CN111040371A - 一种家电abs树脂专用高浓度色母粒及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开的属于色母粒制备技术领域，具体为一种家电ABS树脂专用高浓度色母粒及其制备方法，该色母粒的制备方法如下：步骤一：喂料；步骤二：混炼，将步骤一原料送入混炼机混炼腔体，控制混炼机腔体温度为40~80℃，并通过520~600 rpm/分的高速剪切进行混炼；步骤三：挤出，将步骤二中熔融聚合物送至双螺杆挤出机；步骤四：切粒，将母粒脱水、干燥、筛分后得到圆粒型成品，使本发明所生产的色母粒制品不仅品相好，且用于ABS树脂着色时颜料分散好、色差小的优点，且无相容剂的使用，成本低，工艺简单，适用于与大规模生产，具有较好的市场前景。

Description

一种家电ABS树脂专用高浓度色母粒及其制备方法
技术领域
本发明涉及色母粒技术领域，具体为一种家电ABS树脂专用高浓度色母粒及其制备方法。
背景技术
烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（简称ABS树脂），是由丙烯腈、丁二烯和苯乙烯三种化学单位合成，微观形态呈现出“海岛”型结构。在ABS树脂中，丙烯腈为其提供良好的表面硬度和耐化学腐蚀性；丁二烯为其增韧，提供良好的抗冲击强度；苯乙烯则为其提供良好的加工性和染色性。由此ABS树脂综合性能优异，具有良好的韧性、尺寸稳定性、耐低温耐腐蚀性等，广泛应用于家用电器外壳、办公用品、仪器仪表等领域，其中高档家电塑料配件多是ABS塑料制品，是一种用途较广的热塑性工程塑料。
ABS树脂的着色，当前有色粉着色法、色浆着色法和色母粒着色三种。随着塑料制造业的发展，色粉着色法和色浆着色法已慢慢被淘汰；而色母粒着色具有易于着色，分散性好等优点越来越受到家电用ABS塑料加工企业采用。色母粒属于塑料生产工业中的中间环节，它的研究和发展为工业的顺利发展带来了极大的便利。随着消费对家电制品个性化、多样化需求日益增加，家用ABS塑料用着色剂迎来了喜人商机。多功能化、高载颜料和高技术含量是色母粒行业技术发展的趋势。
发明专利CN201611137113.1公开了一种ABS塑料色母粒的制备方法，其选用ABS树脂作为载体，采用双螺杆挤出机制备色母粒。该色母粒制备方法采用弹性体增韧改性，具有增韧效果明显，添加量小等优点。但是该色母粒颜料负载较低，且实际应用时对ABS树脂着色时易产生流纹、色泽不均。
发明专利CN108546367公开了一种高分散阻燃ABS色母粒及其制备方法，采用超临界二氧化碳流体溶解改性颜料，再加入聚苯乙烯与复合分散剂、纤维等助剂的混合料，强力搅拌混合30小时以上后，制备出粗色母粒，再通过熔融、挤出、造粒得到ABS色母粒。该方法制备的色母粒具有着色均匀、颜料稳定性高、色差小等优点。但是工艺复杂，成本高，不易工业化生产。
然而，文献或专利报道的ABS树脂色母粒制品依然存在不足，如着色不均匀、颜料负载较低、色差大、成本高；当前，我国色母粒制造方式多采用双螺杆混炼挤出，密炼捏合，双辊开炼机，这些加工工艺一般适用处理低浓度色粉分散；当色母粒中钛白粉含量高于40%，常规方法单一加工成型的色母粒在对基材着色时出现宏观分散不均，颜料不稳定且色差难控制等难题。
发明内容
本部分的目的在于概述本发明的实施方式的一些方面以及简要介绍一些较佳实施方式。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
鉴于上述和/或现有色母粒中存在的问题，提出了本发明。
因此，本发明的目的是提供一种家电ABS树脂专用高浓度色母粒及其制备方法，能够提高颜料在ABS树脂中的分散性。
为解决上述技术问题，根据本发明的一个方面，本发明提供了如下技术方案：
一种家电ABS树脂专用高浓度色母粒，按比例分配，该色母粒由以下材料制备产生：
色粉60~80重量份、载体10~30重量份、分散剂5~15重量份、耐候剂1~5重量份、填充剂0~10重量份。
作为本发明所述的一种家电ABS树脂专用高浓度色母粒的一种优选方案，其中：所述色粉由主色粉和钛白粉组合成，所述主色粉包括群青紫、群青、炭黑、氧化铁红，所述钛白粉由R-钛白粉和氯化法制备的金红石型蓝光钛白粉，所述金红石型蓝光钛白粉和R-钛白粉的粒径为0.5~5微米。
作为本发明所述的一种家电ABS树脂专用高浓度色母粒的一种优选方案，其中：所述耐候剂由0.1~1.5重量份的抗氧化剂3-丙酸正十八烷醇酯、0.1~2.0重量份的光稳定剂双癸二酸酯和0.1~1.5重量份的紫外光吸收剂2-5-氯化苯并三唑复配组合。
作为本发明所述的一种家电ABS树脂专用高浓度色母粒的一种优选方案，其中：所述分散剂为以乙烯共聚物为主的复配分散剂。
作为本发明所述的一种家电ABS树脂专用高浓度色母粒的制备方法的一种优选方案，其中：该色母粒的制备方法如下：
步骤一：喂料 将各组分分别使用智能失重称精准称量同时喂料，进入混炼机腔体中；
步骤二：混炼将步骤一原料送入混炼机混炼腔体，控制混炼机腔体温度为40~80℃，并通过520~600rpm/分的高速剪切进行混炼，形成高分散熔融聚合物；
步骤三：挤出将步骤二中熔融聚合物送至双螺杆挤出机，挤出区温度控制（160~190℃），并使熔融物料保持在200~220℃下挤出；
步骤四：切粒将步骤三物料挤出模头，控制模头温度210~230℃，水温60~70℃，进行水下切粒后，将母粒脱水、干燥、筛分后得到圆粒型成品。
与现有技术相比：现有的ABS树脂色母粒制品依然存在不足，如着色不均匀、颜料负载较低、色差大、成本高；当前，我国色母粒制造方式多采用双螺杆混炼挤出，密炼捏合，双辊开炼机，这些加工工艺一般适用处理低浓度色粉分散；当色母粒中钛白粉含量高于40%，常规方法单一加工成型的色母粒在对基材着色时出现宏观分散不均，颜料不稳定且色差难控制等难题，本发明通过对制备ABS树脂色母粒的关键因素，如颜料细化处理、以及载体和分散剂优化选择，通过大量实验研究，色母粒配方进行分析优化，结合双转子连续混炼造粒机的高效混炼节能技术优选出最佳制备工艺。由此使本发明所生产的色母粒制品不仅品相好，且用于ABS树脂着色时颜料分散好、色差小的优点，且无相容剂的使用，成本低，工艺简单，适用于与大规模生产，具有较好的市场前景。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将结合附图和详细实施方式对本发明进行详细说明，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：
图1为本发明一种家电ABS树脂专用高浓度色母粒及其制备方法的制备样品示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施方式的限制。
其次，本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施方式时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的实施方式作进一步地详细描述。
本发明提供一种家电ABS树脂专用高浓度色母粒，按比例分配，该色母粒由以下材料制备产生：
色粉60~80重量份、载体10~30重量份、分散剂5~15重量份、耐候剂1~5重量份、填充剂0~10重量份。
其中，所述色粉由主色粉和钛白粉组合成，所述主色粉包括群青紫、群青、炭黑、氧化铁红，所述钛白粉由R-钛白粉和氯化法制备的金红石型蓝光钛白粉，所述金红石型蓝光钛白粉和R-钛白粉的粒径为0.5~5微米。
其中，所述耐候剂由0.1~1.5重量份的抗氧化剂3-丙酸正十八烷醇酯、0.1~2.0重量份的光稳定剂双癸二酸酯和0.1~1.5重量份的紫外光吸收剂2-5-氯化苯并三唑复配组合。
其中，所述分散剂为以乙烯共聚物为主的复配分散剂。
载体，色母粒的载体选择是关键之一，它起到承载颜料和助剂的工具，需具有较好的熔融流动性、熔化后较好的主动扩散性，且与被着色树脂较好的相容性，实现对颜料的预分散、保护和协助颜料对基材树脂完成着色的功能，所以ABS树脂专用色母粒选用的载体满足其熔体流动速率大于或等于被着色ABS树脂的原则。本载体采用一种聚苯乙烯系聚合物为主的两种至四种组成的复合载体系++-。
其中，该色母粒的制备方法如下：
步骤一：喂料将各组分分别使用智能失重称精准称量同时喂料，进入混炼机腔体中；
步骤二：混炼将步骤一原料送入混炼机混炼腔体，控制混炼机腔体温度为40~80℃，并通过520~600rpm/分的高速剪切进行混炼，形成高分散熔融聚合物；
步骤三：挤出将步骤二中熔融聚合物送至双螺杆挤出机，挤出区温度控制（160~190℃），并使熔融物料保持在200~220℃下挤出；
步骤四：切粒将步骤三物料挤出模头，控制模头温度210~230℃，水温60~70℃，进行水下切粒后，将母粒脱水、干燥、筛分后得到圆粒型成品。
实施例1
主色粉组合为：群青紫、群青、炭黑合计0.734重量份；耐候剂复配组合为：抗氧化剂3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八烷醇酯1.2重量份、光稳定剂双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯2.4重量份、紫外光吸收剂 2-(叔丁基)-6-(5-氯-2H-苯并[D][1,2,3]三唑-2-基)-4-甲基苯酚1.8重量份、钛白59.66重量份；填充剂复配组合为2重量份（即超细硫酸钡1.5重量份、超细硫酸钙0.5重量份）、分散剂复配组合为10.766重量份（即N,N'-乙撑双硬脂酰胺（EBS）5.383重量份和乙烯-乙酸乙烯醋共聚物（EVA）5.383重量份）、载体复配组合为21重量份（即苯乙烯-丙烯腈共聚物（AS）20重量份、注塑型（ABS）载体复配组合1重量份），选用连续混炼挤出机造粒、干燥、筛选，获得制品。
连续混炼挤出机工艺参数为：
喂料：将各组分分别使用智能失重称精准称量同时喂料，进入混炼机腔体中；
混炼：将步骤（1）原料送入混炼机混炼腔体，控制混炼机腔体温度为40~80℃，并通过520~600rpm/分的高速剪切进行混炼，形成高分散熔融聚合物；
挤出：将步骤（2）中熔融聚合物送至双螺杆挤出机，挤出区温度控制（160~190℃），并使熔融物料保持在200~220℃下挤出；
切粒：将步骤（3）物料挤出模头，控制模头温度210~230℃，水温60~70℃，进行水下切粒后，将母粒脱水、干燥、筛分后得到成品（圆粒型）。
实施例2
主色粉组合为：群青紫、炭黑合计0.02重量份;耐候剂复配组合为：抗氧化剂3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八烷醇酯1.6重量份、光稳定剂双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯2.4重量份、紫外光吸收剂2-(叔丁基)-6-(5-氯-2H-苯并[D][1,2,3]三唑-2-基)-4-甲基苯酚1.6重量份，钛白60重量份、填充剂复配组合为10重量份（即超细硫酸钡5重量份、超细硫酸钙4重量份和活性水滑石1重量份）、分散剂复配组合为14.35重量份（即N,N'-乙撑双硬脂酰胺（EBS）6.97重量份和乙烯-乙酸乙烯醋共聚物（EVA）5.84重量份、聚乙烯蜡+Zn离子共聚物0.19重量份）、载体复配组合为22重量份（即苯乙烯-丙烯腈共聚物（AS）16重量份、注塑型（ABS）2.5重量份及苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物（SBS）3.5重量份），选用连续混炼挤出机造粒、干燥、筛选，获得制品。
连续混炼挤出机工艺参数为：
喂料：将各组分分别使用智能失重称精准称量同时喂料，进入混炼机腔体中；
混炼：将步骤（1）原料送入混炼机混炼腔体，控制混炼机腔体温度为40~80℃，并通过520~600rpm/分的高速剪切进行混炼，形成高分散熔融聚合物；
挤出：将步骤（2）中熔融聚合物送至双螺杆挤出机，挤出区温度控制（160~190℃），并使熔融物料保持在200~220℃下挤出；
切粒：将步骤（3）物料挤出模头，控制模头温度210~230℃，水温60~70℃，进行水下切粒后，将母粒脱水、干燥、筛分后得到成品（圆粒型）。
实施例3
主色粉组合为：群青紫、群青合计0.01重量份;耐候剂复配组合为：抗氧化剂3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八烷醇酯0.3重量份、光稳定剂双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯0.7重量份、紫外光吸收剂2-(叔丁基)-6-(5-氯-2H-苯并[D][1,2,3]三唑-2-基)-4-甲基苯酚0.3重量份、钛白78重量份；分散剂复配组合12.69重量份，（即N,N'-乙撑双硬脂酰胺（EBS）5.2重量份、乙烯-乙酸乙烯醋共聚物（EVA）5.13重量份、聚乙烯蜡+Zn离子共聚物1.46重量份及乙烯丙烯酸共聚物0.9重量份）；载体复配组合10重量份（即苯乙烯-丙烯腈共聚物（AS）7重量份、注塑型（ABS）1重量份、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物（SBS）1重量份和丁苯橡胶（SBR）1重量份），选用连续混炼挤出机造粒、干燥、筛选，获得制品。
连续混炼挤出机工艺参数为：
喂料：将各组分分别使用智能失重称精准称量同时喂料，进入混炼机腔体中；
混炼：将步骤（1）原料送入混炼机混炼腔体，控制混炼机腔体温度为40~80℃，并通过520-600rpm/分的高速剪切进行混炼，形成高分散熔融聚合物；
挤出：将步骤（2）中熔融聚合物送至单螺杆挤出机，挤出区温度控制（160~190℃），并使熔融物料保持在200~220℃下挤出；
切粒：将步骤（3）物料挤出模头，控制模头温度210~230℃，水温60~70℃，进行水下切粒后，将母粒脱水、干燥、筛分后得到成品（圆粒型）。
实施例4
主色粉组合为：群青、炭黑合计0.15重量份;耐候剂复配组合为：抗氧化剂3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八烷醇酯1.5重量份、光稳定剂双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯2重量份、紫外光吸收剂2-(叔丁基)-6-(5-氯-2H-苯并[D][1,2,3]三唑-2-基)-4-甲基苯酚1重量份；分散剂复配组合11.35重量份（即N,N'-乙撑双硬脂酰胺（EBS）7.28重量份、乙烯-乙酸乙烯醋共聚物（EVA）2.85重量份、聚乙烯蜡+Zn离子共聚物0.61重量份及乙烯丙烯酸共聚物0.61重量份）、载体复配组合14重量份（即苯乙烯-丙烯腈共聚物（AS）10重量份、注塑型（ABS）1重量份、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物（SBS）1重量份、丁苯橡胶（SBR）1重量份及丁腈橡胶（NBR）1重量份），选用连续混炼挤出机造粒、干燥、筛选，获得制品。
连续混炼挤出机工艺参数为：
喂料：将各组分分别使用智能失重称精准称量同时喂料，进入混炼机腔体中；
混炼：将步骤（1）原料送入混炼机混炼腔体，控制混炼机腔体温度为40~80℃，并通过520~600rpm/分的高速剪切进行混炼，形成高分散熔融聚合物；
挤出：将步骤（2）中熔融聚合物送至双螺杆挤出机，挤出区温度控制（160~190℃），并使熔融物料保持在200~220℃下挤出；
切粒：将步骤（3）物料挤出模头，控制模头温度210~230℃，水温60~70 ℃，进行水下切粒后，将母粒脱水、干燥、筛分后得到成品（圆粒型）。
对比例1和实施例1-4的样品性能测试对比，色相，分散性，着色效果，耐候性，耐冲击性，如下表
指标 对比例1 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4
色差值△E≤0.5 0.42 0.42 0.4 0.41 0.4
耐候性（△E≤8.0） 6.4 4.32 2.4 2.5 4.06
缺口冲击强度≥纯树脂85% 97.6% 113.33% 106.67% 114.67% 105.4%
虽然在上文中已经参考实施方式对本发明进行了描述，然而在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，本发明所披露的实施方式中的各项特征均可通过任意方式相互结合起来使用，在本说明书中未对这些组合的情况进行穷举性的描述仅仅是出于省略篇幅和节约资源的考虑。因此，本发明并不局限于文中公开的特定实施方式，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (5)

1.一种家电ABS树脂专用高浓度色母粒，其特征在于：按比例分配，该色母粒由以下材料制备产生：
色粉60~80重量份、载体10~30重量份、分散剂5~15重量份、耐候剂1~5重量份、填充剂0~10重量份。
2.根据权利要求1所述的一种家电ABS树脂专用高浓度色母粒，其特征在于：所述色粉由主色粉和钛白粉组合成，所述主色粉包括群青紫、群青、炭黑、氧化铁红，所述钛白粉由R-钛白粉和氯化法制备的金红石型蓝光钛白粉，所述金红石型蓝光钛白粉和R-钛白粉的粒径为0.5~5微米。
3.根据权利要求1所述的一种家电ABS树脂专用高浓度色母粒，其特征在于：所述耐候剂由0.1~1.5重量份的抗氧化剂3-丙酸正十八烷醇酯、0.1~2.0重量份的光稳定剂双癸二酸酯和0.1~1.5重量份的紫外光吸收剂2-5-氯化苯并三唑复配组合。
4.根据权利要求1所述的一种家电ABS树脂专用高浓度色母粒，其特征在于：所述分散剂为以乙烯共聚物为主的复配分散剂。
5.根据权利要求1-4任意一项所述的一种家电ABS树脂专用高浓度色母粒的制备方法，其特征在于：该色母粒的制备方法如下：
步骤一：喂料 将各组分分别使用智能失重称精准称量同时喂料，进入混炼机腔体中；
步骤二：混炼将步骤一原料送入混炼机混炼腔体，控制混炼机腔体温度为40~80℃，并通过520~600rpm/分的高速剪切进行混炼，形成高分散熔融聚合物；
步骤三：挤出将步骤二中熔融聚合物送至双螺杆挤出机，挤出区温度控制（160~190℃），并使熔融物料保持在200~220℃下挤出；
步骤四：切粒将步骤三物料挤出模头，控制模头温度210~230℃，水温60~70℃，进行水下切粒后，将母粒脱水、干燥、筛分后得到圆粒型成品。
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