CN114656740B - 一种免喷涂效果颜料及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种免喷涂效果颜料及其制备方法和应用。所述免喷涂效果颜料,包括如下重量份的组分:效应颜料100份,偶联剂10~200份,热固性树脂微球10~200份;所述效应颜料为片状,平均粒径为6~350μm;所述热固性树脂微球与效应颜料的平均粒径之比为1∶(3~100)。本发明通过小颗粒热固性树脂的位阻作用协同相容性的改善,使得本发明所述免喷涂效果颜料加至塑料基体中,既能带来良好的免喷涂金属效果,且避免了熔接痕和流痕现象。
Description
技术领域
本发明涉及免喷涂材料技术领域,更具体的,涉及一种免喷涂效果颜料及其制备方法和应用。
背景技术
随着社会各界对环保问题愈来愈关注,免喷涂金属效果材料也逐步获得人们的青睐。免喷涂材料可减少喷漆或电镀生产工艺流程,避免环境污染,而且可以实现多样化的金属效果,满足消费者的多样化需求。
通常在塑料基体中加入免喷涂效果颜料,以实现免喷涂金属效果。常规使用的免喷涂效果颜料包括金属粉、珠光粉等,主要为薄片状,故在注塑过程中容易发生翻转;并且无机物与有机树脂天然不相容,金属粉、珠光粉在塑料基体中相容性差,容易导致熔接痕和流痕现象严重。
现有技术公开了一种免喷涂金属效果的聚烯烃材料,添加了利用表面活性剂改性的球形微粒,以抑制熔体交界处的片状金属效果颜料的随熔体流动方向的偏转;但改性球形微粒粒径为10~80μm的无机物,在挤出注塑过程中易被剪切发生破碎,使得位阻作用消失。还有报道公开了一种改善外观的美学树脂组合物,包括热固性效应颜料母粒,利用热固性树脂包覆效应颜料,使其粒度增大,难以取向翻转;但包覆会导致效应颜料局部团聚,从而影响免喷涂外观效果。
因此,需要开发出一种免喷涂效果颜料,在塑料基体中能带来良好的免喷涂金属效果,且避免熔接痕和流痕现象。
发明内容
本发明为克服上述现有技术所述的缺陷,提供一种免喷涂效果颜料,包括热固性树脂微球、偶联剂和效应颜料,通过热固性树脂的位阻作用以及相容性的改善,协同作用使得本发明所述免喷涂效果颜料加至塑料基体中,既能带来良好的免喷涂金属效果,且避免了熔接痕和流痕现象。
本发明的另一目的在于提供上述免喷涂效果颜料的制备方法。
本发明的另一目的在于提供一种免喷涂材料,包括上述免喷涂效果颜料。
本发明的另一目的在于提供上述免喷涂材料的制备方法。
本发明的另一目的在于提供上述免喷涂材料的应用。
为解决上述技术问题,本发明采用的技术方案是:
一种免喷涂效果颜料,包括如下重量份的组分:
效应颜料100份,偶联剂10~200份,热固性树脂微球10~200份;
所述效应颜料为片状,平均粒径为6~350μm;
所述热固性树脂微球与效应颜料的平均粒径之比为1∶(3~100)。
在本发明的免喷涂效果颜料中,热固性树脂微球以微米级的小颗粒形态分散于片状的效应颜料周围,效应颜料通过偶联剂连接若干个热固性树脂微球小粒子,可形成空间位阻,减少注塑过程中的翻转;并且热固性树脂微球的粒径小,可以在相对最少添加量下起到最大的定向防翻转作用,最大程度保留免喷涂材料的原有物理性能。
热固性树脂微球通过偶联剂与效应颜料连接,热固性树脂作为有机物,与一般的塑料基体相容性较优,改善了效应颜料于有机树脂的相容性和分散性。
通过热固性树脂微球的位阻作用以及相容性的改善,协同作用使得本发明所述免喷涂效果颜料加至塑料基体中,既能带来良好的免喷涂金属效果,且避免了熔接痕和流痕现象。
优选地,所述热固性树脂微球中的热固性树脂为热固性丙烯酸树脂、热固性酚醛树脂、热固性环氧树脂、热固性聚酰胺树脂、热固性聚酰亚胺树脂或有机硅树脂中的一种或几种。
优选地,所述偶联剂为硅烷类偶联剂和/或钛酸酯类偶联剂。
可选地,所述硅烷类偶联剂为氨丙基三乙氧基硅烷、缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷、甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、巯丙基三甲(乙)氧基硅烷或乙二胺丙基三乙氧基硅烷中的一种或几种。
可选地,所述钛酸酯类偶联剂为钛酸四丁酯、三异硬脂酰基钛酸异丙酯、三钛酸异丙酯、二异硬酯酰基酞酸乙酯、异丙基二油酸酰氧基(二辛基磷酸酰氧基)钛酸酯或二硬脂酰氧异丙基铝酸酯中的一种或几种。
所述效应颜料可以为免喷涂材料中常用的效果颜料。
可选地,所述效应颜料为金属粉和/或珠光粉。
优选地,所述金属粉为铝粉、铜粉、金粉、银粉、锌粉、锡粉、铁粉或镍粉中的一种或几种。
优选地,所述免喷涂效果颜料,包括如下重量份的组分:
效应颜料100份,偶联剂20~50份,热固性树脂微球30~100份。
优选地,所述热固性树脂微球与效应颜料的平均粒径之比为1∶(6~30)。
本发明还保护上述免喷涂效果颜料的制备方法,包括如下步骤:
在常温下,将效应颜料和热固性树脂分散于溶有偶联剂的有机溶剂中,搅拌后,去除有机溶剂,得到所述免喷涂效果颜料。
可选地,所述有机溶剂为乙醇、甲醇、乙腈、二氧六环或四氢呋喃中的一种或几种。
考虑到乙醇对于偶联剂有更优的溶解度,且经济性更好。优选地,所述有机溶剂为乙醇。
优选地,所述常温为15~35℃,搅拌时间为2~8h。
优选地,所述去除溶剂是指加热去除或减压去除。
本发明还保护一种免喷涂材料,包括如下重量份的组分:
热塑性树脂100份,所述免喷涂效果颜料0.5~10份。
优选地,所述热塑性树脂为聚烯烃类树脂、苯乙烯类树脂、聚氯乙烯类树脂、聚酯类树脂、聚碳酸酯类树脂、聚酰胺类树脂、聚甲基丙烯酸甲酯或聚氨酯中的一种或几种。
优选地,所述免喷涂材料还可以包括0.1~35重量份的助剂。
所述助剂可以为热塑性树脂中常用的功能助剂。
优选地,所述助剂为阻燃剂、抗氧剂、增韧剂、成核剂、润滑剂、相容剂、稳定剂、增塑剂或抗静电剂中的一种或几种。
本发明还保护上述免喷涂材料的制备方法,包括如下步骤:
将热塑性树脂和助剂(如有)混合后加至挤出机的主喂料口,将所述免喷涂效果颜料加至挤出机的侧喂料口,经熔融混合、挤出造粒,得到所述免喷涂材料。
优选地,所述挤出机为双螺杆挤出机。
优选地,所述挤出温度为170~320℃,螺杆转速为350~450rpm。
本发明还保护上述免喷涂材料在电子电器、体育用品、办公用品、交通运输领域中的应用。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
本发明开发了一种免喷涂效果颜料,通过小颗粒热固性树脂的位阻作用协同相容性的改善,使得本发明所述免喷涂效果颜料加至塑料基体中,既能带来良好的免喷涂金属效果,且避免了熔接痕和流痕现象。
附图说明
图1为实施例1制得的免喷涂效果颜料的SEM扫描电镜图。
图2为流痕及熔接线的可视化程度评价标准示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。
实施例中的原料均可通过市售得到;
除非特别说明,本发明采用的试剂、方法和设备为本技术领域常规试剂、方法和设备。
实施例1~16
实施例1~16分别提供一种免喷涂效果颜料,组分含量见表1,制备方法如下:
在30℃下,将效应颜料和热固性树脂分散于溶有偶联剂的有机溶剂(乙醇,市售)中,搅拌5h后,加热去除有机溶剂,得到免喷涂效果颜料。
表1实施例1~16的免喷涂效果颜料的组分含量(重量份)
实施例17~34
实施例17~34分别提供一种免喷涂材料,组分含量见表2,制备方法如下:
将热塑性树脂加至双螺杆挤出机的主喂料口,将免喷涂效果颜料加至双螺杆挤出机的侧喂料口,经熔融混合、挤出造粒,得到免喷涂材料;其中挤出温度为170~320℃,螺杆转速为350~450rpm。
表2实施例17~34的免喷涂材料的组分含量(重量份)
对比例1~5
对比例1~5分别提供一种免喷涂效果颜料,组分含量见表3,制备方法与实施例1~16相同。
表3对比例1~5的免喷涂效果颜料的组分含量(重量份)
对比例6~11
对比例6~11分别提供一种免喷涂材料,组分含量见表4,制备方法与实施例17~34相同。
表4对比例6~11的免喷涂材料的组分含量(重量份)
性能测试
对上述实施例和对比例制得的免喷涂材料进行性能测试,具体方法如下:
SEM扫描电镜:使用扫描电子显微镜观察实施例1制备的免喷涂效果颜料的微观结构,放大倍数为1500倍;
免喷涂金属/珠光效果(E):将免喷涂材料注塑为100*50*2mm规格的色板,通过目视评判免喷涂效果,评价标准为:0级,几乎无金属感/珠光感;1级,金属感/珠光感稍弱;2级,适中金属感/珠光感;3级,强金属感/珠光感;认为2级或3级为合格;免喷涂效果评级数值由3名试验人员进行判定,取平均值;
流痕及熔接线的可视化程度(V):通过对200*30*2mm的样条模具进行改造制备特定模具,在靠近浇口位置上开设一个直径为5mm的孔洞,观察熔接线和流痕的可视程度,评价标准为:1级,几乎无熔接线和流痕;2级,可接受的微弱熔接线和流痕;3级,较明显的熔接线和流痕;4级,明显的熔接线和流痕;评判标准示意图如图2;流痕及熔接线的可视化程度评级数值由3名试验人员进行判定,取平均值;
熔接线长度(L):通过用卡尺测量可视化的熔接线从孔洞处延伸出来的长度;
综合外观效果指数(I):用于评价免喷涂产品的综合外观效果,综合以上各项测试指标数据给出效果指数定义公式I=E2/(V2*L0.5),其中E代表免喷涂金属/珠光效果,V代表流痕和熔接线的可视化程度,L代表熔接线长度;I值越大代表综合外观效果越理想。
实施例17~34的测试结果见表5,对比例7~12的测试结果见表6。
根据图1的SEM扫描电镜所示,实施例1制备的免喷涂效果颜料的热固性树脂微球以颗粒形态分散于片状的效应颜料周围。发明人研究发现,效应颜料通过偶联剂连接若干个热固性树脂微球小粒子,可形成空间位阻,减少注塑过程中的翻转,使得免喷涂材料的外观效果更优。
表5实施例17~34的测试结果
根据表5的测试结果,本发明各实施例制得的免喷涂效果颜料能为热塑性树脂带来优异的免喷涂金属/珠光效果,流痕及熔接线可视化程度低,且熔接线长度小,含有本发明免喷涂效果颜料的免喷涂材料的免喷涂外观效果优。
实施例17~31的免喷涂材料中,分别使用实施例1~16制得的免喷涂效果颜料。
实施例17~28中,实施例18、19、22、23、25、27、28的免喷涂材料的综合外观效果指数(I)相对更高,免喷涂效果更优;其次为实施例17,再次为实施例20、21,再次为实施例24、26。可以看出,热固性树脂微球与效应颜料的平均粒径之比不同、效应颜料的平均粒径大小不同,影响材料的免喷涂外观效果。热固性树脂微球与效应颜料的平均粒径之比优选为1∶(6~30)。
根据实施例17、30、31、32结合实施例1、14、15、16,实施例31、32的免喷涂外观效果指数略差,因此,免喷涂效果颜料的组分含量优选为:效应颜料100份,偶联剂20~50份,热固性树脂微球30~100份。
表6对比例6~11的测试结果
对比例6~10的免喷涂材料中,分别使用对比例1~5制得的免喷涂效果颜料。
对比例1中效应颜料的平均粒径过小,对比例3、4中效应颜料与热固性树脂微球的平均粒径之比超出本发明技术方案范围,对比例6、8、9制得的免喷涂材料的免喷涂效果差。这说明热固性树脂微球与效应颜料是起到相互影响的作用,效应颜料自身的粒径大小,以及热固性树脂微球与效应颜料的平均粒径之比,均显著影响免喷涂效果颜料的免喷涂效果发挥。
对比例2中效应颜料非片状,而是球状铝粉。热固性树脂微球无法与球状效应颜料协同,形成空间位阻,从而难以减少注塑过程中效应颜料的翻转。对比例7制得的免喷涂材料外观效果差。
对比例10中使用的免喷涂效果颜料不含偶联剂,效应颜料与热固性树脂微球的连接性差,造成对比例10的免喷涂外观效果较差。
对比例11的免喷涂材料中不含本发明的免喷涂效果颜料,而是直接添加铝粉。可以看出,免喷涂材料虽然具有3级金属效果,但熔接线和流痕非常明显,且熔接线长度过,综合外观效果指数较差。
显然,本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例,而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说,在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种免喷涂效果颜料,其特征在于,包括如下重量份的组分:
效应颜料 100份,偶联剂 10~200份,热固性树脂微球 10~200份;
所述效应颜料为片状,平均粒径为6~350μm;
所述热固性树脂微球与效应颜料的平均粒径之比为1∶(3~100);
所述热固性树脂微球中的热固性树脂为热固性丙烯酸树脂、热固性酚醛树脂、热固性环氧树脂、热固性聚酰胺树脂、热固性聚酰亚胺树脂或有机硅树脂中的一种或几种。
2.根据权利要求1所述免喷涂效果颜料,其特征在于,包括如下重量份的组分:
效应颜料 100份,偶联剂 20~50份,热固性树脂微球 30~100份。
3.根据权利要求1所述免喷涂效果颜料,其特征在于,所述热固性树脂微球与效应颜料的平均粒径之比为1∶(6~30)。
4.根据权利要求1所述免喷涂效果颜料,其特征在于,所述效应颜料为金属粉和/或珠光粉。
5.根据权利要求1所述免喷涂效果颜料,其特征在于,所述偶联剂为硅烷类偶联剂和/或钛酸酯类偶联剂。
6.权利要求1~5任一项所述免喷涂效果颜料的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
在常温下,将效应颜料和热固性树脂分散于溶有偶联剂的有机溶剂中,搅拌后,去除有机溶剂,得到所述免喷涂效果颜料。
7.一种免喷涂材料,其特征在于,包括如下重量份的组分:
热塑性树脂 100份,权利要求1~5任一项所述免喷涂效果颜料0.5~10份。
8.权利要求7所述免喷涂材料的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
将热塑性树脂加至挤出机的主喂料口,将所述免喷涂效果颜料加至挤出机的侧喂料口,经熔融混合、挤出造粒,得到所述免喷涂材料。
9.权利要求7所述免喷涂材料在电子电器、体育用品、办公用品、交通运输领域中的应用。
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