CN1923908A

CN1923908A - 无尘珠光颜料

Info

Publication number: CN1923908A
Application number: CN 200510096786
Authority: CN
Inventors: 林一中; 金文松
Original assignee: 林一中
Current assignee: Suzhou Taizhu Technology Development Co., Ltd.
Priority date: 2005-09-03
Filing date: 2005-09-03
Publication date: 2007-03-07

Abstract

本发明涉及一种无尘珠光颜料，它以小球形颗粒状存在，含有60～80％重量的珠光颜料，珠光颜料在其中得到均匀分布。小球形颗粒状制品可以用作色母粒前体。

Description

无尘珠光颜料

本发明涉及一种无尘的珠光颜料，它以小球形颗粒状存在，其中含有60～80％重量的珠光颜料，珠光颜料在其中得到均匀分布。

现有珠光颜料产品均以干燥片状的粉末状态进入市场，在工业生产上，干粉操作易引起粉尘，导致工作环境和操作员工安全保护设施增加。另一方面，由于粉末本身固有聚集现象，使颜料粉末均匀分散达不到工艺要求，给使用带来不便。特别对片状珠光颜料而言，使片状结构能完整和彼此平行排列，达到最大的反射效果尤为主要，但干粉颜料均匀分散不好，在使用时达不到这种效果，使光的反射变成无规则的散射。

为了克服上述这些缺点，德国ECKART公司首先提出了一种膏糊状珠光颜料制品(U.S.5993526)用于印刷油墨行业。该制品采用印刷油墨行业中使用的粘结剂溶液与珠光颜料混合成糊状。还可以通过挤压方法，使膏糊状变成颗粒状，例如丸状、团状等。但这种颜料制品要做到粘结剂与珠光颜料紧密粘结而且分布均匀，使用时又能均匀再分散仍是不足的。

美国专利(U.S.6451102)中，提到了一种供色母粒加工使用的粒状珠光颜料制品，即市场上商品名称为Iriodin WM8的颗粒产品。这种产品由珠光颜料与低分子量聚乙烯在没有任何其它溶剂存在的情况下，直接融熔混合，其中低分子量聚乙烯作为珠光颜料的分散剂而更主要的是粘结剂使用。由于珠光颜料的无机属性和低分子量聚乙烯的有机属性，两者直接混合，也存在珠光颜料分布的均匀性和两者粘合的稳定性问题。

美国专利(U.S.6398862)提出了一种新的膏糊状珠光颜料制品，它除了由珠光颜料和作为粘结剂的有机聚合物外，还有表面活性物质等其它有机溶剂存在，这样就提高了珠光颜料在其中的均匀分散性。该膏糊状产品也可以经挤压和分割制成颗粒状，但再加工时颗粒的流动性欠佳。

本发明的无尘珠光颜料，其特点是：以小球形颗粒状存在，颗粒稳定性强，流动性能佳，珠光颜料在颗粒中得到充分均匀分散。

本发明无尘珠光颜料由珠光颜料、有机聚合物和表面改性物质组成。其中，珠光颜料的无机属性和有机聚合物的有机属性，因表面改性物质的作用，使两者相容性得到改善。

适用于本发明的珠光颜料，是在片状基材上涂覆有色或无色金属氧化物而成的一种颜料。该片状基材为透明或半透明物质，如天然云母、合成云母、玻璃和其它片状物质。涂覆的有色或无色金属氧化物，如TiO₂、Fe₂O₃、Fe₃O₄、SnO₂、Cr₂O₃、CuO、NiO、CoO、ZnO、Al₂O₃及SiO₂和其它金属氧化物。这些氧化物可以单独涂覆在片状基材上，也可以组合二种或二种以上，以混合方式或以递次方式涂覆在片状基材上。其中常用珠光颜料有涂覆TiO₂、Fe₂O₃和递次涂覆Fe₂O₃和TiO₂的颜料。

本发明小球形颗粒状珠光颜料中，珠光颜料含量为55～85％(重量)，优选60～80％(重量)。

适用于本发明的有机聚合物优选烯烃类聚合物，更优选低分子量氧化聚乙烯(或氧化聚乙烯蜡)和低分子量聚乙烯(或聚乙烯蜡)。低分子量氧化聚乙烯和低分子量聚乙烯与颜料有一些亲合力，与聚烯烃等树脂有极好的相容性，而且是聚烯烃的分散剂。本发明选用的氧化聚乙烯分子量为2000～3000，软化点为96～105℃，聚乙烯蜡的分子量为2500～3000，软化点为102～108℃。

为了使氧化聚乙烯蜡和聚乙烯蜡与珠光颜料粉末有很好的接触而且亲合，必须使氧化聚乙烯和聚乙烯蜡微细化，并且使它们更好地分散，为此，本发明采用了一种蜡的水性分散浆液，即微细化蜡粒在表面改性物质中经超强剪切分散后，制备成水性分散浆液。这种分散浆液搅均后，组成相对稳定。本发明采用华瑞公司产品型号为HRMP1425型微粉化蜡，蜡粒的熔点为96℃～105℃，蜡粒平均粒径2μm，平均分子量为2000～3000。

本发明小球形颗粒状珠光颜料中，含氧化聚乙烯蜡或聚乙烯蜡为10～45％(重量)，优选20～35％(重量)。

适用本发明的表面改性物质包括适用于珠光颜料的表面改性物质和适用于蜡粒的表面改性物质两种。其中用于珠光颜料的表面改性物质为有机硅氧烷，更优选的有机硅氧烷是γ-甲基丙烯酰基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷或乙烯基三甲氧基硅烷。有机硅氧烷水解后，能形成较多羟基，部分羟基能与珠光颜料表面发生亲合反应，形成缔合，有机硅氧烷的烃基链则和氧化聚乙烯蜡和聚乙烯蜡亲合，这样使珠光颜料与蜡体牢固结合。由于蜡能很好地分散在聚烯烃中，与蜡牢固亲合的珠光颜料也就均匀分散在聚烯烃中了。

本发明用于蜡粒的表面改性物质，优选为烷基酚聚氧乙烯醚类，脂肪酸聚氧乙烯酯类或脂肪酸聚乙二醇醚类，更优选烷基酚聚氧乙烯醚类，如辛基酚聚氧乙烯醚-10、壬基酚聚氧乙烯醚-10以及脂肪酸聚氧乙烯酯-20。

由于蜡粒表面有改性物质的存在，起到了润湿和分散作用，使蜡与水和珠光颜料互不相容的组份能混容并成为分散较为稳定的水性分散浆液。因为表面改性物质的烃基链部分能很好地分散在蜡体系中，表面改性物质的亲水基团与水相和珠光颜料表面亲合。

本发明经试验表明，经水解有机硅氧烷处理过的珠光颜料与蜡粒，或含有表面改性物质的蜡粒与珠光颜料，两者均能很好地相容。这样，使珠光颜料与蜡粒能很好结合。

本发明实施例表明：由于表面改性物质的作用，使珠光颜料与蜡粒结合得更牢固、分散得更均匀。

本发明小球形颗粒状无尘珠光颜料中，表面改性物质含量为0.5～6％(重量)，优选1.0～5.0％(重量)。

本发明无尘珠光颜料产品的制备方法有二种：

第一种方法：

将含有一定量表面改性物质的水溶液，升温至100℃，加入一个可用蒸汽加热的具有高剪切分散混合装置的压力釜中，然后按比例加入聚乙烯蜡微粉，在温度保持120℃情况下，启动高剪切分散混合器，进行至少30分钟分散混合。冷却后，就制成经表面改性物质处理的蜡粒水性分散浆液。

此蜡粒水性分散浆液中，蜡、表面改性物质和去离子水的重量比例为1∶0.2∶1.8，优选1∶0.15∶1.4。

再将制成的蜡粒水性分散浆液与珠光颜料和去离子水按一定比例，在搅拌反应器中适时搅均后，再经较长时间的搅拌混合，这样就制成了含珠光颜料的水性混合浆液。

将混合均匀的浆液用泵送入喷雾干燥器中，经旋转雾化装置雾化成小滴，由于喷雾干燥器进口温度在350℃以上，出口温度在106℃(接近并略高于蜡的熔点)，所以，蜡融熔后包覆在珠光颜料的周围，形成小球形颗粒状无尘珠光颜料产品。颗粒产品经显微镜目测，约一半左右均为小球形。

第二种方法：

首先将珠光颜料置于转鼓混合器中，此混合器带有低剪切的强搅拌装置。将已经水解的有机硅氧烷经喷雾装置喷入珠光颜料中，同时，转动转鼓和启动强搅拌装置。经一段时间混合，使有机硅氧烷在颜料上均匀分散。为了使有机硅氧烷与颜料之间配合完全，该混合物需放置2小时。

经有机硅氧烷处理的珠光颜料与氧化聚乙烯蜡按1∶0.5重量比，优选按1∶0.4重量比加入到低剪切强搅拌的混合器中，边搅拌边升温，先升温至150～200℃，使其充分接触30分钟，搅拌均匀后，再升温至300℃，充分搅匀后，将融熔液送入喷雾干燥器中，按方法一中的喷雾干燥方法操作，制成小球形颗粒产品。

本发明小球形颗粒状无尘珠光颜料，主要作为聚烯烃色母粒的前躯体，可与聚烯烃一起经螺杆挤出机加工成色母粒。由于小球形颗粒状产品中颜料分布均匀，小球形状稳定，流动性能佳，挤出机挤出料不易发生断裂，所以挤出通过量大，产出率高。

以下实施例用于进一步说明本发明，但不限制本发明。

实施例1

在416g去离子水中，加入烷基酚聚氧乙烯醚和脂肪酸聚氧乙烯酯(威尔公司Wel系列产品)共40g，并经搅拌溶解，升温至100℃后，加入一个可用蒸汽加热并具有高剪切分散混合器的压力釜中，再加入294g聚乙烯蜡微粉(华瑞公司HRMP1425型，粒径约2μm)。然后在温度保持120℃下，启动高剪切分散混合装置，至少进行30分钟分散混合。冷却后，就制成经表面改性物质处理的蜡粒水性分散浆液。

将750g珠光颜料(TaiZhu1202型，由29％TiO₂，1％SnO₂和70％的云母组成)与1500ml蒸馏水加入到一搅拌反应器中，搅拌成浆液，然后再将上述制备成的聚乙烯蜡水性分散浆液全部加入反应器中，低速、连续搅拌60分钟。这样，就得到近2450g浆液状珠光颜料。

将上述浆液状珠光颜料，经隔膜泵送入喷雾干燥器给料槽中，再经旋转圆盘喷雾器喷雾成小粒，干燥器入口温度约350℃，出口温度100～106℃，经喷雾干燥后，水分被蒸发，粒状干燥产品被收集在成品桶中。最终获得990g干燥颗粒产品，理论收率约96％。颗粒产品经显微镜目测，50％颗粒为小球形。

实施例2

在40ml蒸馏水中，加入少许乙酸，将PH值调正为4.0，取100g有机硅氧烷(γ-甲基丙烯酰基丙基三甲氧基硅烷，美国道康宁公司SH6030产品)放置于该蒸馏水中，然后，连续搅拌至少40分钟，这样就制备成水解有机硅氧烷。

将700g珠光颜料(TaiZhu1202型，由29％的TiO₂、1％的SnO₂和70％的云母组成)，放入转鼓混合器中，将14.0g制成的水解有机硅氧烷，经喷雾装置均匀地喷入混合器中的珠光颜料上，同时转动转鼓和启动混合器的低剪切强搅拌器，经30分钟的搅拌混合，使水解有机硅氧烷均匀地分散在颜料上。为了使水解有机硅氧烷与颜料之间彼此配合完全，排出的混合物仍需放置2小时。

将700g经水解有机硅氧烷处理的珠光颜料与300g聚乙烯蜡粉末(华瑞公司HRMP520型)加入到带搅拌器的反应器中，边搅拌边加热，先加热至200℃，使其充分接触，约30分钟后，再加热至300℃，搅拌均匀。搅成的融熔液按例1方法经喷雾干燥加工成小球形颗粒状产品。

实施例3(比较实施例1)

700g未经水解有机硅氧烷处理的珠光颜料(商品型号同实施例1)，与300g聚乙烯蜡粉末(粒径＜25μm，华瑞公司HRMP520型)置于一个容器内，边搅拌边加热，一直升温至300℃，并继续充分搅匀。将搅拌均匀的融熔液按实施例1同样方法经喷雾干燥加工成颗粒形珠光颜料产品。

比较测试

在一台单螺杆挤出机上对实施例1、实施例2、对比实施例1中取得的颗粒珠光颜料产品经加热挤压，进入低密度聚乙烯(LDPE)树脂中，形成含25％重量比例的珠光颜料色母粒。

挤出机螺杆直径为45mm，螺杆长径比为25∶1，挤出前体总重量为5公斤，挤出操作温度为170～180℃。挤出前物料配比，挤出产率及挤出料条断裂情况为表1所示。

表1挤出操作情况

样品号	母粒前体配比实例产品：LDPE	挤出率	挤出情况
样品号	母粒前体配比实例产品：LDPE	挤出率	挤出情况	实施例1实施例2对比实施例1	1.79kg∶3.21kg1.79kg∶3.21kg1.78kg∶3.22kg	16.916.614.1	料条断裂少料条断裂少料条断裂多

由挤出结果可见，本发明小球形颗粒状珠光颜料产品，由于颗粒稳定、流动性佳、颗粒中珠光颜料与聚乙烯蜡结合好，所以制备的母料均不易发生料条断裂，挤出率高。

Claims

1、一种小球形颗粒状无尘珠光颜料，其特征为具有以下组成：60～80％重量的珠光颜料，20～35％重量的有机聚合物，1～5％重量的表面改性物质。

2、权利要求1的无尘珠光颜料中的有机聚合物为氧化聚乙烯或聚乙烯。

3、权利要求2中的氧化聚乙烯为低分子量氧化聚乙烯(或氧化聚乙烯蜡)，聚乙烯为低分子量聚乙烯(或聚乙烯蜡)。

4、权利要求1的无尘珠光颜料，其中表面改性物质为有机硅氧烷、烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪酸聚氧乙烯酯及脂肪酸聚乙二醇醚。

5、权利要求4中的有机硅氧烷为含乙烯基或甲基丙烯酰氧基或其它有机基团的烃基硅氧烷。

6、权利要求1无尘珠光颜料的一种制备方法，经表面改性物质处理的蜡微粉水性分散浆液和珠光颜料充分均匀混合，该混合物再经喷雾干燥而成。

7、权利要求1无尘珠光颜料的另一种制备方法，将经表面改性物质处理的珠光颜料和蜡微粉混合均匀后，再逐步升温至融熔状态，融熔液再经喷雾干燥而成。

8、权利要求1的无尘珠光颜料可作为色母粒前体，用于加工色母粒。