CN1045112A - 高容量通用塑胶色母的配方及其生产工艺 - Google Patents

Abstract

高容量通用塑胶色母的配方及其生产工艺，用N、N-乙撑双硬脂酰胺作载体：加入润滑剂聚乙烯蜡、分散剂松节油。增粘剂松香、光亮剂荧光增白剂、脱模剂白油和硬脂酸钙的混合物；再加入经研磨的颜料或染料。在摄氏50～80度，充分混合。本发明着色力强，浓缩度高，分数性佳，色母熔点高，适用于所有热塑性塑料着色。

Description

本发明涉及一种适用于热塑性塑料着色的高容量通用塑胶色母的配方及其生产工艺。

现有的塑料通用色母，存在适用范围窄的缺点。如西德佳能（香港）有限公司生产的万能色母比例低（色母∶塑为1∶75～100），色母耗量大。浙江乐清县色母料厂生产的万能色母，生产工艺繁琐，熔点低（100℃），其载体为聚乙烯蜡，是非极性化合物。根据“极性相近”的规律，其与非极性聚合物相容性好，并不是所有塑料相容性好。有些需在较高温度干燥的塑料，如尼龙，以聚乙烯蜡作为载体的万能色母，则不能与塑料一起混合干燥。

本发明的任务在于向公众提供一种能克服上述弊端，适用于热塑性塑料，包括尼龙、高抗冲聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚甲醛、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氯乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、ABS、ASA、PUR、SAN等着色的高容量通用塑胶色母的配方及其生产工艺。

本发明通过下述方案实现。

要点是选用与所有塑料相容性好，熔点较高，并能容纳较多颜（染）料的N、N-乙撑双硬脂酰胺作载体。

根据溶度参数相近的原则，以及Eildebrand等的推导，两种物质等温混合时，克分子混合焓可由下式表示：

$\mathrm{\Δ}{H}_m=\frac{n_1{v}_1{n}_2{v}_2}{n_1{v}_1+n_2{v}_2}{[{\left(\frac{{\mathrm{\ΔE}}_1}{v_1}\right)}^{\frac{1}{2}}-\left({\frac{{\mathrm{\ΔE}}_2}{V_2}}^{\frac{1}{2}}\right)]}_2$ $=\frac{n_1{v}_1{n}_2{v}_2}{n_1{v}_1+n_2{v}_2}{\left({\mathrm{\δ}}_1{\mathrm{\δ}}_2\right)}^2$

δ₁、δ₂为组份1、2的溶解度常数;n₁、n₂为组份1、2的克分子数;V₁、V₂为组份1，2的克分子体积;△E₁、△E₂为组份1，2的内聚能。

克分子混合焓△Hm是同一聚合物结构单元之间的作用能，与两种聚合物结构单元之间或聚合物结构单元与溶剂分子间作用能不同而产生的。对于非极性分子体系，混合过程无热效应或吸热。两种化合物的溶解度参数差值的绝对值愈小，△Hm的数值愈小，则越易相容。当δ₁和δ₂相等时，混合焓△Hm为零，无热效应。当δ₁和δ₂差别越大，溶解吸热就越多，越不利于溶解。表（一）列出常见聚合物的溶解度常数δ。

又根据“极性相近”的规律，极性大的溶质溶于极性大的溶剂中，极性小的溶质溶于极性小的溶剂中。在热塑料塑料中，有些聚合物是极性的，而有些聚合物则是非极性。

表（一）常见聚合物的δ值

聚合物名	δ（卡／厘米）(1/2)	聚合物名	δ（卡／厘米3）(1/2)
				聚乙烯聚丙烯尼龙6聚氧乙烯聚苯乙烯	7.7～8.38.1～9.211.09.68.5～9.3	聚甲基丙烯酸甲酯聚碳酸酯聚醋酸乙烯酯PETP聚甲醛	9.29.59.7～10.79.4～11.010.3～11.0

根据上述原理，概括出大多数塑料的溶解度参数值多在8～11（卡/厘米³） 1/2 之间。因此得出结论：（1）选取载体其溶度参数值在9～10（卡/厘米³） 1/2 之间为最佳，（2）载体与极性和非极性聚合物相溶性能好，（3）载体熔点较高，并能容纳较多颜（染）料。

对多种材料性能进行了比较，认为选择溶度参数值为9.2～9.6（卡/厘米³） 1/2 的N、N-Z撑双硬脂酰胺作载体是最佳的。N、N-Z撑双硬脂酰胺熔点130～145℃，其分子结构含有极性基团和非极性基团，这两种基团在不同的聚合物中表现出不同的相容性，从而显示出其在塑料中具有不同的相容性，决定了它与热塑性塑料具有良好的相容性。N、N-Z撑双硬脂酰胺，能使20～70%的颜（染）料，均匀地分布在其稳定而又开放的晶格中，也就是相与相之间垒砌成均匀分散相;另一方面N、N-Z撑双硬脂酰胺，对颜料的扩散、渗透、均匀分散等方面起重要作用。当色母在塑料中分散其间，晶格被破坏，迅速溶解于塑料中，从而在颜（染）料浓度较低的塑料中，使细微颜（染）料粒子迅速分散。

本发明的另一个要点是对颜（染）料的性能及其对树脂的适用性进行对比选择，筛选认定出适应本发明的高容量通用色母的无机颜料、有机颜料和染料，如表（二）。为了保证颜（染）料的粒度，对认定后的颜（染）料，采取超细研磨的办法，使其达到直径小于40微米的粉体，然后再将颜（染）料与载体相熔成均匀的予分散体。这样在着色塑料时，颜（染）料的均匀分布就得到了保证。

载体、颜（染）料选后，为了保证高容量通用塑胶色母具有完备的性能，还需加入相应的添加剂，即：光亮剂、润滑剂、分散剂、增粘剂、脱模剂。

高容量通用塑胶色母，还可派生出含有助剂的功能通用色母料，派生的功能母料有：发泡通用色母、抗氧通用色母、阻然通用色母等。

配方：（以下均用重量百分比计算）

（1）N、N-Z撑双硬脂酰胺，熔点130～145℃的N、N-Z撑双硬脂酰胺占20至70%;

（2）粒度小于40um的颜（染）料，系选用下列颜（染）料中的一种或几种：占20-70%。

钛百：（77891）        炭黑：（77265）

苯胺黑：（50440）        镉黄：（77199）

钛黄        铬钛黄

铬黄        803        联苯胺黄（21090等）

异吲哚满酮黄        永固黄（20040）

永固黄G        永固黄GG：（21105）

永固黄HR：（21108） 永固黄HS₂G

1130永固艳黄HGN 永固艳黄H₂R

1157大分子黄GRL        1156大分子黄GRL

大分子嫩黄4GL        萤光黄

联苯胺橙：（21110）        还原艳橙GR

分散橙：（11005）        永固橙GL

大分子橙GL        萤光橙

硫靛红：（73360）        镉红：（77202）

铁红：（77492）        喹吖啶酮红：（46500）

苝红：（71140）        联苯胺红：（12120）

永固红：F₅R 3112耐晒艳红SZBL

3118耐晒大红BBN 3120耐晒艳红B_DC

萤光红        蒽醌紫类

6520永固紫        颜料紫酱：（14830：1）

群青：（77007）        钴蓝：（74160）

4352        酞青蓝B        4342稳定型酞菁蓝BN

酞菁蓝：（74160）

永固紫RL：（51319）

永固棕5R

醇溶耐晒黄：（13900：1）

分散荧光黄FFL

萤光增白剂DBS

萤光增白剂OB

萤光增白剂KL

分散黄RGFL

分散荧光黄I

（3）润滑剂：聚乙烯蜡        0.5～5%

（4）扩散剂：松节油        2～10%

（5）增粘剂：松香        0.5～5%

（6）增亮剂：萤光增白剂0.1～3%

（7）脱模剂：白油和硬脂酸钙混合物或白油和硬脂酸锌混合物：

2～15%

（8）功能助剂：20～50%

发泡剂：AC

抗氧剂：抗氧剂2246

阻燃剂：锑白、四溴双酚A

附图说明：

图1        工艺流程图

本发明的工艺是：配方中的и、и-乙撑双硬脂酰胺、聚乙烯蜡、松香、硬脂酸钙（锌）均为粉体，细度为60～200目。

1、将配方所需的颜（染）料，置于MZ-200单筒式振动磨（温州矿山机械厂生产）中进行超细研磨，将颜（染）料研磨直至得到小于40微米粉体产物为止，并按配方所需的重量比例称取颜料，同时亦按配方定量称取添加剂。

2、（1）按配方重量份数将N、N-乙撑双硬脂酰胺加入GRH-200-D高速混合机（阜新塑料机械厂产）的混合锅中，充分搅拌，温度控制在50～80℃之间。

（2）按配方加入聚乙烯蜡、松香、萤光增白剂、白油和硬脂酸钙（锌）混合物等的重量份数。

（3）用喷射器将松节油喷到翻动的物料中。

（4）分两次加入配方所定颜料的重量份数，间隔时间为3-5分钟。

（5）当混合锅内混合均匀时，即行停车出料。

3、将混合均匀的物料直接加入到SJL-90挤出造粒机（哈尔滨塑料机械模具厂产）的料斗内。料斗中设置搅拌器和螺旋桨叶，采用强制加料的方法，以保证加料均匀。然后采用热切粒的方法，将物料制成统一规格的颗粒。

4、检验制出的颗粒，颗粒大小均一。称量包装，即得高容量通用塑胶色母的产品。

当配方中的N、N-乙撑双硬脂酰胺、聚乙烯蜡等为块状或颗粒固体，本发明还有另一个工艺方案：

1、将配方所需的颜（染）料，置于MZ-200单筒式振动磨中进行超细研磨，将颜（染）料研磨直至得到小于40微米粉体产物为止。并按配方百分比重量称取颜（染）料，同时亦按配方定量称取添加剂。

2、（1）按配方将N、N-乙撑双硬脂酰胺的重量加入高速混合锅内，同时加入聚乙烯蜡及白油和硬脂酸钙混合物的重量份数，开始混合升温，用电阻电热器加热，保持料温在130～145℃。

（2）用喷射器按配方重量份数将松节油喷施到翻动的物料中。

（3）物料完全融熔后，按配方重量份数加入松香和萤光增白剂，最后按配方重量份数分3次加入颜（染）料，间隔时间为5～15分钟。

（4）混合物料达到质量要求时，即行停车卸料冷却。

3、将物料冷却至室温，将其投入SCP-250塑料破碎机（衡阳塑料机机厂产）中粉碎成粒状。

4、将破碎好的粒料，投入SJL-90挤出造粒机料斗中，经热切粒，制成统一规格颗粒。

5、检验制出颗粒，颗粒大小均一，称量包装，即得高容量通用塑胶色母产品。

本发明有以下优点：

1、着色力强，浓缩度高，分散性佳，通常使用量只是在0.2～1%之间，对于透明制品，通常使用量为0.08～0.1%，就可得所需色度了，即色母：塑料二1：1000～1250。

2、适用于热塑性塑料，赋予塑料艳丽的色彩和光泽，对于聚合合物的力学性能无不良影响，并有助于提高加工效率和模具寿命。

3、熔点高于130℃，适合于热塑性塑料共混干燥。

4、载体与热塑性塑料相容性好，适用的比例范围广，因此而派生出含有助剂的功能母料，赋予塑料制品性能特征需要，功能通用色母通常用量在1～2.5%之间。

实施例1：

（1）将50%的颜（染）料一种或几种置于振动磨中，研磨成粒度小于40mm的粉体。

（2）熔点为141℃，细度大于60目的N、N-乙撑双硬脂酰胺35%，投入高速混合锅入在70～80℃予热搅拌。

（3）在混合锅内加入2%的聚乙蜡、1%的松香、0.5%的萤光增白剂，三种物质细度大于60目，同时加入8%的白油硬脂酸钙混合物。

（4）用喷射器将3.5%的松节油喷施到翻滚的物料中。

（5）两次加入颜（染）料，间隔时间5分钟。

（6）物料混合均匀后，将物料投入带搅拌器的挤出造粒机料斗中，通过挤出造粒机热切成颗粒大小均一的制品。

实施例2：

生产工艺过程和条件如1，配方如下所述：

（1）N、N-乙撑双硬脂酰胺        25%

（2）颜（染）料        60%

（3）润滑剂聚乙烯蜡        2%

（4）扩散剂松节油        2%

（5）增粘剂松香        2%

（6）光亮剂萤光增白剂        kL        1%

（7）脱模剂白油和硬脂酸钙混合物：        8%

实施例3：

（1）将45%的颜（染）料一种或几种，置研磨机中研磨成小于40um的粉体。

（2）熔点140℃的N、N-乙撑双硬脂酰胺40%加入高速混合锅内，同时加入2%的聚乙烯蜡，5%的白油和硬脂酸钙混合物，在135～145℃融熔，融熔过程喷施3%的松节油。

（3）融熔后的物料加入3%的松香，2%的萤光增白剂，最后分3次加入45%的颜（染）料，间隔时间10分钟。

（4）混合好的物料御出冷却至室温，经粉碎成粒状，然后将其投入挤出造机料斗中，经热切粒制成均一颗粒。

Claims (2)

1、高容量通用塑胶色母的配方，由载体、颜料或染料和添加剂组成，其特征在于载体是熔点是摄氏130度至145度的N，N-乙撑双硬酰胺，占色母重量百分比的20～70%，颜料或染料粒度小于40微米，占色母重量百分比20～60%，润滑剂聚乙烯蜡占色母重量的0.5～5%，分散剂松节油占色母重量2～10%，增粘剂松香占色母重量0.5～5%，光亮剂萤光增白剂占色母重量0.1～3%，脱模剂白油和硬脂酸钙的混合物占色母重量的2～15%。

2、高容量通用塑胶色母的工艺包括研磨、混合、挤出造粒三个步骤，其特征在于：

A.将染料或颜料研磨至直径小于40微米;

B.按配方把N，N-乙撑双硬脂酰胺放入锅中，充分搅拌，温度控制在摄氏50度至80度;

C.松节油喷到翻动的物料中;

D.分两次加入配方所规定颜料，第一次与第二次时间间隔为5分钟。

E.用强制加料与热切粒制颗粒。

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