CN104672602A - 一种改性高填充色母料及其制备方法 - Google Patents

一种改性高填充色母料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种改性高填充色母料及其制备方法,目的在于解决目前现有方法制备色母料时,采用纳米碳酸钙、色粉以及一定比例的粘连剂直接混合塑化造粒的方式,其中的碳酸钙无法与色粉很好溶合,导致所制备的产品存在色素分布不均匀、制品中出现细小孔洞,以及制品力学性能下降的问题。该色母料采用包括如下重量份数比的原料制成:碳酸钙、铝酸酯、硬脂酸、色粉、相容剂、分散剂、石蜡、线性低密度聚乙烯。本发明中的碳酸钙与色粉经双重改性后,能够有效结合,有效解决了碳酸钙和色粉混合后相溶性差的问题,有效拓展了色母料功的功效用途。本发明的色母料无嗅无毒,在下游制品中色素分散性能好,能提高下游制品的刚性的基础上提高其物理机械性能。

Description

一种改性高填充色母料及其制备方法
技术领域
本发明涉及材料领域,尤其是塑料领域,具体为一种改性高填充色母料及其制备方法。
背景技术
在塑料制品生产行业中,企业在生产有色塑料制品时,需要添加一定比例的色母料,对制品进行着色。然而,现今塑料材料市场上所售色母料的色素浓度较高,企业在有色塑料制品的生产过程中,难以控制色母料的添加量。同时,市售色母料的单位成本高,企业为节约生产成本,往往在制品中填充大量碳酸钙。由于碳酸钙的大量使用,且各种原料塑化温度、相容性均有差异,导致生产过程中的工艺复杂程度加大,同时降低了最终制品的使用性能。
反观现今有色塑料制品生产企业在色母料的生产时,往往采用纳米碳酸钙、色粉以及一定比例的粘连剂直接混合塑化造粒。而未经改性的纳米碳酸钙粒子表面具有许多水烃基,其表面是亲水疏油性的,易形成聚集体,分散性能差,难以分散于其他介质中,无法与色粉很好的溶合。采用该类生产方法所制备的色母料添加入塑料制品中时,很容易产生着色素分布不均匀、制品中出现细小孔洞,以及制品力学性能下降等问题。
因此,如何在提高碳酸钙和色粉混合后的使用性能基础上,拓展其功效用途,成为我国塑料材料行业一个新的课题。
发明内容
本发明的发明目的在于:针对目前现有方法制备色母料时,采用纳米碳酸钙、色粉以及一定比例的粘连剂直接混合塑化造粒的方式,其中的碳酸钙无法与色粉很好的溶合,导致所制备的产品存在色素分布不均匀、制品中出现细小孔洞,以及制品力学性能下降的问题,提供一种改性高填充色母料及其制备方法。本发明中的碳酸钙与色粉经双重改性后,能够有效结合,有效解决了碳酸钙和色粉混合后相溶性差的问题,有效拓展了色母料功的功效用途。本发明的色母料无嗅无毒,在下游制品中色素分散性能好,能提高下游制品的刚性的基础上提高其物理机械性能。同时,本发明能够有效减少制品生产中原料的种类,且色母料的单位成本低,能够在一定程度上为企业节约生产成本。
为了实现上述目的,本发明采用如下技术方案:
一种改性高填充色母料,采用包括如下重量份数比的组分制成:
采用包括如下重量份数比的组分制成:
前述色母料的制备方法,包括如下步骤:按配比称取各组分,将碳酸钙、色粉分别进行改性,并辅以具有粘连性能的线性低密度聚乙烯加热塑化,造粒成改性高填充色母料。
前述色母料的制备方法,包括如下步骤:
(1)按配比称取各组分,备用;
(2)将碳酸钙加入高速混料机内,高速搅拌至温度为80-90℃时,缓慢加入铝酸酯,继续搅拌至温度为100-105℃时,缓慢加入硬脂酸,再高速搅拌至110-115℃后,停止搅拌,将物料在设备中密闭静止10~120min,然后取出,得到一次改性碳酸钙;
(3)将一次改性碳酸钙加入高速混料机中,低速搅拌2-3min后,缓慢加入色粉,再高速搅拌至温度为70-75℃时,加入相容剂,继续搅拌至温度为80-85℃时,加入分散剂,再高速搅拌至90-95℃后,停止搅拌,物料在设备中密闭静止10~40min后,再加入石蜡,低速搅拌1~6min,最后加入线性低密度聚乙烯,低速搅拌2~8min,放料,得中间物料;
(4)将中间物料放入密炼机密炼,将密炼后的成品加入挤塑机中塑化造粒,即得本发明的色母料。
所述步骤2中,将碳酸钙加入高速混料机内,高速搅拌至温度为80-90℃时,缓慢加入铝酸酯,继续搅拌至温度为100-105℃时,缓慢加入硬脂酸,再高速搅拌至110-115℃后,停止搅拌,将物料在设备中密闭静止20min,得到一次改性碳酸钙。
所述步骤3中,将一次改性碳酸钙加入高速混料机中,低速搅拌2-3min后,缓慢加入色粉,再高速搅拌至温度为70-75℃时,加入相容剂,继续搅拌至温度为80-85℃时,加入分散剂,再高速搅拌至90-95℃后,停止搅拌,物料在设备中密闭静止15min后,再加入石蜡,低速搅拌3min,最后加入线性低密度聚乙烯,低速搅拌4min,放料,得中间物料。
所述步骤4中,采用双螺杆挤塑机进行塑化造粒。
针对前述问题,本发明提供一种改性高填充色母料及其制备方法,本发明能够有效解决碳酸钙和色粉混合后相溶性差的问题,有效拓展色母料功效用途。本发明的色母料无嗅无毒,在下游制品中色素分散性能好,在提高下游制品刚性的基础上,有效改善下游制品的物理机械性能。本发明通过对碳酸钙及色粉辅以改性助剂进行改性,有效提高了色粉在碳酸钙中的分散性和相溶性。同时,本发明能够减少下游制品生产中原料的种类(原来需要使用填充料和色母料,现在仅采用色母料即可),只需采用本发明的改性高填充色母料与制品生产所必须使用的基料混合,即能满足高品质有色塑料制品生产要求,并且本发明的色母料单位成本低,能在一定程度上为企业节约生产成本。同时,色母料中色粉的浓度低,易于控制色母料的色素浓度。经实际生产测定,采用本发明色母料所生产的塑料制品色素分布均匀,制品中无细小孔洞,且具有较好的力学性能。
本发明制备的改性高填充色母料的性能检测表如下表1所示。
表1本发明制备的改性高填充色母料的性能检测表
经测定,所制备的有色塑料的拉伸屈服应力为7~12Mpa,断裂拉伸应力为6.9~10.0Mpa,断裂拉伸应变率为220%~250%,相对现有技术具有显著的改进。
由于采用了上述技术方案,本发明的有益效果是:
(1)本发明中,碳酸钙和色粉经过双重改性后,碳酸钙粒子表面性能由无机性过渡为有机性,粒子吸附性加强,碳酸钙粒子与色粉充分融合;
(2)本发明所制备色母料的分散性能、热稳定性能都得以加强,添加比例亦可增加,且本发明色母料的使用成本低于传统色母料,在保持基础性能不变的基础上,本发明色母料的高添加比例能够为有色塑料制品生产企业节约生产成本,具有较好的经济效益;
(3)本发明的色母料不仅能提高有色塑料制品的刚性,而且对提高有色塑料制品的物理机械性能有着正向帮助;
(4)本发明的色母料在塑料制品中,可起到着色、加强终端产品各原材料在制品中的分散性、加强终端产品的物理机械性能等作用,功效用途广,可替换原塑料制品中部分功能原料,简化塑料制品生产工艺流程,降低下游有色制品的生产成本;
(5)本发明配方何莉,生产成本低,具有较好的市场应用前景。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征,或公开的所有方法或过程中的步骤,除了互相排斥的特征和/或步骤以外,均可以以任何方式组合。
本说明书中公开的任一特征,除非特别叙述,均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即,除非特别叙述,每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
实施例1
首先,按如下质量比称取各组分:
色母料的制作过程如下。
1、将称取的碳酸钙加入高速混料机内,高速搅拌至实测温度为80℃时,缓慢加入铝酸酯,继续高速搅拌至实测温度为100℃时,缓慢加入硬脂酸,再高速搅拌至实测温度110℃后,停止设备,然后物料在设备中密闭静止20分钟,取出,得到一次改性碳酸钙。
2、将得到的一次改性碳酸钙加入另一高速混料机中,低速搅拌2分钟后,缓慢加入色粉,转高速搅拌至实测温度70℃时,加入相容剂,再高速搅拌至实测温度80℃时,加入分散剂,高速搅拌至实测温度90℃时,停止设备,然后物料在设备中密闭静止15分钟,再加入石蜡,低速搅拌3分钟,然后加入线性低密度聚乙烯,低速搅拌4分钟后放料,得中间物料。
3、将中间物料放入密炼机密炼,将密炼后的成品加入双螺杆挤塑机中塑化造粒,即得改性高填充色母料。
实施例2
首先,按如下质量比称取各组分:
色母料的制作过程如下。
1、将称取的碳酸钙加入高速混料机内,高速搅拌至实测温度为83℃时,缓慢加入铝酸酯,继续高速搅拌至实测温度为102℃时,缓慢加入硬脂酸,再高速搅拌至实测温度112℃后,停止设备,然后物料在设备中密闭静止20分钟,取出,得到一次改性碳酸钙。
2、将得到的一次改性碳酸钙加入另一高速混料机中,低速搅拌2分钟后,缓慢加入色粉,转高速搅拌至实测温度71℃时,加入相容剂,再高速搅拌至实测温度80℃时,加入分散剂,高速搅拌至实测温度92℃时,停止设备,然后物料在设备中密闭静止15分钟,再加入石蜡,低速搅拌3分钟,然后加入线性低密度聚乙烯,低速搅拌4分钟后放料,得中间物料。
3、将中间物料放入密炼机密炼,将密炼后的成品加入双螺杆挤塑机中塑化造粒,即得改性高填充色母料。
实施例3
首先,按如下质量比称取各组分:
色母料的制作过程如下。
1、将称取的碳酸钙加入高速混料机内,高速搅拌至实测温度为83℃时,缓慢加入铝酸酯,继续高速搅拌至实测温度为103℃时,缓慢加入硬脂酸,再高速搅拌至实测温度111℃后,停止设备,然后物料在设备中密闭静止20分钟,取出,得到一次改性碳酸钙。
2、将得到的一次改性碳酸钙加入另一高速混料机中,低速搅拌3分钟后,缓慢加入色粉,转高速搅拌至实测温度72℃时,加入相容剂,再高速搅拌至实测温度81℃时,加入分散剂,高速搅拌至实测温度93℃时,停止设备,然后物料在设备中密闭静止15分钟,再加入石蜡,低速搅拌3分钟,然后加入线性低密度聚乙烯,低速搅拌4分钟后放料,得中间物料。
3、将中间物料放入密炼机密炼,将密炼后的成品加入双螺杆挤塑机中塑化造粒,即得改性高填充色母料。
实施例4
首先,按如下质量比称取各组分:
色母料的制作过程如下。
1、将称取的碳酸钙加入高速混料机内,高速搅拌至实测温度为88℃时,缓慢加入铝酸酯,继续高速搅拌至实测温度为104℃时,缓慢加入硬脂酸,再高速搅拌至实测温度113℃后,停止设备,然后物料在设备中密闭静止20分钟,取出,得到一次改性碳酸钙。
2、将得到的一次改性碳酸钙加入另一高速混料机中,低速搅拌3分钟后,缓慢加入色粉,转高速搅拌至实测温度73℃时,加入相容剂,再高速搅拌至实测温度83℃时,加入分散剂,高速搅拌至实测温度94℃时,停止设备,然后物料在设备中密闭静止15分钟,再加入石蜡,低速搅拌3分钟,然后加入线性低密度聚乙烯,低速搅拌4分钟后放料,得中间物料。
3、将中间物料放入密炼机密炼,将密炼后的成品加入双螺杆挤塑机中塑化造粒,即得改性高填充色母料。
实施例5
首先,按如下质量比称取各组分:
色母料的制作过程如下。
1、将称取的碳酸钙加入高速混料机内,高速搅拌至实测温度为90℃时,缓慢加入铝酸酯,继续高速搅拌至实测温度为105℃时,缓慢加入硬脂酸,再高速搅拌至实测温度115℃后,停止设备,然后物料在设备中密闭静止20分钟,取出,得到一次改性碳酸钙。
2、将得到的一次改性碳酸钙加入另一高速混料机中,低速搅拌3分钟后,缓慢加入色粉,转高速搅拌至实测温度75℃时,加入相容剂,再高速搅拌至实测温度85℃时,加入分散剂,高速搅拌至实测温度95℃时,停止设备,然后物料在设备中密闭静止15分钟,再加入石蜡,低速搅拌3分钟,然后加入线性低密度聚乙烯,低速搅拌4分钟后放料,得中间物料。
3、将中间物料放入密炼机密炼,将密炼后的成品加入双螺杆挤塑机中塑化造粒,即得改性高填充色母料。
对本发明实施例制备的产品的性能进行测定,测定结果如下表2所示。
表2测定结果
实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5
密度(g/cm3) 优等品 优等品 优等品 优等品 优等品
粒度(颗/g) 优等品 优等品 优等品 优等品 优等品
水份含量(%) 优等品 优等品 优等品 优等品 优等品
熔体质量流速速率(g/10min) 优等品 优等品 优等品 优等品 优等品
拉伸屈服应力(Mpa) 9.96 9.8 9.52 9.65 9.35
断裂拉伸应力(Mpa) 8.77 8.58 8.21 8.40 8.03
断裂拉伸应变率(%) 242 238 231 234 230
本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合,以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (7)

1.一种改性高填充色母料,其特征在于,采用包括如下重量份数比的组分制成:
碳酸钙             40-50份,
铝酸酯               2-3份,
硬脂酸               2-3份,
色粉                8-11份,
相容剂              1.5-3份,
分散剂            1-2.5份,
石蜡               3-5份,
线性低密度聚乙烯   30-36份。
2.根据权利要求1所述改性高填充色母料,其特征在于,采用包括如下重量份数比的组分制成:
碳酸钙                43份,
铝酸酯               2.5份,
硬脂酸               2.5份,
色粉                 10份,
相容剂                2份,
分散剂                2份,
石蜡                  4份,
线性低密度聚乙烯     34份。
3.根据权利要求1或2所述改性高填充色母料的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:按配比称取各组分,将碳酸钙、色粉分别进行改性,并辅以具有粘连性能的线性低密度聚乙烯加热塑化,造粒成改性高填充色母料。
4.根据权利要求1或2所述改性高填充色母料的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
(1)按配比称取各组分,备用;
(2)将碳酸钙加入高速混料机内,高速搅拌至温度为80-90℃时,缓慢加入铝酸酯,继续搅拌至温度为100-105℃时,缓慢加入硬脂酸,再高速搅拌至110-115℃后,停止搅拌,将物料在设备中密闭静止10~120min,然后取出,得到一次改性碳酸钙;
(3)将一次改性碳酸钙加入高速混料机中,低速搅拌2-3min后,缓慢加入色粉,再高速搅拌至温度为70-75℃时,加入相容剂,继续搅拌至温度为80-85℃时,加入分散剂,再高速搅拌至90-95℃后,停止搅拌,物料在设备中密闭静止10~40min后,再加入石蜡,低速搅拌1~6min,最后加入线性低密度聚乙烯,低速搅拌2~8min,放料,得中间物料;
(4)将中间物料放入密炼机密炼,将密炼后的成品加入挤塑机中塑化造粒,即得本发明的色母料。
5.根据权利要求4所述改性高填充色母料的制备方法,其特征在于,所述步骤2中,将碳酸钙加入高速混料机内,高速搅拌至温度为80-90℃时,缓慢加入铝酸酯,继续搅拌至温度为100-105℃时,缓慢加入硬脂酸,再高速搅拌至110-115℃后,停止搅拌,将物料在设备中密闭静止20min,得到一次改性碳酸钙。
6.根据权利要求4或5所述改性高填充色母料的制备方法,其特征在于,所述步骤3中,将一次改性碳酸钙加入高速混料机中,低速搅拌2-3min后,缓慢加入色粉,再高速搅拌至温度为70-75℃时,加入相容剂,继续搅拌至温度为80-85℃时,加入分散剂,再高速搅拌至90-95℃后,停止搅拌,物料在设备中密闭静止15min后,再加入石蜡,低速搅拌3min,最后加入线性低密度聚乙烯,低速搅拌4min,放料,得中间物料。
7.根据权利要求4-6任一项所述改性高填充色母料的制备方法,其特征在于,所述步骤4中,采用双螺杆挤塑机进行塑化造粒。
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