CN106751931B - 一种复合色饼及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于高分子化学及聚合物领域，具体涉及一种复合色饼及其制备方法，包括以下重量份数的组分：载体20～60份、钛白粉20～40份、钛黄20～30份、铁红1～6份、炭黑0.5～3份、稳定剂1～5份、增塑剂25～55份、三氧化二锑100～200份、润滑剂0.5～4份和纳米碳酸钙2～6份。本发明通过加入纳米碳酸钙作为分散剂，并且严格控制纳米碳酸钙的粒径和比表面积，从而克服了高含量的钛白粉分散性不好的问题，另外，通过对钛白粉的晶型和粒径的选择，并控制不同粒径钛白粉的比例，使其具有更高的分散性和遮盖力，从而制备得到一种质量上乘的复合色饼，适于大范围应用。

Description

一种复合色饼及其制备方法

技术领域

本发明属于高分子化学及聚合物领域，具体涉及一种复合色饼及其制备方法。

背景技术

色饼是由树脂和大量颜料或染料配制成高浓度颜色的混合物，加工时用少量色母料和未着色树脂掺混，就可达到设计颜料浓度的着色树脂或制品。色饼广泛应用于聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、ABS、尼龙、PC、PMMA、PET等树脂中，生产出了五颜六色的纤维、服装、日用塑料、电线及电缆、家用电器、农用薄膜、汽车配件、保健器械等制品。

中国专利申请CN104004300A公开了一种色母料配方，包括载体75～85％、添加剂5～6％、分散剂3～5％、珠光粉2～3％、颜料1～2％、有机脂1～2％、石蜡3～5％；其中，所述颜料为酞菁红、酞菁蓝、酞菁绿、耐晒大红、大分子红、大分子黄、永固黄、永固紫、偶氮红中的一种或者几种混合。该色母料颜色种类较多，光泽度好，可控性强。但该色母中永固黄不耐高温，在加工过程中容易产生色变，影响制品的正常颜色。

中国专利申请CN1524902A公开了一种软质聚氯乙烯专用色饼及其制造方法，其包括聚氯乙烯树脂100份、颜料为5～200份、增塑剂为50～200份、挤出加工助剂为1～10份、热稳定剂为1～10份和分散剂为10～30份。该色饼其分散性和均匀化程度均高于已有的色饼，在透明PVC薄膜着色方面具有特别的优势。但其色饼中颜料的分散性不好，导致制品的着色力不够。

另外，目前市场上的色母料均存在色差难以控制，批次间色差较大，难以满足客户的要求的问题。而在实际中，对色饼本身的色差控制是关键，它是衡量色饼制造商的产品质量水平的首选指标。在实际生产中，色差通常表现在色饼样品与客户要求色饼间的色差，色饼样品与批量订货产品的色差，色饼供货批次间色差，基料品种或牌号改变后产生的色差等等方面。

因此，如何提供一种不易色变，着色力强同时色差极小的色饼成为了目前行业内亟需解决的技术问题。

发明内容

为了解决现有技术中存在的技术问题，本发明的目的在于提供一种复合色饼及其制备方法，以解决以上缺陷。

本发明提供了一种复合色饼，包括以下重量份数的组分：载体20～60份、钛白粉20～40份、钛黄20～30份、铁红1～6份、炭黑0.5～3份、稳定剂1～5份、增塑剂25～55份、三氧化二锑100～200份、润滑剂0.5～4份和纳米碳酸钙2～6份。

优选地，所述的复合色饼包括以下重量份数的组分：载体40份、钛白粉28份、钛黄24份、铁红3.6份、炭黑0.8份、稳定剂4份、增塑剂54份、三氧化二锑150份、润滑剂2份和纳米碳酸钙3份。

优选地，所述的复合色饼包括以下重量份数的组分：载体20份、钛白粉20份、钛黄20份、铁红1份、炭黑0.5份、稳定剂1份、增塑剂25份、三氧化二锑100份、润滑剂0.5份和纳米碳酸钙2份。

优选地，所述的复合色饼包括以下重量份数的组分：载体60份、钛白粉40份、钛黄30份、铁红6份、炭黑3份、稳定剂5份、增塑剂55份、三氧化二锑200份、润滑剂4份和纳米碳酸钙6份。

优选地，所述纳米碳酸钙的粒径为0.01～0.06μm，比表面积为33～52m²/g。

优选地，所述纳米碳酸钙的粒径为0.05μm，比表面积为41m²/g。

优选地，所述载体选自聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯和聚苯乙烯中的一种。

优选地，所述载体选自聚氯乙烯。

优选地，所述稳定剂为钙锌稳定剂。

优选地，所述增塑剂选自环氧大豆油、911P、DOTP和TOTM中的一种或几种。

优选地，所述增塑剂由环氧大豆油和911P按1:(0.1～1)的重量比组成。

优选地，所述润滑剂选自硬脂酸锌和硬脂酸钙中的一种。

优选地，所述润滑剂选自硬脂酸锌。

优选地，所述钛白粉为金红石型钛白粉，平均粒径为0.15～0.2μm，其中，粒径在0.5～5μm之间的粒子占比为2.5～4.8％。

优选地，所述金红石型钛白粉的平均粒径为0.18μm，其中，粒径在0.5～5μm之间的粒子占比为3.6％。

优选地，所述炭黑的平均粒径为5～13nm。

优选地，所述炭黑的平均粒径为9.7nm。

相应地，本发明还提供了一种制备如权利要求上述复合色饼的方法，包括以下步骤：

A)称取各原料，投入混合缸中混合，100～150℃混合10～30min后移入三辊研磨机研磨、分散；

B)将研磨后分散的物料经二辊机压饼成型，辊筒温度60～80℃，经裁剪机切割，包装即得。

本发明中钛白粉能够提高制品的遮光性，而钛白粉的粒径以及粒径分布不仅直接影响钛白粉的白度、消色力、遮盖力等颜料性质，还关系到钛白粉的分散稳定性、光泽、耐候性等应用性能。一般来说，粒径较大的钛白粉具有更高的遮盖力，但是大粒径的钛白粉对制品的光泽度有较大的影响。发明人在长期的理论和实践结合中，得出，当钛白粉的平均粒径为0.15～0.2μm，并且控制粒径在0.5～5μm之间的粒子的占比为2.5～4.8％时，钛白粉具有更高的遮盖力和光泽度。这一点是发明人意想不到的，因为，在发明人过往的经验中，当钛白粉粒径大于0.5μm时，制品容易出现光泽度不好等问题，但是本发明加入了较大粒径的钛白粉(0.5～5μm)后，制品的性能没有预料之中的降低反而提高了。其中，钛白粉更优选为平均粒径为0.18μm，其中，粒径在0.5～5μm之间的粒子占比为3.6％。

但是高含量且部分粒径较大的钛白粉在制品中难以分散开。本发明利用纳米碳酸钙作为分散剂，其与现有技术中常用的分散剂相比，纳米碳酸钙具有以下优点：(1)成本低、分散性好；(2)与树脂相容性好，能有效提高制品的光泽度。但是，纳米碳酸钙的粒径、比表面积对其性能有较大的影响。发明人经过多次实践和调试，发现，粒径为0.01～0.06μm，比表面积为33～52m²/g的纳米碳酸钙对钛白粉具有很好的分散能力，且纳米碳酸钙具有空间位阻效应，其对粒径较大的钛白粉具有悬浮作用，起到防沉降的作用，加入纳米碳酸钙后，钛白粉的分散性明显提高，但是遮盖力却不会降低。

另外，在实际生产中，颜料分散程度对色饼的色差有较大的影响。本发明通过合理的选择颜料的组成和控制其粒径范围和比例，同时通过严格选择适合体系的分散剂，能够克服现有技术中色饼色差难以控制的问题，最终得出颜色色差极小，质量上乘的色饼。

本发明中铁红、钛黄和炭黑其耐温性均在1000℃以上，故在加工过程中不会发生色变，且三种颜料的安全性高。

与现有技术相比，本发明复合色饼具有以下优势：

1)本发明色饼具有色差小、着色力强、遮盖力高等优点，并且制备简单，易于操作，适于大范围推广应用。

2)本发明通过加入纳米碳酸钙作为分散剂，并且严格控制纳米碳酸钙的粒径和比表面积，从而克服了高含量的钛白粉分散性不好的问题，另外，通过对钛白粉的粒径的选择，并控制不同粒径钛白粉的比例，使其具有更高的分散性和遮盖力。

3)本发明通过合理的选择颜料的组成和控制其粒径范围和比例，同时通过严格选择适合体系的分散剂，能够克服现有技术中色饼色差难以控制的问题，最终得出颜色色差极小，质量上乘的色饼。

具体实施方式：

以下通过具体实施方式的描述对本发明作进一步说明，但这并非是对本发明的限制，本领域技术人员根据本发明的基本思想，可以做出各种修改或改进，但是只要不脱离本发明的基本思想，均在本发明的范围之内。

实施例1、一种复合色饼

本发明实施例1所述色饼由以下重量份数的组分组成：聚乙烯20份、钛白粉20份、钛黄20份、铁红1份、炭黑0.5份、钙锌稳定剂1份、增塑剂25份、三氧化二锑100份、硬脂酸锌0.5份和纳米碳酸钙2份。其中，所述钛白粉为金红石型钛白粉，平均粒径为0.15μm，其中，粒径在0.5～5μm之间的粒子占比为2.5％，所述炭黑的平均粒径为5nm，所述纳米碳酸钙的粒径为0.01μm，比表面积为33m²/g，所述增塑剂由环氧大豆油和911P按1:0.1的重量比组成。

制备方法：

A)称取各原料，投入混合缸中混合，130℃混合20min后移入三辊研磨机研磨、分散；

B)将研磨后分散的物料经二辊机压饼成型，辊筒温度70℃，经裁剪机切割，包装即得。

实施例2、一种复合色饼

本发明实施例2所述色饼由以下重量份数的组分组成：聚氯乙烯40份、钛白粉28份、钛黄24份、铁红3.6份、炭黑0.8份、钙锌稳定剂4份、增塑剂54份、三氧化二锑150份、硬脂酸锌2份和纳米碳酸钙3份。其中，所述钛白粉为金红石型钛白粉，平均粒径为0.18μm，其中，粒径在0.5～5μm之间的粒子占比为3.6％，所述炭黑的平均粒径为9.7nm，所述纳米碳酸钙的粒径为0.05μm，比表面积为41m²/g，所述增塑剂由环氧大豆油和911P按1:0.5的重量比组成。

制备方法如实施例1。

实施例3、一种复合色饼

本发明实施例3所述色饼由以下重量份数的组分组成：聚丙烯60份、钛白粉40份、钛黄30份、铁红6份、炭黑3份、钙锌稳定剂5份、增塑剂55份、三氧化二锑200份、硬脂酸锌4份和纳米碳酸钙6份。其中，所述钛白粉为金红石型钛白粉，平均粒径为0.2μm，其中，粒径在0.5～5μm之间的粒子占比为4.8％，所述炭黑的平均粒径为13nm，所述纳米碳酸钙的粒径为0.06μm，比表面积为52m²/g，所述增塑剂由环氧大豆油和911P按1:1的重量比组成。

制备方法如实施例1。

对比例1、一种复合色饼

对比例1与实施例2的区别在于：所述钛白粉中粒径在0.5～5μm之间的粒子占比为2.0％，其余参数及操作如实施例2。

对比例2、一种复合色饼

对比例2与实施例2的区别在于：所述钛白粉中粒径在0.1～5μm之间的粒子占比为3.6％，其余参数及操作如实施例2。

对比例3、一种复合色饼

对比例3与实施例2的区别在于：所述纳米碳酸钙的粒径为0.08μm，比表面积为63m²/g，其余参数及操作如实施例2。

对比例4、一种复合色饼

对比例4与实施例2的区别在于：所述载体为PPR树脂，其余参数及操作如实施例2。

对比例5、一种复合色饼

对比例5与实施例2的区别在于：用聚乙烯蜡替代纳米碳酸钙，其余参数及操作如实施例2。

试验例一、性能测试

取本发明实施例1～3以及对比例1～5所述复合色饼，对其外观、着色强度、总色差、耐热性、耐酸、耐碱性、耐迁移性/分散性和透光率进行测试，测试标准如表1所示，测试结果如表2所示。

表1测试标准

表2测试结果

由上表2可知，本发明实施例1～3所述复合色饼质量上乘，同时色饼颜色色差极小，其中，尤以实施例2所述复合色饼的各方面性能最佳，为本发明最佳实施例。

值得提出的是，各对比例与实施例2相比，各项性能均有所下降，其中：

对比例1降低了粒径为0.5～5μm的钛白粉的占比，其总色差有明显提高，且其透光率和分散性均有明显下降，一般，粒径在0.2～0.3μm的钛白粉具有最佳的性能，而粒径在0.5μm以上的钛白粉的遮盖力、分散性等均有所下降，但本发明加入粒径较大的钛白粉(0.5～5μm)，所得的色饼各项性能没有预料之中的降低反而提高了，这一点是发明人意料不到的。

对比例2中所述钛白粉粒径在0.1～5μm之间的粒子占比为3.6％，其增加了小粒径的钛白粉的比例，其着色强度和总色差有明显下降。

对比例3中纳米碳酸钙的粒径增加了0.02μm，其所得色饼的各项指标均有所下降，对比例4中载体为PPR树脂，其所得色饼的各项指标与实施例2相比有明显下降，这说明，载体树脂的变换对色饼的分散性、透光率、色差等有一定的影响。对比例5用现有技术中常用的分散剂替换本发明中的纳米碳酸钙，显然，纳米碳酸钙更适用于本发明体系。

Claims (8)

1.一种复合色饼，其特征在于，由以下重量份数的组分制成：载体20～60份、钛白粉20～40份、钛黄20～30份、铁红1～6份、炭黑0.5～3份、稳定剂1～5份、增塑剂25～55份、三氧化二锑100～200份、润滑剂0.5～4份和纳米碳酸钙2～6份；所述纳米碳酸钙的粒径为0.01～0.06μm，比表面积为33～52m²/g；所述钛白粉为金红石型钛白粉，平均粒径为0.15～0.2μm，其中，粒径在0.5～5μm之间的粒子占比为2.5～4.8％，所述炭黑的平均粒径为5～13nm。

2.如权利要求1所述的复合色饼，包括以下重量份数的组分：载体40份、钛白粉28份、钛黄24份、铁红3.6份、炭黑0.8份、稳定剂4份、增塑剂54份、三氧化二锑150份、润滑剂2份和纳米碳酸钙3份。

3.如权利要求1所述的复合色饼，其特征在于，所述纳米碳酸钙的粒径为0.05μm，比表面积为41m²/g。

4.如权利要求1或2所述的复合色饼，其特征在于，所述载体选自聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯和聚苯乙烯中的一种。

5.如权利要求1或2所述的复合色饼，其特征在于，所述稳定剂为钙锌稳定剂；所述增塑剂选自环氧大豆油、911P、DOTP和TOTM中的一种或几种。

6.如权利要求1或2所述的复合色饼，其特征在于，所述润滑剂选自硬脂酸锌和硬脂酸钙中的一种。

7.如权利要求1所述的复合色饼，其特征在于，所述金红石型钛白粉的平均粒径为0.18μm，其中，粒径在0.2～0.25μm的粒子占比为10％，所述炭黑的平均粒径为9.7nm。

8.一种制备如权利要求1～7任一所述的复合色饼的方法，其特征在于，包括以下步骤：

A)称取各原料，投入混合缸中混合，100～150℃混合10～30min后移入三辊研磨机研磨、分散；

B)将研磨后分散的物料经二辊机压饼成型，辊筒温度60～80℃，经裁剪机切割，包装即得。