CN110804298A - 一种聚碳酸酯用色母粒及其制备方法 - Google Patents

一种聚碳酸酯用色母粒及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及聚碳酸酯领域，具体涉及一种聚碳酸酯用色母粒及其制备方法。所述的母粒包括以下成分：着色剂40‑46重量份，载体树脂50‑56重量份，添加剂3‑5重量份。本发明提供的聚碳酸酯色母粒应用于聚碳酸酯制品的着色时，具有颜色稳定性高、着色均匀、换色方便，便于运输，同时不影响聚碳酸酯的力学性能。

Description

一种聚碳酸酯用色母粒及其制备方法
技术领域
本发明涉及聚碳酸酯领域，具体涉及一种聚碳酸酯用色母粒及其制备方法。
背景技术
聚碳酸酯是一种综合性能优越的热缩性工程塑料，具有高抗冲、高韧性、高耐热性、耐候性和优异的电绝缘性，被广泛应用在汽车工业、仪表仪器、电子电器等领域。
为了使聚碳酸酯能够具有颜色，需要对其进行染色，工程塑料染色不同于化学纤维和天然纤维，需要使用色母粒进行染色。色母粒是由高比例的颜料或者添加剂与热塑性树脂，经良好分散而成的塑料着色剂。现有技术中往往直接在聚碳酸酯中添加着色剂会影响母粒的性能，同时颜色不均一。
同时，聚碳酸酯本身具有一定的阻燃性、但其不能满足对阻燃级别要求更高的场合，本文将提供一种满足上述要求的聚碳酸酯用色母粒及其制备方法。
发明内容
本发明旨在克服现有技术中的不足、提供一种聚碳酸酯用色母粒及其制备方法。
本发明上述目的通过如下技术方案予以实现：
一种聚碳酸酯用色母粒，所述的母粒包括以下成分:着色剂40-46重量份，载体树脂50-56重量份，添加剂3-5重量份。
进一步，所述添加剂包括光稳定剂1-2重量份、分散剂0.5-1重量份、紫外吸收剂1-2重量份。
优选的，所述光稳定剂为受阻胺与受阻酚复合的光稳定剂。
优选的，所述紫外吸收剂为羟基苯并***型紫外吸收剂。
优选的，所述分散剂为聚乙烯蜡、氧化聚乙烯蜡、聚丙烯蜡、a-甲基苯乙烯树脂、硬脂酸、聚酯蜡中的一种或多种，优选的所述分散剂为聚酯蜡。
优选的，所述载体树脂为聚碳酸酯或者改性聚碳酸酯。所述改性聚碳酸酯为经有机磷氮阻燃剂改性的无卤阻燃共聚聚碳酸酯，所述的有机磷氮阻燃剂为6-((4-((2-羟基)氨基)苯基)4-羟基苯基)甲基)二苯并-[1,2]-氧磷腈-6-氧化物。具体的所述无卤阻燃共聚聚碳酸酯的制备方法如下：
(a)在惰性气体保护氛围下，先将碳酸二苯酯(DPC)置于反应釜中，加热使其熔融，再将无卤阻燃剂均匀分散在熔融态的DPC中，搅拌均匀，再加入双酚A(BPA)和催化剂，于170-220℃反应2-4h，制备得到预聚体；
(b)将步骤(a)中制备的预聚体升高温度至230-260℃后，搅拌继续反应0.5-2h，得到无卤阻燃共聚聚碳酸酯。
采用上述方法制备的无卤阻燃共聚聚碳酸酯是在聚碳酸酯主链上引入阻燃剂，属于嵌段共聚，保证了产品的一致性和均匀性。
优选的，所述着色剂为有机颜料。
具体的，本发明还提供了一种制备上述的聚碳酸酯用色母粒的制备方法，所述的制备方法包括以下步骤：
(1)先将着色剂研磨、粉碎使其粒径低于1.5μm；
(2)然后将添加剂和处理后的着色剂按照比例混合搅拌得到色浆，再将聚碳酸酯投入混炼机中进行混炼处理；
(3)将步骤(2)中的混合物料转入双螺杆挤出机内，在氮气保护下，熔融混合，挤出造粒，即得聚碳酸酯用色母粒。
优选的，所述的混炼处理温度为180～190℃，混炼时间为30min-60mi n。
优选的，所述的挤出造粒温度为220～235℃。
与现有技术相比，本发明聚碳酸酯用色母粒具有的优势如下：
(1)本发明所制得的聚碳酸酯用色母粒未引入其他树脂，对聚碳酸酯本身的力学性能等没有影响，保持较好的机械性能。
(2)本发明制得的聚碳酸酯用色母粒，着色剂分散均匀，染色方便，颜色均匀，得色率高。
(3)本发明制备的聚碳酸酯用色母粒，不仅具有优异的阻燃和耐磨性能，还提高了原有的抗冲性能和拉伸性能，而且光稳定性高。
具体实施方式
下面将对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚的说明本发明的技术方案，因此只作为实例，而不能以此来限制本发明的保护范围。
下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。
下述实施例中所用的试验材料，如无特殊说明，均为自常规试剂商店购买得到的。
下面结合具体实施方式进行说明：
实施例一
聚碳酸酯50份，有机颜料45份，分散剂1份，光稳定剂2份，紫外吸收剂2份，所述的分散剂为硬脂酸，所述的光稳定剂为受阻胺与受阻酚复合的光稳定剂，所述的紫外吸收剂为羟基苯并***型紫外吸收剂。具体制备方法为：将有机颜料研磨、粉碎使其粒径低于1.5μm，然后将1份分散剂和处理后的45份颜料按照上述比例混合搅拌得到色浆，再将其与2份光稳定剂、2份紫外吸收剂、50份聚碳酸酯载体树脂一起投入混炼机中，于185℃进行混炼处理30min，然后将混合物料转入双螺杆挤出机内，在氮气保护下，于230℃下熔融混合，利用双螺杆挤出机挤出造粒，即得聚碳酸酯用色母粒，即为M1。
实施例二
聚碳酸酯56份，有机颜料40份，分散剂0.5份，光稳定剂1.5份，紫外吸收剂2份，所述的分散剂为聚乙烯蜡，所述的光稳定剂为受阻胺与受阻酚复合的光稳定剂，所述的紫外吸收剂为羟基苯并***型紫外吸收剂。具体制备方法为：将有机颜料研磨、粉碎使其粒径低于1.5μm，然后将0.5份分散剂和处理后的40份颜料按照上述比例混合搅拌得到色浆，再将其与1.5份光稳定剂、2份紫外吸收剂、56份聚碳酸酯载体树脂一起投入混炼机中，于190℃进行混炼处理60min，然后将混合物料转入双螺杆挤出机内，在氮气保护下，于235℃下熔融混合，利用双螺杆挤出机挤出造粒，即得聚碳酸酯用色母粒,即为M2。
实施例三
聚碳酸酯51份，有机颜料46份，分散剂0.8份，光稳定剂1.2份，紫外吸收剂1份，所述的分散剂为氧化聚乙烯蜡和聚丙烯蜡，所述的光稳定剂为受阻胺与受阻酚复合的光稳定剂，所述的紫外吸收剂为羟基苯并***型紫外吸收剂。具体制备方法为：将有机颜料研磨、粉碎使其粒径低于1.5μm，然后将0.8份分散剂和处理后的46份颜料按照上述比例混合搅拌得到色浆，再将其与1.2份光稳定剂、1份紫外吸收剂、51份聚碳酸酯载体树脂一起投入混炼机中，于185℃进行混炼处理45min，然后将混合物料转入双螺杆挤出机内，在氮气保护下，于220℃下熔融混合，利用双螺杆挤出机挤出造粒，即得聚碳酸酯用色母粒,即为M3。
实施例四
聚碳酸酯55份，有机颜料41份，分散剂1份，光稳定剂1.6份，紫外吸收剂1.4份，所述的分散剂为a-甲基苯乙烯树脂，所述的光稳定剂为受阻胺与受阻酚复合的光稳定剂，所述的紫外吸收剂为羟基苯并***型紫外吸收剂。具体制备方法为：将有机颜料研磨、粉碎使其粒径低于1.5μm，然后将1份分散剂和处理后的41份颜料按照上述比例混合搅拌得到色浆，再将其与1.6份光稳定剂、1.4份紫外吸收剂、55份聚碳酸酯载体树脂一起投入混炼机中，于180℃进行混炼处理50min，然后将混合物料转入双螺杆挤出机内，在氮气保护下，于225℃下熔融混合，利用双螺杆挤出机挤出造粒，即得聚碳酸酯用色母粒,即为M4。
实施例五
改性聚碳酸酯50份，有机颜料45份，分散剂1份，光稳定剂2份，紫外吸收剂2份，所述的分散剂为聚酯蜡，所述的光稳定剂为受阻胺与受阻酚复合的光稳定剂，所述的紫外吸收剂为羟基苯并***型紫外吸收剂。具体制备方法为：将有机颜料研磨、粉碎使其粒径低于1.5μm，然后将1份分散剂和处理后的45份颜料按照上述比例混合搅拌得到色浆，再将其与2份光稳定剂、2份紫外吸收剂、50份改性聚碳酸酯载体树脂一起投入混炼机中，于185℃进行混炼处理30min，然后将混合物料转入双螺杆挤出机内，在氮气保护下，于230℃下熔融混合，利用双螺杆挤出机挤出造粒，即得聚碳酸酯用色母粒,即为M5。
其中，所述改性聚碳酸酯为经有机磷氮阻燃剂改性的无卤阻燃共聚聚碳酸酯，所述的有机磷氮阻燃剂为6-((4-((2-羟基)氨基)苯基)4-羟基苯基)甲基)二苯并-[1,2]-氧磷腈-6-氧化物。
具体的制备方法为：(a)先将碳酸二苯酯(DPC)至于通有氮气保护装置的反应釜中，加热使其熔融，再添加6-((4-((2-羟基)氨基)苯基)4-羟基苯基)甲基)二苯并-[1,2]-氧磷腈-6-氧化物无卤阻燃剂和双酚A(BPA)，DPC、BPA和无卤阻燃剂(摩尔比n(DPC):n(BPA):n(无卤阻燃剂)＝1.08:0.88:0.12)，搅拌均匀，添加[Bmin]OH催化剂，催化剂与BPA的摩尔比为1：(3×10-4)，熔融配料后一起加入到装有温控计、搅拌器和氮气保护装置的反应釜中，搅拌器搅拌速率调至700r/min，温度为210℃条件下反应3h；(b)将温度调至250℃，搅拌速率调至500r/min，反应1.5h，得到无卤阻燃共聚聚碳酸酯。
对比例一
聚碳酸酯载体树脂投入混炼机中，于185℃进行混炼处理30min，然后将物料转入双螺杆挤出机内，在氮气保护下，于230℃下熔融混合，利用双螺杆挤出机挤出造粒，即得聚碳酸酯母粒，即为N1。
对比例二
聚碳酸酯载体树脂50份和着色剂一起投入混炼机中，于185℃进行混炼处理30min，然后将物料转入双螺杆挤出机内，在氮气保护下，于230℃下熔融混合，利用双螺杆挤出机挤出造粒，即得聚碳酸酯母粒，即为N2。
对比例三
聚碳酸酯49.5份，有机磷氮阻燃剂0.5份，有机颜料45份，分散剂1份，光稳定剂2份，紫外吸收剂2份，所述的分散剂为硬脂酸，所述的光稳定剂为受阻胺与受阻酚复合的光稳定剂，所述的紫外吸收剂为羟基苯并***型紫外吸收剂，所述的有机磷氮阻燃剂为6-((4-((2-羟基)氨基)苯基)4-羟基苯基)甲基)二苯并-[1,2]-氧磷腈-6-氧化物。具体制备方法为：将有机颜料研磨、粉碎使其粒径低于1.5μm，然后将1份分散剂和处理后的45份颜料按照上述比例混合搅拌得到色浆，再将其与2份光稳定剂、2份紫外吸收剂、0.5份有机磷氮阻燃剂，49.5份改性聚碳酸酯载体树脂一起投入混炼机中，于185℃进行混炼处理30min，然后将混合物料转入双螺杆挤出机内，在氮气保护下，于230℃下熔融混合，利用双螺杆挤出机挤出造粒，即得聚碳酸酯用色母粒,即为N3。
实验例一
1.机械性能测定：将实施例1-5和对比例1-3制得的母粒在120℃条件下干燥4h，注塑成制成长90*80*3mm的样片，测定拉伸强度和冲击强度。
2.阻燃等级的测定：将实施例1-5和对比例1-3制得的母粒按照GB/T2408-2008进行垂直燃烧测试，测定垂直放置材材料被外加火焰后的燃烧行为。判定上述材料的阻燃等级。
测试样品的性能测定结果如下表1所示：
表1性能测定结果
样品 拉伸强度(MPa) 冲击强度(J/m) 阻燃等级
实施例1 63.8 771 V1
实施例2 63.4 766 V1
实施例3 63.6 759 V1
实施例4 64.3 762 V1
实施例5 64.3 772 V0
对比例1 63.2 766 V1
对比例2 60.5 721 V1
对比例3 62.8 750 V0
由上表的数据可知，本发明制备得到的色母粒染色聚碳酸酯后，并未对聚碳酸酯的拉伸强力和冲击强度产生影响。本发明通过添加着色剂制备得到聚碳酸酯用色母粒，染色方便，颜色均匀，得色率高。此外，本发明实施例1-5制备的色母粒在相同紫外光照射下，不易发黄，而对比例1-2易发黄。因此本发明制备的聚碳酸酯用色母粒，其具有良好的光稳定性以及阻燃性能，可广泛应用于制备聚碳酸酯材料，具有广泛的应用前景。
当然，除了实施例中列举的情况，其他原料组分的配比、制备过程中的各条件和参数等也是可以的。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种聚碳酸酯用色母粒，其特征在于：所述的母粒包括以下成分：着色剂40-46重量份，载体树脂50-56重量份，添加剂3-5重量份。
2.根据权利要求1所述的一种聚碳酸酯用色母粒，其特征在于：所述添加剂包括光稳定剂1-2重量份、分散剂0.5-1重量份、紫外吸收剂1-2重量份。
3.根据权利要求2所述的一种聚碳酸酯用色母粒，其特征在于：所述光稳定剂为受阻胺与受阻酚复合的光稳定剂。
4.根据权利要求2所述的一种聚碳酸酯用色母粒，其特征在于：所述紫外吸收剂为羟基苯并***型紫外吸收剂。
5.根据权利要求2所述的一种聚碳酸酯用色母粒，其特征在于：所述分散剂为聚乙烯蜡、氧化聚乙烯蜡、聚丙烯蜡、a-甲基苯乙烯树脂、硬脂酸、聚酯蜡中的一种或多种，优选的，所述分散剂为聚酯蜡。
6.根据权利要求1所述的一种聚碳酸酯用色母粒，其特征在于：所述载体树脂为聚碳酸酯或者改性聚碳酸酯。
7.根据权利要求1所述的一种聚碳酸酯用色母粒，其特征在于：所述着色剂为有机颜料。
8.一种如权利要求1所述的聚碳酸酯用色母粒的制备方法，其特征在于：所述的制备方法包括以下步骤：
(1)先将着色剂研磨、粉碎使其粒径低于1.5μm；
(2)然后将添加剂和处理后的着色剂按照比例混合搅拌得到色浆，再将聚碳酸酯投入混炼机中进行混炼处理；
(3)将步骤(2)中的混合物料转入双螺杆挤出机内，在氮气保护下，熔融混合，挤出造粒，即得聚碳酸酯用色母粒。
9.根据权利要求8所述聚碳酸酯用色母粒的制备方法，其特征在于：所述的混炼处理温度为180～190℃，混炼时间为30min-60min。
10.根据权利要求8所述聚碳酸酯用色母粒的制备方法，其特征在于：所述的挤出造粒温度为220～235℃。
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