CN101790557A - 母料制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的方法提供了一种生产母料或聚合改良物的新方法，该方法通过低温加热蜡或聚合物，并将融化的蜡与含有颜料的添加剂在高于所述蜡的凝固点的低温下混合，生成一种载体材料。该方法不会导致被混合在一起的颜料或添加剂降解。

Description

母料制备方法
技术领域
本发明涉及一种在塑料制造中使用的，如模制和挤压过程中使用的母料(masterbatch)制备方法。
背景技术
塑料的应用十分广泛，从液体容器到纤维，行业众多。许多产品应用于快速消费性工业，并且要求其在视觉上呈现出色彩。
母料制造业为塑料制造业供应着色剂，颜料通常悬浮在聚合物中。母料制造者先利用高速拌合机或者密闭式混合机混合颜料，然后将其在高温高压下供给挤压机，以将颜料和载体结合形成颗粒。
颜料的理想性能是在母材中具有大色散度(dispersion)。然而，颜料或其他材料通常需要在高温高压下结合，并且在初始阶段还要承受高剪力，这样会导致材料降解，并造成颜料的再形成(reagromalation)。
色散度会因为材料中颗粒的尺寸不均匀而下降，也就是说，颗粒大小为一微米的混合物最后将在一定程度上变为较大的微小颗粒，因此会影响其最后的分布。最后的颜色以及着色强度都会受这些不同工序的影响。
发明内容
本发明提供了一种母料制备方法，所述方法包括：
将融化的蜡和非蜡聚合物中的一种或多种与一种或多种添加剂混合；
回火混合物或冷却混合物至其温度略高于所述混合物的凝固点；
通过冷却处理固化所述混合物；以及
粉碎所述固化的混合物。
所述非蜡聚合物的凝固点和融点不超过10℃。
所述聚合物的凝固点和融点不超过5℃。
所述添加剂可以是聚合物。
所述聚合物可以为弹性体、增塑剂、乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)或乙基醋酸乙烯共聚物(EVA)。
所述混合物可以包括除了融化的蜡之外的另一种聚合物。这种聚合物具有较高的融点并且在混合过程中呈颗粒状。
所述固化过程可以通过将所述混合物分配到一冷却表面来实现。
所述冷却表面可以为凹点式冷硬轧辊(chilled dimpled roller)表面，以在固化后形成凹点大小的混合物颗粒。
所述固化的混合物可以从所述轧辊表面刮掉。
从所述轧辊表面落下的颗粒被碾磨或磨碎成作为母料使用的固化的混合物的细微颗粒。
所述添加剂可以为颜料和填充料。
所述填充料可以是钙或者其它无机材料。
所述混合物可以包括粉末添加剂。
所述混合物可以包括液体添加剂。
所述混合物可以包括纤维，所述纤维分散在所述母料内。
所述混合物可以为包含聚合物和蜡的添加剂的干性混合物。
所述蜡具有小炭数范围。
所述蜡具有基本不变的融点。
所述蜡可以是改性蜡，例如氧化或功能化的蜡，也可以是天然蜡、或特种蜡，例如氨基化合物或金属茂合物蜡、或者它们的混合物。
所述蜡可以为非极性蜡(non-polar wax)。
所述蜡可以为极性蜡，如聚乙烯蜡。
所述蜡可以为石蜡、微晶蜡、聚乙烯和/或聚丙烯蜡。
所述蜡可以为费托蜡。
所述添加剂可以包括碳酸钙、钛、颜料或其类似物中的一种或多种。
所述方法包括使所述混合物成分的一种或多种均质化。
所述方法包括将蜡均匀分散在一种聚合物中以形成载体。
所述方法包括将蜡均匀分散在一种聚合物中以形成混合物。
所述方法包括将液态添加剂均匀分散在蜡和/或聚合物中以形成一种混合物。
所述方法包括将粉末添加剂均匀分散在蜡和/或聚合物中以形成一种混合物。
所述方法包括将纤维均匀分散在蜡和/或聚合物中以形成一种混合物。
所述方法包括在所述蜡融化前干燥所述混合物。
所述混合过程可以在被加热的混合器中进行。
所述方法在低压环境下进行，通常在没有任何过压的情况下进行，即在常压下执行所述方法。这一点与现有方法不同，现有方法是利用挤压机或类似装置中的高压结合所述母料颗粒。
所述方法可以生产出二氧化钛比重为40％的母料。这种母料与利用传统制备方法制成的二氧化钛比重为75％的母料具有相同的漂白效果。
所述方法可以生产二氧化钛比重超过80％的的母料，该比重通常超过90％。
所述方法在低温下进行，通常低于100℃。
所述方法为制备所述母料的低剪力方法。
所述母料产品可以为小球粒、片状粉末、小颗粒或粉末等形态。
所述母料包括比重为1％-99％的蜡。
所述母料包括比重为1％-99％的聚合物。
所述粉末添加剂可以为碳酸钙、滑石粉、二氧化钛或锑等。
所述母料中的纤维为天然纤维或人造纤维，例如，玻璃、碳纤维和木头。
附图说明
下面参照附图，通过非限制性的举例方式对本发明进行描述。
图1为本发明母料制备方法的流程示意图。
图中，
A添加剂箱
B融化的蜡的贮存器
C混合器
D回火/冷却装置
E凹点式(dimpled)轧辊
F输送带
G粉碎/磨碎/碾磨
H模制带的截面
具体实施方式
如图1所示，本发明的方法提供了一种生产母料或聚合改良物的新方法，该方法通过低温加热蜡或聚合物，并将融化的蜡与包含颜料的添加剂在高于所述蜡的凝固点的低温下混合，生成一种载体材料。该方法不会导致被混合在一起的颜料或添加剂降解。
所述方法包括将贮存器B中的融化的蜡与添加剂箱A中的一种或多种添加剂在被加热的或隔热的混合器C中混合，随后将所述混合物在冷却箱D中冷却至其温度略高于其凝固点。然后，被冷却的混合物(还可称为被回火的混合物)在冷硬轧辊E上被固化，固化的混合物可以从所述冷硬轧辊E上刮掉，形成的颗粒通过输送带F输送至碾磨装置G，在该碾磨装置中所述颗粒被碾磨或磨碎形成期望尺寸的片状粉末或小球粒。
本发明的另一特点是可以添加并混合液体颜料，从而获得非常高的色散度，但是在生产过程中，很难将颜料以液体形式添加到聚合物中。由于本发明的方法允许使用液体颜料并随后将其固化，使得固态的液体颜料可以保留其性能，并更易于使用。
存在这样一种普遍的误解，例如在白色母料中，二氧化钛含量越高，产品越好。这种观念是错误的，因为高度密集和没有充分打湿，会造成二氧化钛的颗粒尺寸不均匀，这将导致低色散度；而本发明的方法仅使用了较少的钛。
这样会在成本以及技术上产生影响。
由于填充量(loading)较大，并且二氧化钛通常比载体贵，在与本发明的方法具有相同的或较低色散度的情况下，利用传统方法生产最终产品变得越来越贵。
根据本发明方法形成的填充量为50％的产品至少具有和填充量大于50％的普通产品相同的性能。因此，可以减少母料的使用量。
在色彩方面，这些差别更为突出。
因为先生产出的是不均匀的低成色载体材料，所以要将其供给许多次级混合单元，在这些次级混合单元中，添加剂根据其各自的性能被非均匀地混合，例如，一个次级混合单元可以混合液态颜料，而另一个次级混合单元可以混合白色染料，第三个次级混合单元可以混合碳酸钙。
前述方法使用了蜡，改性蜡(modified wax)(氧化、功能化)、天然蜡和/或特种蜡(氨基化合物，金属茂合物等)、以及混合的蜡、蜡与聚合物的混合物或聚合物混合物，都可以用于本方法。
费托蜡(Fischer-Tropsch waxes)因为其优良的性能而成为优选材料，其部分性能是基本上不含有任何硫、氮和芳香种，具有很高的纯度和较高的正烷烃含量。费托蜡的另一性能是它们的不透明性，即，它们的外观不透明。

Claims (16)

1.一种母料制备方法，包括：
将融化的蜡和非蜡聚合物中的一种或多种与一种或多种添加剂混合；
回火混合物或冷却混合物至其温度略高于所述混合物的凝固点；
通过冷却处理固化所述混合物；以及
粉碎所固化的混合物。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，除了所述融化的蜡之外，所述混合物包括具有较高的融点并在混合过程中呈颗粒状的其它聚合物。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述固化通过将所述混合物分配到冷却表面上完成。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述冷却表面为凹点式冷硬轧辊表面，以在固化后形成凹点大小的混合物颗粒。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述颗粒被碾磨或磨碎形成作为母料使用的固化的混合物的细微颗粒。
6.根据前述权利要求任一项所述的方法，其中，所述添加剂为聚合物、颜料和填充料。
7.根据前述权利要求任一项所述的方法，其中，所述混合物包括纤维，所述纤维分散在所述母料中。
8.根据前述权利要求任一项所述的方法，其中，所述蜡的融点基本不变。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述蜡为改性蜡、功能化蜡、天然蜡或特种蜡、或它们的混合物。
10.根据权利要求8所述的方法，其中，所述蜡为费托蜡。
11.根据前述权利要求任一项所述的方法，其中，所述添加剂包括碳酸钙、钛或颜料中的一种或多种。
12.根据权利要求1所述的方法，其中，其制造的母料包含比重至少为40％的二氧化钛。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述方法制造的母料包含比重超过80％的二氧化钛，通常所述比重超过90％。
14.根据前述权利要求的任一项所述的方法，所述方法在低于100℃的低温下进行。
15.根据前述权利要求的任一项所述的方法，其中，所述母料中包含比重为1％-99％的蜡。
16.根据权利要求2-15任一项所述的方法，其中，所述母料中包含比重为1％-99％的聚合物。
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