CN113462110A - 一种易着色且热化学性能稳定的色母粒及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种易着色且热化学性能稳定的色母粒，由如下质量份数的组分组成：载体100～120份、色粉20～100份、分散剂2～20份、热稳定剂5～10份、塑料抗氧化剂5～10份、高分子增容剂5‑15份、加工助剂1～20份、改性立德粉5～30份；所述色母粒的制备方法为将各组分按份数配比配料，然后置于高速搅拌机中，得到混合物；之后采用双螺杆挤出机对得到的混合物进行熔融共混，通过螺杆或转子的剪切、混炼使颜料在载体中分散均匀，得到熔融物；将得到的熔融物置于基础机中挤出造粒，得到易着色且热化学性能稳定的色母粒。

Description

一种易着色且热化学性能稳定的色母粒及其制备方法

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域，具体涉及一种易着色且热化学性能稳定的色母粒及其制备方法。

背景技术

色母料是由树脂和大量颜料(达50%)或染料配制成高浓度颜色的混合物。色母又名色种，是一种把超常量的颜料或染料均匀载附于树脂之中而制得的聚集体。企业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，由于它具有优异的机械强度、电绝缘性、耐热性和耐化学品性，因而它主要应用于合成纤维、电器绝缘材料和胶片等领域。但是随着色母粒广泛的应用，对色母粒也提出更高的要求，在成型加工时由于色母粒热化学性能差容易造成颜色不稳定、色差不易控制、不易着色等问题。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明旨在提出一种热化学性能稳定、易着色的色母粒及其制备方法，以解决现有技术中在成型加工时由于色母粒热化学性能差容易造成颜色不稳定、色差不易控制、不易着色等问题。

本发明采用的技术方案是：

一种易着色且热化学性能稳定的色母粒，由如下质量份数的组分组成：

载体100～120份、色粉20～100份、分散剂2～20份、热稳定剂5～10份、塑料抗氧化剂5～10份、高分子增容剂5-15份、加工助剂1～20份、改性立德粉5～30份；

所述载体是丙烯腈-苯乙烯共聚物（AS）、乙烯-乙酸乙烯酯(EVA)、乙烯-丙烯酸类、乙烯-丙烯酸酯类、乙烯-甲基丙烯酸酯类中的一种或几种的混合物。所述丙烯腈-苯乙烯共聚物（AS）、乙烯-乙酸乙烯酯(EVA)、乙烯-丙烯酸类、乙烯-丙烯酸酯类、乙烯-甲基丙烯酸酯类流动性好，作为载体与ABS有很好的相容性。

所述改性立德粉为一种立德粉的混合物，其通过如下质量份数的组分制备而成：

立德粉70-80份、纳米滑石粉5-10份、纳米碳酸钙5-10份、复合偶联剂2-5份；

所述改性立德粉的制备方法为:将上述份数配比的立德粉、纳米滑石粉、纳米碳酸钙和复合偶联剂于高速混合机中在200r/min转速下混合10分钟并静置30分钟而成。

其中所述立德粉经微粉化处理，其粒径为2.5μm-3.5μm。

纳米粒子存在表面效应，即纳米粒子表面原子与总原子数之比随着粒径变小而急剧增大，纳米粒子的表面积和表面能也迅速增加，因此性质上也会发生改变。这是因为表面原子的晶体场环境和结合能与内部原子不同。表面原子缺少相邻的原子，有许多悬空键，具有不饱和性质，易与其他原子相结合稳定下来，因而表现出很大的化学和催化活性。本发明利用纳米粒子的表面效应，将微粉化的立德粉粒子及纳米滑石粉、纳米碳酸钙加入复合偶联剂进行偶合处理，使得纳米滑石粉和纳米碳酸钙包裹了立德粉粒子后，赋予了改性立德粉粒子优异的耐候性、耐热性及分散性，且在组分中直接加入改性后的立德粉也避免了添加多种填料，简化了生产工艺。

优选的，所述乙烯-丙烯酸类为乙烯-丙烯酸共聚物(EAA)；所述乙烯-丙烯酸酯类为乙烯-丙烯酸酯共聚物(EBA)；所述乙烯-甲基丙烯酸酯类为乙烯-甲基丙烯酸酯共聚物(EMA)；

其中，所述载体的制备方法是：在常温常压下，将载体组分在高速混合机中混合1～5分钟，采用双螺杆挤出机进行熔融共混，温度控制为100～220℃，螺杆转速为50～400r/min，通过螺杆的剪切、混炼使材料混合均匀，然后进行造粒、干燥制得载体。

优选的，所述色粉为无机色粉，具体可以为钛白粉、炭黑、氧化铁红或者氧化铁黄。

优选的，所述分散剂为聚乙烯蜡、氧化聚乙烯蜡、乙烯-醋酸乙烯共聚物蜡、离子聚合物蜡、聚酰胺蜡中的一种或几种的混合物。

优选的，所述热稳定剂为酚类抗氧剂或亚磷酸酯抗氧剂或其混合物。

优选的，所述高分子增容剂为苯乙烯-马来酸酐共聚物（SMA）。

优选的，加工助剂为硬脂酸、硬脂酸盐、白矿油、邻苯二甲酸酯类增塑剂、或聚硅酮中的一种或几种的混合物。

优选的，所述复合偶联剂由铝酸酯偶联剂与硅烷偶联剂复合而成。所述易着色且热化学性能稳定的色母粒的制备方法，包括如下步骤：

步骤1）：将各组分按份数配比配料，然后置于高速搅拌机中，以250-300r/min的搅拌速度搅拌5～20min，得到混合物；

步骤2）：采用双螺杆挤出机对步骤1）得到的混合物进行熔融共混，温度控制在100～220℃，螺杆转速为50～400r/min，通过螺杆或转子的剪切、混炼使颜料在载体中分散均匀，得到熔融物；

步骤3）：将步骤2）得到的熔融物置于基础机中挤出造粒，得到易着色且热化学性能稳定的色母粒。

本发明的易着色且热化学性能稳定的色母粒的组分作用机理为：本发明利用流动性能好的丙烯腈-苯乙烯共聚物（AS）、乙烯-乙酸乙烯酯(EVA)、乙烯-丙烯酸类、乙烯-丙烯酸酯类、乙烯-甲基丙烯酸酯类中的一种或多种作为载体，与ABS相容较好，且EVA、EAA、EMA还能改善颜料的分散性能;本发明分散剂选择聚乙烯蜡、氧化聚乙烯蜡、乙烯-醋酸乙烯共聚物蜡(EVA蜡)、离子聚合物蜡(如HONEYWEILL的AC-295A)、聚酰胺蜡(EBS、改性EBS等)中的一种或几种的混合物，这些低分子组分在加工过程中优先熔融并包覆在颜料颗粒表面，从而起到促进颜料的分散并使之稳定化的作用。本发明热稳定剂为酚类抗氧剂或亚磷酸酯抗氧剂或其混合物,热稳定剂的加入可以避免色母粒加工过程中载体树脂发生降解，达到保持色母粒颜色稳定的作用。本发明的组分中还加入塑料抗氧化剂，增加了母粒的抗氧化性能；加工助剂的加入可以降低物料与机筒、模具表面的摩擦力，解决了表面光泽度不佳、脱模困难等问题。另外，本发明的组分中添加改性立德粉，利用纳米粒子的表面效应，将微粉化的立德粉粒子及纳米滑石粉、纳米碳酸钙加入复合偶联剂进行偶合处理，使得纳米滑石粉和纳米碳酸钙包裹了立德粉粒子后，赋予了改性立德粉粒子优异的耐候性、耐热性及分散性。而立德粉本身具有优异的遮盖力，因此改性立德粉的加入使得制得的色母粒光泽度更高，遮盖力和着色度更好，且同时耐候、耐热，解决了现有色母粒不易着色、稳定性差的问题。与现有技术相比，本发明具有的有益效果是：

1.本发明通过采用与ABS相容较好的丙烯腈-苯乙烯共聚物（AS）、乙烯-乙酸乙烯酯(EVA)、乙烯-丙烯酸类、乙烯-丙烯酸酯类或乙烯-甲基丙烯酸酯类作为载体，使得制得的色母粒热化学性能更为稳定，且EVA、EAA、EMA改善了颜料的分散性能，使得色母粒着色效果更好。

2.本发明的组分中还添加有酚类抗氧剂或亚磷酸酯抗氧剂作为热稳定剂,热稳定剂的加入可以避免色母粒加工过程中载体树脂发生降解，达到保持色母粒颜色稳定的作用。

3.本发明的组分中还加入塑料抗氧化剂，增加了母粒的抗氧化性能；加工助剂的加入可以降低物料与机筒、模具表面的摩擦力，使得色母粒表面更为光滑。

4.本发明的组分中添加改性立德粉，利用纳米粒子的表面效应，将微粉化的立德粉粒子及纳米滑石粉、纳米碳酸钙加入复合偶联剂进行偶合处理，使得纳米滑石粉和纳米碳酸钙包裹了立德粉粒子后，赋予了改性立德粉粒子优异的耐候性、耐热性及分散性。而立德粉本身具有优异的遮盖力，因此改性立德粉的加入使得制得的色母粒光泽度更高，遮盖力和着色度更好，且同时耐候、耐热，解决了现有色母粒不易着色、稳定性差的问题。

5.本发明色母粒的制作工艺简单，易于操作，生产成本低，对环境污染较小，有较广阔的应用前景，解决了现有色母粒热稳定性差造成的颜色不稳定、色差不易控制的问题。

具体实施方式

下面结合具体实施例，对本发明的组分配方及制作方法做进一步说明。

实施例1

在常温常压下，将80份的AS与20份的EVA在高速混合机中混合2分钟，采用双螺杆挤出机进行熔融共混，温度控制为120℃，螺杆转速为250r/min，通过螺杆的剪切、混炼使两种材料混合均匀，然后进行造粒、干燥制得本发明的所需的色母粒载体A1。

在常温常压下，将如下组分和质量份数：100份载体A1，40份钛白粉，8份聚乙烯蜡，5份酚类抗氧剂BHT，5份塑料抗氧化剂、5份SMA ，1份硬脂酸，5份改性立德粉置于高速搅拌机中，以250r/min的搅拌速度搅拌10min，得到混合物；采用双螺杆挤出机进行熔融共混，温度控制在200℃，螺杆转速为200r/min，通过螺杆的剪切、混炼使颜料在载体树脂中分散均匀，然后在挤出机中进行拉条切粒(色母粒外观为圆柱状)、干燥、包装，制得本发明的色母粒B1。

其中，所述改性立德粉通过将粒径为2.5μm的立德粉70份、纳米滑石粉10份、纳米碳酸钙8份和复合偶联剂5份由高速混合机在200r/min转速下混合10分钟并静置30分钟而成。

实施例2

在常温常压下，将70份的AS与30份的EVA在高速混合机中混合5分钟，采用双螺杆挤出机进行熔融共混，温度控制为220℃，螺杆转速为200r/min，通过螺杆的剪切、混炼使两种材料混合均匀，然后进行造粒、干燥制得本发明的所需的色母粒载体A2。

在常温常压下，将如下组分和质量份数：110份载体A2，50份炭黑，10份氧化聚乙烯蜡，6份亚磷酸酯168 ，6份塑料抗氧化剂、8份SMA ，2份聚硅酮，22份改性立德粉置于高速搅拌机中，以280r/min的搅拌速度搅拌8min，得到混合物；采用双螺杆挤出机进行熔融共混，温度控制在180℃，螺杆转速为250r/min，通过螺杆的剪切、混炼使颜料在载体树脂中分散均匀，然后在挤出机中进行拉条切粒(色母粒外观为圆柱状)、干燥、包装，制得本发明的色母粒B1。

其中，所述改性立德粉通过将粒径为2.8μm的立德粉75份、纳米滑石粉8份、纳米碳酸钙10份和复合偶联剂3份由高速混合机在200r/min转速下混合10分钟并静置30分钟而成。

实施例3

在常温常压下，将50份的AS与50份的EAA在高速混合机中混合3分钟，采用双螺杆挤出机进行熔融共混，温度控制为200℃，螺杆转速为200r/min，通过螺杆的剪切、混炼使两种材料混合均匀，然后进行造粒、干燥制得本发明的所需的色母粒载体A3。

在常温常压下，将如下组分和重量百分数：120份载体A3，80份氧化铁红，10份离子聚合物蜡，6份亚磷酸酯168 ，10份塑料抗氧化剂、10份SMA ，10份聚硅酮，15份改性立德粉置于高速搅拌机中，以300r/min的搅拌速度搅拌8min，得到混合物；采用双螺杆挤出机进行熔融共混，温度控制在200℃，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，然后在挤出机中进行拉条切粒(色母粒外观为圆柱状)、干燥、包装，制得本发明的色母粒B3。

其中，所述改性立德粉通过将粒径为3.0μm的立德粉80份、纳米滑石粉8份、纳米碳酸钙8份和复合偶联剂5份由高速混合机在200r/min转速下混合10分钟并静置30分钟而成。

为了对比本发明与现有技术的优点，按照对比例1～3配方进行对比试验，对比例1～3的制备方法分别与实施例1～3的制备方法相同。

对比例1

40份ABS，40份钛白粉，5份EVA蜡，EBS3份，0.4份热稳定剂1010，168 份热稳定剂，0.5份硬脂酸锌，10.5份碳酸钙。

对比例2

40份ABS ，30份钛白粉，0.1份碳黑，4份EVA蜡，2份EBS ， 0.4份热稳定剂1010 ，0.6份热稳定剂168 ，0.5份硬脂酸锌，22.4份滑石粉。

对比例3

40份ABS ，15份钛白粉，1份酞青蓝，3份EVA蜡，3份EBS ， 0.4份热稳定剂1010 ，0.6份热稳定剂168 ，0.5份硬脂酸锌，20份碳酸钙，16.5份滑石粉。

将上述实施例和对比例制备的色母粒，在ABS塑料中添加4phr注塑色板，并着色度和热稳定性进行测试，用颜色分析仪对用上述色母粒着色后的ABS进行色差测试；用熔融指数仪对上述用色母粒着色后的ABS进行耐热性测试，熔融指数仪的温度稳定控制在220℃，各取上述色母粒着色后的ABS 8克于熔融指数仪料筒中，恒温5分钟，测试各色母粒的变色情况，具体测试对比结果如表1所示。

表1不同配方下色母粒着色效果和热稳定性评价

从上述测定结果比较可知，通过色差比对可知，采用本发明配方及制备方法制得的色母粒用于ABS制品着色色差比对比例色母粒着色ABS时色差明显降低，证明采用本发明配方及制备方法制得的色母粒易着色且着色效果好；通过耐热性的测试对比结果可知，采用本发明配方及制备方法制得的色母粒着色ABS在耐热测试中均无变色，而对比例中色母粒着色的ABS均有不同程度的变色，证明采用本发明配方及制备方法制得的色母粒用于ABS制品着色后热稳定性有了明显提高，从而解决了现有色母粒热稳定性差造成的颜色不稳定、色差不易控制的问题。

Claims (10)

1.一种易着色且热化学性能稳定的色母粒，其特征在于，由如下质量份数的组分组成：

载体100～120份、色粉20～100份、分散剂2～20份、热稳定剂5～10份、塑料抗氧化剂5～10份、增容剂高分子增容剂5-15份、加工助剂1～20份、改性立德粉5～30份；

所述载体是丙烯腈-苯乙烯共聚物、乙烯-乙酸乙烯酯、乙烯-丙烯酸类、乙烯-丙烯酸酯类、乙烯-甲基丙烯酸酯类中的一种或几种的混合物；

所述改性立德粉为一种立德粉的混合物，其通过如下质量份数的组分制备而成：

立德粉70-80份、纳米滑石粉5-10份、纳米碳酸钙5-10份、复合偶联剂2-5份；

其中所述立德粉的粒径为2.5μm-3.5μm。

2.根据权利要求1所述的易着色且热化学性能稳定的色母粒，其特征在于所述乙烯-丙烯酸类为乙烯-丙烯酸共聚物；所述乙烯-丙烯酸酯类为乙烯-丙烯酸酯共聚物；所述乙烯-甲基丙烯酸酯类为乙烯-甲基丙烯酸酯共聚物。

3.根据权利要求1所述的易着色且热化学性能稳定的色母粒，其特征在于所述色粉为无机色粉。

4.根据权利要求1所述的易着色且热化学性能稳定的色母粒，其特征在于所述分散剂为聚乙烯蜡、氧化聚乙烯蜡、乙烯-醋酸乙烯共聚物蜡、离子聚合物蜡、聚酰胺蜡中的一种或几种的混合物。

5.根据权利要求1所述的易着色且热化学性能稳定的色母粒，其特征在于所述热稳定剂为酚类抗氧剂或亚磷酸酯抗氧剂或其两者的混合物。

6.根据权利要求1所述的易着色且热化学性能稳定的色母粒，其特征在于所述高分子增容剂为苯乙烯-马来酸酐共聚物。

7.根据权利要求1所述的易着色且热化学性能稳定的色母粒，其特征在于所述加工助剂为硬脂酸、硬脂酸盐、白矿油、邻苯二甲酸酯类增塑剂、、聚硅酮中的一种或几种的混合物。

8.根据权利要求1所述的易着色且热化学性能稳定的色母粒，其特征在于所述复合偶联剂由铝酸酯偶联剂与硅烷偶联剂复合而成。

9.根据权利要求3所述的易着色且热化学性能稳定的色母粒，其特征在于所述无机色粉为钛白粉、炭黑、氧化铁红或者氧化铁黄。

10.一种权利要求1所述易着色且热化学性能稳定的色母粒的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤1）：将各组分按份数配比配料，然后置于高速搅拌机中，以250-300r/min的搅拌速度搅拌5～20min，得到混合物；

步骤2）：采用双螺杆挤出机对步骤1）得到的混合物进行熔融共混，温度控制在100～220℃，螺杆转速为50～400r/min，通过螺杆或转子的剪切、混炼使颜料在载体中分散均匀，得到熔融物；

步骤3）：将步骤2）得到的熔融物置于挤出机中挤出造粒，得到易着色且热化学性能稳定的色母粒。