CN110790995A - 一种具有抗翘曲性能的聚烯烃色母粒及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有抗翘曲性能的聚烯烃色母粒及其制备方法。所述聚烯烃色母粒包括载体树脂、有机颜料、添加剂，还包括颜料衍生物，所述颜料衍生物具有式I所示的分子结构，式I：
其中，式I中吡咯并吡咯二酮骨架上取代基的位置是对位或间位或邻位，两个取代基的位置和结构都相同；n为1～30之间的整数；CnH2n+1基团是直链或带有支链的烷基。本发明有效抑制了塑件加工过程中的翘曲现象，提高了塑件的加工质量，扩大了有机颜料在塑料中的推广应用。
Description
技术领域
本发明涉及精细化工技术领域，尤其涉及一种具有抗翘曲性能的聚烯烃色母粒及其制备方法。
背景技术
聚烯烃，主要是聚乙烯(PE)和聚丙烯(PP)，以高性价比以及优良的力学性能、热性能、加工性能等成为最重要的塑料品种之一。低密度聚乙烯(LDPE)、线性低密度聚乙烯(LLDPE)大多用于生产薄膜和板材，高密度聚乙烯(HDPE)具有较高的刚性和韧性，主要用于生产薄膜、吹塑、管材等，聚丙烯的一些力学性能可与工程塑料媲美，是当今最具发展前途的热塑性塑料之一。塑料着色是塑料生产中不可或缺的一环，它不仅为塑料制品增添了色彩，而且还可以赋予塑料各种功能，改善塑料的某些应用性能。传统的着色方法具有粉尘污染大、计量不准确、分散性差等缺点。色母粒目前已成为获得高质量塑料着色制品的主要手段。色母粒是把超常量的颜料均匀地负载于树脂中而制得的聚集体，通常由颜料、载体树脂、添加剂三个基本要素组成。聚烯烃色母粒的载体树脂一般选用与被着色树脂的同类聚合物。
在现有技术中，聚乙烯和聚丙烯塑料属于部分结晶塑料，在注塑加工过程的冷却步骤中收缩较大，塑件不能按照设计的形状成形，发生翘曲现象。尤其是在加入有机颜料后，成为部分结晶塑料的成核剂，加剧了翘曲现象，限制了有机颜料在塑料中的应用。
因此，抑制聚烯烃塑料着色加工时的翘曲现象，扩展有机颜料在塑料中的应用推广，是现有精细化工技术领域急需解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的是抑制聚烯烃塑料着色加工时的翘曲现象。为了实现本发明的目的，本发明提供了一种具有抗翘曲性能的聚烯烃色母粒。
在本发明所公开的技术方案中，所述聚烯烃色母粒包括载体树脂、有机颜料、添加剂，还包括颜料衍生物，所述颜料衍生物具有式I所示的分子结构，
式I：
其中，式I中吡咯并吡咯二酮骨架上取代基的位置是对位或间位或邻位，两个取代基的位置和结构都相同；n为1～30之间的整数；CnH2n+1基团是直链或带有支链的烷基。
进一步，在本发明所公开的技术方案中，所述载体树脂、有机颜料、添加剂、颜料衍生物以重量百分数计，其组成物质含量为：50～75％，有机颜料为20～40％，颜料衍生物为0.1～5％，添加剂为0～5％。
进一步，在本发明所公开的技术方案中，所述载体树脂为低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、均聚聚丙烯、共聚聚丙烯中的一种或几种。
进一步，在本发明所公开的技术方案中，所述有机颜料为吡咯并吡咯二酮类颜料。
进一步，在本发明所公开的技术方案中，所述添加剂为聚乙烯蜡、聚丙烯蜡、白矿油、氧化聚乙烯蜡、EVA蜡、硬脂酸、硬脂酸盐、邻苯二甲酸酯中的一种或几种。
优选的，在本发明所公开的技术方案中，所述有机颜料为颜料橙71、颜料橙73、颜料红254、颜料红255、颜料红264、颜料红270、颜料红272中的一种或几种。
为了实现本发明的目的，本发明还提供了一种具有抗翘曲性能的聚烯烃色母粒的制备方法，该方法包括以下步骤：
步骤一：预混合，将所述载体树脂、有机颜料、添加剂、颜料衍生物预混合10分钟；
步骤二：混炼，将步骤一所得到的混合物在单螺杆挤出机中于200℃挤出；
步骤三：冷却，将步骤二所得到的混合物进行冷水冷却；
步骤四：吹干，将步骤三所得到的混合物进行吹干；
步骤五：切粒，将步骤四吹干后的混合物进行切粒，得到色母粒。
与现有技术相比，由于本发明所公开的聚烯烃色母粒技术方案中设置有颜料衍生物，公开了所述颜料衍生物的分子结构，并按一定组分制备聚烯烃色母粒，有效抑制了塑件加工过程中的翘曲现象，提高了塑件的加工质量，扩大了有机颜料在塑料中的推广应用。
本发明的其它优点和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
无
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
在现有技术中，聚烯烃塑料属于部分结晶塑料，在注塑加工过程的冷却步骤中收缩较大，塑件不能按照设计的形状成形，导致发生翘曲现象。尤其是在加入有机颜料后，成为部分结晶塑料的成核剂，更进一步加剧了翘曲现象，限制了有机颜料在塑料中的应用。
为了解决现有技术中存在的问题，本发明实施例公开了一种具有抗翘曲性能的聚烯烃色母粒。在该技术方案中，所述聚烯烃色母粒包括载体树脂、有机颜料、添加剂，还包括颜料衍生物，所述颜料衍生物具有式I所示的分子结构，
式I：
其中，式I中吡咯并吡咯二酮骨架上取代基的位置是对位或间位或邻位，两个取代基的位置和结构都相同；n为1～30之间的整数；CnH2n+1基团是直链或带有支链的烷基。分子结构如式I所示颜料衍生物的加入，有效抑制了塑件加工过程中的翘曲现象，提高了塑件的加工质量。
在本发明实施例所公开的技术方案中，所述载体树脂、有机颜料、添加剂、颜料衍生物以重量百分数计，其组成物质含量为：载体树脂为50～75％，有机颜料为20～40％，颜料衍生物为0.1～5％，添加剂为0～5％。
进一步，在本发明实施例所公开的技术方案中，所述载体树脂为低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、均聚聚丙烯、共聚聚丙烯中的一种或几种。
进一步，在本发明实施例所公开的技术方案中，所述有机颜料为吡咯并吡咯二酮类颜料。优选的，所述有机颜料为颜料橙71、颜料橙73、颜料红254、颜料红255、颜料红264、颜料红270、颜料红272中的一种或几种。
进一步，在本发明实施例所公开的技术方案中，所述添加剂为聚乙烯蜡、聚丙烯蜡、白矿油、氧化聚乙烯蜡、EVA蜡、硬脂酸、硬脂酸盐、邻苯二甲酸酯中的一种或几种。
当然，上述关于载体树脂、有机颜料、添加剂的选用并不局限于此，这里仅给出一种优选方案。
为了实现本发明的目的，本发明实施例还提供了一种具有抗翘曲性能的聚烯烃色母粒的制备方法，该方法包括以下步骤：
步骤一：预混合，将所述载体树脂、有机颜料、添加剂、颜料衍生物预混合10分钟，所述用于预混合的设备为振荡仪；
步骤二：混炼，将步骤一所得到的混合物在单螺杆挤出机中于200℃挤出；
步骤三：冷却，将步骤二所得到的混合物进行冷水冷却；
步骤四：吹干，将步骤三所得到的混合物进行吹干；
步骤五：切粒，将步骤四吹干后的混合物进行切粒，得到色母粒。
在本发明以下实施例中，所述份均为重量份。
实施例1：
将700份HDPE、200份颜料红254、10份如式II所示的吡咯并吡咯二酮类颜料衍生物、20份白矿油在振荡仪中预混合10分钟，得到的混合物在单螺杆挤出机中于200℃挤出，冷水冷却，吹干，切成粒状，得到色母粒。其中，
式II：
实施例2：
将700份HDPE、200份颜料红254、10份如式III所示的吡咯并吡咯二酮类颜料衍生物、20份白矿油在振荡仪中预混合10分钟，得到的混合物在单螺杆挤出机中于200℃挤出，冷水冷却，吹干，切成粒状，得到色母粒。其中，
式III：
实施例3：
将700份HDPE、200份颜料红254、10份如式IV所示的吡咯并吡咯二酮类颜料衍生物、20份白矿油在振荡仪中预混合10分钟，得到的混合物在单螺杆挤出机中于200℃挤出，冷水冷却，吹干，切成粒状，得到色母粒。其中，
式IV：
实施例4：
将700份HDPE、200份颜料红254、10份如式V所示的吡咯并吡咯二酮类颜料衍生物、20份白矿油在振荡仪中预混合10分钟，得到的混合物在单螺杆挤出机中于200℃挤出，冷水冷却，吹干，切成粒状，得到色母粒。其中，
式V：
实施例5：
将700份HDPE、200份颜料橙73、10份如式IV所示的吡咯并吡咯二酮类颜料衍生物、20份白矿油在振荡仪中预混合10分钟，得到的混合物在单螺杆挤出机中于200℃挤出，冷水冷却，吹干，切成粒状，得到色母粒。
实施例6：
将750份HDPE、200份颜料红254、50份如式V所示的吡咯并吡咯二酮类颜料衍生物在振荡仪中预混合10分钟，得到的混合物在单螺杆挤出机中于200℃挤出，冷水冷却，吹干，切成粒状，得到色母粒。
实施例7：
将700份HDPE、200份颜料红254、30份如式IV所示的吡咯并吡咯二酮类颜料衍生物在振荡仪中预混合10分钟，得到的混合物在单螺杆挤出机中于200℃挤出，冷水冷却，吹干，切成粒状，得到色母粒。
实施例8：
将500份HDPE、400份颜料红254、50份如式IV所示的吡咯并吡咯二酮类颜料衍生物、25份白矿油、25份邻苯二甲酸二丁酯在振荡仪中预混合10分钟，得到的混合物在单螺杆挤出机中于200℃挤出，冷水冷却，吹干，切成粒状，得到色母粒。
实施例9：
将700份LDPE、400份颜料红254、40份如式IV所示的吡咯并吡咯二酮类颜料衍生物、20份白矿油在振荡仪中预混合10分钟，得到的混合物在单螺杆挤出机中于200℃挤出，冷水冷却，吹干，切成粒状，得到色母粒。
实施例10：
将350份LDPE、350份LLDPE、400份颜料红254、40份如式IV所示的吡咯并吡咯二酮类颜料衍生物、20份白矿油在振荡仪中预混合10分钟，得到的混合物在单螺杆挤出机中于200℃挤出，冷水冷却，吹干，切成粒状，得到色母粒。
实施例11：
将700份共聚聚丙烯、400份颜料红254、50份如式IV所示的吡咯并吡咯二酮类颜料衍生物、20份白矿油在振荡仪中预混合10分钟，得到的混合物在单螺杆挤出机中于200℃挤出，冷水冷却，吹干，切成粒状，得到色母粒。
对比例1：
将700份HDPE、200份颜料红254、20份白矿油在振荡仪中预混合10分钟，得到的混合物在单螺杆挤出机中于200℃挤出，冷水冷却，吹干，切成粒状，得到色母粒。
对比例2：
将700份HDPE、200份颜料橙73、20份白矿油在振荡仪中预混合10分钟，得到的混合物在单螺杆挤出机中于200℃挤出，冷水冷却，吹干，切成粒状，得到色母粒。
在本发明中，按有机颜料在树脂中含量为0.2％称量对比例1-2、实施例1-5所得相应重量的色母粒和高密度聚乙烯，控制总量为700g，混合均匀，在注塑机中于240℃加工，得到174×49×2.5mm板。注塑后，将板在室温下保温1小时，然后在90℃水浴中热老化30分钟，再在室温下储存15小时，最后精确测量所述板，重复10次取平均值，按照专利文献CN1662611A提供的方法评估翘曲现象，通过测量着色矩形板和不着色矩形板老化后的实际收缩值，评估翘曲。评估结果如表1所示。
表1翘曲程度对比表
| 色母粒 | 对比例1 | 对比例2 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 |
| 翘曲程度 | 严重 | 严重 | 较小 | 较小 | 几乎无 | 几乎无 | 几乎无 |
如表1所示对比结果，本发明所公开的聚烯烃色母粒技术方案，相对于现有技术来说，可有效对抗注塑加工过程中翘曲现象的发生，大幅改善了塑件的加工质量，扩大了有机颜料在塑料中的推广应用。
在上述实施例、对比例和性能测试中，所用仪器设备为：
振荡仪：红魔5400ES，Red Devil公司生产；
单螺杆挤出机：LTE16-40，Labtech Engineering公司生产；
注塑机：SSF380-111，宁波鄞州双盛塑料机械厂生产。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列的运用方式。它完全可以被适用于各种适合本发明的领域。对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改。因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。
Claims (8)
1.一种具有抗翘曲性能的聚烯烃色母粒，包括载体树脂、有机颜料、添加剂，其特征在于，还包括颜料衍生物，所述颜料衍生物具有式I所示的分子结构，
式I：
其中，式I中吡咯并吡咯二酮骨架上取代基的位置是对位或间位或邻位，两个取代基的位置和结构都相同；n为1～30之间的整数；CnH2n+1基团是直链或带有支链的烷基。
2.根据权利要求1所述的具有抗翘曲性能的聚烯烃色母粒，其特征在于，所述载体树脂、有机颜料、添加剂、颜料衍生物以重量百分数计，其组成物质含量分别为：载体树脂为50～75％，有机颜料为20～40％，颜料衍生物为0.1～5％，添加剂为0～5％。
3.根据权利要求2所述的具有抗翘曲性能的聚烯烃色母粒，其特征在于，所述颜料衍生物的分子结构为式II、式III、式IV、式V所示分子结构中的一种，其中，
式II：
式III：
式IV：
式V：
4.根据权利要求2所述的具有抗翘曲性能的聚烯烃色母粒，其特征在于，所述载体树脂为低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、均聚聚丙烯、共聚聚丙烯中的一种或几种。
5.根据权利要求2所述的具有抗翘曲性能的聚烯烃色母粒，其特征在于，所述有机颜料为吡咯并吡咯二酮类颜料。
6.根据权利要求2所述的具有抗翘曲性能的聚烯烃色母粒，其特征在于，所述添加剂为聚乙烯蜡、聚丙烯蜡、白矿油、氧化聚乙烯蜡、EVA蜡、硬脂酸、硬脂酸盐、邻苯二甲酸酯中的一种或几种。
7.根据权利要求5所述的具有抗翘曲性能的聚烯烃色母粒，其特征在于，所述有机颜料为颜料橙71、颜料橙73、颜料红254、颜料红255、颜料红264、颜料红270、颜料红272中的一种或几种。
8.制备如权利要求1～7中任意一项权利要求所述的具有抗翘曲性能的聚烯烃色母粒的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：预混合，将所述载体树脂、有机颜料、添加剂、颜料衍生物预混合10分钟；
步骤二：混炼，将步骤一所得到的混合物在单螺杆挤出机中于200℃挤出；
步骤三：冷却，将步骤二所得到的混合物进行冷水冷却；
步骤四：吹干，将步骤三所得到的混合物进行吹干；
步骤五：切粒，将步骤四吹干后的混合物进行切粒，得到色母粒。
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