CN108192297A - 一种耐酸碱色母粒及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种耐酸碱色母粒及其制备方法，其中，所述耐酸碱色母粒由以下组分组成：30‑60重量份PET树脂、0.1‑60重量份色粉、2‑10重量份碱式碳酸镁、3‑6重量份纳米碳酸钙、1‑3重量份多孔无机硅、0.6‑2.4重量份抗菌剂和8‑25重量份分散剂。本发明添加到PET材料中不影响其耐酸碱性能，不仅可以提高色母粒与PET材料的相容性，而且在PET材料体系内具有较好的分散性。

Description

一种耐酸碱色母粒及其制备方法
技术领域
本发明涉及色母粒领域，特别涉及到一种耐酸碱色母粒及其制备方法。
背景技术
聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）的综合性能优异，价格低廉，其分子主链上存在刚性基团且分子链具有高度的对称性，物理机械性能、耐热性能、电学性能和成膜性等性能均非常优异。因此，PET 广泛应用于工程塑料、纤维纺织和薄膜工业中 ；特别在工程塑料的应用中，相比于其它传统的工程塑料，如聚酰胺（PA）、聚碳酸酯 (PC) 等具有极高的性价比，因此 极具竞争性。
由于树脂合金使用环境的酸碱度会发生变化，需要树脂合金具有一定的耐酸碱性。但是现有色母粒一般都不具有耐酸碱性，当将其加入树脂合金中会使原有树脂合金的耐酸碱性变差。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种添加到PET材料中不影响其耐酸碱性能的耐酸碱色母粒及其制备方法，不仅可以提高色母粒与PET材料的相容性，而且在PET材料体系内具有较好的分散性。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：一种耐酸碱色母粒，由以下组分组成：30-60重量份PET树脂、0.1-60重量份色粉、2-10重量份碱式碳酸镁、3-6重量份纳米碳酸钙、1-3重量份多孔无机硅、0.6-2.4重量份抗菌剂和8-25重量份分散剂。
上述耐酸碱色母粒，所述抗菌剂为4-10重量份载银抗菌剂、0.5-2重量份含锌抗菌剂和2-6重量份二氧化钛组成的混合物。
上述耐酸碱色母粒，所述载银抗菌剂为由载银沸石和载银磷酸盐组成的混合物。
上述耐酸碱色母粒，所述载银抗菌剂由3-5重量份载银沸石和1-3重量分载银磷酸钙组成。
上述耐酸碱色母粒，所述含锌抗菌剂由1-3重量份载锌沸石和2-5重量份载锌羟基磷灰石组成。
上述耐酸碱色母粒，所述分散剂由6-12重量份甲基硅油、1-3重量份环氧基聚醚硅油、2-6重量份氨基聚醚嵌段硅油和2-8重量份磷酸酯基硅油组成。
上述耐酸碱色母粒，所述色粉由1-4重量份耐温性能≥230℃的有机颜料和1-2重量份耐温性能≥200℃的无机颜料组成。
上述耐酸碱色母粒的制备方法，包括如下步骤：
1）按照如下配方准备原料：30-60重量份PET树脂、0.1-60重量份色粉、2-10重量份碱式碳酸镁、3-6重量份纳米碳酸钙、1-3重量份多孔无机硅、0.6-2.4重量份抗菌剂和8-25重量份分散剂；
2）将色粉、碱式碳酸镁、碳酸钙和分散剂混合均匀得到第一混合物，将多孔无机硅和抗菌剂混合得到第二混合物；
3）将步骤1）中准备好的PET树脂的2/3放入双螺杆挤出机，然后依次加入第一混合物的2/3和1/2的第二混合物，混合5-10分钟，然后再依次加入剩下的第二混合物、剩下的第一混合物和剩下的PET树脂，混合10-20分钟，挤出造粒，挤出腔温度为250-255℃。
上述耐酸碱色母粒的制备方法，步骤2）中，将色粉、碱式碳酸镁、碳酸钙和分散剂通过研磨的方式混合。
上述耐酸碱色母粒的制备方法，挤出腔温度为253℃。
本发明的有益效果如下：
本发明利用多孔无机硅对碱式碳酸镁和碳酸钙的吸附作用以及碱式碳酸镁和碳酸钙对酸碱的缓冲作用，提高了碱式碳酸镁和碳酸钙在色母粒中分散度，从而提高了色母粒耐酸碱性的均匀性和耐酸碱性。而采用分步混合不仅有利于提高各种助剂的分散性，还有利于提高色母粒的耐酸碱性，而且制备出来的色母粒中的助剂分散比较均匀。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例对本发明做进一步的说明。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。
实施例1
本发明提供一种耐酸碱色母粒，由以下组分组成：
30重量份PET树脂；
60重量份色粉；所述色粉由2重量份耐温性能≥230℃有机色粉和1重量份耐温性能≥200℃无机色粉组成；
8重量份碱式碳酸镁；
5重量份纳米碳酸钙；
2重量份多孔无机硅；
1.8重量份抗菌剂，所述抗菌剂为8重量份载银抗菌剂、1重量份含锌抗菌剂和5重量份二氧化钛组成的混合物；其中，所述载银抗菌剂由3重量份载银沸石和1重量分载银磷酸钙组成，所述含锌抗菌剂由1重量份载锌沸石和5重量份载锌羟基磷灰石组成；
16重量份分散剂，所述分散剂由8重量份甲基硅油、1重量份环氧基聚醚硅油、2重量份氨基聚醚嵌段硅油和8重量份磷酸酯基硅油组成。
制备本实施例中耐酸碱色母粒的步骤如下：
1）按照上述配方准备原料；
2）将色粉、碱式碳酸镁、碳酸钙和分散剂通过研磨的方式混合均匀得到第一混合物，将多孔无机硅和抗菌剂混合得到第二混合物；
3）将步骤1）中准备好的PET树脂的2/3放入双螺杆挤出机，然后依次加入第一混合物的2/3和1/2的第二混合物，混合5分钟，然后再依次加入剩下的第二混合物、剩下的第一混合物和剩下的PET树脂，混合15分钟，挤出造粒得到色母粒1，挤出腔温度为252℃。
实施例2
本发明提供一种耐酸碱色母粒，由以下组分组成：
50重量份PET树脂；
20重量份色粉；所述色粉由2重量份耐温性能≥230℃有机色粉和1重量份耐温性能≥200℃无机色粉组成；
10重量份碱式碳酸镁；
3重量份纳米碳酸钙；
3重量份多孔无机硅；
0.6重量份抗菌剂，所述抗菌剂为6重量份载银抗菌剂、0.5重量份含锌抗菌剂和3重量份二氧化钛组成的混合物；其中，所述载银抗菌剂由5重量份载银沸石和1重量分载银磷酸钙组成，所述含锌抗菌剂由1重量份载锌沸石和2重量份载锌羟基磷灰石组成；
8重量份分散剂，所述分散剂由12重量份甲基硅油、2重量份环氧基聚醚硅油、3重量份氨基聚醚嵌段硅油和2重量份磷酸酯基硅油组成。
制备本实施例中耐酸碱色母粒的步骤如下：
1）按照上述配方准备原料；
2）将色粉、碱式碳酸镁、碳酸钙和分散剂通过研磨的方式混合均匀得到第一混合物，将多孔无机硅和抗菌剂混合得到第二混合物；
3）将步骤1）中准备好的PET树脂的2/3放入双螺杆挤出机，然后依次加入第一混合物的2/3和1/2的第二混合物，混合10分钟，然后再依次加入剩下的第二混合物、剩下的第一混合物和剩下的PET树脂，混合15分钟，挤出造粒得到色母粒2，挤出腔温度为255℃。
实施例3
本发明提供一种耐酸碱色母粒，由以下组分组成：
40重量份PET树脂；
0.1重量份色粉；所述色粉由2重量份耐温性能≥230℃有机色粉和1重量份耐温性能≥200℃无机色粉组成；
6重量份碱式碳酸镁；
6重量份纳米碳酸钙；
1重量份多孔无机硅；
2.4重量份抗菌剂，所述抗菌剂为10重量份载银抗菌剂、1.5重量份含锌抗菌剂和2重量份二氧化钛组成的混合物；其中，所述载银抗菌剂由3重量份载银沸石和3重量分载银磷酸钙组成，所述含锌抗菌剂由3重量份载锌沸石和2重量份载锌羟基磷灰石组成；
25重量份分散剂，所述分散剂由6重量份甲基硅油、3重量份环氧基聚醚硅油、6重量份氨基聚醚嵌段硅油和5重量份磷酸酯基硅油组成。
制备本实施例中耐酸碱色母粒的步骤如下：
1）按照上述配方准备原料；
2）将色粉、碱式碳酸镁、碳酸钙和分散剂通过研磨的方式混合均匀得到第一混合物，将多孔无机硅和抗菌剂混合得到第二混合物；
3）将步骤1）中准备好的PET树脂的2/3放入双螺杆挤出机，然后依次加入第一混合物的2/3和1/2的第二混合物，混合5分钟，然后再依次加入剩下的第二混合物、剩下的第一混合物和剩下的PET树脂，混合15分钟，挤出造粒得到色母粒3，挤出腔温度为251℃。
实施例4
本发明提供一种耐酸碱色母粒，由以下组分组成：
60重量份PET树脂；
30重量份色粉；所述色粉由2重量份耐温性能≥230℃有机色粉和1重量份耐温性能≥200℃无机色粉组成；
2重量份碱式碳酸镁；
4重量份纳米碳酸钙；
2.5重量份多孔无机硅；
1.2重量份抗菌剂，所述抗菌剂为4重量份载银抗菌剂、2重量份含锌抗菌剂和6重量份二氧化钛组成的混合物；其中，所述载银抗菌剂由4重量份载银沸石和2重量分载银磷酸钙组成，所述含锌抗菌剂由2重量份载锌沸石和2重量份载锌羟基磷灰石组成；
12重量份分散剂，所述分散剂由10重量份甲基硅油、2.5重量份环氧基聚醚硅油、4重量份氨基聚醚嵌段硅油和7重量份磷酸酯基硅油组成。
制备本实施例中耐酸碱色母粒的步骤如下：
1）按照上述配方准备原料；
2）将色粉、碱式碳酸镁、碳酸钙和分散剂通过研磨的方式混合均匀得到第一混合物，将多孔无机硅和抗菌剂混合得到第二混合物；
3）将步骤1）中准备好的PET树脂的2/3放入双螺杆挤出机，然后依次加入第一混合物的2/3和1/2的第二混合物，混合5分钟，然后再依次加入剩下的第二混合物、剩下的第一混合物和剩下的PET树脂，混合15分钟，挤出造粒得到色母粒4，挤出腔温度为255℃。
实施例5
本发明提供一种耐酸碱色母粒，由以下组分组成：
48重量份PET树脂；
16重量份色粉；所述色粉由2重量份耐温性能≥230℃有机色粉和1重量份耐温性能≥200℃无机色粉组成；
7重量份碱式碳酸镁；
5重量份纳米碳酸钙；
3重量份多孔无机硅；
2重量份抗菌剂，所述抗菌剂为7重量份载银抗菌剂、1.6重量份含锌抗菌剂和3.6重量份二氧化钛组成的混合物；其中，所述载银抗菌剂由4重量份载银沸石和3重量分载银磷酸钙组成，所述含锌抗菌剂由1重量份载锌沸石和4重量份载锌羟基磷灰石组成；
13重量份分散剂，所述分散剂由9.6重量份甲基硅油、2.4重量份环氧基聚醚硅油、4.8重量份氨基聚醚嵌段硅油和7.2重量份磷酸酯基硅油组成。
制备本实施例中耐酸碱色母粒的步骤如下：
1）按照上述配方准备原料；
2）将色粉、碱式碳酸镁、碳酸钙和分散剂通过研磨的方式混合均匀得到第一混合物，将多孔无机硅和抗菌剂混合得到第二混合物；
3）将步骤1）中准备好的PET树脂的2/3放入双螺杆挤出机，然后依次加入第一混合物的2/3和1/2的第二混合物，混合5分钟，然后再依次加入剩下的第二混合物、剩下的第一混合物和剩下的PET树脂，混合15分钟，挤出造粒得到色母粒5，挤出腔温度为253℃。
对比例
本实施例中耐酸碱色母粒由以下组分组成：18kg颜料红177、19kg苯乙烯、4kg甘油、4kg特丁基对苯二酚、7kg酚醛树脂、5kg聚丙烯酰胺和2kg石灰石粉，用双螺杆锥形混合机进行混匀，混匀时间为15min，再使用双螺杆挤压机进行高温混合，温度为160℃，螺杆转速150r/min，螺杆挤压高温混匀后，将混合体进行造粒、干燥，得到对比色母粒。
耐酸碱性测试：
将实施例1-5中制得的色母粒1-5和对比色母粒分别用5wt%氢氧化钠溶液浸泡15天，将实施例1-5中制得的色母粒1-5和对比色母粒分别用25wt%柠檬酸溶液浸泡30天，并把经过氢氧化钠溶液和柠檬酸溶液浸泡后处理的色母粒在室温下放置210天。本发明中的色母粒在浸泡过程中以及在室温下放置过程中均未出现色泽变化，而且氢氧化钠溶液和柠檬酸溶液也未出现颜色变化，而对比色母粒在氢氧化钠溶液中浸泡至第12天时，氢氧化钠溶液肉眼可辨的红色，第15天时氢氧化钠溶液呈现明显的红色，而在室温下放置至第五个月上半旬的时候色泽出现变化，并且在用柠檬酸溶液浸泡至25天时柠檬酸溶液也出现肉眼可辨的红色，第28天时柠檬酸溶液呈现明显的红色，同样在室温下放置四个半月后出现色泽变化。
色母粒对PET树脂机械性能的影响：
将上述实施例1-5中制得的色母粒中各取10重量份与60重量份PET树脂混合挤出造粒，然后对制得的PET树脂合金与制得上述PET树脂合金用的PET树脂进行相关机械性能测试。相关性能测试方法如下：
（1）拉伸强度：所述的拉伸强度按ASTM D-638测试。
（2）弯曲强度：所述的弯曲强度按ASTM D-790测试。
（3）弯曲模量：所述的弯曲强度按ASTM D-790测试。
经测试，上述实施例1-5制得的色母粒与PET树脂制成的PET树脂合金和PET树脂相关材料性能见表1，其中，色母粒1与PET树脂混合制得的PET树脂合金记作合金1，色母粒2与PET树脂混合制得的PET树脂合金记作合金2，色母粒3与PET树脂混合制得的PET树脂合金记作合金3，色母粒4与PET树脂混合制得的PET树脂合金记作合金4，色母粒5与PET树脂混合制得的PET树脂合金记作合金5。
表1实施例1-5中的色母粒与PET树脂制成的树脂合金和PET树脂的性能测试结果
PET树脂 合金1 合金2 合金3 合金4 合金5
拉伸强度（MPa） 159.1 159 159.6 159.8 160 161.2
弯曲强度（MPa） 8690 8687 8691 8690 8692 8710
弯曲模量（MPa） 235 234.6 235.2 235.9 236.4 238
同时，还进行了多组色母粒和PET树脂混合制备PET树脂合金的机械性能测试，当本发明中的色母粒在PET树脂合金中的重量百分比超过34.6%时，PET树脂合金的机械性能才有所下降。
抗菌性能测试：
将PET树脂和实施例1-5中制得的色母粒按照重量比100:6混合挤出、压制成样板，按QB/T2591-2003《抗菌塑料抗菌性试验方法》，测得抗菌率最高可达99.6%，24h 培养的试样上菌落数 2.7×103（参比样为 7.7×105 ）。
本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (10)

1.一种耐酸碱色母粒，其特征在于，由以下组分组成：30-60重量份PET树脂、0.1-60重量份色粉、2-10重量份碱式碳酸镁、3-6重量份纳米碳酸钙、1-3重量份多孔无机硅、0.6-2.4重量份抗菌剂和8-25重量份分散剂。
2.根据权利要求1所述的耐酸碱色母粒，其特征在于，所述抗菌剂为4-10重量份载银抗菌剂、0.5-2重量份含锌抗菌剂和2-6重量份二氧化钛组成的混合物。
3.根据权利要求2所述的耐酸碱色母粒，其特征在于，所述载银抗菌剂为由载银沸石和载银磷酸盐组成的混合物。
4.根据权利要求2所述的耐酸碱色母粒，其特征在于，所述载银抗菌剂由3-5重量份载银沸石和1-3重量分载银磷酸钙组成。
5.根据权利要求2所述的耐酸碱色母粒，其特征在于，所述含锌抗菌剂由1-3重量份载锌沸石和2-5重量份载锌羟基磷灰石组成。
6.根据权利要求1所述的耐酸碱色母粒，其特征在于，所述分散剂由6-12重量份甲基硅油、1-3重量份环氧基聚醚硅油、2-6重量份氨基聚醚嵌段硅油和2-8重量份磷酸酯基硅油组成。
7.根据权利要求1-6任一所述的耐酸碱色母粒，其特征在于，所述色粉由1-4重量份耐温性能≥230℃的有机颜料和1-2重量份耐温性能≥200℃的无机颜料组成。
8.权利要求1-7任一所述的耐酸碱色母粒的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
1）按照如下配方准备原料：30-60重量份PET树脂、0.1-60重量份色粉、2-10重量份碱式碳酸镁、3-6重量份纳米碳酸钙、1-3重量份多孔无机硅、0.6-2.4重量份抗菌剂和8-25重量份分散剂；
2）将色粉、碱式碳酸镁、碳酸钙和分散剂混合均匀得到第一混合物，将多孔无机硅和抗菌剂混合得到第二混合物；
3）将步骤1）中准备好的PET树脂的2/3放入双螺杆挤出机，然后依次加入第一混合物的2/3和1/2的第二混合物，混合5-10分钟，然后再依次加入剩下的第二混合物、剩下的第一混合物和剩下的PET树脂，混合10-20分钟，挤出造粒，挤出腔温度为250-255℃。
9.根据权利要求8所述的耐酸碱色母粒的制备方法，其特征在于，步骤2）中，将色粉、碱式碳酸镁、碳酸钙和分散剂通过研磨的方式混合。
10.根据权利要求9所述的耐酸碱色母粒的制备方法，其特征在于，挤出腔温度为253℃。
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