CN105255100B - 一种复合功能黑色染色剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种复合功能黑色染色剂及其制备方法，它由以下重量份数的原料制备而成无机纳米材料0.1～0.7份，色素炭黑6～8份，分散剂0.1份，润滑剂0.1～0.15份，消泡剂0.01份，乳化剂0.1～0.2份，偶联剂0.2份。其制备方法包括以下三个步骤：1、预分散：将纳米粒子和分散剂、润滑剂进行高速搅拌1‑3分钟；加入偶联剂搅拌1‑2分钟；再加入色素炭黑搅拌5‑8分钟；2、球磨分散或超声波分散；3、乳化处理：加入乳化剂、消泡剂和适量工艺水进行低速搅拌。该复合功能黑色染色剂采用纳米材料改性色素炭黑，其具有分散性好，染色性强，生产成本低，性能稳定等诸多优点。其制备方法操作工艺简便。
Description
技术领域
本发明涉及酚醛模塑料制品技术领域，具体涉及一种以纳米材料改性色素炭黑的用于酚醛模塑料制品的复合功能黑色染色剂及其制备方法。
背景技术
酚醛树脂是以苯酚和甲醛为原料在酸性催化剂（或碱性催化剂）条件下，聚合而成的高分子材料。它生产工艺稳定操作简单，原材料价格低廉，并且具有良好的耐热性，电绝缘性、耐腐蚀性、低发烟性、制品尺寸稳定性等诸多优点。因此，以酚醛树脂为主要原材料的酚醛模塑料（俗称电木粉）在家用电器、家用炊具、航空航天、汽车工业等许多领域都有广泛的应用。在众多的酚醛模塑料制品中，黑色产品占主导地位，大约占产品总量的95%以上。目前酚醛模塑料主要是用油溶苯胺黑和炭黑进行染色。
油溶苯胺黑是最早的有机合成染料。它具有着色力强，流动性好，吸光性能强，颜色稳定性好等优点。在酚醛模塑料中它易分散、染色力强，生产的产品即黑又亮。但是油溶苯胺黑在生产时，对环境污染比较严重；因含铬元素对人体生理健康上也有一定影响。随着我国《环境保护法》的严格实施，油溶苯胺黑的生产成本越来越高，销售价格也成倍的增长。在黑色酚醛模塑料中，配色成本已经占到了销售价格7%-9% 。已经严重影响企业的经济效益。炭黑也是古老的黑色染色剂之一并且较为经济。但是炭黑不宜分散，影响染色。现在工业生产的炭黑粒子近似球形，粒子直径介于微米和纳米之间。许多粒子常聚结成三维键支链状或团聚状态。炭黑的染色力与自身结构有着必要的相关联系，一般来讲结构高的炭黑较容易分散，但是染色力相对较低，结构低的炭黑染色力较高，但是在分散时需要更大的剪切力。色素炭黑是所有颜料中最难分散的一种。为了降低生产成本，提高企业效益，酚醛模塑料生产企业已经大量的应用炭黑来替代油溶苯胺黑。
目前，酚醛模塑料应用炭黑染色的主要工艺是把炭黑（或加入少量油黑）与酚醛树脂、木粉、乌洛托品、无机填料等其它材料共混后，在双辊开炼机上进行塑化和染色处理，然后冷却粉碎造粒。这种传统工艺对降低酚醛模塑料的染色成本有一定的效果；但是对炭黑分散和利用有一定的局限性。主要缺点如下：（1）用量比较大；（2）分散不均匀；（3）制品外观不美观；（4）制品较脆；（5）影响酚醛树脂的固化速度；（6）易污染生产环节。
发明内容
为了克服原有技术的不足，本发明提供了一种复合功能黑色染色剂及其制备方法，该复合功能黑色染色剂采用纳米材料改性色素炭黑，其具有分散性好，染色性强，生产成本低，性能稳定等诸多优点。该复合功能黑色染色剂的制备方法操作工艺简便。
本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：一种复合功能黑色染色剂，其组成原料包括无机纳米材料、色素炭黑、分散剂、润滑剂、消泡剂、乳化剂和偶联剂。所述复合功能黑色染色剂由以下重量份数的原料制备而成：无机纳米材料0.1～0.7份，色素炭黑6～8份，分散剂0.1份，润滑剂0.1～0.15份，消泡剂0.01份，乳化剂0.1～0.2份，偶联剂0.2份。
所述无机纳米材料为纳米碳酸钙、纳米蒙脱土和纳米二氧化硅中的一种或多种组合。
所述复合功能黑色染色剂由以下重量份数的原料制备而成：纳米碳酸钙0～0.1份，纳米蒙脱土0.1～0.3份，纳米二氧化硅0～0.4份，色素炭黑6～8份，分散剂0.1份，润滑剂0.1～0.15份，消泡剂0.01份，乳化剂0.1～0.2份，偶联剂0.2份。
所述偶联剂为硅烷偶联剂。
本发明的复合功能黑色染色剂的制备方法，按以下步骤进行：
步骤1：预分散
将纳米碳酸钙、纳米蒙脱土和纳米二氧化硅置于高速搅拌机中；加分散剂、润滑剂，经高速搅拌，时间1-3分钟；再加入偶联剂，继续搅拌1-2分钟；然后加入色素炭黑，继续搅拌5-8分钟，保持温度在25℃~45℃。
步骤2：球磨分散或超声波分散
将步骤1所得物料投入球磨机或超声波分散设备中，进一步分散，温度在25℃~45℃。
步骤3：乳化处理
将步骤2制备的物料投放到乳化器中，加入乳化剂、消泡剂并且适当加入一些工艺水进行低速搅拌，待物料搅拌均匀并呈稠状为止。
本发明的有益效果在于：该复合功能黑色染色剂采用纳米材料改性色素炭黑，其具有分散性好，染色性强，生产成本低，性能稳定等诸多优点。该复合功能黑色染色剂的制备方法操作工艺简便，具有较大的市场价值和使用价值。
具体实施方式
为了使本发明的上述技术内容能更容易地被本领域一般技术人员所理解，下面结合具体实施例对本申请进一步的说明。
根据本发明的技术内容制备型号F081-A和型号F082-A的复合功能黑色染色剂。复合功能黑色染色剂的配方见表1，表1中的用量为重量份数比。
实施例1
制备型号F081-A的复合功能黑色染色剂。其由以下重量份数的原料制备而成：纳米碳酸钙0.1份，纳米蒙脱土0.3份，色素炭黑6份，分散剂0.1份，润滑剂0.1份，消泡剂0.01份，乳化剂0.2份，偶联剂0.2份。
型号F081-A的复合功能黑色染色剂的制备方法，按以下步骤进行：
步骤1：预分散
将纳米碳酸钙和纳米蒙脱土置于高速搅拌机中；加分散剂、润滑剂，经高速搅拌，时间1-3分钟；再加入偶联剂，继续搅拌1-2分钟；然后加入色素炭黑，继续搅拌5-8分钟，保持温度在25℃~45℃。
步骤2：球磨分散或超声波分散
将步骤1所得物料投入球磨机或超声波分散设备中，进一步分散，温度在25℃~45℃。
步骤3：乳化处理
将步骤2制备的物料投放到乳化器中，加入乳化剂、消泡剂并且适当加入一些工艺水进行低速搅拌，待物料搅拌均匀并呈稠状为止。
实施例2
制备型号F082-A的复合功能黑色染色剂。其由以下重量份数的原料制备而成：纳米蒙脱土0.1份，纳米二氧化硅0.4份，色素炭黑8份，分散剂0.1份，润滑剂0.15份，消泡剂0.01份，乳化剂0.1份，偶联剂0.2份。
型号F082-A的复合功能黑色染色剂的制备方法，按以下步骤进行：
步骤1：预分散
将纳米蒙脱土和纳米二氧化硅置于高速搅拌机中；加分散剂、润滑剂，经高速搅拌，时间1-3分钟；再加入偶联剂，继续搅拌1-2分钟；然后加入色素炭黑，继续搅拌5-8分钟，保持温度在25℃~45℃。
步骤2：球磨分散或超声波分散
将步骤1所得物料投入球磨机或超声波分散设备中，进一步分散，温度在25℃~45℃。
步骤3：乳化处理
将步骤2制备的物料投放到乳化器中，加入乳化剂、消泡剂并且适当加入一些工艺水进行低速搅拌，待物料搅拌均匀并呈稠状为止。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (8)
1.一种复合功能黑色染色剂，用于酚醛模塑料制品，其组成原料包括无机纳米材料、色素炭黑、分散剂、润滑剂、消泡剂、乳化剂和偶联剂，其特征在于，所述复合功能黑色染色剂由以下重量份数的原料制备而成：无机纳米材料0.1～0.7份，色素炭黑6～8份，分散剂0.1份，润滑剂0.1～0.15份，消泡剂0.01份，乳化剂0.1～0.2份，偶联剂0.2份；将无机纳米材料先置于高速搅拌机中，然后再加入分散剂和润滑剂，经高速搅拌后再加入偶联剂，继续搅拌，从而制成用于改性色素炭黑的改性溶剂，然后再加入色素炭黑，继续搅拌并保温，实现对色素炭黑的改性处理。
2.根据权利要求1所述的复合功能黑色染色剂，其特征在于，所述无机纳米材料为纳米碳酸钙、纳米蒙脱土和纳米二氧化硅中的一种或多种组合。
3.根据权利要求2所述的复合功能黑色染色剂，其特征在于，所述复合功能黑色染色剂由以下重量份数的原料制备而成：纳米碳酸钙0～0.1份，纳米蒙脱土0.1～0.3份，纳米二氧化硅0～0.4份，色素炭黑6～8份，分散剂0.1份，润滑剂0.1～0.15份，消泡剂0.01份，乳化剂0.1～0.2份，偶联剂0.2份。
4.根据权利要求1、2或3中任一项所述的复合功能黑色染色剂，其特征在于，所述偶联剂为硅烷偶联剂。
5.一种如权利要求1所述的复合功能黑色染色剂的制备方法，其特征在于，按以下步骤进行：
步骤1：预分散
将无机纳米材料置于高速搅拌机中；加分散剂、润滑剂，经高速搅拌，时间1-3分钟；再加入偶联剂，继续搅拌1-2分钟；然后加入色素炭黑，继续搅拌5-8分钟，保持温度在25℃~45℃；
步骤2：球磨分散或超声波分散
将步骤1所得物料投入球磨机或超声波分散设备中，进一步分散，温度在25℃~45℃；
步骤3：乳化处理
将步骤2制备的物料投放到乳化器中，加入乳化剂、消泡剂并且适当加入一些工艺水进行低速搅拌，待物料搅拌均匀并呈稠状为止。
6.根据权利要求5所述的复合功能黑色染色剂的制备方法，其特征在于，所述无机纳米材料为纳米碳酸钙、纳米蒙脱土和纳米二氧化硅中的一种或多种组合。
7.根据权利要求5所述的复合功能黑色染色剂的制备方法，其特征在于，所述复合功能黑色染色剂由以下重量份数的原料制备而成：纳米碳酸钙0～0.1份，纳米蒙脱土0.1～0.3份，纳米二氧化硅0～0.4份，色素炭黑6～8份，分散剂0.1份，润滑剂0.1～0.15份，消泡剂0.01份，乳化剂0.1～0.2份，偶联剂0.2份。
8.根据权利要求5、6或7中任一项所述的复合功能黑色染色剂的制备方法，其特征在于，所述偶联剂为硅烷偶联剂。
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