酸乙二醇酯、硬脂酸钙、硬脂酸锌的一种或几种混合物。

所述其它助剂选自抗氧剂、加工助剂、填料的一种或几种混合物。

一种仿木纹色母粒的制备方法，包括如下步骤：

a）将各组分按配比加入到高速混合机中，在常温常压条件下混合均匀；

b）将上述混合物料用双螺杆挤出机在140~250℃，螺杆转速为380~420r/min条件下进行熔融共混挤出，通过螺杆的剪切、混炼使颜料在载体树脂中分散均匀，同时用水冷却、切粒、风干，即得到仿木纹色母粒。

步骤b）所述水冷却的冷却温度为15℃～80℃。

一种仿木纹木塑复合材料，按重量千分比计，包括：

PVC基基料 987～999‰；

上述仿木纹色母粒 1～13‰。

本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：

1）本发明的仿木纹色母粒的色粉用量少，耐温性好、分散性能优异。

2）本发明的仿木纹色母粒环保、无污染，应用于硬质PVC制品的着色时能克服色粉着色的污染和普通PVC色母粒颜色变化问题。

3）本发明的仿木纹色母粒用在制备仿木纹木塑复合材料时易于操作与控制、色母粒与PVC基基料相容性好且具有高度仿真的实木外观，形成的纹路自然清晰，表面色泽亮丽，仿木纹效果好，是一种理想的仿木木塑产品。

具体实施方式

下面通过具体实施方式来进一步说明本发明，以下实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受下述实施例的限制。

各项性能的测试方法：

所得仿木纹色母粒的流动性测定方法：采用XNR-400AM型熔体流动速率仪。首先对参数进行设定，分别为：实验温度200℃、预热时间4min、切粒间隔时间为30S、切粒数为5粒。当温度升至设定温度并恒温后，加料5g左右，开始测量。通过设定不同的温度和放置不同质量的砝码，从而测试样品的MI。

所得仿木纹色母粒的热稳定性测定方法：采用德国NETZSH 209 F3 型热失重分析仪，对样品从40℃到750℃的热量损失率进行了测试，升温速率20℃/min，样品重量为7~10mg，加热过程在氮气保护下进行，此处测试结果以失重率为5%时的温度表示。

所得仿木纹木塑复合材料的仿木纹效果相对评价方法：仿木纹效果是通过一个评分小组（60人），包括专业人员和非专业人员来对其进行评分，从而综合大家的意见，得出所制得产品仿木纹效果好与不好的一个参考性评价指数，加之对制品实际木纹效果的描述，从而在一定程度上较好的反映了所制得制品的仿木纹效果。仿木纹效果评定共分为1~5个等级，分别为1级（0.1~0.5）、2级（0.6~1.5）、3级（1.6~2.5）、4级（2.6~3.5）、5级（3.6~4.5），其中分值范围是0~5。1级相对性代表是最差的，5级相对性代表是最好的，即数值越高代表仿木纹效果越好，数值越低代表仿木纹效果越差。

计算公式：

实施例1~7及对比例1~3：仿木纹色母粒的制备

常温常压下将实施例1~7及对比例1~3中载体树脂、颜料、分散剂和/或其它助剂在高速混合机中进行高速混合600s，混好料后采用双螺杆挤出机进行熔融共混，挤出机温区温度控制的范围在120~250℃，螺杆转速为400r/min，通过螺杆的剪切、混炼使颜料在载体树脂中分散均匀，用水冷却（水冷却温度30℃）、切粒（色母粒外观为圆柱状）、风干，制得本发明的仿木纹色母粒。

实施例及对比例中的颜料红选为：氧化铁红101、氧化铁红110、氧化铁红130、氧化铁红190、颜料红122的一种或几种混合物。

实施例及对比例中可以替代颜料红的颜料选自：颜料黄001、颜料黄042、颜料黄109、颜料黄110、颜料黄119、颜料黄128、颜料黄13、颜料黄138、颜料黄14、颜料黄147、颜料黄151、颜料黄154、颜料黄168、颜料黄180、颜料黄181、颜料黄183、颜料黄191:1、颜料黄215、颜料黄42、颜料黄53、颜料黄62、颜料黄65、颜料黄74、颜料黄83、颜料黄93、颜料黄95、颜料蓝15、颜料蓝15:1、颜料蓝16、颜料蓝2、颜料蓝28、颜料蓝29、颜料蓝36、颜料蓝60、颜料蓝72、颜料绿17、颜料绿36、颜料绿50、颜料绿7 加酞菁绿G、颜料紫19、颜料紫2、颜料紫23加永固紫RL、颜料紫29、颜料紫37、颜料棕23、颜料棕24、颜料棕6、颜料橙13、颜料橙16、颜料橙43、颜料橙61、颜料橙64、颜料橙71、颜料黑011、颜料黑23、颜料黑28、颜料黑7、颜料红101加氧化铁、颜料红112、颜料红144、颜料红146、颜料红149、颜料红166、颜料红170、颜料红177、颜料红178、颜料红179、颜料红181、颜料红187、颜料红202、颜料红207、颜料红208、颜料红209、颜料红214、颜料红220、颜料红221、颜料红247、颜料红254、颜料红264、颜料红272、颜料红48:2、颜料红49:2、颜料红5、颜料红52:2、颜料红57:1、颜料红68等。

表1 实施例1~7及对比例1~3的具体配比（wt%）及其测试性能结果

注：实施例中PVC-800为平均聚合度在720~860的PVC树脂。

实施例8~14及对比例4~8：仿木纹木塑复合材料的制备：

将实施例1~7及对比例1~3所得的仿木纹色母粒在120~190℃与PVC基基料按表2中重量比进行混合，然后在单螺杆挤出机中进行挤出（螺杆转速为15.6r/min）、真空水冷定型、牵引、切割制得仿木纹木塑复合材料，制样测试其性能，测得结果参见表2：

本发明实施例中所述的PVC基基料可以按照常规方法制得，比如专利102336989A中：将称取好的30份木粉加入高速混炼机中，110~120℃下烘烤8-10分钟，再加入1.0份偶联剂活化该木粉5分钟，排入冷混冷却至室温，排出冷混后备用；启动高混，将称取好的通用型聚氯乙烯树脂（此处的聚氯乙烯树脂在本发明中是采用生产PVC基木塑异型材时业内常用的平均聚合度为680~860的PVC）100份及5份复合稳定剂通过上料***投入高混，高速搅拌将物料升温至90℃后将经活化的30份木粉、10份轻质碳酸钙和6份发泡助剂同时加入高混继续混合至110℃后加入1.0份复合发泡剂，继续混合至115~125℃排入冷混，混合料排入冷混后，经搅拌充分冷却至40℃以下时，排入料车成可发泡混合料；将所述可发泡混合料投入锥形双螺杆挤出机料斗中，由主喂料***加入挤出机中挤出即得；其中，加热温度为165~180℃；熔体压力12~15Mpa；熔体温度165~170℃；主机转速10~15r/min。

表2 实施例8~14及对比例4~8的具体配比及其测试性能结果

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Claims (7)

1.一种仿木纹色母粒，按重量百分比计，由如下组分组成：

载体树脂 60～95%；

颜料 1～20%；

分散剂 1～15%；

其它助剂 0~5%；

所述载体树脂为PC、ABS共混物，其中PC占载体树脂总量的重量百分比为30~80%，ABS占载体树脂总量的重量百分比为20~70%；

所述其它助剂选自抗氧剂、填料的一种或几种混合物。

2.根据权利要求1 所述的仿木纹色母粒，其特征在于，所述仿木纹色母粒在温度为200℃，压力为10kg条件下测定的熔融指数为4～11g/l0min。

3.根据权利要求1 所述的仿木纹色母粒，其特征在于，所述颜料为无机颜料和/或有机颜料；所述无机颜料选自二氧化钛、碳黑、立德粉、氧化铁红、铬酸铅、铬酸锌、硫化镉、水合氧化铁、氧化铬绿、铁蓝、钴蓝、群青的一种或几种混合物；所述有机颜料选自偶氮颜料、杂环颜料、杂类颜料的一种或几种混合物。

4.根据权利要求1 所述的仿木纹色母粒，其特征在于，所述分散剂选自聚酰胺蜡、白矿油、聚丙烯蜡、聚乙烯蜡、EVA 蜡、聚己二酸乙二醇酯、硬脂酸钙、硬脂酸锌的一种或几种混合物。

5.如权利要求1~4任一项所述的仿木纹色母粒的制备方法，包括如下步骤：

a）将各组分按配比加入到高速混合机中，在常温常压条件下混合均匀；

b）将上述混合物料用双螺杆挤出机在140~250℃，螺杆转速为380~420r/min条件下进行熔融共混挤出，通过螺杆的剪切、混炼使颜料在载体树脂中分散均匀，同时用水冷却、切粒、风干，即得到仿木纹色母粒。

6.根据权利要求5所述的仿木纹色母粒的制备方法，其特征在于，步骤b）所述水冷却的冷却温度为15℃～80℃。

7.一种仿木纹木塑复合材料，按重量千分比计，包括：

PVC基基料 987～999‰；

权利要求1～4任一项所述的仿木纹色母粒 1～13‰。