CN109880195B

CN109880195B - 塑料用消光母粒及其制备方法，及塑料制品

Info

Publication number: CN109880195B
Application number: CN201910135727.3A
Authority: CN
Inventors: 李卫; 覃碧勋
Original assignee: Puca Plastic Technology Co ltd
Current assignee: Puca Plastic Technology Co ltd
Priority date: 2019-02-22
Filing date: 2019-02-22
Publication date: 2021-07-27
Anticipated expiration: 2039-02-22
Also published as: CN109880195A

Abstract

本申请提供了塑料用消光母粒及其制备方法，及塑料制品，其中塑料用消光母粒，以重量百分数计，制备原料包括10～30％的载体、1～5％的润滑剂、20～50％的无机消光剂和20～50％的有机消光剂，无机消光剂为具有多孔结构的消光剂和具有条状结构的消光剂的混合物，有机消光剂为全硫化粉末橡胶和/或全交联粉末树脂。多孔结构的消光剂表面为蜂窝状，且有较大的比表面积，可使塑料制品表面产生微观的不平整性；条状结构的消光剂于塑料中无序分布且互相搭接，能使表面的粗糙感更强，且多孔结构的消光剂能填充到互相搭接所形成的空间中，进一步提高微观不平整性。有机消光剂在塑料制品成型过程中加热软化且拉伸可以伸长，冷却后变卷曲，卷曲结构中又包埋塑料粒子，产生复杂的结构，故消光效果好。

Description

塑料用消光母粒及其制备方法，及塑料制品

技术领域

本申请涉及塑料加工领域，具体涉及一种塑料用消光母粒及其制备方法，及塑料制品。

背景技术

随着生活水平的不断提高，人们的审美观念也发生了变化，对制品的外观特征提出了多样性要求，从视觉、美学、广告效果等多方面提升制品的表面效果，而消光塑料在此背景下应运而生。

消光通常是通过对光线进行散射来实现，实现散射有两个途径：一是增加制品表面散射而消光，二是从加强制品本体散射而消光。表面散射是通过提高制品表面粗糙度来实现，本体消光源于物质内部的光学不均匀性，光学不均匀性是由于物质内部的颗粒或分子、原子所产生的，与材料物性有密切关系，其中最关键的因素是制品内部各微区间折射率差异。

现有技术中，通常在塑料中添加二氧化硅、硅灰石、滑石粉、云母粉或碳酸钙等无机填料，成型后这些无机填料凸出塑料制品表面，形成凹凸不平的微形状，从而使塑料显出消光效果。但这种方法有局限性，无机填料在塑料加工过程中往往被包在塑料内部，无机填料不会富集于塑料制品表面，从而使消光效果大打折扣。并且这些填料大多为片状结构，其消光效果本来就弱，同时云母粉和滑石粉通常较细，过细的填料粒子反而会提高塑料制品的光泽度。

本发明为克服上述问题，提供一种塑料用消光母料，可使塑料制品具有更良好的消光效果。

申请内容

本申请的目的在于提供了一种塑料用消光母粒及其制备方法，及塑料制品，其能解决塑料制品光泽度大而导致表面效果差的问题。

为实现上述目的，本申请第一方面提供了一种塑料用消光母粒，以重量百分数计，制备原料包括10～30％的载体、1～5％的润滑剂、20～50％的无机消光剂和20～50％的有机消光剂，所述无机消光剂为具有多孔结构的消光剂和具有条状结构的消光剂的混合物，所述有机消光剂为全硫化粉末橡胶和/或全交联粉末树脂。

本申请的塑料用消光母粒的制备原料中无机消光剂为具有多孔结构的消光剂和具有条状结构的消光剂的混合物，多孔结构的消光剂的表面是蜂窝状的，且有较大的比表面积，于塑料中使用后，可使塑料制品表面产生微观的不平整性；条状结构的消光剂于塑料中无序分布且互相搭接时，能使塑料制品表面的粗糙感更强，且多孔结构和条状结构的消光剂同时使用时，多孔结构的消光剂能填充到条状结构的消光剂互相搭接所形成的空间中，进一步提高了塑料制品表面的微观不平整性，从而使光线的漫反射更强，表面光泽度更低。另一方面，以全硫化粉末橡胶和/或全交联粉末树脂为有机消光剂，其为100％硫化或交联，完全是热固性的，在塑料制品成型过程中加热也不再熔化，只会软化，软化后受拉伸，可以伸长，冷却后变卷曲，卷曲结构中又包埋塑料粒子，产生复杂的互相包覆结构，所以消光效果比较好，且其收缩率往往比塑料粒子本体的收缩率大一些，特别是全硫化粉末橡胶的冷热收缩率比塑料粒子大，塑料粒子的收缩率多数为0.3～0.5％，少数的为1～3％，硫化橡胶的收缩率为1～4％，故冷却时会更容易使塑料制品表面有微观的皱纹，从而产生消光效果。无机消光剂和有机消光剂共用，各自发挥不同的作用机理，这些机理可产生叠加效果。

本申请第二方面提供了一种塑料用消光母粒的制备方法，将所述载体、所述润滑剂、所述无机消光剂和所述有机消光剂混合均匀后，用双螺杆挤出机熔融挤出造粒。通过各组分混合均匀，于双螺杆挤出机熔融挤出造粒即可得到消光母粒。

本申请的第三个方面提供了一种塑料制品，通过将含有消光母粒和塑料粒子的制备原料混合后经注塑、吹膜或挤出而成，所述消光母粒为前述的塑料用消光母粒或前述的塑料用消光母粒的制备方法所制备的塑料用消光母粒。

本申请的塑料制品的制备原料中含有一种特殊的消光母粒，此消光母粒中的无机消光剂为具有多孔结构的消光剂和具有条状结构的消光剂的混合物，两者可提高塑料制品表面的微观不平整性，从而使光线的漫反射更强，表面光泽度更低，并且全硫化粉末橡胶和/或全交联粉末树脂构成的有机消光剂在塑料熔融成型中，受热软化，软化后受拉伸，可以伸长，冷却后变卷曲，卷曲结构中又包埋塑料粒子，产生复杂的互相包覆结构，也会起到消光效果，因而制成的塑料制品其消光效果较好。

具体实施方式

下面通过具体实施方式来进一步说明本申请的技术方案，但不构成对本申请的任何限制。

本申请第一方面提供了一种塑料用消光母粒，以重量百分数计，制备原料包括10～30％的载体、1～5％的润滑剂、20～50％的无机消光剂和20～50％的有机消光剂，所述无机消光剂为具有多孔结构的消光剂和具有条状结构的消光剂的混合物，所述有机消光剂为全硫化粉末橡胶和/或全交联粉末树脂。具体的，载体可为10％、15％、20％、25％、30％，润滑剂可为1％、2％、3％、4％、5％，无机消光剂可为20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％，有机消光剂可为20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％。并且具有多孔结构的消光剂和具有条状结构的消光剂的重量百分数之和为20～50％，且各自皆大于0。有机消光剂为单独的全硫化粉末橡胶时，全硫化粉末橡胶的重量百分数为20～50％，有机消光剂为单独的全交联粉末树脂时，全交联粉末树脂的重量百分数为20～50％，有机消光剂为全硫化粉末橡胶和全交联粉末树脂的混合物时，全硫化粉末橡胶和全交联粉末树脂的重量百分数之和为20～50％，且各自皆大于0。

进一步的，所述载体为聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物和丙烯腈-苯乙烯共聚物中的一种或多种。所述润滑剂为硬脂酸、硬脂酸盐、聚乙烯蜡和聚酰胺蜡中的一种或多种，硬脂酸盐具体可为硬脂酸锌、硬脂酸钙、硬脂酸镁、硬脂酸铝、硬脂酸钡。

进一步的，所述多孔结构的消光剂为微米级硅藻土和/或微米级沉淀二氧化硅，其具有较好的孔结构和较大的比表面积。

进一步的，所述条状结构的消光剂为无机晶须和/或短切玻璃纤维，更进一步的，所述无机晶须为陶瓷质晶须和/或金属氧化物晶须。条状结构的消光剂优选为无机晶须，其强度更高，制成的塑料制品的强度也随之升高。陶瓷质晶须可为碳化硅晶须、钛酸钾晶须、硼酸铝晶须，金属氧化物晶须可为氧化锌晶须、氧化镁晶须、氧化铝晶须。

进一步的，所述全硫化粉末橡胶为全硫化粉末丁腈橡胶、全硫化粉末顺丁橡胶、全硫化粉末丁苯橡胶和全硫化粉末天然橡胶中的一种或多种，所述全交联粉末树脂为全交联粉末环氧树脂、全交联粉末硅树脂和全交联粉末酚醛树脂中的一种或多种。有机消光剂优选为全硫化粉末橡胶，其冷热收缩率更大，产生的消光效果更强。

进一步的，所述多孔结构的消光剂的外径为2～20um，具体的可为2um、4um、6um、8um、10um、15um、20um，所述条状结构的消光剂的单根直径为1～10um，具体的可为1um、3um、5um、7um、10um。严格控制无机消光剂的尺寸，以避免尺寸太小而提高光泽度，尺寸太大其于同等重量下其数目减小而使于塑料制品中分布的密集度不够，消光效果大打折扣。所述有机消光剂的粒径为5～50um，具体的可为5um、10um、15um、20um、25um、30um、40um、50um。有机消光剂的粒径优选比无机消光剂的大，可充分发挥有机消光剂于塑料成型过程中的受热软化、拉伸，冷却卷曲的作用，因而产生较好的消光效果。

本申请第二方面提供了一种塑料用消光母粒的制备方法，将所述载体、所述润滑剂、所述无机消光剂和所述有机消光剂混合均匀后，用双螺杆挤出机熔融挤出造粒，本申请采用的双螺杆挤出机可为常规的设备。

本申请第三方面提供了一种塑料制品，通过将含有消光母粒和塑料粒子的制备原料混合后经注塑、吹膜或挤出而成，所述消光母粒为前述的塑料用消光母粒或前述的塑料用消光母粒的制备方法所制备的塑料用消光母粒。

下面通过具体实施例来进一步说明本申请的技术方案，本申请的实施例所涉及的原料均可通过市售而获得。

实施例1

以重量分数计，称取20％的聚丙烯、2％的硬脂酸锌、20％的微米级硅藻土、28％的氧化锌晶须和30％的全硫化粉末丁腈橡胶，经高速混合，再以双螺杆挤出机熔融混炼、挤出造粒得消光母粒。

其中，微米级硅藻土的外径为10um，氧化锌晶须的单根直径为8um，全硫化粉末丁腈橡胶的粒径为30um。

实施例2

以重量分数计，称取30％的聚丙烯、1％的硬脂酸锌、15％的微米级硅藻土、14％的氧化锌晶须和40％的全硫化粉末丁腈橡胶，经高速混合，再以双螺杆挤出机熔融混炼、挤出造粒得消光母粒。

其中，微米级硅藻土的外径为15um，氧化锌晶须的单根直径为5um，全硫化粉末丁腈橡胶的粒径为20um。

实施例3

以重量分数计，称取10％的聚丙烯、5％的硬脂酸锌、30％的微米级硅藻土、20％的氧化锌晶须和35％的全硫化粉末丁腈橡胶，经高速混合，再以双螺杆挤出机熔融混炼、挤出造粒得消光母粒。

其中，微米级硅藻土的外径为20um，氧化锌晶须的单根直径为3um，全硫化粉末丁腈橡胶的粒径为40um。

实施例4

以重量分数计，称取20％的丙烯腈-苯乙烯共聚物、2％的聚乙烯蜡、20％的微米级沉淀二氧化硅、28％的氧化镁晶须和30％的全硫化粉末丁苯橡胶，经高速混合，再以双螺杆挤出机熔融混炼、挤出造粒得消光母粒。

其中，微米级沉淀二氧化硅的外径为15um，氧化镁晶须的单根直径为9um，全硫化粉末丁苯橡胶的粒径为25um。

实施例5

以重量分数计，称取20％的聚丙烯、2％的硬脂酸锌、20％的微米级硅藻土、28％的氧化锌晶须和30％的全交联粉末环氧树脂，经高速混合，再以双螺杆挤出机熔融混炼、挤出造粒得消光母粒。

其中，微米级硅藻土的外径为10um，氧化锌晶须的单根直径为8um，全交联粉末环氧树脂的粒径为30um。

实施例6

以重量分数计，称取10％的聚乙烯、10％的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、2％的硬脂酸锌、12％的微米级硅藻土、8％的微米级沉淀二氧化硅、28％的氧化锌晶须和30％的全硫化粉末丁腈橡胶，经高速混合，再以双螺杆挤出机熔融混炼、挤出造粒得消光母粒。

其中，微米级硅藻土的外径为10um，微米级沉淀二氧化硅的外径为15um，氧化锌晶须的单根直径为8um，全硫化粉末丁腈橡胶的粒径为30um。

实施例7

以重量分数计，称取20％的聚丙烯、2％的硬脂酸锌、20％的微米级硅藻土、28％的氧化锌晶须、20％的全硫化粉末丁腈橡胶和10％的全交联粉末酚醛树脂，经高速混合，再以双螺杆挤出机熔融混炼、挤出造粒得消光母粒。

其中，微米级硅藻土的外径为10um，氧化锌晶须的单根直径为8um，全硫化粉末丁腈橡胶的粒径为30um，全交联粉末酚醛树脂的粒径为30um。

实施例8

其中，微米级硅藻土的外径为20um，氧化锌晶须的单根直径为8um，全硫化粉末丁腈橡胶的粒径为18um。

对比例1

以重量分数计，称取30％的气相二氧化硅、35％的重质碳酸钙、0.3％的硅烷偶联剂KH-550、4.7％的聚乙烯蜡和30％聚乙烯，再以双螺杆挤出机熔融混炼、挤出造粒得消光母粒。

对比例2

以重量分数计，称取60％的聚丙烯、5％的硬脂酸锌和35％的硫酸钙晶须，经高速混合，再以双螺杆挤出机熔融混炼、挤出造粒得消光母粒。

其中，硫酸钙晶须的单根直径为10um。

对比例3

以重量分数计，称取45％的聚丙烯、5％的硬脂酸锌、20％的微米级硅藻土和30％的氧化锌晶须，经高速混合，再以双螺杆挤出机熔融混炼、挤出造粒得消光母粒。

其中，微米级硅藻土的外径为10um，氧化锌晶须的单根直径为8um。

对比例4

以重量分数计，称取60％的聚丙烯、5％的硬脂酸锌和35％的苯乙烯-丙烯腈交联共聚物，经高速混合，再以双螺杆挤出机熔融混炼、挤出造粒得消光母粒。

对比例5

以重量分数计，称取20％的聚丙烯、2％的硬脂酸锌、48％的微米级硅藻土和30％的全硫化粉末丁腈橡胶，经高速混合，再以双螺杆挤出机熔融混炼、挤出造粒得消光母粒。

其中，微米级硅藻土的外径为10um，全硫化粉末丁腈橡胶的粒径为30um。

对比例6

以重量分数计，称取20％的聚丙烯、2％的硬脂酸锌、48％的1250目的滑石粉和30％的苯乙烯-丙烯腈交联共聚物，经高速混合，再以双螺杆挤出机熔融混炼、挤出造粒得消光母粒。

其中，滑石粉的平均粒径为10um。

将实施例1～8、对比例1～6的各消光母粒皆以重量分数为10％的比例加入到90％的聚苯乙烯塑料粒子中，混合后经片材挤出机熔融挤出成为片材，利用光泽度测试仪测试各片材的光泽度，其结果如表1所示。其中，GU是单位，60°表示测试时的倾角，GU前的数值越大，表示光泽越高，GU前的数值越小，表示光泽越低。

表1实施例1～8、对比例1～6的光泽度测试结果

实施例	光泽度	实施例	光泽度
				实施例1	18GU 60°	实施例8	28GU 60°
实施例2	26GU 60°	对比例1	68GU 60°
				实施例3	23GU 60°	对比例2	65GU 60°
实施例4	25GU 60°	对比例3	36GU 60°
				实施例5	22GU 60°	对比例4	44GU 60°
实施例6	17GU 60°	对比例5	32GU 60°
				实施例7	15GU 60°	对比例6	48GU 60°

从表1可知，与对比例1～6相比，实施例1～8的消光母粒制成的塑料片材进行光泽度测试时，光泽度值更小，消光效果较好。这主要由于，对比例1为气相二氧化硅和重质碳酸钙，其在塑料加工过程中往往被包在塑料内部，不会富集于塑料制品表面，从而使消光效果大打折扣。对比例2中的消光剂为硫酸钙晶须，其与对比例1存在类似的问题，并且其直径为10um，尺寸较大且于塑料中分布的密集度不够，消光效果大打折扣。对比例3中仅含有无机消光剂，不具有实施例1～8的有机消光剂，因而消光效果不如实施例1～8。对比例4中仅含有有机消光剂苯乙烯-丙烯腈交联共聚物，苯乙烯-丙烯腈共聚物本身是热塑性聚合物，交联时很难完全交联，即不能100％交联，未交联部分在塑料加工时，会被熔化掉，故消光效果也不佳。对比例5中不含有条状结构的无机消光剂进行结合，故消光效果也不如实施例1～8。对比例6相对于对比例4虽然加入了滑石粉，但是滑石粉更多的起增强填充作用，消光效果也是一般，且需要添加量巨大。

而本申请的实施例1～8的塑料用消光母粒的制备原料中无机消光剂为具有多孔结构的消光剂和具有条状结构的消光剂的混合物，多孔结构的消光剂的表面是蜂窝状的，且有较大的比表面积，于塑料中使用后，可使塑料制品表面产生微观的不平整性；条状结构的消光剂于塑料中无序分布且互相搭接时，能使塑料制品表面的粗糙感更强，且多孔结构和条状结构的消光剂同时使用时，多孔结构的消光剂能填充到条状结构的消光剂互相搭接所形成的空间中，进一步提高了塑料制品表面的微观不平整性，从而使光线的漫反射更强，表面光泽度更低。另一方面，以全硫化粉末橡胶和/或全交联粉末树脂为有机消光剂，其为100％硫化或交联，完全是热固性的，在塑料制品成型过程中加热也不再熔化，只会软化，软化后受拉伸，可以伸长，冷却后变卷曲，卷曲结构中又包埋塑料粒子，产生复杂的互相包覆结构，所以消光效果比较好。无机消光剂和有机消光剂共用，各自发挥不同的作用机理，这些机理可产生叠加效果。

全硫化粉末橡胶和/或全交联粉末树脂的收缩率往往比塑料粒子本体的收缩率大一些，特别是全硫化粉末橡胶的冷热收缩率比塑料粒子大，塑料粒子的收缩率多数为0.3～0.5％，少数的为1～3％，硫化橡胶的收缩率为1～4％，故冷却时会更容易使塑料制品表面有微观的皱纹，从而产生更佳的消光效果，从实施例1与实施例5的对比可证实此观点。

结合实施例1、6～7可知，采用多组份组合的多孔结构消光剂或有机消光剂，其消光效果更好。通过实施例1和实施例8对比可知，有机消光剂的粒径比无机消光剂的大时，可充分发挥有机消光剂于塑料成型过程中的受热软化、拉伸，冷却卷曲的作用，因而产生更好的消光效果。

应当指出，以上具体实施例仅用于说明本申请而不用于限制本申请的范围，在阅读了本申请之后，本领域技术人员对本申请的各种等价形式的修改均落入本申请所附权利要求限定的范围。

Claims

1.一种塑料用消光母粒，其特征在于，以重量百分数计，制备原料包括10～30％的载体、1～5％的润滑剂、20～50％的无机消光剂和20～50％的有机消光剂，所述无机消光剂为具有多孔结构的消光剂和具有条状结构的消光剂的混合物，所述有机消光剂为全硫化粉末丁腈橡胶和全交联粉末酚醛树脂。

2.根据权利要求1所述的塑料用消光母粒，其特征在于，所述载体为聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物和丙烯腈-苯乙烯共聚物中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的塑料用消光母粒，其特征在于，所述润滑剂为硬脂酸、硬脂酸盐、聚乙烯蜡和聚酰胺蜡中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的塑料用消光母粒，其特征在于，所述多孔结构的消光剂为微米级硅藻土和/或微米级沉淀二氧化硅。

5.根据权利要求1所述的塑料用消光母粒，其特征在于，所述条状结构的消光剂为无机晶须和/或短切玻璃纤维。

6.根据权利要求5所述的塑料用消光母粒，其特征在于，所述无机晶须为陶瓷质晶须和/或金属氧化物晶须。

7.根据权利要求1所述的塑料用消光母粒，其特征在于，所述多孔结构的消光剂的外径为2～20um，所述条状结构的消光剂的单根直径为1～10um，所述有机消光剂的粒径为5～50um。

8.根据权利要求1～7任一项所述的塑料用消光母粒的制备方法，其特征在于，将所述载体、所述润滑剂、所述无机消光剂和所述有机消光剂混合均匀后，用双螺杆挤出机熔融挤出造粒。

9.一种塑料制品，其特征在于，通过将含有消光母粒和塑料粒子的制备原料混合后经注塑、吹膜或挤出而成，所述消光母粒为权利要求1～8任一项所述的塑料用消光母粒或权利要求8所述的塑料用消光母粒的制备方法所制备的塑料用消光母粒。