CN110229408A - 一种通用白色母粒及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种通用白色母粒及其制备方法，属于色母粒领域，本发明的目的一是提供一种通用白色母粒，按重量份数计，原料包括聚乙烯蜡50‑60份、钛白粉50‑60份、分散剂4‑12份、聚丙烯酸钠20‑38份、抗氧剂1‑5份、表面活性剂5‑17份、硅藻土10‑18份、硅烷偶联剂5‑13份；本发明的目的二是提供一种通用白色母粒的制备方法，包括如下步骤:S1：颜料预处理;S2：硅藻土表面处理;S3：混炼。达到提高颜料粒子的扩散能力的效果。

Description

一种通用白色母粒及其制备方法

技术领域

本发明涉及色母粒领域，特别涉及一种通用白色母粒及其制备方法。

背景技术

色母粒是20世纪60年代开发出来的一种塑料、纤维的着色新产品，它是把颜料超常量均匀的载附于树脂中而制得的聚合物的复合物，是一种特殊的多组分/多相填充复合体系。其重要优点在于污染小、着色均匀、成本低。

通用色母粒能够适用于多种被着色树脂，添加量少，着色成本低廉。通用色母粒主要是由颜料、载体树脂和添加剂混合而成，载体树脂与被着色树脂间具有较好的相溶性，从而能够带动颜料粒子能够分散到被着色树脂中，实现对被着色树脂的着色。

由于颜料粒子粒径小，比表面积大，具有很高的表面能，扩散速度小，极易团聚成二次粒子，所以会导致整个体系的流动阻力会明显上升，此时需要更多的混合时间和剪切力来实现色母粒的扩散，因此提高颜料粒子的扩散能力是当务之急。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种通用白色母粒及其制备方法，达到提高颜料粒子的扩散能力的效果。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种通用白色母粒，按重量份数计，原料包括聚乙烯蜡50-60份、钛白粉50-60份、分散剂4-12份、聚丙烯酸钠20-38份、抗氧剂1-5份、表面活性剂5-17份、硅藻土10-18份、硅烷偶联剂5-13份。

本发明进一步设置为，按重量份数计，原料包括聚乙烯蜡55份、钛白粉55份、分散剂8份、聚丙烯酸钠29份、抗氧剂3份、表面活性剂11份、硅藻土14份、硅烷偶联剂9份。

通过采用上述技术方案，聚乙烯蜡无毒，不会在生产过程中对人体产生危害，同时具有优良的耐热性、耐化学性和耐磨性能，并且其化学性质稳定。钛白粉为无臭无味的白色粉末，并具有遮盖力和着色力强的优点，同时钛白粉具有耐水性和不易变黄的特点，由于色母粒在存放的过程中与空气中的水和氧接触会出现氧化现象，而当色母粒中加入抗氧剂时，能够吸收聚乙烯蜡、聚丙烯酸钠中的自由基，防止自由基与氧结合而被氧化，同时钛白粉还具有一定的光屏蔽作用，与抗氧剂配合使用后，能够有效减少色母粒在存放过程中的氧化。

由于钛白粉属于非极性物质，与聚乙烯蜡的相溶性差，从而导致在着色的过程中钛白粉的分散能力差，而聚丙烯酸钠作为粘结剂，能够包裹钛白粉粒子的同时，还能增加钛白粉粒子与聚乙烯蜡的粘接能力，在分散剂和聚丙烯酸钠的作用下，有助于钛白粉在被着色树脂中流动。

硅藻土作为无机填料，利用其微孔的强吸附性，能够对钛白粉离子起到固定和分散的作用，不仅有利于降低生产成本，同时还有助于提高钛白粉的着色能力和分散能力。

但是硅藻土本身属于非极性物质，与聚乙烯蜡之间的相溶性比较差，表面活性剂的加入，降低硅藻土的表面张力，有助于硅烷偶联剂与硅藻土的结合，形成有机-无机物，从而增大与聚乙烯蜡的相溶性，有助于钛白粉在聚乙烯蜡中充分扩散。

本发明进一步设置为，分散剂采用丙烯酸钠与丙烯酰胺共聚物。

通过采用上述技术方案，丙烯酸钠与丙烯酰胺共聚物对钛白粉离子上的正电荷进行中和，有强力吸附架桥作用，提高钛白粉粒子在聚乙烯蜡的分散作用，从而有助于钛白粉在被着色树脂中的分散。

本发明进一步设置为，抗氧剂由丁基羟基茴香醚和二丁基羟基甲苯1：1混合而成。

通过采用上述技术方案，丁基羟基茴香醚和二丁基羟基甲苯均无毒，使用安全，同时丁基羟基茴香醚和二丁基羟基甲苯在色母粒中能够抑制聚乙烯蜡的氧化降解，同时二丁基羟基甲苯能够防止色母粒在使用的过程中粘度上升而影响色母粒的在被着色树脂中的分散性能。

本发明进一步设置为，表面活性剂采用十二烷基苯磺酸钠。

通过采用上述技术方案，十二烷基苯磺酸钠同时具有亲水基和亲油基，可以降低硅藻土的表面张力，减少硅藻土形成乳状所需要的能量，从而有助于硅烷偶联剂与硅藻土充分接触达到对硅藻土的改性。

本发明进一步设置为，按重量份数计，原料中还包括聚丙烯酰胺1-3份。

通过采用上述技术方案，聚丙烯酰胺是一种有机高分子絮凝剂，可以吸附水中的悬浮颗粒，在颗粒之间其连接架桥作用，使得硅藻土与硅烷偶联剂充分结合形成有机-无机物，增大与聚乙烯蜡的相溶性。

本发明的目的二：提供一种通用白色母粒的制备方法，包括如下步骤：

S1：颜料预处理，配置聚丙烯酸钠水溶液，然后将钛白粉和一半的丙烯酸钠与丙烯酰胺共聚物加入聚丙烯酸钠水溶液中，搅拌均匀然后烘干后研细备用；

S2：硅藻土表面处理，将十二烷基苯磺酸钠、硅藻土和硅烷偶联剂加入水中，其中表面活性剂与水的比例为1:1，然后再将处理后的硅藻土进行烘干然后研细备用；

S3：混炼，将双辊开炼机预热到110℃时，加入聚乙烯蜡，目测聚乙烯蜡熔融后，加入另一半丙烯酸钠与丙烯酰胺共聚物，当丙烯酸钠与丙烯酰胺共聚物与聚乙烯蜡完全熔融后，将S1中的颜料、S2中的硅藻土和抗氧剂加入熔融的聚乙烯蜡中然后进行混炼，使得颜料、硅藻土与聚乙烯蜡分散均匀，然后进行造粒、干燥得到白色母粒。

通过采用上述技术方案，先将钛白粉进行表面处理，使得钛白粉被聚丙烯酸钠包裹，增大钛白粉粒子与聚乙烯蜡、被着色树脂的相溶性，由于钛白粉粒子通过聚丙烯酸钠溶液包裹后，使得聚丙烯酸钠渗入钛白粉的孔隙中，使钛白粉间的凝聚力减小，由于钛白粉粒子被聚丙烯酸钠包裹后粒径会增大，因此，为了钛白粉在聚乙烯蜡中的充分扩散，需要对处理后的钛白粉粒子进行研磨，使得钛白粉粒子有助于在聚乙烯蜡中充分扩散，研磨后的粒子能够降低新形成的界面表面能，使得细化后的钛白粉粒子稳定并不再团聚。

硅藻土通过表面活性剂和硅烷偶联剂处理后，使得硅藻土与硅烷偶联剂形成有机-无机物，而处理过后的硅藻土表面有有机物，使得硅藻土表面的硅烷偶联剂与钛白粉粒子表面的聚丙烯酸钠充分结合，从而有助于硅藻土对钛白粉的进一步分散，然后再将钛白粉、硅藻土和抗氧剂加入聚乙烯蜡中，由于在聚乙烯蜡中加入了一半丙烯酸钠与丙烯酰胺共聚物，使得钛白粉和硅藻土在聚乙烯蜡中分散均匀。

本发明进一步设置为，S1中，颜料研磨后的粒径小于5μm。

通过采用上述技术方案，研磨后的钛白粉粒径小于5μm时，能够有效提高钛白粉粒子的分散和着色能力。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

1、聚丙烯酸钠作为粘结剂，能够包裹钛白粉，且聚丙烯酸钠作为表面活性物质与聚乙烯蜡的相溶性好，使得钛白粉在聚乙烯蜡中分散均匀，从而有助于提高钛白粉在被着色树脂中的分散性能；

2、硅藻土与硅烷偶联剂的结合，对钛白粉有吸附固定的作用，同时硅藻土与偶联剂结合形成的有机-无机物有助于与被着色树脂的熔合，从而有助于提高钛白粉的扩散和着色能力。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步详细说明。

实施例1

一种通用白色母粒的制备方法，包括如下步骤：

S1：颜料预处理，按重量份数计，聚丙烯酸钠20份加入水中，其中水和聚丙烯酸钠的重量比为1:1，然后将钛白粉50份和丙烯酸钠与丙烯酰胺共聚物2份加入聚丙烯酸钠水溶液中，搅拌均匀然后烘干后研细备用，颜料研磨后的粒径小于5μm；

S2：硅藻土表面处理，按重量份数计，将十二烷基苯磺酸钠5份、硅藻土10份和硅烷偶联剂5份加入水中，其中表面活性剂与水的比例为1:1，然后再将处理后的硅藻土进行烘干然后研细备用；

S3：混炼，将双辊开炼机预热到110℃时，加入聚乙烯蜡50份，目测聚乙烯蜡熔融后，加入丙烯酸钠与丙烯酰胺共聚物2份，当丙烯酸钠与丙烯酰胺共聚物与聚乙烯蜡完全熔融后，将S1中的颜料、S2中的硅藻土和抗氧剂1份加入熔融的聚乙烯蜡中然后进行混炼，使得颜料、硅藻土与聚乙烯蜡分散均匀，然后进行造粒、干燥得到白色母粒。

实施例2

一种通用白色母粒的制备方法，包括如下步骤：

S1：颜料预处理，按重量份数计，聚丙烯酸钠29份加入水中，其中水和聚丙烯酸钠的重量比为1:1，然后将钛白粉55份和丙烯酸钠与丙烯酰胺共聚物4份加入聚丙烯酸钠水溶液中，搅拌均匀然后烘干后研细备用，颜料研磨后的粒径小于5μm；

S2：硅藻土表面处理，按重量份数计，将十二烷基苯磺酸钠11份、硅藻土14份和硅烷偶联剂9份加入水中，其中表面活性剂与水的比例为1:1，然后再将处理后的硅藻土进行烘干然后研细备用；

S3：混炼，将双辊开炼机预热到110℃时，加入聚乙烯蜡55份，目测聚乙烯蜡熔融后，加入丙烯酸钠与丙烯酰胺共聚物4份，当丙烯酸钠与丙烯酰胺共聚物与聚乙烯蜡完全熔融后，将S1中的颜料、S2中的硅藻土和抗氧剂3份加入熔融的聚乙烯蜡中然后进行混炼，使得颜料、硅藻土与聚乙烯蜡分散均匀，然后进行造粒、干燥得到白色母粒。

实施例3

一种通用白色母粒的制备方法，包括如下步骤：

S1：颜料预处理，按重量份数计，聚丙烯酸钠38份加入水中，其中水和聚丙烯酸钠的重量比为1:1，然后将钛白粉60份和丙烯酸钠与丙烯酰胺共聚物6份加入聚丙烯酸钠水溶液中，搅拌均匀然后烘干后研细备用，颜料研磨后的粒径小于5μm；

S2：硅藻土表面处理，按重量份数计，将十二烷基苯磺酸钠17份、硅藻土18份和硅烷偶联剂13份加入水中，其中表面活性剂与水的比例为1:1，然后再将处理后的硅藻土进行烘干然后研细备用；

S3：混炼，将双辊开炼机预热到110℃时，加入聚乙烯蜡60份，目测聚乙烯蜡熔融后，加入丙烯酸钠与丙烯酰胺共聚物6份，当丙烯酸钠与丙烯酰胺共聚物与聚乙烯蜡完全熔融后，将S1中的颜料、S2中的硅藻土和抗氧剂5份加入熔融的聚乙烯蜡中然后进行混炼，使得颜料、硅藻土与聚乙烯蜡分散均匀，然后进行造粒、干燥得到白色母粒。

实施例4

与实施例2的不同之处在于，S2中：硅藻土表面处理中，按重量份数计，还加入聚丙烯酰胺1份。

实施例5

与实施例2的不同之处在于，S2中：硅藻土表面处理中，按重量份数计，还加入聚丙烯酰胺2份。

实施例6

与实施例2的不同之处在于，S2中：硅藻土表面处理中，按重量份数计，还加入聚丙烯酰胺3份。

对比例1

市售通用白色母粒，其载体采用聚乙烯。

取上述实施例1-6和对比例1中等量的色母粒分别加入聚乙烯树脂中，混合均匀，然后注射成2mm后的薄膜进行分散性能和着色性能检测，检测结果如表1所示。

(1)分散性测试：剪取一小块薄膜样品，采用放大倍数为10×10倍的放大镜观察色母粒的分散状态，分散等级依据GB/T18251-2000的规定，分散等级为1-10级，1级代表最好，然后依次递减。

(2)色母粒熔融指数检测依据GB/T3682-2000，在温度为190℃、2.16kg的条件下以每10min测定1个数值，最后取其平均数；

(3)着色性能检测依据QB/T1648-1992中5.2的检测方法对色母粒着色强度的检测。

表1色母粒性能检测结果表

项目	分散等级	熔融指数g/10min	着色强度％
				实施例1	2级	35	95
实施例2	2级	39	100
				实施例3	2级	36	96
实施例4	1级	45	113
				实施例5	1级	48	124
实施例6	1级	46	113
				对比例1	4级	24	82

从上表可知：

实施例1-6中的分散等级、熔融指数以及着色强度均优于对比例1中的各项性能，说明实施例1-6中的组分以及配比之间的关系能够有效提高色母粒的分散性能，同时从上表中的数据可知，熔融指数越高，色母粒的着色强度越好；

实施例1-3中的分散等级均相同，但是熔融指数和着色强度不同，实施例2中的熔融指数和着色强度优于实施例1中的熔融指数和着色强度，说明当组分数量以及种类相同的情况下，实施例2中的各组分间配比的协同性更好，更加有助于提高色母粒的流动性以及着色强度；

实施例3-6中的各项性能均优于实施例2中的各项性能，说明当原料中添加聚丙烯酰胺后，有助于硅藻土与硅烷偶联剂的结合，达到絮凝的效果，从而有助于混合时，硅藻土与钛白粉结合，实现对钛白粉的二次分散和着色。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (8)

1.一种通用白色母粒，其特征在于：按重量份数计，原料包括聚乙烯蜡50-60份、钛白粉50-60份、分散剂4-12份、聚丙烯酸钠20-38份、抗氧剂1-5份、表面活性剂5-17份、硅藻土10-18份、硅烷偶联剂5-13份。

2.根据权利要求1所述的一种通用白色母粒及其制备方法，其特征在于：按重量份数计，原料包括聚乙烯蜡55份、钛白粉55份、分散剂8份、聚丙烯酸钠29份、抗氧剂3份、表面活性剂11份、硅藻土14份、硅烷偶联剂9份。

3.根据权利要求1所述的一种通用白色母粒及其制备方法，其特征在于：分散剂采用丙烯酸钠与丙烯酰胺共聚物。

4.根据权利要求1所述的一种通用白色母粒及其制备方法，其特征在于：抗氧剂由丁基羟基茴香醚和二丁基羟基甲苯1：1混合而成。

5.根据权利要求1所述的一种通用白色母粒及其制备方法，其特征在于：表面活性剂采用十二烷基苯磺酸钠。

6.根据权利要求1所述的一种通用白色母粒及其制备方法，其特征在于：按重量份数计，原料中还包括聚丙烯酰胺1-3份。

7.一种如权利要求1-6任一所述的通用白色母粒的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：

S1：颜料预处理，配置聚丙烯酸钠水溶液，然后将钛白粉和一半的丙烯酸钠与丙烯酰胺共聚物加入聚丙烯酸钠水溶液中，搅拌均匀然后烘干后研细备用；

S2：硅藻土表面处理，将十二烷基苯磺酸钠、硅藻土和硅烷偶联剂加入水中，其中表面活性剂与水的比例为1:1，然后再将处理后的硅藻土进行烘干然后研细备用；

S3：混炼，将双辊开炼机预热到110℃时，加入聚乙烯蜡，目测聚乙烯蜡熔融后，加入另一半丙烯酸钠与丙烯酰胺共聚物，当丙烯酸钠与丙烯酰胺共聚物与聚乙烯蜡完全熔融后，将S1中的颜料、S2中的硅藻土和抗氧剂加入熔融的聚乙烯蜡中然后进行混炼，使得颜料、硅藻土与聚乙烯蜡分散均匀，然后进行造粒、干燥得到白色母粒。

8.根据权利要求7所述的一种通用白色母粒制备方法，其特征在于：S1中，颜料研磨后的粒径小于5μm。