CN108219305A - 无载体色母及其生产工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明属于色母着色技术领域，尤其涉及一种无载体色母及其生产工艺，各组分及重量含量为：颜料400g‑1000g、固含量为20g‑70g的氧化聚乙烯蜡乳液、助剂0‑20g。本发明的有益效果是：不使用底料，即塑料成分的载体，使用该工艺得到的色母为不含载体的微粉，解决了色母在使用过程中与工程塑料的不相容性问题，同时色料含量高达90%以上，使使用过程中色母用量少，着色效果好，并最大限度地降低对工程塑料抗冲击等性能的影响。

Description

无载体色母及其生产工艺
技术领域
本发明属于色母着色技术领域，尤其涉及一种无载体色母及其生产工艺。
背景技术
在塑料工业中塑料着色是其中一个不可缺少的组成部分，其重要意义是美化产品。任何商品美观与否主要取决于外观造型与色彩，和谐协调的色彩实现则需要依赖着色技术予以实施，色彩艳丽给人以美的艺术享受。
色母粒着色是现今最普遍采用的塑料着色法。色母也叫色种，是一种新型高分子材料专用着色剂，主要用在塑料上。色母由颜料或染料、载体和添加剂三种基本要素组成，是把超常量的颜料均匀载附于树脂之中而制得的聚集体，可称颜料浓缩物，所以它的着色力高于颜料本身。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。使用方便，避免环境污染，着色均匀、稳定，提高塑料制件质量。
现有色母粒的基本配方包括颜料、底料/载体（即塑料成分）、聚乙烯蜡、其它助剂。以塑料为载体，利用聚乙烯蜡等助剂的分散性及润滑性，根据需要，将各种颜色的颜料均匀地分散到各种塑料载体里面，制成各种高浓度的色母粒，用于添加到各种塑料制品中做上色用，得到颗粒状的色母粒。这种色母粒的生产工艺为：将配料在高速搅拌桶或密炼机中进行混料，然后用双螺杆或单螺杆挤出机挤出拉条，再用造粒机进行切粒，颗粒状的色母包装后完成生产。使用上述色母粒及生产工艺的优点是：1、解决了客户在塑料制品生产中直接用色粉上色对车间的污染问题：因为色粉是一种超细粉体，在混粉时扬的很厉害，飞的到处都是，同时也是一种损耗，且色粉没有塑料的包覆，一旦沾上很难清洗干净，而色母粒不存在这个问题。2、避免了不同颜色间的相互污染：客户在不同颜色的制品时，如用色粉换色时，清理机器非常麻烦，且很难清理干净，容易发生色差、次品，使用色母粒没有这个问题。3、使客户使用起来更简单方便：因为在色母粒生产中已加入了各种分散助剂，很好地对色粉在底料中进行了预分散，客户添加色母时就不需要再添加别的分散助剂了。
但是这种色母粒还是有它存在的问题的。首先是相容性问题，必须有塑胶作为载体，最后才能拉成条切粒，那么就会出现一个问题，因为塑料的种类很多，但很多料相互间的相容性不好，尤其是工程塑料，目前市面上主要是用聚烯烃类的料作为载体，这样在工程料的应用中就有很大的局限性，例如，尼龙制品中加入了聚烯烃作为载体的色母会出现起皮的现象。
另外一个比较严重的问题就是色料含量偏低。由于这种色母粒的配方及工艺的问题，导致有载体的色母粒很难做到高色料含量，一般只能做到30-40%，色料含量达到50-60%就很少见了，所以做不出高品质的产品，普遍都是以中低档为主。
着色效果不佳，色母粒用量相对较大，用于塑料着色时、特别是工程塑料会存在相容差导致的起皮问题，需要研究一种新的色母粒及其工艺来解决现有技术的问题。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种无载体色母及其生产工艺，不使用底料，即塑料成分的载体，使用该工艺得到的色母为不含载体的微粉，解决了色母在使用过程中与工程塑料的不相容性问题，同时色料含量高达90%以上，使使用过程中色母用量少，着色效果好，并最大限度地降低对工程塑料抗冲击等性能的影响。
为了实现上述目的，本发明提供一种无载体色母，其特征在于各组分及重量含量为：颜料400g-1000g、固含量为20g-70g的氧化聚乙烯蜡乳液、助剂0-20g。
优选地，上述各组分及重量含量为：颜料500g-800g、固含量为20g-50g的氧化聚乙烯蜡乳液、助剂0-20g。
进一步优选地，上述各组分及重量含量为：颜料600g、固含量为40g的氧化聚乙烯蜡乳液。
进一步优选地，上述各组分及重量含量为：颜料600g、固含量为40g的氧化聚乙烯蜡乳液、助剂5g。
进一步优选地，上述各组分及重量含量为：颜料1000g、固含量为60g的氧化聚乙烯蜡乳液。
进一步优选地，上述各组分及重量含量为：颜料500g、固含量为40g的氧化聚乙烯蜡乳液、助剂10g。
所述助剂为抗菌剂、热稳定剂、阻燃剂、抗老化剂中的一种或几种。
一种无载体色母的生产工艺，其特征在于包括如下步骤：
步骤1：将亲水型氧化聚乙烯蜡进行乳化，得到固含量为8-12%的氧化聚乙烯蜡乳液；
步骤2：将所述步骤1得到的氧化聚乙烯蜡乳液与颜料用粉-液均质泵按照质量比为7:4-5:4反复混合，得到混合均匀的颜料液；
步骤3：将所述步骤2得到的颜料液抽上高速离心雾化干燥筒，通过高速离心雾化器把料液雾化成细小的颗粒，在颗粒降落的过程中，颜料液与热风接触，把颗粒中的水分烘干，从而得到高色粉浓度的无载体色母微粉。
所述步骤1中，得到的氧化聚乙烯蜡乳液固含量为10%。
所述步骤2中，所述步骤1得到的氧化聚乙烯蜡乳液与颜料的质量比为6:4。
所述步骤1中，亲水型氧化聚乙烯蜡乳化过程为：按照质量比为1:7-12的比例称取氧化聚乙烯蜡和质量浓度为2-5%的乳化剂，加热搅拌2h，并用回流冷凝器防止乳化剂中水分蒸发；冷却反应产物后进行抽滤，得到的液体即为乳化氧化聚乙烯蜡。
所述乳化剂为Tween和Span组成的HLB值为11的复合乳化剂，并配制成质量浓度为2-5%的乳化剂。
所述无载体色母微粉的粒径为0.1-1.5mm。
本发明的有益效果是：本色母产品在更接近色粉用量和用途的同时，避免了色粉和载体型色母粒存在的缺陷，也就是说，除了拥有载体色母的优点外，还解决了载体色母的缺点，具体为：相容性好：因没有载体，在大多数塑料种类的加工使用中就不会有相容性的问题，尤其是在工程塑料中能得到广泛应用。作为含载体色母一个很好的补充。
高色粉含量：这种新的工艺可以生产出色粉含量达到90%以上的高色粉含量的优质色母，客户在使用时可以使用较小的添加量达到预期的效果，使用较小量色母的好处是，在很好地分散好颜料达到目标效果的同时，减少了制品中聚乙烯蜡与其他助剂的含量，降低了对制品各方面指标的影响，能保证原料制品的优异性能，例如：耐冲击性等。本发明的色母提供了色母新的生产工艺，在着色方面有巨大的突破，并有很大的推向市场的潜力。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的一种具体实施方式做出说明。
本发明提供一种无载体色母，其特征在于各组分及重量含量为：颜料400g-1000g、固含量为20g-70g的氧化聚乙烯蜡乳液、助剂0-20g。
优选地，上述各组分及重量含量为：颜料500g-800g、固含量为20g-50g的氧化聚乙烯蜡乳液、助剂0-20g。
进一步优选地，上述各组分及重量含量为：颜料600g、固含量为40g的氧化聚乙烯蜡乳液。
进一步优选地，上述各组分及重量含量为：颜料600g、固含量为40g的氧化聚乙烯蜡乳液、助剂5g。
进一步优选地，上述各组分及重量含量为：颜料1000g、固含量为60g的氧化聚乙烯蜡乳液。
进一步优选地，上述各组分及重量含量为：颜料500g、固含量为40g的氧化聚乙烯蜡乳液、助剂10g。
由于颜料是一种超细粉体，吸油性很高，如果把它直接浸润到熔融了的聚乙烯蜡熔液里面的话，聚乙烯蜡的含量起码得高达60%-70%以上才能很好地把颜料分散均匀，这么高的聚乙烯蜡含量又会对制品的物性产生很大的影响。
所以，我们首先要对聚乙烯蜡进行改性，把它氧化成亲水的氧化聚乙烯蜡，然后再对氧化聚乙烯蜡进行乳化，制得固含量为10%以内的聚乙烯蜡乳液，改性后的聚乙烯蜡乳液再用来制备无载体色母。
下面具体描述无载体色母的制备过程，包括如下步骤：
步骤1：将亲水型氧化聚乙烯蜡进行乳化，得到固含量为8-12%的氧化聚乙烯蜡乳液；
步骤2：将所述步骤1得到的氧化聚乙烯蜡乳液与颜料用粉-液均质泵按照质量比为7:4-5:4反复混合，得到混合均匀的颜料液；
步骤3：将所述步骤2得到的颜料液抽上高速离心雾化干燥筒，通过高速离心雾化器把料液雾化成细小的颗粒，在颗粒降落的过程中，颜料液与热风接触，把颗粒中的水分烘干，从而得到高色粉浓度的无载体色母微粉。
所述步骤1中，得到的氧化聚乙烯蜡乳液固含量为10%。
所述步骤2中，所述步骤1得到的氧化聚乙烯蜡与颜料的质量比为6:4。
所述步骤1中，亲水型氧化聚乙烯蜡乳化过程为：按照质量比为1:7-12的比例称取氧化聚乙烯蜡和质量浓度为2-5%的乳化剂，加热搅拌2h，并用回流冷凝器防止乳化剂中水分蒸发；冷却反应产物后进行抽滤，得到的液体即为乳化氧化聚乙烯蜡。
所述乳化剂为Tween和Span组成的HLB值为11的复合乳化剂，并配制成质量浓度为2-5%的乳化剂。其中复合乳化剂的具体配置过程为：按照质量比26.6：23.4称取Tween和Span溶液混合为HLB值为11的复合表面活性剂，并将上述复合表面活性剂配置为质量浓度为2%-5%的溶液。
所述无载体色母微粉的粒径为0.1-1.5mm。
实施例1：
选用Tween和Span组成的HLB值为11的复合乳化剂，按照质量比26.6：23.4称取Tween和Span溶液混合为HLB值为11的复合表面活性剂，将上述复合表面活性剂配置为质量浓度为2%-5%的溶液。
亲水型氧化聚乙烯蜡乳化过程为：按照质量比为1：9的比例称取氧化聚乙烯蜡和上述复合乳化剂溶液，加热搅拌2h，并用回流冷凝器防止乳化剂中水分蒸发；冷却反应产物后进行抽滤，得到的液体即为乳化氧化聚乙烯蜡，其固含量为10%。
将氧化聚乙烯蜡乳液与颜料用粉-液均质泵按照质量比为6:4反复混合，得到混合均匀的颜料液；
再将颜料液抽上高速离心雾化干燥筒，通过高速离心雾化器把料液雾化成细小的颗粒，在颗粒降落的过程中，颜料液与热风接触，把颗粒中的水分烘干，从而得到高色粉浓度的无载体色母微粉。
本实施例得到的色母产品中，颜料600g，乳液400g，其中乳液中氧化聚乙烯蜡占10%，即40g，即制得的色母粒中色粉的浓度为600/600+40=93.75%。产品的粒径为0.8mm。
实施例2：
选用Tween和Span组成的HLB值为11的复合乳化剂，按照质量比26.6：23.4称取Tween和Span溶液混合为HLB值为11的复合表面活性剂，将上述复合表面活性剂配置为质量浓度为2%-5%的溶液。
亲水型氧化聚乙烯蜡乳化过程为：按照质量比为1：8的比例称取氧化聚乙烯蜡和上述复合乳化剂溶液，加热搅拌2h，并用回流冷凝器防止乳化剂中水分蒸发；冷却反应产物后进行抽滤，得到的液体即为乳化氧化聚乙烯蜡，其固含量为11%。
将氧化聚乙烯蜡乳液与颜料用粉-液均质泵按照质量比为6:4反复混合，得到混合均匀的颜料液；
再将颜料液抽上高速离心雾化干燥筒，通过高速离心雾化器把料液雾化成细小的颗粒，在颗粒降落的过程中，颜料液与热风接触，把颗粒中的水分烘干，从而得到高色粉浓度的无载体色母微粉。
本实施例得到的色母产品中，颜料600g，乳液400g，其中乳液中氧化聚乙烯蜡占11%，即44g，即制得的色母粒中色粉的浓度为600/600+44=93.16%。产品的粒径为1.0mm。
实施例3：
选用Tween和Span组成的HLB值为11的复合乳化剂，按照质量比26.6：23.4称取Tween和Span溶液混合为HLB值为11的复合表面活性剂，将上述复合表面活性剂配置为质量浓度为2%-5%的溶液。
亲水型氧化聚乙烯蜡乳化过程为：按照质量比为1：12的比例称取氧化聚乙烯蜡和上述复合乳化剂溶液，加热搅拌2h，并用回流冷凝器防止乳化剂中水分蒸发；冷却反应产物后进行抽滤，得到的液体即为乳化氧化聚乙烯蜡，其固含量为7.69%。
将氧化聚乙烯蜡乳液与颜料用粉-液均质泵按照质量比为6:4反复混合，得到混合均匀的颜料液；
再将颜料液抽上高速离心雾化干燥筒，通过高速离心雾化器把料液雾化成细小的颗粒，在颗粒降落的过程中，颜料液与热风接触，把颗粒中的水分烘干，从而得到高色粉浓度的无载体色母微粉。
本实施例得到的色母产品中，颜料600g，乳液400g，其中乳液中氧化聚乙烯蜡占7.69%，即30.76g，即制得的色母粒中色粉的浓度为600/600+30.76=95.12%。产品的粒径为1.1mm。
实施例4：
选用Tween和Span组成的HLB值为11的复合乳化剂，按照质量比26.6：23.4称取Tween和Span溶液混合为HLB值为11的复合表面活性剂，将上述复合表面活性剂配置为质量浓度为2%-5%的溶液。
亲水型氧化聚乙烯蜡乳化过程为：按照质量比为1：9的比例称取氧化聚乙烯蜡和上述复合乳化剂溶液，加热搅拌2h，并用回流冷凝器防止乳化剂中水分蒸发；冷却反应产物后进行抽滤，得到的液体即为乳化氧化聚乙烯蜡，其固含量为10%。
将氧化聚乙烯蜡乳液与颜料、热稳定剂用粉-液均质泵按照质量比为6:4:0.2反复混合，得到混合均匀的颜料液；
再将颜料液抽上高速离心雾化干燥筒，通过高速离心雾化器把料液雾化成细小的颗粒，在颗粒降落的过程中，颜料液与热风接触，把颗粒中的水分烘干，从而得到高色粉浓度的无载体色母微粉。
本实施例得到的色母产品中，颜料600g，乳液400g，其中乳液中氧化聚乙烯蜡占10%，即40g，热稳定剂20g，即制得的色母粒中色粉的浓度为600/600+40+20=90.91%。产品的粒径为1.5mm。
其中的热稳定剂可以为环氧脂肪脂、环氧甘油酯、硬脂酸锌等。
实施例5：
选用Tween和Span组成的HLB值为11的复合乳化剂，按照质量比26.6：23.4称取Tween和Span溶液混合为HLB值为11的复合表面活性剂，将上述复合表面活性剂配置为质量浓度为2%-5%的溶液。
亲水型氧化聚乙烯蜡乳化过程为：按照质量比为1：9的比例称取氧化聚乙烯蜡和上述复合乳化剂溶液，加热搅拌2h，并用回流冷凝器防止乳化剂中水分蒸发；冷却反应产物后进行抽滤，得到的液体即为乳化氧化聚乙烯蜡，其固含量为10%。
将氧化聚乙烯蜡乳液与颜料用粉-液均质泵按照质量比为5:4反复混合，得到混合均匀的颜料液；
再将颜料液抽上高速离心雾化干燥筒，通过高速离心雾化器把料液雾化成细小的颗粒，在颗粒降落的过程中，颜料液与热风接触，把颗粒中的水分烘干，从而得到高色粉浓度的无载体色母微粉。
本实施例得到的色母产品中，颜料500g，乳液400g，其中乳液中氧化聚乙烯蜡占10%，即40g，即制得的色母粒中色粉的浓度为500/500+40=92.59%。产品的粒径为1.3mm。
实施例6：
选用Tween和Span组成的HLB值为11的复合乳化剂，按照质量比26.6：23.4称取Tween和Span溶液混合为HLB值为11的复合表面活性剂，将上述复合表面活性剂配置为质量浓度为2%-5%的溶液。
亲水型氧化聚乙烯蜡乳化过程为：按照质量比为1：9的比例称取氧化聚乙烯蜡和上述复合乳化剂溶液，加热搅拌2h，并用回流冷凝器防止乳化剂中水分蒸发；冷却反应产物后进行抽滤，得到的液体即为乳化氧化聚乙烯蜡，其固含量为10%。
将氧化聚乙烯蜡乳液与颜料、抗菌剂剂用粉-液均质泵按照质量比为7:4：0.1反复混合，得到混合均匀的颜料液；
再将颜料液抽上高速离心雾化干燥筒，通过高速离心雾化器把料液雾化成细小的颗粒，在颗粒降落的过程中，颜料液与热风接触，把颗粒中的水分烘干，从而得到高色粉浓度的无载体色母微粉。
其中抗菌剂为壳聚糖、纳米银、羧甲基壳聚糖中的一种。
本实施例得到的色母产品中，颜料700g，乳液400g，其中乳液中氧化聚乙烯蜡占10%，即40g，抗菌剂10g，即制得的色母粒中色粉的浓度为700/700+40+10=93.33%。产品的粒径为0.3mm。
以上对本发明的实例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (10)

1.一种无载体色母，其特征在于各组分及重量含量为：颜料400g-1000g、固含量为20g-70g的氧化聚乙烯蜡乳液、助剂0-20g。
2.根据权利要求1所述的无载体色母，其特征在于上述各组分及重量含量为：颜料500g-800g、固含量为20g-50g的氧化聚乙烯蜡乳液、助剂0-20g；
优选地，上述各组分及重量含量为：颜料600g、固含量为40g的氧化聚乙烯蜡乳液；
进一步优选地，颜料600g、固含量为40g的氧化聚乙烯蜡乳液、助剂20g。
3.根据权利要求1所述的无载体色母，其特征在于上述各组分及重量含量为：颜料1000g、固含量为60g的氧化聚乙烯蜡乳液。
4.根据权利要求1所述的无载体色母，其特征在于上述各组分及重量含量为：颜料500g、固含量为40g的氧化聚乙烯蜡乳液、助剂10g。
5.根据权利要求1所述的无载体色母，其特征在于所述助剂为抗菌剂、热稳定剂、阻燃剂、抗老化剂中的一种或几种。
6.一种无载体色母的生产工艺，其特征在于包括如下步骤：
步骤1：将亲水型氧化聚乙烯蜡进行乳化，得到固含量为8-12%的氧化聚乙烯蜡乳液；
步骤2：将所述步骤1得到的氧化聚乙烯蜡乳液与颜料用粉-液均质泵按照质量比为7:4-5:4反复混合，得到混合均匀的颜料液；
步骤3：将所述步骤2得到的颜料液抽上高速离心雾化干燥筒，通过高速离心雾化器把料液雾化成细小的颗粒，在颗粒降落的过程中，颜料液与热风接触，把颗粒中的水分烘干，从而得到高色粉浓度的无载体色母微粉；
优选地，所述无载体色母微粉的粒径为0.1-1.5mm。
7.根据权利要求1所述的无载体色母，其特征在于所述步骤1中，得到的氧化聚乙烯蜡乳液固含量为10%。
8.根据权利要求1所述的无载体色母的生产工艺，其特征在于所述步骤2中，氧化聚乙烯蜡乳液与颜料混合的质量比为6:4。
9.根据权利要求1所述的无载体色母的生产工艺，其特征在于所述步骤1中，亲水型氧化聚乙烯蜡乳化过程为：按照质量比为1:7-12的比例称取氧化聚乙烯蜡和质量浓度为2-5%的乳化剂，加热搅拌2h，并用回流冷凝器防止乳化剂中水分蒸发；冷却反应产物后进行抽滤，得到的液体即为乳化氧化聚乙烯蜡。
10.根据权利要求1所述的无载体色母的生产工艺，其特征在于所述乳化剂为Tween和Span组成的HLB值为11的复合乳化剂，并配制成质量浓度为2-5%的乳化剂。
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