CN114409988B - 一种色母粒的生产工艺 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及一种色母粒生产工艺，由以下步骤制得：母料处理，按照重量份计，称取20‑40份PE和15‑25份改性剂，密炼20‑30min，冷却，粉碎，得到母料；色料处理，按照重量份计，称取15‑25份处理剂，加热至100‑120℃，分3‑5批次加入30‑50份炭黑，混合均匀，脱水干燥，得到色料；密炼处理：按照重量份计，称取3‑5份其他助剂，与色料和母料进行密炼30‑40min，冷却，粉碎，挤出造粒，脱水风干，得到粒料；抛光处理：粒料进行抛光，振动筛选，得到色母粒；改性剂由光亮料、稳定料以及增韧分散料制得。该生产工艺具有操作简单、生产效率高的优点，且得到的色母粒具有分散性好、着色强度好以及稳定性好等。

Description

一种色母粒的生产工艺
技术领域
本申请涉及色母的技术领域，更具体地说，它涉及一种色母粒生产工艺。
背景技术
色母料也称为色种，是一种新型高分子材料专用着色剂。色母料主要用在塑料上。色母料由颜料或染料、载体和添加剂三种基本要素所组成，是把超常量的颜料均匀载附于树脂之中而制得的聚集体，该聚集体在树脂中具有良好润湿和分散作用，使得树脂容易进行着色，因此使得色母料在家用电器、玩具、汽车、塑料袋、电线电缆、通讯电缆等领域应用广泛。
色母料可以根据不用的用途选择不同的树脂做载体或者选择不同的染料，普通的色母料仅仅是为了解决着色问题，通过改性的色母料除了能够解决树脂的着色问题外，还具有提高树脂的物理性能和化学性能。
一般色母料在生产的过程中，所使用的颜料粉末容易飞扬，从而污染工作环境，使得颜料处理时间长，降低色母料加工效率；且颜料粉末与载体的相容性差，进而容易出现色母料的颜色不均匀、色母料的结构不稳定以及色母粒的光亮度不够等问题，进而影响色母粒的染色效果。
发明内容
为了解决上述技术问题，本申请提供一种色母的生产工艺。
本申请提供的一种色母的生产工艺采用如下的技术方案：
一种色母粒的生产工艺，该色母粒由以下步骤制得：
母料处理：按照重量份计，称取20-40份PE和15-25份改性剂，密炼20-30min，冷却，粉碎，得到母料；
色料处理：按照重量份计，称取15-25份处理剂，加热至100-120℃，分3-5批次加入30-50 份炭黑，混合均匀，脱水干燥，得到色料；
密炼处理：按照重量份计，称取3-5份其他助剂，与色料和母料进行密炼30-40min，冷却，粉碎，挤出造粒，脱水风干，得到粒料；
抛光处理：粒料进行抛光，振动筛选，得到色母粒；
所述改性剂由光亮料、稳定料以及增韧分散料制得。
本申请的生产工艺具有操作简单、生产效率高的优点，且本申请得到的色母粒可以用于聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等工程塑料的染色。PE为聚乙烯的简称，是一种热塑性树脂，PE具有具有化学稳定性好、绝缘性、吸水性小等优点，用来作为色母粒的载体，使色母粒具有较好的化学稳定性，同时减少色母粒在储存过程中吸水潮湿或者使用过程中产生静电；PE还具有无臭、无毒的优点，进而提高色母粒的环保性。
光亮料具有树脂的光泽，稳定料能够使树脂的结构稳定，减少树脂在加工过程发生蠕变，增韧分散料具有润滑、增韧、分散的作用，进而使增韧分散料、光亮料以及稳定料制得改性剂用于改性PE，使得到的母料具有光泽、润滑性、分散性、韧性以及结构稳定性等优点，该母料用作为色母粒的载体时，能够提高色母粒的润滑性、韧性、分散性以及结构稳定性，减少在加工过程色母粒发生蠕变，进而得到尺寸均一的色母粒，使得色母粒用于生产制品时容易分散于制品的原料中，使得到的制品染色均匀，且具有较好的韧性。
炭黑是一种轻、松而极细的黑色粉末，比表面积非常大，可作为色母粒的染料，由于炭黑是粉末状，再与载体混合时容易分散于空气中，从而造成环境的粉尘污染，并且容易粘附于机械设备中；而处理剂具有吸附作用和粘接作用，且能够启动吸附和包覆炭黑的作用，减少炭黑在加工的过程中对环境的污染。
通过加入其他助剂具有润滑作用，便于母料与色料进行加工形成粒料，提高色母粒的加工效率，通过抛光，使得到色母粒表面更加光亮。
综上所得，本申请通过改性剂对PE进行改性处理，使得到的母料具有光泽、润滑性、分散性好以及结构稳定性好的优点，通过处理剂对炭黑进行处理，减少炭黑在使用过程中污染环境和机械设备，进而提高色母粒的加工效率，加入其他助剂具有润滑作用，便于色母粒的原料进行加工，提高色母粒的加工效率，同时色母粒具有较好的光泽、润滑、韧性、分散性以及结构稳定性，使得该色母粒应用于塑料制品的染色时，更容易分散于塑料制品的原料中，进而使得到塑料制品的染色均一、有光泽等，同时，能够使制品的结构稳定性和韧性，减少制品发生破损的可能性。
优选的，所述光亮料、所述稳定料以及所述增韧分散料的重量份之比为1:3-5:9-19。
上述的原料的用量比例为本申请较佳的范围，在该范围下的改性剂原料能够对PE进行改性，使得到的母粒用于制得的色母粒具有较好的光泽、韧性、分散性以及结构稳定性，进而使该色母粒能够均匀分散于塑料制品的原料中，使得到的塑料制品染色均一，且提高制得的塑料制品的韧性，减少塑料制品出现破损的可能性。
优选的，光亮料为油酸酰胺。
油酸酰胺作为光亮料，具有滑爽作用，使得到的母粒用于制得的色母粒具有较好的光泽和润滑性。
优选的，所述稳定料由重质碳酸钙和季戊四醇硬脂酸酯组成。
该重质碳酸钙是以天然方解石为原料，其钙含量高达99％；重质碳酸钙具有结构稳定性和润滑性，并在母料中起到骨架的作用，使色母粒的结构稳定，同时可以提高色母粒表面光滑与平整；季戊四醇硬脂酸酯稳定料，具有内外润滑性均好和热稳定性好，常用作为聚合物的加工稳定料、增塑剂和内其他助剂，与重质碳酸钙复合使用，具有高效其他助剂作用和结构稳定作用，使得到的母料制得的色母料具有结构稳定性好、润滑性好以及表面光滑与平整，减少色母粒在加工过程中损坏，提高色母粒的结构稳定性，当该色母粒用于生产塑料制品的生产时，提制品的结构稳定性和韧性，减少制品发生破损的可能性。
优选的，所述重质碳酸钙和所述季戊四醇硬脂酸酯的重量份之比为1-4:1。
上述中的比例范围为本申请较佳范围，在该范围下的，重质碳酸钙与季戊四醇硬脂酸酯协同作用，使得到的母料更加具有结构稳定性和润滑性。
优选的，所述增韧分散料，由包含以下重量份的原料组成：
聚乙二醇：1-2份
聚乙烯蜡：1-2份
硅酮粉：0.2-0.5份
POE：6-13份
N,N-已撑双硬脂酰胺：0.3-1.5份。
通过以上原料得到的改性剂具有较好的内外润滑性、分散性、流动性以及与相容性。其中，POE是热塑性弹性体，具有较好的优异的韧性、流动性好以及耐热性，进而改善填料的分散效果，同时也可提高制品的熔接痕强度，进而能够提高色母粒原料的整个体系的流动性和冲击强度；聚乙烯蜡具有较好的内外润滑性；聚乙二醇具有较好的分散性和与相容性，提高母料原料的分散性；N,N-已撑双硬脂酰胺具有爽滑性好的优点；而硅酮粉具有较好的分散性，通过以上原料制得的改性剂用于改性PE，使得到的母料具有较好的内外润滑性、分散性、流动性以及与相容性，而通过该母料容易与色料进行结合，进而得到色母粒的色料分散均匀，同时使得该色母料还具有较好的内外润滑性、分散性、流动性以及相容性，进而容易与塑料制品的原料混合，使制得的塑料制品颜色均一。
优选的，所述改性剂的制备，包括如下步骤：
步骤1：按照重量份计，称取6-13份POE、1-2份聚乙二醇以及1-2份聚乙烯蜡，混合均匀，加热至180-200℃，再加入0.3-1.5份N,N-已撑双硬脂酰胺和0.2-0.5份硅酮粉，混合5- 8min，得到增韧分散料；
步骤2：以重量份之比为1-2:1进行称取重质碳酸钙和季戊四醇硬脂酸酯，加入至步骤1得到的增韧分散料中，混合5-10min，得到混合料A；
步骤3：称取0.8-1份油酸酰胺，加入至步骤2得到的混合料A中，混合10-15min，冷却，粉碎，过筛200-300目，得到改性剂。
通过上述方法具有操作简单，生产效率高，步骤1中，通过加热方式，使得到混合均匀增韧分散料，便于重质碳酸钙和季戊四醇硬脂酸酯与其融合；再通过混合，使油酸酰胺溶于与改性剂的原料分散均匀，进而得到分散均匀的改性剂，便于改性剂用于改性PE，提高得到母粒的韧性、分散性、润滑性等优点，进而能够地与色料进行融合，得到色散强度好、稳定性好、润滑性好的色母粒，该色母粒用于工程塑料的染色，不仅使工程塑料染色均一，还能提高工程塑料的抗冲击性能等。
优选的，所述其他组剂由滑石粉和石墨组成。
滑石粉具有润滑性、绝缘性、光泽性好等优点，使得色料和母粒份更容易进行加工，提高色母粒的加工效率，同时提高色母粒的光泽度；石墨具有润滑性好和稳定性好(该石墨为鳞片石墨，鳞片尺寸：0.001-0.1mm)，且与滑石粉协同作用，能进一步提高色母粒的原料的加工效率，提高色母粒的生产效率。
优选的，所述处理剂由铝酸脂、硅酸铝镁以及水混合得到。
具体地，铝酸脂、硅酸铝镁以及水以重量份之比为2-3：1:13-21，该比例范围为本申请较佳范围。该硅酸铝镁可作为抗氧化剂，能够提高色母粒的抗氧化性，减少色母粒在储存过程中发生变质；当硅酸铝镁溶于水中时，形成稳定的凝胶，具有较好的悬浮性，便于吸附和包裹炭黑，减少炭黑污染环境，提高色母粒的加工效率；而铝酸脂具有较好的粘附性，能够起到连接凝胶和炭黑的作用，进而使炭黑更容易与处理剂的体系融合，同时得到的色料能够很好地与母粒相容，进而得到色母粒的分散性好、抗氧化性好、稳定性好以及色散强度好等。
优选的，所述母料处理中的密炼温度为170-180℃，所述密炼处理中的密炼温度为150-170℃。
在以上温度范围下，能够使原料很好的融合/混合，当熔融温度高于180℃时，PE容易出现烧焦，当熔融温度低于170℃，温度过低影响物料熔融混合；当密炼温度高于 170℃，温度过高不利于加工，且降温时间长，从而影响加工效率；当温度低于150℃时，温度过低影响物料熔融混合。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、本申请通过改性剂对PE进行改性处理，使得到的母料具有光泽、润滑性、分散性好以及结构稳定性好的优点，通过处理剂对炭黑进行处理，减少炭黑在使用过程中污染环境和机械设备，进而提高色母粒的加工效率，加入其他助剂具有润滑作用，便于色母粒的原料进行加工，提高色母粒的加工效率，使得的色母粒具有较好的光泽、韧性、润滑、分散性以及结构稳定性，使得该色母粒应用于聚合物的染色时，更容易分散于塑料制品的原料中，进而得到染色均匀的塑料制品。
2、通过加入POE、聚乙烯腊、聚乙二醇等进行改性PE，使得到的母料具有较好的内外润滑性、分散性、韧性、流动性以及相容性，而通过该母料容易与色料进行结合，进而得到色母粒的色料分散均匀，同时使得该色母料还具有较好的内外润滑性、分散性、韧性、流动性以及相容性，便于色母粒用于塑料制品的染色，使塑料制品的颜色均一。
3、通过铝酸脂、硅酸铝镁以及水混合得到处理剂，能够使与炭黑融合和包覆，进而得到的色料能够与母粒很好地相容，使得到的色母粒分散性好、抗氧化性好、稳定性好以及色散强度好等。
具体实施方式
以下制备例和实施例对本申请作进一步详细说明。
聚乙烯蜡，生产厂家：常州荣奥化工新材料有限公司；型号：RA-2326；
油酸酰胺，生产厂家：江西智联新材料有限公司，执行质量标准：HG/T4232-2011，型号：特级，含量≥95％；
N,N-已撑双硬脂酰胺，生产厂家：佛山市景鼎塑料化工有限公司，型号：EBS；
聚乙二醇，生产厂家：海安石化实力工厂，型号：PEG-600；
上海威邵新材料科技有限公司，生产厂家：东莞市腾瑞塑胶原料有限公司，货号：450P； POE，生产厂家：美国陶氏，牌号：8999；
铝酸脂，生产厂家：靖江市康高特新材料科技有限公司，品牌：康高特；
石墨，生产厂家：青岛金涛石墨有限公司，货号：JT-SMR-12。
改性剂的制备例
制备例1
一种改性剂，用以下方法制得：
步骤1：称取13KgPOE、2Kg聚乙二醇以及2Kg聚乙烯蜡，放入高速混合机中混合5min，再转移至小型的捏合机中加热至180℃，再加入1.5Kg的N,N-已撑双硬脂酰胺和0.5Kg硅酮粉，混合8min，得到增韧分散料；
步骤2：称取3Kg重质碳酸钙和2Kg季戊四醇硬脂酸酯，加入至步骤1得到的增韧分散料中，混合10min，得到混合料A；
步骤3：称取1Kg油酸酰胺，加入至步骤2得到的混合料A中，混合5min，冷却，用粉碎机进行粉碎，得到改性剂。
制备例2-5
制备例2-5与制备例1的不同之处在于各原料的用料不同；
表1 制备例1-5的各原料的用量(Kg)
制备对比例
制备对比例1
制备对比例1与对比例1的不同之处在于：POE等量替换成PE。
制备对比例2
制备对比例2与对比例2的不同之处在于：聚乙二醇、硅酮粉、聚乙烯蜡以及N,N-已撑双硬脂酰胺等量替换成POE。
制备对比例3
制备对比例3与对比例3的不同之处在于：油酸酰胺等量替换成聚乙二醇。
实施例
实施例1
一种色母粒，由以下步骤制得：
母料处理：称取30KgPE和20Kg改性剂，在175℃下，放入密炼机中进行密炼25min，冷却，经过造粒机进行造粒，得到母料；
色料处理：称取2.5Kg铝酸脂、1Kg硅酸铝镁以及17Kg水，混合均匀，得到凝胶，放入密炼机中加热至120℃，分4批次加入40Kg炭黑，每批次加入10Kg，每次加入后混合均匀，再加入下一批次，完全混合均匀后，脱水干燥，得到色料；
密炼处理：称取2Kg滑石粉和2Kg石墨，与母料和色料一并放入密炼机中进行密炼，密炼温度160℃，密炼时间35min，出料冷却，用粉碎机进行粉碎，在下进入挤出机进行挤出，再通过造粒机进行造粒，经过风干机进行脱水，使物料干燥，得到粒料；
抛光处理：粒料进行抛光，用震动机进行振动筛选均一的粒料，进而得到色母粒。
实施例2-9
实施例2-9与实施例1的不同之处在于各原料的用量(Kg)、改性剂的来源、母料处理的密炼温度以及密炼处理中密炼温度的不同，具如表2所示；
表2 各原料的用量(Kg)、改性剂的来源、母料处理的密炼温度、密炼处理中密炼温度
对比例2
对比例1
对比例1与实施例1的不同之处在于：改性剂等量替换成PE(产地：韩国韩华；牌号：8380)。
对比例2
对比例2与实施例2的不同之处在于，对比例2的制备包括如下步骤：称取30KgPE、20Kg 改性剂、2.5Kg铝酸脂、1Kg硅酸铝镁、17Kg水、40Kg炭黑、2Kg滑石粉、2Kg石墨，与母料一起加入进行175℃密炼机中进行混合30min，出料冷却，用粉碎机进行粉碎，在 160℃下进入挤出机进行挤出，再通过造粒机进行造粒，经过风干机进行脱水，使物料干燥，得到粒料；该粒料进行抛光，用震动机进行振动筛选，得到色母粒。
对比例3
对比例3与实施例3的不同之处在于：PE等量替换成PC。
性能检测试验
将实施例1-10和制备例1-3得到的色母粒用于以下试验测试。
检测方法/试验方法
1、采用实施例1-10制备得到色母粒用于制备PVC板条，该板条的制备方法为：将100Kg 的PVC(生产厂家：宁波东悦塑化有限公司，牌号：S-65)和5Kg的色母粒放入注塑机剂中进行注塑形成条形的式样，再用于测试性能，再将100Kg的PVC放入注塑机剂中进行注塑形成条形的式样，作为空白对照组；按GB/T 1043.1-2008进行测试缺口冲击强度 (23℃)，具体实验数据，如表3所示；
2、物理性能
根据QBT1648-1992《聚乙烯着色母粒》进行检测，其中，a、着色强度(％)，当在98-105％时，为合格(普通指标95-105％为合格)；b、含水量(％)，标准为小于等于0.15％； c、耐迁移(级)：大于4为合格；d、耐热性(级)，大于4；c、分散性：分散度，个 /(100mm*100mm),小于等于3；e、色点：不允许；具体实验数据，如表3所示；
表3 实施例1-10、对比例1-3以及空白组的实验数据
结合实施例1和对比例1并结合表3可以看出，实施例1的着色强度、含水量、耐迁移以及耐热性等均比对比例1的高，进而说明采用实施例1的改性剂进行改性PE再制备得到的色母粒的分散性，比采用未进行改性的PE制得的色母粒分散性好，进而说明通过POE与其他原料配合制得的改性剂具有较好的韧性、分散性、稳定性等。
结合实施例2和对比例2并结合表3可以看出，实施例2的着色强度、含水量、耐迁移以及耐热性等均比对比例2的高，进而说明采用实施例1采用本申请制备方法得到的色母粒的分散性，比采对比例2的方法制得的色母粒分散性好。
结合实施例3和对比例3并结合表3可以看出，实施例3的着色强度、含水量、耐迁移、耐热性以及缺口冲击强度等均比对比例3的高，进而说明采用实施例1采用PE制备得到的色母粒的分散性，比采用PC制得的色母粒分散性好，进而使得到具有较好的韧性、分散性、稳定性等。
结合实施例1-10与空白组，并结合表1可以看出，实施例1-10的缺口冲击强度比空白组的好，进而说明采用色母粒进行染色，不仅能够提高工程塑料的染色效果，同时能够提高工程塑料的抗冲击效果。
结合实施例1-5和实施例6-8并结合表3可以看出，实施例1-5的着色强度均比实施例6-8的好，说明实施例1-5所采用的改性剂的原料组成能够具有较好的分散作用，通过该特定的原料组成能够提高母粒的分散性，使得色料更溶于与母粒结合，进而得到色料分散均匀的色母粒，同时使得到该色母粒具有较好的分散性。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (1)

1.一种色母粒的生产工艺，其特征在于，该色母粒由以下步骤制得：
母料处理：按照重量份计，称取20-40份PE和15-25份改性剂，密炼20-30min，冷却，粉碎，得到母料；
色料处理：按照重量份计，称取15-25份处理剂，加热至100-120℃，分3-5批次加入30-50份炭黑，混合均匀，脱水干燥，得到色料；
密炼处理：按照重量份计，称取3-5份其他助剂，与色料和母料进行密炼30-40min，冷却，粉碎，挤出造粒，脱水风干，得到粒料；
抛光处理：粒料进行抛光，振动筛选，得到色母粒；
所述改性剂的制备，包括如下步骤：
步骤1：按照重量份计，称取6-13份POE、1-2份聚乙二醇以及1-2份聚乙烯蜡，混合均匀，加热至180-200℃，再加入0.3-1.5份N,N-已撑双硬脂酰胺和0.2-0.5份硅酮粉，混合5-8min，得到增韧分散料；
步骤2：以重量份之比为1-4:1进行称取重质碳酸钙和季戊四醇硬脂酸酯，加入至步骤1得到的增韧分散料中，混合5-10min，得到混合料A；
步骤3：称取0.8-1份油酸酰胺，加入至步骤2得到的混合料A中，混合10-15min，冷却，粉碎，过筛200-300目，得到改性剂；
所述其他助剂由滑石粉和石墨组成；
所述处理剂由铝酸脂、硅酸铝镁以及水以重量份之比为23：1:1321混合得到；
所述母料处理中的密炼温度为170-180℃，所述密炼处理中的密炼温度为150-170℃。
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