CN103483717B - 一种仿木纹色母粒及其制备方法与应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种仿木纹色母粒，按重量百分比计，包括：60～93%PVC树脂；1～18%颜料；0.5～14%分散剂；3～15%其它助剂。其制备方法为：a）将各组分按配比加入到高速混合机中进行混合；b）将上述混合物料用单螺杆挤出机在螺杆速度为14～27RPM，熔融温度120～170℃条件下进行熔融共混挤出，通过螺杆的剪切、混炼使颜料在载体树脂中分散均匀，自然冷却、切粒、风干，即得到仿木纹色母粒；本发明的仿木纹色母粒的色粉用量少，耐温性好、分散性能优异；应用于制备仿木纹木塑复合材料时易于操作与控制、仿木纹色母粒与PVC基基料相容性好且具有高度仿真的实木外观，形成的纹路自然清晰，表面色泽亮丽，仿木纹效果好，是一种理想的仿木木塑产品。

Description

一种仿木纹色母粒及其制备方法与应用

技术领域

本发明涉及仿木纹异型材着色领域，具体涉及一种仿木纹色母粒及其制备方法与在仿木纹木塑复合材料中的应用。

背景技术

仿木纹木塑复合材料作为一种新型环保材料，以其质轻、触感良好、防腐蚀、防潮、防虫蛀、阻燃等优点得到了广泛应用。但现有仿木纹色母粒的缺陷在于：仿木纹色母粒所选用的载体树脂与被着色基料的相容性不好，耐温性差，木纹波动较大，制备的仿木纹制品不稳定。

专利CN1386623披露了在双螺杆塑料异型材挤出机生产线上，在双螺杆挤出机真空排气孔处采用特殊计量设备加入调试好的木纹色浆的方法生产仿木纹异型材。但该方法对生产车间温度有较高的要求，车间温度过低就会造成色浆的输入困难；色浆调配麻烦且仿木纹异型材制品的木纹难以控制，会出现木纹大花等问题，从而导致仿木纹效果差。目前关于PVC基仿木纹异型材用仿木纹色母粒的研究报道很少。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷与不足，本发明的首要目的在于提供一种色粉用量较少，热稳定性好、分散性能优异的仿木纹色母粒。

本发明的另一目的是提供上述仿木纹色母粒的制备方法。

本发明的再一目的是提供用上述仿木纹色母粒制备得到的仿木纹效果好的木塑复合材料。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种仿木纹色母粒，按重量百分比计，包括：

PVC树脂60～93%；

颜料1～18%；

分散剂0.5～14%；

其它助剂3～15%。

所述PVC树脂由组分（A）和/或组分（B）中的一种或多种混合物组成。

组分（A）：平均聚合度为980~1136的PVC树脂；

组分（B）：平均聚合度为1136~1370的PVC树脂。

优选地，所述PVC树脂中组分（A）占PVC树脂总量的重量百分比为0～40%，组分（B）占PVC树脂总量的重量百分比为60～100%。

作为本发明PVC树脂中的组分（A）的化合物的实例，可举出以下化合物：

PVCWS-1000（上海氯碱）、PVCS-1000（齐鲁石化）、PVCSG-5（齐鲁石化)、PVCSG-5（北元化工）、PVCSG-5（石家庄力澳化工）、PVCSG-5（内蒙古伊利）、PVCSG-5（北方氯碱）、PVCSG-5（新疆中泰）、PVCSLK-1000(天津大沽化工)、PVCTK-1000、PVCSK-1000（日本信越）等。

作为本发明PVC树脂中的组分（B）的化合物的实例，可举出以下化合物：

PVCWS-1300（上海氯碱）、PVCTH-1300（日本大洋）、PVCSG-3（德州实华化工有限公司）、PVCS-1300（齐鲁石化）、PVCSG-4（河北沧州）、PVCSG-4（神马氯碱）、PVCSC-1200（夏门台邦化工）、PVCTK-1300（日本信越）、PVCSG-3（河北宝硕）等。

所述仿木纹色母粒在温度为200℃，压力为10KG条件下测定的熔融指数为0.25～1.50g/l0min。

所述颜料为无机颜料和/或有机颜料；所述无机颜料选自二氧化钛、碳黑、立德粉、氧化铁红、铅铬黄（铬酸铅）、锌铬黄（铬酸锌）、镉黄（硫化镉）、铁黄（水合氧化铁）、氧化铬绿、铁蓝、钴蓝、群青的一种或几种混合物；所述有机颜料选自偶氮颜料、杂环颜料、杂类颜料的一种或几种混合物。

所述分散剂选自石蜡、EBS、改性EBS、油酸酰胺、芥酸酰胺、氧化聚乙烯蜡、聚丙烯蜡、聚乙烯蜡、EVA蜡、聚己二酸乙二醇酯、邻苯二甲酸酯、柠檬酸酯、乙酰柠檬酸酯、单甘酯、季戊四醇酯、硬脂酸正丁酯、偏苯酸酯、白矿油、聚硅酮、硬脂酸、硬脂酸钙或硬脂酸锌的一种或几种混合物。

所述其它助剂选自增塑剂、热稳定剂、加工助剂的一种或几种混合物；所述增塑剂选自环氧大豆油、邻苯二甲酸二辛脂、癸二酸二辛脂、邻苯二甲酸二异癸酯的一种或几种混合物；所述热稳定剂选自硬脂酸钙、硬脂酸锌、水滑石、聚乙烯蜡、硬脂酸、抗氧剂、氧化聚乙烯蜡复合物、二盐基性亚磷酸铅、硬脂酸铅、三盐基性硫酸铅、聚乙烯蜡、硬脂酸、抗氧剂、氧化聚乙烯蜡复合物的一种或几种混合物；所述加工助剂选自丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚丙烯酸酯、全丙烯酸酯、氯化聚乙烯的一种或几种混合物。

其中，其它助剂可以包括紫外线吸收剂、抗氧剂、填料的一种或几种混合物。

一种上述仿木纹色母粒的制备方法，包括如下步骤：

a）将各组分按配比加入到高速混合机中进行混合；

b）将上述混合物料用单螺杆挤出机在螺杆速度为14～27RPM，熔融温度120～170℃条件下进行熔融共混挤出，通过螺杆的剪切、混炼使颜料在载体树脂中分散均匀，自然冷却、切粒、风干，即得到仿木纹色母粒。

步骤a）所述混料时间为450～800s，混料温度为60～120℃。

一种仿木纹木塑复合材料，按重量千分比计，包括：

PVC基基料987～999‰；

上述仿木纹色母粒1～13‰。

本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：

1）本发明的仿木纹色母粒的色粉用量少，耐温性好、分散性能优异。

2）本发明的仿木纹色母粒环保、无污染，应用于硬质PVC制品的着色时能克服色粉着色的污染和普通PVC色母粒颜色变化问题。

3）本发明的仿木纹色母粒用在制备仿木纹木塑复合材料时易于操作与控制、色母粒与PVC基基料相容性好且具有高度仿真的实木外观，形成的纹路自然清晰，表面色泽亮丽，仿木纹效果好，是一种理想的仿木木塑产品。

具体实施方式

下面通过具体实施方式来进一步说明本发明，以下实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受下述实施例的限制。

各项性能测试方法：

所得仿木纹色母粒的流动性测定方法：采用XNR-400AM型熔体流动速率仪。首先对参数进行设定，分别为：实验温度200℃、预热时间4min、切粒间隔时间为30s、切粒数为5粒。当温度升至设定温度并恒温后，加料5g左右，开始测量。通过设定不同的温度和放置不同质量的砝码，从而测试样品的MI。

所得仿木纹色母粒的热稳定性测定方法：采用德国NETZSH209F3型热失重分析仪，对样品从40℃到750℃的热量损失率进行了测试，升温速率20℃/min，样品重量为7~10mg，加热过程在氮气保护下进行，此处测试结果以失重率为5%时的温度表示。

所得仿木纹木塑复合材料的仿木纹效果相对评价方法：仿木纹效果是通过一个评分小组（60人），包括专业人员和非专业人员来对其进行评分，从而综合大家的意见，得出所制得产品仿木纹效果好与不好的一个参考性评价指数，加之对制品实际木纹效果的描述，从而在一定程度上较好的反映了所制得制品的仿木纹效果。仿木纹效果评定共分为1~5个等级，分别为1级（0.1~0.5）、2级（0.6~1.5）、3级（1.6~2.5）、4级（2.6~3.5）、5级（3.6~4.5），其中分值范围是0~5。1级相对性代表是最差的，5级相对性代表是最好的，即数值越高代表仿木纹效果越好，数值越低代表仿木纹效果越差。

计算公式：

实施例1~8及对比例1~3：仿木纹色母粒的制备

将实施例1~8及对比例1~3中PVC树脂、颜料、分散剂、其它助剂在高速混合机中进行高速混合600s，混好料后采用单螺杆挤出机进行熔融共混，挤出机温区温度控制的范围在120~170℃，螺杆转速为23RPM，通过螺杆的剪切、混炼使颜料在载体树脂中分散均匀，然后自然冷却切粒、风干，制得本发明的仿木纹色母粒。

实施例及对比例中的颜料红选为：氧化铁红101、氧化铁红110、氧化铁红130、氧化铁红190、颜料红122的一种或几种混合物。

实施例及对比例中可以替代颜料红的颜料选自：颜料黄001、颜料黄042、颜料黄109、颜料黄110、颜料黄119、颜料黄128、颜料黄13、颜料黄138、颜料黄14、颜料黄147、颜料黄151、颜料黄154、颜料黄168、颜料黄180、颜料黄181、颜料黄183、颜料黄191:1、颜料黄215、颜料黄42、颜料黄53、颜料黄62、颜料黄65、颜料黄74、颜料黄83、颜料黄93、颜料黄95、颜料蓝15、颜料蓝15:1、颜料蓝16、颜料蓝2、颜料蓝28、颜料蓝29、颜料蓝36、颜料蓝60、颜料蓝72、颜料绿17、颜料绿36、颜料绿50、颜料绿7加酞菁绿G、颜料紫19、颜料紫2、颜料紫23加永固紫RL、颜料紫29、颜料紫37、颜料棕23、颜料棕24、颜料棕6、颜料橙13、颜料橙16、颜料橙43、颜料橙61、颜料橙64、颜料橙71、颜料黑011、颜料黑23、颜料黑28、颜料黑7、颜料红101加氧化铁、颜料红112、颜料红144、颜料红146、颜料红149、颜料红166、颜料红170、颜料红177、颜料红178、颜料红179、颜料红181、颜料红187、颜料红202、颜料红207、颜料红208、颜料红209、颜料红214、颜料红220、颜料红221、颜料红247、颜料红254、颜料红264、颜料红272、颜料红48:2、颜料红49:2、颜料红5、颜料红52:2、颜料红57:1、颜料红68等。

表1实施例1~8及对比例1~3的具体配比（wt%）及其测试性能结果

注：实施例中PVC-1300为平均聚合物在1250~1370的PVC树脂；PVC-1000为平均聚合度在980~1136的PVC树脂；PVC-800为平均聚合度在720~860的PVC树脂。

实施例9~16及对比例4~8：仿木纹木塑复合材料的制备：

将实施例1~8及对比例1~3所得的仿木纹色母粒在120~190℃与PVC基基料按表2中重量比进行混合，然后在单螺杆挤出机中进行挤出（螺杆转速为15.6r/min）、真空水冷定型、牵引、切割制得仿木纹木塑复合材料，制样测试其性能，测得结果参见表2：

本发明实施例中所述的PVC基基料可以按照常规方法制得，比如专利102336989A中：将称取好的30份木粉加入高速混炼机中，110~120℃下烘烤8-10分钟，再加入1.0份偶联剂活化该木粉5分钟，排入冷混冷却至室温，排出冷混后备用；启动高混，将称取好的通用型聚氯乙烯树脂（此处的聚氯乙烯树脂在本发明中是采用生产PVC基木塑异型材时业内常用的平均聚合度为680~860的PVC）100份及5份复合稳定剂通过上料系统投入高混，高速搅拌将物料升温至90℃后将经活化的30份木粉、10份轻质碳酸钙和6份发泡助剂同时加入高混继续混合至110℃后加入1.0份复合发泡剂，继续混合至115~125℃排入冷混，混合料排入冷混后，经搅拌充分冷却至40℃以下时，排入料车成可发泡混合料；将所述可发泡混合料投入锥形双螺杆挤出机料斗中，由主喂料系统加入挤出机中挤出即得；其中，加热温度为165~180℃；熔体压力12~15Mpa；熔体温度165~170℃；主机转速10~15r/min。

表2实施例9~16及对比例4~8的具体配比及其测试性能结果

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Claims (9)

1.一种仿木纹色母粒，按重量百分比计，包括：

PVC树脂60～93%；

颜料1～18%；

分散剂0.5～14%；

其它助剂3～15%；

所述PVC树脂由组分（A）和组分（B）中的多种混合物组成；

组分（A）：平均聚合度为980~1136的PVC树脂；

组分（B）：平均聚合度为1250~1370的PVC树脂。

2.根据权利要求1所述的仿木纹色母粒，其特征在于，所述PVC树脂中组分（A）占PVC树脂总量的重量百分比为大于0小于40%，组分（B）占PVC树脂总量的重量百分比为大于60小于100%。

3.根据权利要求1所述的仿木纹色母粒，其特征在于，所述仿木纹色母粒在温度为200℃，压力为10KG条件下测定的熔融指数为0.25～1.50g/l0min。

4.根据权利要求1所述的仿木纹色母粒，其特征在于所述颜料为无机颜料和/或有机颜料；所述无机颜料选自二氧化钛、碳黑、立德粉、氧化铁红、铬酸铅、铬酸锌、硫化镉、水合氧化铁、氧化铬绿、铁蓝、钴蓝、群青的一种或几种混合物；所述有机颜料选自偶氮颜料、杂环颜料的一种或几种混合物。

5.根据权利要求1所述的仿木纹色母粒，其特征在于，所述分散剂选自石蜡、EBS、改性EBS、油酸酰胺、芥酸酰胺、氧化聚乙烯蜡、聚丙烯蜡、聚乙烯蜡、EVA蜡、聚己二酸乙二醇酯、邻苯二甲酸酯、柠檬酸酯、乙酰柠檬酸酯、单甘酯、季戊四醇酯、硬脂酸正丁酯、偏苯酸酯、白矿油、聚硅酮、硬脂酸、硬脂酸钙或硬脂酸锌的一种或几种混合物。

6.根据权利要求1所述的仿木纹色母粒，其特征在于，所述其它助剂选自增塑剂、热稳定剂、加工助剂的一种或几种混合物；所述增塑剂选自环氧大豆油、邻苯二甲酸二辛脂、癸二酸二辛脂、邻苯二甲酸二异癸酯的一种或几种混合物；所述热稳定剂选自硬脂酸钙、硬脂酸锌、水滑石、二盐基性亚磷酸铅、硬脂酸铅、三盐基性硫酸铅的一种或几种混合物；所述加工助剂选自丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚丙烯酸酯、氯化聚乙烯的一种或几种混合物。

7.如权利要求1~6任一项所述的仿木纹色母粒的制备方法，包括如下步骤：

a）将各组分按配比加入到高速混合机中进行混合；

b）将上述混合物料用单螺杆挤出机在螺杆速度为14～27RPM，熔融温度120～170℃条件下进行熔融共混挤出，通过螺杆的剪切、混炼使颜料在载体树脂中分散均匀，自然冷却、切粒、风干，即得到仿木纹色母粒。

8.根据权利要求7所述的仿木纹色母粒的制备方法，其特征在于，步骤a）所述混料时间为450～800s，混料温度为60～120℃。

9.一种仿木纹木塑复合材料，按重量千分比计，包括：

PVC基基料987～999‰；

权利要求1～6任一项所述的仿木纹色母粒1～13‰。