CN101171287B - 聚合物树脂组合物及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种聚合物树脂组合物及其制备方法。该聚合物树脂组合物包含：聚合物树脂；基于100重量份的聚合物树脂，0.01～10.0重量份的具有0.01～0.1纵横比的片状颜料颗粒；以及基于100重量份的聚合物树脂，0.01～10.0重量份的具有0.300～0.999纵横比的多面体颜料颗粒。使用该聚合物树脂组合物可以低成本制备聚合物树脂模制品，该聚合物树脂模制品具有优异的外观，即甚至在树脂流线或树脂焊接线处也具有均匀的颜色，并且其中含有的聚合物树脂的物理性质没有下降。

Description

聚合物树脂组合物及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种聚合物树脂组合物及其制备方法，并且更具体而言，涉及一种廉价的聚合物树脂组合物及其制备方法，该树脂组合物甚至在由其制备的模制品中的树脂流线或树脂焊接线处提供均匀的颜色，并且该树脂组合物不会破坏其中聚合物树脂的物理性质。 

背景技术

由于消费者的需求随着工业发展而多样化，因此对于具有优美外观和高品质质地的聚合物树脂模制品的需求增加了。 

具体而言，已用提供例如金属质地、珍珠质地、全息质地、大理石质地等的特殊效果使聚合物树脂模制品的外观多样化。 

提供金属质地或珍珠质地的方法包括：制备包括提供这种质地效果的片状颜料的聚合物树脂组合物，然后直接将该聚合物树脂组合物模制成具有金属质地或珍珠质地外观的产品。由于片状颜料反射光，因此使用这种方法形成的聚合模制品具有发光性。为了对这种聚合模制品提供发光度，使用使光反射最大化且不极大影响聚合物树脂的体积或物理性质的片状颜料颗粒。此方法比常规的喷涂法便宜，并且不引起与常规喷涂法相关的环境问题。 

然而，当用上述使用片状颜料颗粒的方法模制产品时，聚合物树脂流相交或焊接的树脂流线或树脂焊接线处的片状颜料颗粒的方向从与产品表面平行的方向变为与产品表面垂直的方向(参见图1)。结果， 树脂流线或树脂焊接线处的光反射下降，从而导致产品表面上的暗线使产品的外观劣化。 

为了消除此外观劣化因素，可以减少片状颜料颗粒的量。然而，减少片状颜料颗粒的量导致减弱的质地。此外，已提出增加片状颜料颗粒的尺寸。但是，使用增大的片状颜料颗粒导致粗糙且劣等的产品外观。 

为了解决这些问题，已提出使用多面体颜料颗粒代替片状颜料颗粒。由于不管其方向，多面体颜料颗粒不显著影响光反射，因此使用多面体颜料颗粒在某种程度上有效。然而，需要相对于片状颜料颗粒量的更大量的多面体颜料颗粒，以获得由片状颜料颗粒得到的相似的发光度。所以，由于使用相对少量的聚合物树脂，此方法提高了产品成本，导致如伸长率、冲击强度等物理性质的下降，并且增加了产品的重量。 

为了克服这些问题，已进行试验以用少量的多面体颜料颗粒增加发光度(日本公开号8-109340；9-194630；和10-265676)。然而，仅使用多面体颜料颗粒对增加发光度存在实质的限制，因此需要改进。 

作为解决上述问题而持续进行的研究的结果，本发明的发明人已发现一种将片状颜料颗粒和多面体颜料颗粒选择性地分布在组合物中，从而甚至在树脂流线和树脂焊接线处也不劣化由其制备的产品的外观的方法。 

发明内容

技术问题 

本发明提供了一种甚至在树脂流线和树脂焊接线处也不劣化由其制备的产品的外观的聚合物树脂组合物。 

本发明提供了一种制备所述聚合物树脂组合物的方法。 

本发明提供了一种使用所述聚合物树脂组合物制备的聚合物树脂模制品。 

技术方案 

根据本发明的一个技术方案，提供了一种聚合物树脂组合物，该聚合物树脂组合物包含：聚合物树脂；基于100重量份的聚合物树脂，0.01～10.0重量份的具有0.01～0.1纵横比的片状颜料颗粒；基于100重量份的聚合物树脂，0.01～10.0重量份的具有0.300～0.999纵横比的多面体颜料颗粒。 

根据本发明的另一技术方案，提供了一种制备所述聚合物树脂组合物的方法，该方法包括：通过用聚合物树脂涂覆具有0.01～0.1纵横比的片状颜料颗粒和具有0.300～0.999纵横比的多面体颜料颗粒制备母料；以及均匀干混合母料与聚合物树脂。 

本发明也提供了一种制备所述聚合物树脂组合物的方法，该方法包括：通过用聚合物树脂涂覆具有0.01～0.1纵横比的片状颜料颗粒和具有0.300～0.999纵横比的多面体颜料颗粒制备母料；以及均匀复合母料与聚合物树脂。 

根据本发明的又一技术方案，提供了一种使用上述聚合物树脂组合物制备的聚合物树脂模制品。 

有益效果 

如上所述，使用根据本发明的聚合物树脂组合物，可以低成本制备具有优异的外观，即甚至在树脂流线和树脂焊接线处也具有均匀的颜色，并且其中含有的聚合物树脂的物理性质没有下降的聚合物树脂模制品。 

附图说明

图1为使用只含片状颜料颗粒的聚合物树脂组合物制备的产品中光路的概念图； 

图2为使用只含多面体颜料颗粒的聚合物树脂组合物制备的产品中光路的概念图； 

图3为使用含有片状颜料颗粒和多面体颜料颗粒的根据本发明的聚合物树脂组合物制备的产品中光路的概念图； 

图4为根据本发明的实施例1中制备的聚合物树脂模制品的表面的照片； 

图5为比较例1中制备的聚合物树脂模制品的表面的照片。 

具体实施方式

下文，将更详细地描述本发明。 

由上述现有技术引起的问题可以通过含有片状颜料颗粒和多面体颜料颗粒的聚合物树脂组合物而解决，这样多面体颜料颗粒主要分布于由聚合物树脂组合物制备的聚合物树脂模制品的树脂流线或树脂焊接线处，而片状颜料颗粒主要分布于聚合物树脂模制品的其它区域。 

没有划分片状颜料颗粒和多面体颜料颗粒的明确标准。在本发明中，将具有0.1或小于0.1纵横比的颜料颗粒称为“片状颜料颗粒”，且将具有0.3或大于0.3纵横比以及至少四个面的颜料颗粒称为“多面体颜料颗粒”。此处，纵横比指颗粒的最小直径与最大直径的比。因此，球形颗粒的纵横比为“1”。 

为了制备廉价且在树脂流线或树脂焊接线处具有均匀颜色而不降低聚合物树脂物理性质的聚合物树脂模制品，本发明提供了基于100重量份的聚合物树脂，包含0.01～10.0重量份的具有0.01～0.10纵横比的片状颜料颗粒和0.01～10.0重量份的具有0.300～0.999纵横比的多面体颜料颗粒的聚合物树脂组合物。 

当片状颜料颗粒的量小于0.01重量份时，难于在聚合物树脂模制品的表面获得特殊的质地效果，如金属质地或珍珠质地。当片状颜料颗粒的量大于10.0重量份时，构成聚合物树脂模制品的聚合物树脂的如伸长率、冲击强度等物理性质劣化。 

当多面体颜料颗粒的量小于0.01重量份时，使用聚合物树脂组合物制备的聚合物树脂模制品的外观，特别是在聚合物树脂模制品中的树脂流线或树脂焊接线处的外观变差。当多面体颜料颗粒的量大于10.0重量份时，构成聚合物树脂模制品的聚合物树脂的如伸长率、冲击强度等物理性质劣化。 

 当片状颜料颗粒的纵横比小于0.01时，聚合物树脂模制品的机械强度太小以至于其可被轻易折断。当片状颜料颗粒的纵横比大于0.10时，片状颜料颗粒可能不均匀分散于聚合物树脂组合物中，片状颜料颗粒的方向不太平行于聚合物树脂模制品的表面，且如金属质地或珍珠质地效果的特殊效果不足。当多面体颜料颗粒的纵横比小于0.300时，反射光的量随颗粒的方向变化，这导致较差的产品外观。当多面体颜料颗粒的纵横比大于0.999时，多面体颜料颗粒几乎为球形，因此光反射发生在点而非平面，从而导致反射光的量下降以及较差的产品外观。 

下文，将描述片状颜料颗粒的组成。 

片状颜料颗粒可以只由金属薄片组成，或者可通过在片状基质上涂覆金属层形成。 

只由金属薄片组成的片状颜料颗粒可以通过干磨法或湿磨法使球形金属粉末形成为扁平形而形成。此处，可无限制地将任何材料用于只由金属薄片组成的片状颜料颗粒。例如，如金、银、铂、钯等的贵金属，如镍、铜、铬、锡等的碱金属，或其合金可用于片状颜料颗粒。 

适合于其上可涂覆金属层的片状基质的材料的例子包括但不限于玻璃、方解石、硅灰石、硅石、碳化硅、立方氮化硼(CBN)研磨剂等，所有材料均为粉末形式。玻璃的例子包括但不限于元素玻璃(elementglass)、氢键玻璃、氧化物玻璃、氟化物玻璃、氯化物玻璃、硫化物玻璃、碳酸盐玻璃、硝酸盐玻璃、硫酸盐玻璃等。 

只要由其可获得均匀厚度和所需质地，任何材料可用于金属层而没有限制。适合于金属层的材料的例子包括如金、银、铂、钯等的贵金属，如镍、铜、铬、锡等的碱金属，或其合金。 

可使用对于本领域技术人员已知的任何方法在片状基质上形成金属层。例如，在其片状基质上具有金属层的片状颜料颗粒可以通过例如，溅涂或细粉涂覆法制备，但不限于此。 

所述金属层可以具有10～200nm的厚度。当金属层的厚度小于10nm时，基质的表面不能被均匀涂覆。当金属层的厚度大于200nm时，金属层具有更不均匀的部分，因此颗粒的发光度下降。 

片状颜料颗粒可以具有10～250μm的最大直径。当片状颜料颗粒的最大直径小于10μm时，片状颜料颗粒太小，以至于不能提供如金属质地效果等的特殊效果。当片状颜料颗粒的最大直径大于250μm时，片状颜料颗粒太大，以至于其可被轻易识别，因此不能由其获得具有优美外观的聚合物树脂模制品。 

下文，将描述多面体颜料颗粒的组成。 

多面体颜料颗粒可以为具有金属层的结构，其在具有适当尺寸和形状的基质上提供金属质地或珍珠质地效果。然而，当具有反光性的基质用于多面体颜料颗粒时，多面体颜料颗粒可以只由基质组成，而无金属层。只要可以由其获得所需的质地效果，可无限制地将任何材料用于具有反光性的基质而不需要金属层。适合于这种基质的材料的例子包括但不限于如金、银、铂、钯等的贵金属，如镍、铜、铬、锡等的碱金属，或其合金等。 

适合于具有金属层的多面体颜料颗粒的基质材料的例子包括玻璃、方解石、硅灰石、硅石、晶片碎片、碳化硅、立方氮化硼(CBN)研磨剂、氮化铝等，所有材料均为粉末形式。玻璃的例子包括但不限于元素玻璃、氢键玻璃、氧化物玻璃、氟化物玻璃、氯化物玻璃、硫化物玻璃、碳酸盐玻璃、硝酸盐玻璃、硫酸盐玻璃等。 

当玻璃用于多面体颜料颗粒的基质时，通过如球磨机、气流粉碎机、磨光器、砂磨机、样品磨等机械粉碎制备了具有特殊粒径分布的 玻璃粉末。通常，窄的粒径分布导致更均匀的产品外观。然而，如果需要可以适当改变玻璃粉末的粒径分布。 

只要可以由其获得均匀厚度和所需的质地，可无限制地将任何材料用于多面体颜料颗粒的金属层。适合于金属层的材料的例子包括如金、银、铂、钯等的贵金属，如镍、铜、铬、锡等的碱金属，或其合金。 

可使用对于本领域技术人员已知的任何方法在多面体颜料颗粒的基质上形成金属层。例如，在其多面体基质上具有金属层的多面体颜料颗粒可以通过例如，溅涂、无电镀膜、真空淀积或细粉涂覆法制备，但不限于此。 

多面体颜料颗粒的金属层可以具有10～200nm的厚度。当金属层的厚度小于10nm时，基质的表面不能被均匀涂覆。当金属层的厚度大于200nm时，金属层的粗糙程度增加，因此颗粒的发光度下降。 

多面体颜料颗粒可以具有20～500μm的最大直径。当多面体颜料颗粒的最大直径小于20μm时，多面体颜料颗粒太小，以至于不能提供如金属质地效果等的特殊效果。当多面体颜料颗粒的最大直径大于500μm时，多面体颜料颗粒太大，以至于其可被轻易识别，因此不能由其获得具有优美外观的聚合物树脂模制品。 

为了增加片状颜料颗粒和多面体颜料颗粒的发光度，可将片状颜料颗粒和多面体颜料颗粒的边缘加工成圆形，其比锋利边缘较少散射光。可以通过例如，研磨将片状颜料颗粒和/或多面体颜料颗粒的边缘加工成圆形。可以使用对于本领域技术人员已知的任何研磨法。 

然而，当多面体颜料颗粒的边缘过度研磨成球形，且破坏多面体颜料颗粒的面时，光反射减少，因此由其制备的产品外观在一定程度上劣化。所以，必须适当控制多面体颜料颗粒边缘的研磨程度不过度，并且不破坏多面体颜料颗粒的面。 

多面体颜料颗粒可以具有4～12个面，例如6～10个面。当多面体颜料颗粒面的数目小于4时，反射的光的量随多面体颜料颗粒的方向严重变化。当多面体颜料颗粒面的数目大于12时，每个面的面积太小，以至于不能反射足够量的光，这使由多面体颜料颗粒制备的产品的外观变差。 

与片状颜料颗粒和多面体颜料颗粒混合的聚合物树脂的例子包括但不限于热塑性及热固性树脂，如聚乙烯、聚丙烯、ABS树脂、AES树脂、AS树脂、丙烯酸树脂、聚苯乙烯树脂、聚氯乙稀、聚甲基戊烯、聚酰胺、聚对苯二甲酸乙二酯、多芳基化合物、聚缩醛树脂、聚碳酸酯、聚苯醚、聚砜、聚苯硫、聚醚砜、聚丁二烯、其混合物、其共聚物、其修饰产物等。特别地，可以使用如ABS树脂、PMMA树脂、AS树脂、丙烯酸树脂、聚苯乙烯、聚碳酸酯、PVC树脂等的高透明聚合物树脂。 

可以没有限制地使用对于本领域技术人员已知的可将片状颜料颗粒以及多面体颜料颗粒与聚合物树脂均匀混合的任何方法。例如，在形成母料后，可干混合或复合片状颜料颗粒以及多面体颜料颗粒与聚合物树脂的混合物。 

直接混合法包括将片状颜料颗粒以及多面体颜料颗粒加入到聚合物树脂中，并使用如转鼓、搅拌机、班伯里密炼机、研磨滚筒等混合 该混合物，以将片状颜料颗粒以及多面体颜料颗粒均匀分布于聚合物树脂中。 

使用母料的混合法包括用聚合物树脂涂覆片状颜料颗粒以及多面体颜料颗粒的表面以形成母料，并将母料分散于大量聚合物树脂中。该方法提供良好的分散性，并防止片状颜料颗粒以及多面体颜料颗粒的化学和/或物理损坏。 

复合是一种在熔化聚合物树脂的同时，在如挤压机中均匀混合片状颜料颗粒以及多面体颜料颗粒与聚合物树脂的方法。此处，可以使用其母料代替片状颜料颗粒以及多面体颜料颗粒。 

只要确保优质品外观和特殊质地效果，可以向聚合物树脂中加入稳定剂、分散剂、UV吸收剂、易脱模剂(easy-releasing agent)等。 

可用上述片状颜料颗粒和多面体颜料颗粒分散于聚合物树脂中的聚合物树脂组合物制备聚合物树脂模制品。可以没有限制地使用对于本领域技术人员已知的任何方法制备聚合物树脂模制品。 

尽管片状颜料颗粒和多面体颜料颗粒均匀分散于聚合物树脂组合物中，但是在制备聚合物树脂模制品的过程中，片状颜料颗粒和多面体颜料颗粒的分布局部不同，特别是在靠近聚合物树脂模制品的树脂流线或树脂焊接线处。尽管片状颜料颗粒的密度在聚合物树脂组合物中保持几乎恒定，但是多面体颜料颗粒的密度在靠近聚合物树脂模制品的树脂流线或树脂焊接线处远远高于其它区域。因此，在靠近树脂流线或树脂焊接线处可反射足量的光，并且在产品表面上不出现使产品外观变差的暗线。 

下文，将参照附图更详细地描述本发明。以下实施例只是用于说明目的，而并不意欲限制本发明的范围。 

实施例1 

透明ABS树脂(ABS TR557，购自LG化学株式会社)用作聚合物树脂组合物的聚合物树脂。基于100重量份的聚合物树脂，加入0.4重量份的片状颜料颗粒和3重量份的多面体颜料颗粒。具有135μm平均直径的铝薄片用作片状颜料颗粒。多面体颜料颗粒通过用银涂覆玻璃碎片得到，并且具有70μm的平均粒径和1～0.2的纵横比。 

图4为使用实施例1的聚合物树脂组合物制备的聚合物树脂模制品的表面的照片。 

实施例2 

透明ABS树脂(ABS TR557，购自LG化学株式会社)和高冲击强度、高光泽ABS树脂(ABS HG173，购自LG化学株式会社)的5∶5混合物用作聚合物树脂组合物的聚合物树脂。基于100重量份的聚合物树脂，加入0.4重量份的片状颜料颗粒和3重量份的多面体颜料颗粒。具有135μm平均粒径的铝薄片用作片状颜料颗粒。多面体颜料颗粒通过用银涂覆玻璃碎片得到，并且具有70μm的平均粒径和1～0.2的纵横比。 

比较例1 

透明ABS树脂用作聚合物树脂组合物的聚合物树脂。基于100重量份的聚合物树脂，加入0.7重量份的片状颜料颗粒。具有45μm平均粒径的铝薄片用作片状颜料颗粒。 

图5为使用比较例1的聚合物树脂组合物制备的聚合物树脂模制品的表面的照片。 

比较例2 

透明ABS树脂用作聚合物树脂组合物的聚合物树脂，并将不同尺寸的片状颜料颗粒加入到聚合物树脂中。基于100重量份的聚合物树脂，加入0.9重量份的具有135μm平均粒径的铝薄片和0.3重量份的具有60μm平均粒径的铝薄片。 

比较例3 

除了使用3重量份的多面体颜料颗粒代替片状颜料颗粒之外，以与比较例1中相同的方法制备聚合物树脂组合物。多面体颜料颗粒通过用银涂覆玻璃碎片得到，并且具有70μm的平均粒径和1～0.2的纵横比。 

用使用实施例1和2以及比较例1、2和3的聚合物树脂组合物制备的聚合物树脂模制品，用肉眼观察并根据以下标准评价树脂焊接线是否出现及模制品是否具有金属质地。 

[树脂焊接线观察] 

◎：未出现树脂焊接线。 

○：出现模糊的树脂焊接线。 

△：出现可见的树脂焊接线。 

×：出现清楚的树脂焊接线。 

由◎或○所指的等级没有实际问题，其中由◎所指的等级为最理想。 

[金属质地评价] 

◎：如通过喷涂可以得到的优异的金属质地。 

○：良好的金属质地。 

△：较差的金属质地。 

×：无金属质地。 

由◎或○所指的等级没有实际问题，其中由◎所指的等级为最理想。 

评价结果示于表1中。 

表1 

	实施例1	实施例2	比较例1	比较例2	比较例3
						树脂焊接线	○	○	×	△	○
金属质地	○	○	◎	○	△

从上面表1可见，根据本发明实施例1和2的聚合物树脂组合物对于由其制备的产品的树脂焊接线和金属质地的形成不引起实际问题。尽管使用比较例1的聚合物树脂组合物制备的聚合物树脂模制品具有优异的金属质地，但是在比较例1中制备的聚合物树脂模制品中仍出现清楚的树脂焊接线。此外，使用比较例2的组合物制备的聚合物树脂模制品具有良好的金属质地但是也具有树脂焊接线。使用比较 例3的组合物制备的聚合物树脂模制品具有模糊的树脂焊接线，但是具有较差的金属质地。 

尽管已参照其示例性实施方式具体说明和描述了本发明，但是本领域的技术人员应理解，在不偏离由以下权利要求书所限定的本发明的实质和范围的情况下，可以对其进行各种形式和细节的改变。 

Claims (13)

1.一种聚合物树脂组合物，包含：

聚合物树脂；

基于100重量份的聚合物树脂，0.01～10.0重量份的片状颜料颗粒；

基于100重量份的聚合物树脂，0.01～10.0重量份的多面体颜料颗粒；

其中，所述片状颜料颗粒包含金属片状颗粒或具有涂覆于基质上的金属层的颗粒，所述片状颜料颗粒具有0.01～0.1纵横比；以及

所述多面体颜料颗粒包含选自金、银、铂、钯、镍、铜、铬、锡及其合金中的基质或具有涂覆于基质上的金属层的颗粒，所述多面体颜料颗粒具有0.300～0.999纵横比。

2.根据权利要求1的聚合物树脂组合物，其中，所述片状颜料颗粒具有10～250μm的最大直径。

3.根据权利要求1的聚合物树脂组合物，其中，所述多面体颜料颗粒具有20～500μm的最大直径。

4.根据权利要求1的聚合物树脂组合物，其中，所述片状颜料颗粒具有0.03～0.08的纵横比。

5.根据权利要求1的聚合物树脂组合物，其中，所述多面体颜料颗粒具有0.40～0.85的纵横比。

6.根据权利要求1的聚合物树脂组合物，其中，所述用于片状颜料颗粒的基质由选自由玻璃、方解石、硅灰石、硅石、碳化硅和立方氮化硼研磨剂组成的组的材料形成，所有材料均为粉末形式。

7.根据权利要求1的聚合物树脂组合物，其中，所述用于多面体颜料颗粒的基质由选自由玻璃、方解石、硅灰石、硅石、晶片碎片、碳化硅、立方氮化硼研磨剂和氮化铝组成的组的材料形成，所有材料均为粉末形式。

8.根据权利要求1的聚合物树脂组合物，其中，所述金属层具有10～200nm的厚度。

9.根据权利要求1的聚合物树脂组合物，其中，所述多面体颜料具有4～12个面。

10.一种制备聚合物树脂组合物的方法，该方法包括：

通过用聚合物树脂涂覆具有0.01～0.1纵横比的片状颜料颗粒和具有0.300～0.999纵横比的多面体颜料颗粒制备母料；以及

均匀干混合母料与聚合物树脂；

其中，所述片状颜料颗粒包含金属片状颗粒或具有涂覆于基质上的金属层的颗粒；

所述多面体颜料颗粒包含选自金、银、铂、钯、镍、铜、铬、锡及其合金中的基质或具有涂覆于基质上的金属层的颗粒；

其中，基于100重量份的聚合物树脂，所述片状颜料颗粒的量在0.01～10.0重量份的范围内，且所述多面体颜料颗粒的量在0.01～10.0重量份的范围内。

11.一种制备聚合物树脂组合物的方法，该方法包括：

通过用聚合物树脂涂覆具有0.01～0.1纵横比的片状颜料颗粒和具有0.300～0.999纵横比的多面体颜料颗粒制备母料；以及

在熔化聚合物树脂的同时，均匀混合母料与聚合物树脂；

其中，所述片状颜料颗粒包含金属片状颗粒或具有涂覆于基质上的金属层的颗粒；

所述多面体颜料颗粒包含选自金、银、铂、钯、镍、铜、铬、锡及其合金中的基质或具有涂覆于基质上的金属层的颗粒；

其中，基于100重量份的聚合物树脂，所述片状颜料颗粒的量在0.01～10.0重量份的范围内，且所述多面体颜料颗粒的量在0.01～10.0重量份的范围内。

12.根据权利要求10或11的方法，其进一步包括研磨片状颜料颗粒和多面体颜料颗粒的边缘。

13.一种使用权利要求1至9中任一项所述的聚合物树脂组合物制备的聚合物树脂模制品。

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