CN107778998B - 一种适用于聚氨酯弹性体的着色色浆 - Google Patents

Abstract

本发明属于高分子材料领域，具体的，涉及一种适用于聚氨酯弹性体的着色色浆，所述的色浆包括颜料及包覆在颜料外的含钛化合物和硅烷偶联剂，所述颜料的粒径为1～4μm；所述含钛化合物与硅烷偶联剂的质量比为1：(2.5～5)且在颜料表层的包覆量为30～55％；本发明提供的着色色浆，在颜料表面处理形成的包覆层，不仅提高了颜料的着色能力，而且该着色色浆在聚氨酯弹性体表面附着牢固，不易褪色；通过颜料表面的改性处理，相比于传统的颜料着色，具有更好的耐光性和耐候性。

Description

一种适用于聚氨酯弹性体的着色色浆

技术领域

本发明属于高分子材料领域，具体的，涉及一种适用于聚氨酯弹性体的着色色浆。

背景技术

色浆，顾名思义是一种有颜色的浆料，是利用不同的颜料，通过对颜料表面处理、表面包裹等技术，经过严密的加工工艺研制而成。根据色浆所使用的溶剂不同，色浆又分为水性色浆、油性色浆、水油通用色浆等；根据色浆的用途不同又分为涂料色浆、胶带色浆、造纸色浆、纺织色浆、机械色浆、玩具色浆、乳胶制品色浆等；根据使用色浆的工具不同，人们把色浆简单的分为工厂用色浆和机用色浆等等。色浆在自然界里协同着装扮整个世界，小到穿着打扮、日用、玩具等，大到桥梁、房屋建筑等，无不适展示着五颜六色的色彩。

聚氨酯弹性体为聚合物主链上含有较多的氨基甲酸酯基团的系列弹性体材料，实为聚氨基甲酸酯橡胶，简称为聚氨酯橡胶或聚氨酯弹性体。聚合物链除含有氨基甲酸酯基团外，还含有酯基、醚基、脲基、芳基和脂肪链等，通常是由低聚物多元醇、多异氰酸酯和扩链剂反应而成，聚氨酯弹性体随使用原料和配比、反应方式和条件等的不同，形成不同的结构和品种类型，

现有技术中，对于聚氨酯弹性体的着色，一般采用颜料粉直接添加的方式，或有些涂料厂家自己简单的把颜料制成浆料，然后进行着色，这样做存在很大的弊端，如颜色重现性不好，着色不够均匀；另外，由于缺少专业的技术和工艺，颜料颗粒比较粗，着色力很差；此外，经过着色后的聚氨酯弹性体耐光性、耐候性差，容易出现褪色、粉化的现象。

发明内容

针对现有技术中的问题，本发明的目的在于提供一种适用于聚氨酯弹性体的着色色浆，提高聚氨酯弹性体的着色稳定性。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：一种适用于聚氨酯弹性体的着色色浆，所述的色浆包括颜料及包覆在颜料外的含钛化合物和硅烷偶联剂，所述颜料的粒径为1～4μm；所述含钛化合物与硅烷偶联剂的质量比为1：(2.5～5)且在颜料表层的包覆量为30～55％。

本发明所述的色浆由颜料及包覆在颜料外的含钛化合物和硅烷偶联剂组成，所述的含钛化合物易于控制在较窄的粒径分布，且其平均粒径接近光线有效散射的理想粒径，具有良好的遮盖力；所述的硅烷偶联剂对颜料进行表面疏水改性，提高其与聚氨酯弹性体的相容性，改善在聚氨酯弹性体表面着色后的耐光性和耐候性，避免出现褪色或粉化的现象。

本发明对所述的颜料的种类不做特殊的限定，可以为所属领域技术人员所熟知的，如无机颜料或有机颜料。更具体的，所述的无机颜料可以列举出氧化铁、四氧化三铁、炭黑、氧化钴、氧化镍或氧化锌中的一种或一种以上的混合物；所述的有机颜料包括偶氮颜料、酞箐、喹吖啶酮颜料中的一种，具体的，如颜料黄93、颜料黄95、颜料黄128、颜料红144、颜料红166、颜料红214、颜料红242、颜料红262、颜料棕23、颜料棕41、酞箐蓝、酞箐绿、颜色紫19、颜料红122中的一种或一种以上的混合物。

含钛化合物与硅烷偶联剂在颜料表层的包覆量为30～55％，当包覆量低于30％时，颜料的遮盖力不好，而且颜料与聚氨酯弹性体的结合力较弱，耐光性及耐候性能较差，而高于55％时，颜料的着色能力不够，因此最佳的包覆量为30～55％。

进一步的，根据本发明，为了提高所述的颜料的着色能力及分散能力，所述的颜料经以下工艺进行预处理：向颜料中加入1～1.5倍量的溶剂，在研磨机中研磨活化20～60min，研磨的温度为50～70℃。

所述溶剂的作用在于将颜料分散进去后再进行研磨，提高研磨的效率及颜料的分散效果，所述的溶剂可以根据具体的颜料的种类进行选择，所述的溶剂可以为所属领域技术人员所熟知的，具体的如水、丙酮、N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基乙酰胺、二甲基乙酰胺、二氯甲烷、磷酸三乙酯、丙酮、三氯甲烷、甲苯、乙醇、醋酸、乙酸乙酯、甲酸、氯仿、四氢呋喃和二甲基亚砜中的至少一种。

进一步的，根据本发明，所述的含钛化合物为二氧化钛。

进一步的，所述的二氧化钛的粒径为0.1～0.3μm，位于该范围粒径的二氧化钛能对光线进行有效的散射，具有良好的遮盖力。

根据本发明，本发明中所述的硅烷偶偶联剂的作用在于提高颜料粒子与聚氨酯弹性体的相容性，提高着色后的聚氨酯弹性体的耐候性，避免出现褪色、掉粉的现象，所述的硅烷偶联剂为N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-巯丙基三乙氧基硅烷、γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷中的一种或至少一种以上的混合物。

本发明所述的适用于聚氨酯弹性体的着色色浆的制备方法包括以下步骤：

(1)对颜料进行预处理；

(2)在步骤(1)中的混合物中加入二氧化钛，经均质乳化剂剪切混合60～100min，然后加入硅烷偶联剂，升温至40～85℃，继续搅拌混合30～60min；

(3)向上述混合物中加入0.1～0.2倍量的硅酸钠溶液和0.15～0.3倍量的硫酸铝溶液，并用碱性物质调节pH到6.5～7.5，然后经压滤、水洗、烘干和粉碎得到所述的着色色浆。

上述步骤(3)中，碱性物质的作用在于调节pH，所述的碱性物质为无机碱和/或有机碱，具体可以为碱金属氢氧化物、碱土金属氢氧化物、脲及其衍生物和有机胺中的至少一种，进一步优选的，所述碱性物质为氢氧化钠、氢氧化锂、氢氧化钾、四甲基氢氧化铵中的至少一种。

本发明提供的着色色浆的制备方法，工艺简单，易于操作，便于大规模工业应用。

本发明具有以下技术效果：

1、本发明提供的着色色浆，在颜料表面处理形成的包覆层，不仅提高了颜料的着色能力，而且该着色色浆在聚氨酯弹性体表面附着牢固，不易褪色；

2、本发明提供的着色色浆，适用于聚氨酯弹性体的着色，通过颜料表面的改性处理，相比于传统的颜料着色，具有更好的耐光性和耐候性。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐明本发明。

实施例1

一种适用于聚氨酯弹性体的着色色浆，包括颜料黄93及包覆在颜料黄93外的二氧化钛和N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷，所述颜料黄93的粒径为2μm；所述二氧化钛与N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷的质量比为1：2.6，且在颜料黄93表层的包覆量为45％。

该着色色浆的制备方法为：

(1)向200g颜料黄93中加入225mL的水，在研磨机中研磨活化40min，研磨的温度为60℃；

(2)在步骤(1)中的混合物中加入25g平均粒径为0.2μm的二氧化钛，经均质乳化剂剪切混合80min，然后加入65g N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷，升温至60℃，继续搅拌混合45min；

(3)向上述混合物中加入0.15倍量的硅酸钠溶液和0.2倍量的硫酸铝溶液，并用碱性物质调节pH到7.0，然后经压滤、水洗、烘干和粉碎得到所述的着色色浆。

实施例2

一种适用于聚氨酯弹性体的着色色浆，包括颜料黄95及包覆在颜料黄95外的二氧化钛和N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷，所述颜料黄95的粒径为1μm；所述二氧化钛与N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷的质量比为1：4.3，且在颜料黄95表层的包覆量为32％。

该着色色浆的制备方法为：

(1)向200g颜料黄95中加入200mL的甲苯，在研磨机中研磨活化50min，研磨的温度为55℃；

(2)在步骤(1)中的混合物中加入12g平均粒径为0.1μm的二氧化钛，经均质乳化剂剪切混合90min，然后加入52g N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷，升温至80℃，继续搅拌混合40min；

(3)向上述混合物中加入0.18倍量的硅酸钠溶液和0.28倍量的硫酸铝溶液，并用碱性物质调节pH到6.8，然后经压滤、水洗、烘干和粉碎得到所述的着色色浆。

实施例3

一种适用于聚氨酯弹性体的着色色浆，包括颜料红144及包覆在颜料红144外的二氧化钛和γ-氨丙基三乙氧基硅烷，所述颜料红144的粒径为3μm；所述二氧化钛与γ-氨丙基三乙氧基硅烷的质量比为1：3.2，且在颜料红144表层的包覆量为38％。

该着色色浆的制备方法为：

(1)向200g颜料红144中加入270mL的乙醇，在研磨机中研磨活化30min，研磨的温度为60℃；

(2)在步骤(1)中的混合物中加入18g平均粒径为0.2μm的二氧化钛，经均质乳化剂剪切混合90min，然后加入58gγ-氨丙基三乙氧基硅烷，升温至80℃，继续搅拌混合40min；

(3)向上述混合物中加入0.12倍量的硅酸钠溶液和0.18倍量的硫酸铝溶液，并用碱性物质调节pH到7.0，然后经压滤、水洗、烘干和粉碎得到所述的着色色浆。

实施例4

一种适用于聚氨酯弹性体的着色色浆，包括颜料红166及包覆在颜料红166外的二氧化钛和γ-巯丙基三乙氧基硅烷，所述颜料红166的粒径为2μm；所述二氧化钛与γ-巯丙基三乙氧基硅烷的质量比为1：3.1，且在颜料红166表层的包覆量为41％。

该着色色浆的制备方法为：

(1)向200g颜料红166中加入290mL的甲酸，在研磨机中研磨活化25min，研磨的温度为65℃；

(2)在步骤(1)中的混合物中加入20g平均粒径为0.2μm的二氧化钛，经均质乳化剂剪切混合80min，然后加入62gγ-巯丙基三乙氧基硅烷，升温至50℃，继续搅拌混合40min；

(3)向上述混合物中加入0.16倍量的硅酸钠溶液和0.15倍量的硫酸铝溶液，并用碱性物质调节pH到7.4，然后经压滤、水洗、烘干和粉碎得到所述的着色色浆。

实施例5

一种适用于聚氨酯弹性体的着色色浆，包括颜料棕23及包覆在颜料棕23外的二氧化钛和γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷，所述颜料棕23的粒径为1μm；所述二氧化钛与γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷的质量比为1：3.86，且在颜料棕23表层的包覆量为53.5％。

该着色色浆的制备方法为：

(1)向200g颜料棕23中加入300mL的乙醇，在研磨机中研磨活化30min，研磨的温度为65℃；

(2)在步骤(1)中的混合物中加入22g平均粒径为0.1μm的二氧化钛，经均质乳化剂剪切混合70min，然后加入85gγ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷，升温至60℃，继续搅拌混合40min；

(3)向上述混合物中加入0.12倍量的硅酸钠溶液和0.25倍量的硫酸铝溶液，并用碱性物质调节pH到7.2，然后经压滤、水洗、烘干和粉碎得到所述的着色色浆。

实施例6

一种适用于聚氨酯弹性体的着色色浆，包括酞箐蓝及包覆在酞箐蓝外的二氧化钛和γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷，所述酞箐蓝的粒径为4μm；所述二氧化钛与γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷的质量比为1：5，且在酞箐蓝表层的包覆量为30％。

该着色色浆的制备方法为：

(1)向200g酞箐蓝中加入230mL的丙酮，在研磨机中研磨活化55min，研磨的温度为58℃；

(2)在步骤(1)中的混合物中加入10g平均粒径为0.3μm的二氧化钛，经均质乳化剂剪切混合65min，然后加入50gγ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷，升温至50℃，继续搅拌混合40min；

(3)向上述混合物中加入0.15倍量的硅酸钠溶液和0.25倍量的硫酸铝溶液，并用碱性物质调节pH到7.2，然后经压滤、水洗、烘干和粉碎得到所述的着色色浆。

对比例1

本实施例提供的着色色浆中，二氧化钛与N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷的质量比为1：1，且在颜料黄93表层的包覆量为80％，其余不变，制备得到着色色浆。

对比例2

本实施例提供的着色色浆中，二氧化钛与N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷的质量比为1：1，且在颜料黄93表层的包覆量为10％，其余不变，制备得到着色色浆。

对比例3

本实施例提供的着色色浆中，颜料的粒径为10μm，其余不变，着色色浆的制备方法中不进行颜料的预处理，其余不变，制备得到着色色浆。

性能测试：

1、耐光性测试

将实施例1-6、对比例1-3提供的色浆用于聚氨酯弹性体上，喷涂厚度为0.5mm制成10cm×10cm的色板，将该色板放到Q-sun氙弧灯老化箱中连续照射120h，照度为120000luxes，保持温度为60～65℃。采用X-rite色密度仪测试色板照射前后色密度并计算色密度衰减率，衰减率越小，耐光性越好，将测试数据记录到表1中。

2、耐候性测试

将实施例1-6、对比例1-3提供的色浆用于聚氨酯弹性体上，喷涂厚度为0.5mm制成10cm×10cm的色板，将该色板放到高温高湿老化箱中，以60℃、90％RH的条件放置240h，采用X-rite色密度仪测试色板照射前后色密度并计算色密度衰减率，衰减率越小，耐候性越好，将测试数据记录到表1中。

表1：

由上述数据可以看出，本发明提供的着色色浆具有优异的耐光性和耐候性。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的特点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求保护的范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (1)

1.一种适用于聚氨酯弹性体的着色色浆，其特征在于：所述的色浆包括颜料及包覆在颜料外的含钛化合物和硅烷偶联剂，所述颜料的粒径为1～4μm；所述含钛化合物与硅烷偶联剂的质量比为1：(2.5～5)且在颜料表层的包覆量为30～55％；

所述的颜料经以下工艺进行预处理：向颜料中加入1～1.5倍量的溶剂，在研磨机中研磨活化20～60min，研磨的温度为50～70℃；

所述的含钛化合物为二氧化钛；所述的二氧化钛的粒径为0.1～0.3μm；

所述硅烷偶联剂为N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-巯丙基三乙氧基硅烷、γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷中的一种或至少一种以上的混合物；

所述的适用于聚氨酯弹性体的着色色浆的制备方法包括以下步骤：

(1)对颜料进行预处理；

(2)在步骤(1)中的混合物中加入二氧化钛，经均质乳化剂剪切混合60～100min，然后加入硅烷偶联剂，升温至40～85℃，继续搅拌混合30～60min；

(3)向上述混合物中加入0.1～0.2倍量的硅酸钠溶液和0.15～0.3倍量的硫酸铝溶液，并用碱性物质调节pH到6.5～7.5，然后经压滤、水洗、烘干和粉碎得到所述的着色色浆。