CN102746559A - 一种耐酸抗老化阻燃色母粒及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于高分子领域，涉及一种性能优异的耐酸抗老化阻燃色母粒及其制备方法。该色母粒由聚乙烯载体、无机或有机色粉、稳定剂NOR和分散剂加工而成。该色母粒对聚乙烯制品有良好的相容性和着色效果，具有优异的阻燃效果，阻燃级别达到V-2级，丰富的色彩，表面光泽好，着色产品即使在pH=2~4的环境中不易褪色。
Description
技术领域
本发明属于高分子领域，涉及一种组合物及其制备方法，特别涉及一种具有优异的阻燃性和酸性条件下也能抗老化的色母粒及其制备方法。
背景技术
随着人们生活水平的提高，对塑料制品的审美要求也越来越高，相应的，对塑料着色的需求就越强烈。
塑料着色是将本色树脂与着色剂混和混炼造粒成有色塑料后，用于成型工序。
传统的塑料着色是干粉着色。即将粉状着色剂与本色树脂均匀混和后直接用于制造塑料制品。其缺点是与本色树脂的相容性差，稳定性差，着色剂飞扬而造成环境污染。
为克服上述不足，高浓度色母粒着色剂应运而生，迅速成为现今最普遍采用的塑料着色法。色母粒着色是将色母粒与本色树脂简单混和后用于制造塑料制品。
色母粒着色的显著优点：第一，使用方便，对成型环境无污染。
第二，着色均匀，稳定，提高塑料制件质量。
第三，易于计量，可应用自动化程度高的成型生产系统。
另外，还可将着色、抗老化剂、抗静电剂等集于一方，制成功能母粒或功能色母粒，方便使用。
其中，色母粒着色技术中的核心是色母粒，它是由高比例的颜料或添加剂与热塑性树脂，经良好分散而成的塑料着色剂，其所选用的树脂对着色剂具有良好润湿和分散作用，并且与被着色材料具有良好的相容性。
近年来，我国塑料工业得到飞速发展，到2005年，我国塑料制品总量将超过1200万t，需色母粒超过15万-24万t，并以每年20%的速度在增长。中国色母粒行业起步于上世纪70年代中期。经过40多年特别是上世纪90年代到目前的迅猛发展，中国色母粒行业目前年产能力已达50万吨。基本能够适应塑料和化纤工业的需要。未来几年，中国色母粒行业将进入稳步发展阶段，朝着多功能化、高颜料含量和高技术含量方向前进。
在品种开发方面，我国生产厂家已经开发出了纤维用色母粒、薄膜用色母粒、电线电缆用色母粒、聚烯烃色母粒、PVC色母粒、注塑制品用色母粒等，但更多功能化色母粒仍亟待开发，来缓解多元化市场的需求。比如，耐酸型、抗老化型、阻燃型等多功能融合一体的色母粒还有很大的市场空缺。
CN102070817A公开了一种食品包装用色母粒及其制造方法，该食品包装用色母粒，具有耐酸碱性，包括组分及其重量份如下：低密度聚乙烯40-60份、耐酸碱颜料40-45份、有机颜料25-45份、硬脂酸锌1-5份、铝钛复合型偶联剂16-20份、聚乙烯蜡1-5份、及碳酸钙0-10份。该色母粒分散性和表面光泽性好，有一定的耐酸碱能力，不易褪色。但其应用领域限定在热塑性塑料制品中，制备工艺较为复杂，产品不具有阻燃性和抗老化性能。
目前，广泛使用的抗老化母粒、阻燃母粒或抗老化阻燃母粒，其主要成分在酸性条件如pH=2~4下会失去作用而起不到相应的效果。
发明内容
本发明选择了一种特殊的既有抗老化效果又有阻燃效果的稳定剂NOR，并以该组分为原料之一，生产出可在酸性条件如pH=2~4下使用的色母粒，用于聚乙烯制品的抗老化、阻燃及着色，特别适用于处于户外及酸性条件下的聚乙烯制品。
本发明的目的是提供一种耐酸抗老化阻燃色母粒，以克服现有技术中存在的缺陷。
本发明是通过以下技术方案来实施的，其中所述的份数均为质量份数。一种耐酸抗老化阻燃色母粒，由以下质量份数的组分组成：
聚乙烯载体 25~79份
色粉 0~50份
稳定剂NOR 10~20份
分散剂 1~5份
其中，聚乙烯载体为滚塑级的聚乙烯均聚物；
色粉为耐酸的无机或有机色粉；无机色粉可选自镉红、镉黄、R-二氧化钛、复合铁黄、炭黑、氧化铁红中的一种或多种；有机色粉选自酞菁红、酞菁蓝、酞菁绿、耐晒大红、大分子红、大分子黄、永固黄、永固紫、偶氮红中的一种或多种；
稳定剂NOR是一类高分子量的受阻胺光稳定剂，熔程为91-104℃；
分散剂为聚乙烯低分子蜡、硬脂酸盐或EBS-二氧化硅，其中，EBS-二氧化硅作为一体加入，EBS与二氧化硅的质量比为0.7~4：0.3~1。
分散剂促使颜料均匀分散并不再凝聚，分散剂的熔点应比树脂低，与树脂有良好的相容性，和颜料有较好的亲和力。分散剂的含量取决于色粉的分散难易。无机色粉比较容易分散，分散剂用量可取低限。有机色粉如红色和蓝色比较难分散，分散剂用量要取高限。进一步优选：当色粉选用无机色粉时，分散剂的用量为1-3份；当色粉选用有机色粉时，分散剂的用量为2-5份。
上述一种耐酸抗老化阻燃色母粒制备步骤如下：
（1）按处方，将各种配料添加到混料器中，高速混合3~5分钟；
（2）将螺杆挤出机按要求设定温度为120~180℃加热并恒温20-30分钟后，加入步骤（1）中混合后的配料，开始挤出，经水冷却造粒成型；
（3）经检验合格后用铝塑复合袋包装。
本发明技术方案所提供耐酸抗老化阻燃色母粒可用于聚乙烯制品的抗老化、阻燃及着色。与现有技术相比，具有优异的效果：
a) 本发明所提供的耐酸抗老化阻燃色母粒对聚乙烯制品有良好的相容性和着色效果。
b) 该酸性条件下的耐酸抗老化阻燃色母粒具有优异的阻燃效果，阻燃级别达到V-2级。
c) 该耐酸抗老化阻燃色母粒有着丰富的色彩，表面光泽好，着色产品即使在pH=2~4的环境中也不易褪色，使用时限可达10年。
具体实施方式
以下结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。本发明未详尽描述的技术内容均为公知技术。本发明的产品阻燃性能测试标准为UL94；抗老化性能测试标准为GB/T16422.3 -1997、GB/T7141-2008 、GBT14522-93、GB/T12000-2003。
实施例1
按本发明技术方案制备一批耐酸抗老化阻燃白色母粒，该色母粒的处方为
| 物料 | 质量/kg |
| 聚乙烯(LLDPE MI=5) | 39 |
| R-二氧化钛 | 50 |
| EBS-二氧化硅 | 1（EBS和二氧化硅的质量比为1：0.3） |
| 三嗪衍生物 | 10 |
制备步骤如下：
（1）按处方，将各种配料添加到混料器中，高速混合5分钟；
（2）将螺杆挤出机按要求设定温度为180℃加热，恒温20分钟后，加入步骤（1）中混合后的配料，开始挤出，经水冷却造粒成型。
（3）将（2）中的成品白色母粒按质量比为1:10的比例用于本色聚乙烯制品成型加工中，得到白色耐酸防老化阻燃聚乙烯制品。
对步骤（3）中白色母粒与本色聚乙烯树脂的相容性、着色效果和所得白色耐酸防老化阻燃聚乙烯制品的耐酸、抗老化、阻燃性能进行表征。
耐酸试验：将白色耐酸防老化阻燃聚乙烯制品浸在pH=2和pH=4的缓冲溶液中，分别在第10天和第100天取出，观测样品变化。
试验结果表明：1）该色母粒与本色聚乙烯树脂间很容易相容均匀，色差≤0.2，着色效果佳。
2）白色耐酸防老化阻燃聚乙烯制品具有良好的耐酸能力。
3）白色耐酸防老化阻燃聚乙烯制品具有良好抗老化能力。
4）白色耐酸防老化阻燃聚乙烯制品阻燃级别达到V-2级。
实施例2
按本发明技术方案制备一批耐酸抗老化阻燃黄色母粒，该组合物的处方为
| 物料 | 质量/kg |
| 聚乙烯(LLDPE MI=5) | 48 |
| 复合铁黄 | 35 |
| EBS-二氧化硅 | 2（EBS和二氧化硅的质量比为2：0.5） |
| 稳定剂NOR | 15 |
制备步骤如下：
（1）按处方，将各种配料添加到混料器中，高速混合5分钟；
（2）将螺杆挤出机按要求设定温度为150℃加热，恒温30分钟后，加入步骤（1）中混合后的配料，开始挤出，经水冷却造粒成型。
（3）将（2）中的成品黄色母粒按质量比为1:10的比例用于本色聚乙烯制品成型加工中，得到黄色耐酸防老化阻燃聚乙烯制品。
对步骤（3）中黄色母粒与本色聚乙烯树脂的相容性、着色效果和所得黄色耐酸防老化阻燃聚乙烯制品的耐酸、抗老化、阻燃性能进行表征。
耐酸试验：将黄色耐酸防老化阻燃聚乙烯制品浸在pH=2和pH=4的缓冲溶液中，分别在第10天和第100天取出，观测样品变化。
试验结果表明：1）该色母粒与本色聚乙烯树脂间很容易相容均匀，色差≤0.2，着色效果佳。
2）黄色耐酸防老化阻燃聚乙烯制品具有良好的耐酸能力。
3）黄色耐酸防老化阻燃聚乙烯制品具有良好抗老化能力。
4）黄色耐酸防老化阻燃聚乙烯制品阻燃级别达到V-2级。
实施例3
按本发明技术方案制备一批耐酸抗老化阻燃红色母粒，该组合物的处方为
| 物料 | 质量/kg |
| 聚乙烯(LLDPE MI=5) | 50 |
| 大分子红 | 30 |
| EBS-二氧化硅 | 5（EBS和二氧化硅的质量比为4：0.8） |
| 稳定剂NOR | 15 |
制备步骤如下：
（1）按处方，将各种配料添加到混料器中，高速混合5分钟；
（2）将螺杆挤出机按要求设定温度为140℃加热，恒温25分钟后，加入步骤（1）中混合后的配料，开始挤出，经水冷却造粒成型。
（3）将（2）中的成品红色母粒按质量比为1:10的比例用于本色聚乙烯制品成型加工中，得到红色耐酸防老化阻燃聚乙烯制品。
对步骤（3）中红色母粒与本色聚乙烯树脂的相容性、着色效果和所得红色耐酸防老化阻燃聚乙烯制品的耐酸、抗老化、阻燃性能进行表征。
耐酸试验：将红色耐酸防老化阻燃聚乙烯制品浸在pH=2和pH=4的缓冲溶液中，分别在第10天和第100天取出，观测样品变化。
试验结果表明：1）该色母粒与本色聚乙烯树脂间很容易相容均匀，色差≤0.4，着色效果佳。
2）红色耐酸防老化阻燃聚乙烯制品具有良好的耐酸能力。
3）红色耐酸防老化阻燃聚乙烯制品具有良好抗老化能力。
4）红色耐酸防老化阻燃聚乙烯制品阻燃级别达到V-2级。
实施例4
按本发明技术方案制备一批耐酸抗老化阻燃本色母粒，该组合物的处方为
| 物料 | 质量/kg |
| 聚乙烯(LLDPE MI=5) | 84 |
| EBS-二氧化硅 | 1（EBS和二氧化硅的质量比为4：0.8） |
| 稳定剂NOR | 15 |
制备步骤如下：
（1）按处方，将各种配料添加到混料器中，高速混合3分钟；
（2）将螺杆挤出机按要求设定温度为120℃加热，恒温20分钟后，加入步骤（1）中混合后的配料，开始挤出，经水冷却造粒成型。
（3）将（2）中的成品本色母粒按质量比为1:15的比例用于本色聚乙烯制品成型加工中，得到耐酸防老化阻燃聚乙烯制品。
对步骤（3）中本色母粒与本色聚乙烯树脂的相容性和所得本色耐酸防老化阻燃聚乙烯制品的耐酸、抗老化、阻燃性能进行表征。
耐酸试验：将本色耐酸防老化阻燃聚乙烯制品浸在pH=2和pH=4的缓冲溶液中，分别在第10天和第100天取出，观测样品变化。
试验结果表明：1）该本色母粒与本色聚乙烯树脂间很容易相容均匀，无色差。
2）本色耐酸防老化阻燃聚乙烯制品具有良好的耐酸能力。
3）本色耐酸防老化阻燃聚乙烯制品具有良好抗老化能力。
4）本色耐酸防老化阻燃聚乙烯制品阻燃级别达到V-2级。
Claims (9)
1.一种耐酸抗老化阻燃色母粒，其特征在于，由以下质量份数的组分组成：
聚乙烯载体 25~79份
色粉 0~50份
稳定剂NOR 10~20份
分散剂 1~5份
其中，所述的聚乙烯载体为滚塑级的聚乙烯均聚物；
所述的色粉为耐酸的无机或有机色粉；无机色粉选自镉红、镉黄、R-二氧化钛、复合铁黄、炭黑、氧化铁红中的一种或多种；有机颜料选自酞菁红、酞菁蓝、酞菁绿、耐晒大红、大分子红、大分子黄、永固黄、永固紫、偶氮红中的一种或多种；
所述的稳定剂NOR是一类高分子量的受阻胺光稳定剂，熔程为91-104℃；
所述的分散剂为聚乙烯低分子蜡、硬脂酸盐或EBS-二氧化硅。
2.如权利要求1所述的一种耐酸抗老化阻燃色母粒，其特征在于，所述的聚乙烯载体为MI=5的线性低密度聚乙烯。
3.如权利要求1所述的一种耐酸抗老化阻燃色母粒，其特征在于，所述的无机色粉为R-二氧化钛、复合铁黄或炭黑。
4.如权利要求1所述的一种耐酸抗老化阻燃色母粒，其特征在于，所述的有机色粉为耐晒大红、永固黄、永固紫、偶氮红中的一种或多种。
5.如权利要求1所述的一种耐酸抗老化阻燃色母粒，其特征在于，所述的稳定剂NOR为三嗪衍生物。
6.如权利要求1所述的一种耐酸抗老化阻燃色母粒，其特征在于，所述的EBS-二氧化硅中EBS-二氧化硅的质量比为0.7~4：0.3~1。
7.如权利要求1所述的一种耐酸抗老化阻燃色母粒，其特征在于，当色粉选用无机色粉时，分散剂的用量为1-3份；当色粉选用有机色粉时，分散剂的用量为2-5份。
8.如权利要求1所述的一种耐酸抗老化阻燃色母粒，其特征在于，不加色粉时，分散剂选用1份。
9.一种如权利要求1所述的一种耐酸抗老化阻燃色母粒的制备方法，其特征在于，步骤如下：
（1）按处方，将各种组分按处方比添加到混料器中，高速混合3~5分钟；
（2）将螺杆挤出机按要求设定温度为120~180℃加热，恒温20-30分钟后，加入步骤（1）中混合后的配料，开始挤出，经水冷却造粒成型。
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