CN107286466A - 一种含纳米色粉的聚丙烯色母粒及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种含纳米色粉的聚丙烯色母粒，由包括聚丙烯树脂、钛白粉、分散剂、硬脂酸、偶联剂、助剂、高温稳定剂的原料制备而成。本发明还公开了所述含纳米色粉的聚丙烯色母粒的制备方法。

Description

一种含纳米色粉的聚丙烯色母粒及其制备方法
技术领域
本发明属于色母粒制造领域，更具体地，本发明为一种含纳米色粉的聚丙烯色母粒及其制备方法。
背景技术
色母粒作为一种新型高分子材料专用的着色剂，可以称得上是颜料的浓缩物，它的着色力高于颜料本身，所选用的树脂对着色剂具有良好的润湿和分散作用，与被着色材料之间有良好的相容性，加工时用少量色母料和未着色树脂掺混，就可达到设计颜料浓度的着色树脂或制品，因此，色母粒着色是现今最普遍采用的塑料着色法。
色母着色与颜料着色、造粒着色相比，能使颜料在制品中具有更好的分散性，有利于保持颜料的化学稳定性和制品的颜色稳定，添加时干净卫生，方便简单，有利于保护操作人员的健康和环境的洁净，同时，着色和制品加工一次性完成,能避免造粒着色对塑料的加热过程,保护了塑料制品的品质，简化了生产工艺，节约了企业生产成本。
在色母粒配方的改良方向中，如何对颜料进行进一步的细化处理，以提高颜料的分散性和着色力，使添加更少的颜料色粉可以得到相同品质的色母粒，同时降低色母粒使用过程中产生的色差，延长着色制品的颜色保持时间，一直是需要解决的问题。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的一个方面提供一种含纳米色粉的聚丙烯色母粒，以重量份计，其制备原料包含以下组分：
聚丙烯树脂 40～80份
钛白粉 35～55份
分散剂 10～30份
硬脂酸 4～10份
偶联剂 4～10份
助剂 2～5份
高温稳定剂 2～5份
优选的，所述含纳米色粉的聚丙烯色母粒，以重量份计，其制备原料包含以下组分：
聚丙烯树脂 50～70份
钛白粉 43～50份
分散剂 15～25份
硬脂酸 6～8份
偶联剂 6～8份
助剂 3～4份
高温稳定剂 3～4份
更优选的，所述含纳米色粉的聚丙烯色母粒，以重量份计，其制备原料包含以下组分：
聚丙烯树脂 60份
钛白粉 48份
分散剂 20份
硬脂酸 7份
偶联剂 7份
助剂 4份
稳定剂 4份
在一种实施方式中，所述分散剂为复合聚丙烯蜡、重质碳酸钙、硬脂酸酰胺和乙醇按4：2：2：1比例混合的混合物。
在一种实施方式中，所述复合聚丙烯蜡由A、B两种组分组成，低粘度、低熔点的聚丙烯低聚物为A组分；聚丙烯蜡为B组分，制备方法为：
（1）将5～8份组分A， 1～2份组分B精确称量。将两种混合物升温至全部融化，按A、B顺序依次加入混合，同时以500转/分钟速度搅拌1～2小时，常温冷却凝固；
（2）将凝固混合物用粉碎机粉碎，然后用300目的筛网筛选，粒径在300目以上的即为所述复合聚乙烯蜡；
优选的，所述组分A粘度为70～200cps，熔点为70～110℃。
在一种实施方式中，所述偶联剂为甲基丙烯酸氯铬。
在一种实施方式中，所述助剂为硬脂酸酰胺和聚甲基丙烯酸甲酯的混合物，混合比例为1：1。
在一种实施方式中，所述高温稳定剂为聚酯蜡。
本发明的另一方面提供所述含纳米色粉的聚丙烯色母粒的制备方法，包含如下步骤：
1、将钛白粉35～55份、分散剂10～30份、硬脂酸4～10份依次放入zozGmbh-D57482搅杆卧式球磨机中球磨。磨球为直径5～7mm的Gcrl5钢珠，球料比10：1，搅杆转速800～1000r/min，采用高纯氩气保护。球磨时间16～20小时。
2、将聚丙烯树脂40～80份、步骤一球磨后产物和偶联剂4～10份依次加入低速搅拌机中，以100转/分钟室温混合处理2～5分钟。在混合物中加入助剂2～5份、稳定剂2～5份，再用高速混合机以2000转/分钟高速混合8～10分钟。
3、将步骤2得到混合料用螺杆挤出机塑化挤出，挤出机中5个温区温度设定分别为170℃、180℃、190℃、180℃、190℃，主机转速为500～800转/分钟，挤出物在10～20℃中冷却。
4、所得物硬化后使用切粒机造粒，过精细震动筛，除去不规则产品，通风，待色母粒完全冷却并干燥后即得到成品。
与现有的技术相比，本发明的有益效果为：
1、耐光性、耐气候性、耐热性好，所添加的色粉经过处理达到纳米级，因此具有超高的分散性和着色力。色粉添加量减少，但着色性能更佳。
2、与聚丙烯树脂相容性高，与其他添加剂协同性好，颜色更加细腻有光泽，实际色差小，能有效延长着色聚丙烯制品的颜色保持时间。
具体实施方式
实施例1
1、将钛白粉48份、分散剂20份、硬脂酸7份依次放入zozGmbh-D57482搅杆卧式球磨机中球磨。磨球为直径5～7mm的Gcrl5钢珠，球料比10：1，搅杆转速800～1000r/min，采用高纯氩气保护。球磨时间16～20小时。
2、将聚丙烯树脂60份、步骤一球磨后产物和偶联剂7份依次加入低速搅拌机中，以100转/分钟室温混合处理2～5分钟。在混合物中加入助剂4份、稳定剂4份，再用高速混合机以2000转/分钟高速混合8～10分钟。
3、将步骤2得到混合料用螺杆挤出机塑化挤出，挤出机中5个温区温度设定分别为170℃、180℃、190℃、180℃、190℃，主机转速为500～800转/分钟，挤出物在10～20℃中冷却。
4、所得物硬化后使用切粒机造粒，过精细震动筛，除去不规则产品，通风，待色母粒完全冷却并干燥后即得到成品。
实施例2
1、将钛白粉43份、分散剂23份、硬脂酸7份依次放入zozGmbh-D57482搅杆卧式球磨机中球磨。磨球为直径5～7mm的Gcrl5钢珠，球料比10：1，搅杆转速800～1000r/min，采用高纯氩气保护。球磨时间16～20小时。
2、将聚丙烯树脂60份、步骤一球磨后产物和偶联剂6份依次加入低速搅拌机中，以100转/分钟室温混合处理2～5分钟。在混合物中加入助剂4份、稳定剂3份，再用高速混合机以2000转/分钟高速混合8～10分钟。
3、将步骤2得到混合料用螺杆挤出机塑化挤出，挤出机中5个温区温度设定分别为170℃、180℃、190℃、180℃、190℃，主机转速为500～800转/分钟，挤出物在10～20℃中冷却。
4、所得物硬化后使用切粒机造粒，过精细震动筛，除去不规则产品，通风，待色母粒完全冷却并干燥后即得到成品。
实施例3
1、将钛白粉45份、分散剂25份、硬脂酸6份依次放入zozGmbh-D57482搅杆卧式球磨机中球磨。磨球为直径5～7mm的Gcrl5钢珠，球料比10：1，搅杆转速800～1000r/min，采用高纯氩气保护。球磨时间16～20小时。
2、将聚丙烯树脂55份、步骤一球磨后产物和偶联剂7份依次加入低速搅拌机中，以100转/分钟室温混合处理2～5分钟。在混合物中加入助剂5份、稳定剂3份，再用高速混合机以2000转/分钟高速混合8～10分钟。
3、将步骤2得到混合料用螺杆挤出机塑化挤出，挤出机中5个温区温度设定分别为170℃、180℃、190℃、180℃、190℃，主机转速为500～800转/分钟，挤出物在10～20℃中冷却。
4、所得物硬化后使用切粒机造粒，过精细震动筛，除去不规则产品，通风，待色母粒完全冷却并干燥后即得到成品。
实施例4
1、将钛白粉48份、分散剂20份、硬脂酸8份依次放入zozGmbh-D57482搅杆卧式球磨机中球磨。磨球为直径5～7mm的Gcrl5钢珠，球料比10：1，搅杆转速800～1000r/min，采用高纯氩气保护。球磨时间16～20小时。
2、将聚丙烯树脂65份、步骤一球磨后产物和偶联剂6份依次加入低速搅拌机中，以100转/分钟室温混合处理2～5分钟。在混合物中加入助剂3份、稳定剂4份，再用高速混合机以2000转/分钟高速混合8～10分钟。
3、将步骤2得到混合料用螺杆挤出机塑化挤出，挤出机中5个温区温度设定分别为170℃、180℃、190℃、180℃、190℃，主机转速为500～800转/分钟，挤出物在10～20℃中冷却。
4、所得物硬化后使用切粒机造粒，过精细震动筛，除去不规则产品，通风，待色母粒完全冷却并干燥后即得到成品。
实施例5
1、将钛白粉40份、分散剂23份、硬脂酸8份依次放入zozGmbh-D57482搅杆卧式球磨机中球磨。磨球为直径5～7mm的Gcrl5钢珠，球料比10：1，搅杆转速800～1000r/min，采用高纯氩气保护。球磨时间16～20小时。
2、将聚丙烯树脂59份、步骤一球磨后产物和偶联剂7份依次加入低速搅拌机中，以100转/分钟室温混合处理2～5分钟。在混合物中加入助剂4份、稳定剂5份，再用高速混合机以2000转/分钟高速混合8～10分钟。
3、将步骤2得到混合料用螺杆挤出机塑化挤出，挤出机中5个温区温度设定分别为170℃、180℃、190℃、180℃、190℃，主机转速为500～800转/分钟，挤出物在10～20℃中冷却。
4、所得物硬化后使用切粒机造粒，过精细震动筛，除去不规则产品，通风，待色母粒完全冷却并干燥后即得到成品。
实施例6
1、将钛白粉50份、分散剂20份、硬脂酸6份依次放入zozGmbh-D57482搅杆卧式球磨机中球磨。磨球为直径5～7mm的Gcrl5钢珠，球料比10：1，搅杆转速800～1000r/min，采用高纯氩气保护。球磨时间16～20小时。
2、将聚丙烯树脂65份、步骤一球磨后产物和偶联剂6份依次加入低速搅拌机中，以100转/分钟室温混合处理2～5分钟。在混合物中加入助剂5份、稳定剂4份，再用高速混合机以2000转/分钟高速混合8～10分钟。
3、将步骤2得到混合料用螺杆挤出机塑化挤出，挤出机中5个温区温度设定分别为170℃、180℃、190℃、180℃、190℃，主机转速为500～800转/分钟，挤出物在10～20℃中冷却。
4、所得物硬化后使用切粒机造粒，过精细震动筛，除去不规则产品，通风，待色母粒完全冷却并干燥后即得到成品。
检测方法:
根据HG/T 4668-2014标准分别检测色母粒的熔融指数、分子量分布系数、耐热温度、熔点、颜料含量、灰分、含湿、外观指标。
检测项目 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 实施例6
熔融指数/（g/10min） 33 30 31 29 32 30
分子量分布系数/% 2.5 2.8 2.9 2.7 3.0 2.9
耐热温度/℃ 304 279 281 294 286 290
熔点/℃ 124 130 134 138 127 129
颜料含量/% 64 62 59 67 69 60
灰分/% 0.01 0.02 0.02 0.01 0.01 0.02
含湿/% 0.01 0.02 0.02 0.03 0.025 0.03
外观 表面光滑、无明显色差，无粘连颗粒 表面光滑、无明显色差，无粘连颗粒 表面光滑、无明显色差，无粘连颗粒 表面光滑、无明显色差，无粘连颗粒 表面光滑、无明显色差，无粘连颗粒 表面光滑、无明显色差，无粘连颗粒
结果显示，色母粒各项性能均为优等。
前述的实例仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，所附的权利要求旨在要求可以设想的尽可能广的范围，且本文所呈现的实施例仅是根据所有可能的实施例的组合的选择的实施方式的说明。因此，申请人的用意是所附的权利要求不被说明本发明的特征的示例的选择限制。根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种含纳米色粉的聚丙烯色母粒，其特征在于，以重量份计，其制备原料包含以下组分：
聚丙烯树脂 40～80份
钛白粉 35～55份
分散剂 10～30份
硬脂酸 4～10份
偶联剂 4～10份
助剂 2～5份
高温稳定剂 2～5份。
2.根据权利要求1所述的含纳米色粉的聚丙烯色母粒，以重量份计，其制备原料包含以下组分：
聚丙烯树脂 50～70份
钛白粉 43～50份
分散剂 15～25份
硬脂酸 6～8份
偶联剂 6～8份
助剂 3～4份
高温稳定剂 3～4份。
3.根据权利要求1所述的含纳米色粉的聚丙烯色母粒，以重量份计，其制备原料包含以下组分：
聚丙烯树脂 60份
钛白粉 48份
分散剂 20份
硬脂酸 7份
偶联剂 7份
助剂 4份
稳定剂 4份。
4.一种含纳米色粉的聚丙烯色母粒的制备方法，包含如下步骤：
（1）将钛白粉35～55份、分散剂10～30份、硬脂酸4～10份依次放入zozGmbh-D57482搅杆卧式球磨机中球磨，磨球为直径5～7mm的Gcrl5钢珠，球料比10：1，搅杆转速800～1000r/min，采用高纯氩气保护，球磨时间16～20小时；
（2）将聚丙烯树脂40～80份、步骤一球磨后产物和偶联剂4～10份依次加入低速搅拌机中，以100转/分钟室温混合处理2～5分钟，在混合物中加入助剂2～5份、稳定剂2～5份，再用高速混合机以2000转/分钟高速混合8～10分钟；
（3）将步骤2得到混合料用螺杆挤出机塑化挤出，挤出机中5个温区温度设定分别为170℃、180℃、190℃、180℃、190℃，主机转速为500～800转/分钟，挤出物在10～20℃中冷却；
（4）所得物硬化后使用切粒机造粒，过精细震动筛，除去不规则产品，通风，待色母粒完全冷却并干燥后即得到成品。
5.根据权利要求1-2-3任一项所述的一种含纳米色粉的聚丙烯色母粒，其特征在于，所使用的分散剂为复合聚丙烯蜡、重质碳酸钙、硬脂酸酰胺和乙醇按4：2：2：1比例混合的混合物。
6.根据权利要求5所述复合聚丙烯蜡由A、B两种组分组成，低粘度、低熔点的聚丙烯低聚物为A组分；聚丙烯蜡为B组分，制备方法为：
（1）将5～8份组分A， 1～2份组分B精确称量，将两种混合物升温至全部融化，按A、B顺序依次加入混合，同时以500转/分钟速度搅拌1～2小时，常温冷却凝固；
（2）将凝固混合物用粉碎机粉碎，然后用300目的筛网筛选，粒径在300目以上的即为所述复合聚乙烯蜡；
优选的，所述组分A粘度为70～200cps，熔点为70～110℃。
7.根据权利要求1-2-3任一项所述的一种含纳米色粉的聚丙烯色母粒，其特征在于，所述偶联剂为甲基丙烯酸氯铬；所述助剂为硬脂酸酰胺和聚甲基丙烯酸甲酯的混合物，混合比例为1：1；所述高温稳定剂为聚酯蜡。
8.根据权利要求4所述的一种含纳米色粉的聚丙烯色母粒的制备方法，其特征在于，步骤1磨球为直径5～7mm的Gcrl5钢珠，球料比10：1，搅杆转速800～1000r/min，采用高纯氩气保护，球磨时间16～20小时。
9.根据权利要求4所述的一种含纳米色粉的聚丙烯色母粒的制备方法，其特征在于，步骤2低速搅拌机转速为100转/分钟，搅拌时间为2～5分钟；高速混合机速度为2000转/分钟，混合时间8～10分钟。
10.根据权利要求4所述的一种含纳米色粉的聚丙烯色母粒的制备方法，其特征在于，步骤3挤出机5个温区温度设定分别为170℃、180℃、190℃、180℃、190℃，主机转速为500～800转/分钟，冷却温度为10～20℃。
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