CN111421777A - 一种耐高温、抗氧化聚丙烯色母粒及其制备工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种耐高温、抗氧化聚丙烯色母粒，包括以下重量份原料：50‑60份聚丙烯树脂，20‑30份颜料，10‑15份分散剂，0.5‑2份抗氧剂，0.5‑2份光稳定剂，0.5‑1偶联剂，本发明公开了该色母粒的制备工艺，通过设计在挤压壳体内设有螺杆组件和加热组件，从而对挤压壳体内各区域段的温度进行精确控制，提高螺杆挤出机挤出成型效率。

Description

一种耐高温、抗氧化聚丙烯色母粒及其制备工艺
技术领域
本发明涉及色母粒技术领域，具体为一种耐高温、抗氧化聚丙烯色母粒及其制备工艺。
背景技术
色母的全称叫色母粒，也叫色种，是一种新型高分子材料专用着色剂，亦称颜料制备物。色母主要用在塑料上。色母由颜料或染料、载体和添加剂三种基本要素所组成，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，色母粒按照载体分类，可以分为PE色母、PP色母、ABS色母、PVC色母、EVA色母等。
现有的PP色母粒在生产过程中，由于在注塑成型时螺杆挤出机内的温度没有控制好，从而导致挤出成型的色母粒存在一定的差异，影响后续使用，因此，本发明研发了一种耐高温、抗氧化聚丙烯色母粒及其制备工艺。
发明内容
本发明提供一种耐高温、抗氧化聚丙烯色母粒及其制备工艺，用来解决背景技术中提出的现有的PP色母粒在生产过程中，由于在注塑成型时螺杆挤出机内的温度没有控制好，从而导致挤出成型的色母粒存在一定的差异，影响后续使用的技术问题。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种耐高温、抗氧化聚丙烯色母粒，包括以下重量份原料：
聚丙烯树脂 50-60份
颜料 20-30份
分散剂 10-15份
抗氧剂 0.5-2份
光稳定剂 0.5-2份
偶联剂 0.5-1份
所述颜料为氧化铁红、炭黑、铅铬黄、锌铬黄、氧化铬绿和铅铬绿、铁蓝、钴蓝、群青中的一种或几种；
所述分散剂为硬脂酸钠、硬脂酸镁、硬脂酸钙、硬脂酸铝、硬脂酸铁、硬脂酸钾中的一种或几种；
所述抗氧剂为抗氧剂1076或抗氧剂1010中的一种。
所述光稳定剂为二氧化钛和二苯甲酮的混合物，二氧化钛和二苯甲酮混合重量比为1:1.5-2；
所述偶联剂为二甲基氨基硅烷、三丁氨基甲基硅烷、十六甲基环辛硅氧烷的混合物，二甲基氨基硅烷、三丁氨基甲基硅烷、十六甲基环辛硅氧烷混合的重量比为1:1.4-1.6:1.9-2.1。
该耐高温、抗氧化聚丙烯色母粒的制备工艺，包括以下步骤：
S01：称取下列重量份原料，50-60份聚丙烯树脂，20-30份颜料，10-15份分散剂，0.5-2份抗氧剂，0.5-2份光稳定剂，0.5-1份偶联剂；
S02:将上述比例的聚丙烯树脂、颜料、分散剂和偶联剂依次加入到高速搅拌机中进行混合搅拌，高速搅拌机的转速为500-550rad/min，搅拌温度为80-90℃，搅拌时间为3-5min；
S03：将上述比例的抗氧剂、光稳定剂依次加入到高速搅拌机中进行混合搅拌至均匀，高速搅拌机的转速为600-650rad/min，搅拌温度为110-120℃，搅拌时间为5-10min；
S04：将步骤S03制得的混合物通过喂料机输送到螺杆挤压机中挤出成型，其中，螺杆挤出温度：进料段110-120℃，熔融段130-140℃，均化段140-150℃，模头温度为140-150℃。
进一步的，所述螺杆挤出机包括挤压壳体，所述挤压壳体顶端一侧设有进料口，所述挤压壳体的左侧固定有驱动电机，所述驱动电机输出端连接有转轴，所述转轴通过联轴器横穿所述挤压壳体并延伸到所述挤压壳体的内部，所述转轴上连接有螺杆组件，所述螺杆组件的末端设有加强杆，所述加强杆的末端设有模头，环所述螺杆组件的四周，所述挤压壳体内设有与所述螺杆组件相对应的加热组件。
进一步的，从所述驱动电机的方向上，所述螺杆组件依次包括长度相同的第一螺杆、第二螺杆和第三螺杆，所述第一螺杆、第二螺杆和第三螺杆的直径比为1：1.5：2，所述第一螺杆和第二螺杆的连接处设有第一连接套，所述第二螺杆和第三螺杆的连接处设有第二连接套。
进一步的，远离所述转轴，所述第一螺杆的一端设有第一安装杆，靠近所述第一螺杆，所述第二螺杆的一端设有第二安装杆，所述第一安装杆和所述第二安装杆均螺纹连接在所述第一连接套内，所述第二螺杆的另一端设有第三安装杆，靠近所述第二螺杆，所述第三螺杆的一端设有第四安装杆，所述第三安装杆和所述第四安装杆均螺纹连接在所述第二连接套内。
进一步的，所述加热组件包括第一轴套和第二轴套，所述第一轴套固定在所述转轴前段，所述第二轴套固定在加强杆上，所述第一轴套、第一连接套、第二连接套和第二轴套将所述挤压壳体分为三个区域端，依次为进料段、熔融段和均化段，并在所述进料段、熔融段和均化段对应设有第一温度传感器、第二温度传感器和第三温度传感器。
进一步的，所述第一轴套上设有三组第一连接柱，三组所述第一连接柱共同支撑有第一支撑环，所述第一连接套上设有三组第二连接柱，三组所述第二连接柱共同支撑有第二支撑环，所述第二连接套上设有三组第三连接柱，三组所述第三连接柱共同支撑有第三支撑环，所述第二轴套上设有三组第四连接柱，三组所述第四连接柱共同支撑有第四支撑环，且所述第一支撑环和第二支撑环之间设有多组第一加热管，所述第二支撑环和第三支撑环之间设有多组第二加热管，所述第三支撑环与第四支撑环之间设有多组第三加热管。
进一步的，所述挤压壳体的一侧设有PLC控制器，所述PLC控制器均与所述第一加热管、第二加热管、第三加热管、第一温度传感器、第二温度传感器、第三温度传感器和所述驱动电机电性连接。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1. 本发明通过第一轴套、第一连接套、第二连接套和第二轴套将挤压壳体分为三个区域端，进料段、熔融段和均化段，并在进料段、熔融段和均化段上对应设有第一温度传感器和第一加热管、第二温度传感器和第二加热管、第三温度传感器和第三加热管，通过驱动电机带动多个支撑环转动，从而带动多个加热管转动，PLC控制器根据各区域段的温度要求，在第一加热管持续加热下，通过间歇开启第二加热管或第三加热管对原料进行加热，可精确控制各区域段的温度，从而提高挤出机挤出成型效率；
2.本发明设计的螺杆挤出机内部设有螺杆组件，通过将螺杆组件分为三组长度相同的第一螺杆、第二螺杆和第三螺杆，且第一螺杆、第二螺杆、第三螺杆的直径渐大，即螺槽的深度渐浅，从进料口进入的原料量多，挤出的量少，在对原料进行挤压时，部分原料经过多次挤压，挤压成型效果好。
附图说明
图1为本发明螺杆挤出机整体结构示意图；
图2为本发明A部放大结构示意图；
图3为本发明B部放大结构示意图；
图4为本发明加热组件结构示意图。
图中，1-挤压壳体；2-进料口；3-驱动电机；4-转轴；5-加强杆；6-模头；7-第一螺杆；8-第二螺杆；9-第三螺杆；10-第一连接套；11-第二连接套；12-第一轴套；13-第二轴套；14-第一温度传感器；15-第二温度传感器；16-第三温度传感器；17-第一连接柱；18-第一支撑环；19-第二连接柱；20-第二支撑环；21-第三连接柱；22-第三支撑环；23-第四支撑柱；24-第四支撑环；25-第一加热管；26-第二加热管；27-第三加热管；28-PLC控制器；29-第一安装杆；30-第二安装杆；31-第三安装杆；34-第四安装杆。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述，附图中给出了本发明的若干实施例，但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例，相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1，一种耐高温、抗氧化聚丙烯色母粒的制备工艺，包括以下步骤：
S01：称取下列重量份原料，50份聚丙烯树脂，20份颜料，所述颜料为氧化铁红；10份分散剂，所述分散剂为硬脂酸钠，0.5份抗氧剂，所述抗氧剂为抗氧剂1076，0.5份光稳定剂，所述光稳定剂为二氧化钛和二苯甲酮的混合物，二氧化钛和二苯甲酮混合重量比为1:1.5，0.5份偶联剂，所述偶联剂为二甲基氨基硅烷、三丁氨基甲基硅烷、十六甲基环辛硅氧烷的混合物，二甲基氨基硅烷、三丁氨基甲基硅烷、十六甲基环辛硅氧烷混合的重量比为1:1.4:1.9；
S02:将上述比例的聚丙烯树脂、颜料、分散剂和偶联剂依次加入到高速搅拌机中进行混合搅拌，高速搅拌机的转速为500rad/min，搅拌温度为80℃，搅拌时间为3min；
S03：将上述比例的抗氧剂、光稳定剂依次加入到高速搅拌机中进行混合搅拌至均匀，高速搅拌机的转速为600rad/min，搅拌温度为110℃，搅拌时间为5min；
S04：将步骤S03制得的混合物通过喂料机输送到螺杆挤压机中挤出成型得到实施例1，其中，螺杆挤出温度：进料段110℃，熔融段130℃，均化段140℃，模头温度为140℃。
实施例2，一种耐高温、抗氧化聚丙烯色母粒的制备工艺，包括以下步骤：
S01：称取下列重量份原料，60份聚丙烯树脂，30份颜料，所述颜料为铁蓝；15份分散剂，所述分散剂为硬脂酸钙，2份抗氧剂，所述抗氧剂为抗氧剂1010，2份光稳定剂，所述光稳定剂为二氧化钛和二苯甲酮的混合物，二氧化钛和二苯甲酮混合重量比为1:2，1份偶联剂，所述偶联剂为二甲基氨基硅烷、三丁氨基甲基硅烷、十六甲基环辛硅氧烷的混合物，二甲基氨基硅烷、三丁氨基甲基硅烷、十六甲基环辛硅氧烷混合的重量比为1:1.6:2.1；
S02:将上述比例的聚丙烯树脂、颜料、分散剂和偶联剂依次加入到高速搅拌机中进行混合搅拌，高速搅拌机的转速为550rad/min，搅拌温度为90℃，搅拌时间为5min；
S03：将上述比例的抗氧剂、光稳定剂依次加入到高速搅拌机中进行混合搅拌至均匀，高速搅拌机的转速为650rad/min，搅拌温度为120℃，搅拌时间为10min；
S04：将步骤S03制得的混合物通过喂料机输送到螺杆挤压机中挤出成型得到实施例2，其中，螺杆挤出温度：进料段120℃，熔融段140℃，均化段150℃，模头温度为150℃。
实施例3，一种耐高温、抗氧化聚丙烯色母粒的制备工艺，包括以下步骤：
S01：称取下列重量份原料，55份聚丙烯树脂，25份颜料，所述颜料为锌铬黄；12份分散剂，所述分散剂硬脂酸铁，1份抗氧剂，所述抗氧剂为抗氧剂1076，1份光稳定剂，所述光稳定剂为二氧化钛和二苯甲酮的混合物，二氧化钛和二苯甲酮混合重量比为1:1.7，0.8份偶联剂，所述偶联剂为二甲基氨基硅烷、三丁氨基甲基硅烷、十六甲基环辛硅氧烷的混合物，二甲基氨基硅烷、三丁氨基甲基硅烷、十六甲基环辛硅氧烷混合的重量比为1:1.5:2.0；
S02:将上述比例的聚丙烯树脂、颜料、分散剂和偶联剂依次加入到高速搅拌机中进行混合搅拌，高速搅拌机的转速为500-550rad/min，搅拌温度为80-90℃，搅拌时间为3-5min；
S03：将上述比例的抗氧剂、光稳定剂依次加入到高速搅拌机中进行混合搅拌至均匀，高速搅拌机的转速为600-650rad/min，搅拌温度为110-120℃，搅拌时间为5-10min；
S04：将步骤S03制得的混合物通过喂料机输送到螺杆挤压机中挤出成型得到实施例3，其中，螺杆挤出温度：进料段110-120℃，熔融段130-140℃，均化段140-150℃，模头温度为140-150℃。
参照图1-4，实施1-3均采用同样加工方式，实施例1-3采用的螺杆挤出机包括挤压壳体1，所述挤压壳体1顶端一侧设有进料口2，所述挤压壳体1的左侧固定有驱动电机3，所述驱动电机3输出端连接有转轴4，所述转轴4通过联轴器横穿所述挤压壳体1并延伸到所述挤压壳体1的内部，所述转轴4上连接有螺杆组件，所述螺杆组件的末端设有加强杆5，所述加强杆5的末端设有模头6，环所述螺杆组件的四周，所述挤压壳体1内设有与所述螺杆组件相对应的加热组件。
从所述驱动电机3的方向上，所述螺杆组件依次包括长度相同的第一螺杆7、第二螺杆8和第三螺杆9，所述第一螺杆7、第二螺杆8和第三螺杆9的直径比为1：1.5：2，所述第一螺杆7和第二螺杆8的连接处设有第一连接套10，所述第二螺杆8和第三螺杆9的连接处设有第二连接套11。
远离所述转轴4，所述第一螺杆7的一端设有第一安装杆29，靠近所述第一螺杆7，所述第二螺杆8的一端设有第二安装杆30，所述第一安装杆29和所述第二安装杆30均螺纹连接在所述第一连接套10内，第一安装杆一端焊接在第一螺杆7上，所述第一安装杆29另一端设有与所述第一连接套10螺纹连接的外螺纹一，第二安装杆30一端焊接在第二螺杆8上，所述第二安装杆30另一端设有与第一连接套10另一端螺纹连接的外螺纹二，所述第二螺杆8的另一端设有第三安装杆31，第三安装杆31一端设有与第二连接套11螺纹连接的外螺纹三，靠近所述第二螺杆8，所述第三螺杆9的一端设有第四安装杆32，所述第三安装杆31和所述第四安装杆32均螺纹连接在所述第二连接套11内，第四安装杆32上设有与所述第二连接套11螺纹连接的螺纹四，在每个螺纹连接处均设有密封圈。
所述加热组件包括第一轴套12和第二轴套13，所述第一轴套12固定在所述转轴4前段，所述第二轴套13固定在加强杆5上，所述第一轴套12、第一连接套10、第二连接套11和第二轴套13将所述挤压壳体1分为三个区域端，依次为进料段、熔融段和均化段，并在所述进料段、熔融段和均化段对应设有第一温度传感器14、第二温度传感器15和第三温度传感器16，其中第一温度传感器14、第二温度传感器15和第三温度传感器16安装在挤压壳体的一侧，所述挤压壳体为一种圆筒型设置。
其中，第一轴套12和第二轴套13分别焊接在转轴4和加强杆5上，且所述第一连接套10、第二连接套11内部设有空腔结构，空腔结构内设有螺纹不一的内螺纹，从而方便与三组螺杆进行快速拆装，为了方便后期使用以及更换，第一轴套12、第二轴套13、第一连接套10和第二连接套11采用相同结构的套筒结构。
所述第一轴套10上设有三组第一连接柱17，三组所述第一连接柱17共同支撑有第一支撑环18，所述第一连接套11上设有三组第二连接柱19，三组所述第二连接柱19共同支撑有第二支撑环20，所述第二连接套12上设有三组第三连接柱21，三组所述第三连接柱21共同支撑有第三支撑环22，所述第二轴套13上设有三组第四连接柱23，三组所述第四连接柱23共同支撑有第四支撑环24，且所述第一支撑环18和第二支撑环20之间设有多组第一加热管25，所述第二支撑环20和第三支撑环22之间设有多组第二加热管26，所述第三支撑环22与第四支撑环24之间设有多组第三加热管27。
所述挤压壳体的一侧设有PLC控制器28，所述PLC控制器28均与所述第一加热管25、第二加热管26、第三加热管27、第一温度传感器14、第二温度传感器15、第三温度传感器16和所述驱动电机3电性连接。
本发明通过第一轴套、第一连接套、第二连接套和第二轴套将挤压壳体分为三个区域端，分别为进料段、熔融段和均化段，并在进料段、熔融段和均化段上对应设有第一温度传感器和第一加热管、第二温度传感器和第二加热管、第三温度传感器和第三加热管，通过驱动电机带动多个支撑环转动，从而带动多个加热管转动，PLC控制器根据各区域段的温度要求，在第一加热管持续加热下，通过间歇开启第二加热管或第三加热管对原料进行加热，可精确控制各区域段的温度，从而提高挤出机挤出成型效率。
然而，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的，因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (8)

1.一种耐高温、抗氧化聚丙烯色母粒，其特征在于，包括以下重量份原料：
聚丙烯树脂 50-60份
颜料 20-30份
分散剂 10-15份
抗氧剂 0.5-2份
光稳定剂 0.5-2份
偶联剂 0.5-1份
所述颜料为氧化铁红、炭黑、铅铬黄、锌铬黄、氧化铬绿和铅铬绿、铁蓝、钴蓝、群青中的一种或几种；
所述分散剂为硬脂酸钠、硬脂酸镁、硬脂酸钙、硬脂酸铝、硬脂酸铁、硬脂酸钾中的一种或几种；
所述抗氧剂为抗氧剂1076或抗氧剂1010中的一种；
所述光稳定剂为二氧化钛和二苯甲酮的混合物，二氧化钛和二苯甲酮混合重量比为1:1.5-2；
所述偶联剂为二甲基氨基硅烷、三丁氨基甲基硅烷、十六甲基环辛硅氧烷的混合物，二甲基氨基硅烷、三丁氨基甲基硅烷、十六甲基环辛硅氧烷混合的重量比为1:1.4-1.6:1.9-2.1。
2.根据权利要求1所述的一种耐高温、抗氧化聚丙烯色母粒的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S01：称取下列重量份原料，50-60份聚丙烯树脂，20-30份颜料，10-15份分散剂，0.5-2份抗氧剂，0.5-2份光稳定剂，0.5-1份偶联剂；
S02:将上述比例的聚丙烯树脂、颜料、分散剂和偶联剂依次加入到高速搅拌机中进行混合搅拌，高速搅拌机的转速为500-550rad/min，搅拌温度为80-90℃，搅拌时间为3-5min；
S03：将上述比例的抗氧剂、光稳定剂依次加入到高速搅拌机中进行混合搅拌至均匀，高速搅拌机的转速为600-650rad/min，搅拌温度为110-120℃，搅拌时间为5-10min；
S04：将步骤S03制得的混合物通过喂料机输送到螺杆挤压机中挤出成型，其中，螺杆挤出温度：进料段110-120℃，熔融段130-140℃，均化段140-150℃，模头温度为140-150℃。
3.根据权利要求2所述的一种耐高温、抗氧化聚丙烯色母粒的制备工艺，其特征在于：所述螺杆挤出机包括挤压壳体（1），所述挤压壳体（1）顶端一侧设有进料口（2），所述挤压壳体（1）的左侧固定有驱动电机（3），所述驱动电机（3）输出端连接有转轴（4），所述转轴（4）通过联轴器横穿所述挤压壳体（1）并延伸到所述挤压壳体（1）的内部，所述转轴（4）上连接有螺杆组件，所述螺杆组件的末端设有加强杆（5），所述加强杆（5）的末端设有模头（6），环所述螺杆组件的四周，所述挤压壳体（1）内设有与所述螺杆组件相对应的加热组件。
4.根据权利要求3所述的一种耐高温、抗氧化聚丙烯色母粒的制备工艺，其特征在于：从所述驱动电机（3）的方向上，所述螺杆组件依次包括长度相同的第一螺杆（7）、第二螺杆（8）和第三螺杆（9），所述第一螺杆（7）、第二螺杆（8）和第三螺杆（9）的直径比为1：1.5：2，所述第一螺杆（7）和第二螺杆（8）的连接处设有第一连接套（10），所述第二螺杆（8）和第三螺杆（9）的连接处设有第二连接套（11）。
5.根据权利要求4所述的一种耐高温、抗氧化聚丙烯色母粒的制备工艺，其特征在于：远离所述转轴（4），所述第一螺杆（7）的一端设有第一安装杆（29），靠近所述第一螺杆（7），所述第二螺杆（8）的一端设有第二安装杆（30），所述第一安装杆（29）和所述第二安装杆（30）均螺纹连接在所述第一连接套（10）内，所述第二螺杆（8）的另一端设有第三安装杆（31），靠近所述第二螺杆（8），所述第三螺杆（9）的一端设有第四安装杆（32），所述第三安装杆（31）和所述第四安装杆（32）均螺纹连接在所述第二连接套（11）内。
6.根据权利要求5所述的一种耐高温、抗氧化聚丙烯色母粒的制备工艺，其特征在于：所述加热组件包括第一轴套（12）和第二轴套（13），所述第一轴套（12）固定在所述转轴（4）前段，所述第二轴套（13）固定在加强杆（5）上，所述第一轴套（12）、第一连接套（10）、第二连接套（11）和第二轴套（13）将所述挤压壳体（1）分为三个区域端，依次为进料段、熔融段和均化段，并在所述进料段、熔融段和均化段对应设有第一温度传感器（14）、第二温度传感器（15）和第三温度传感器（16）。
7.根据权利要求6所述的一种耐高温、抗氧化聚丙烯色母粒的制备工艺，其特征在于：所述第一轴套（12）上设有三组第一连接柱（17），三组所述第一连接柱（17）共同支撑有第一支撑环（18），所述第一连接套（10）上设有三组第二连接柱（19），三组所述第二连接柱（19）共同支撑有第二支撑环（20），所述第二连接套（11）上设有三组第三连接柱（21），三组所述第三连接柱（21）共同支撑有第三支撑环（22），所述第二轴套（13）上设有三组第四连接柱（23），三组所述第四连接柱（23）共同支撑有第四支撑环（24），且所述第一支撑环（18）和第二支撑环（20）之间设有多组第一加热管（25），所述第二支撑环（20）和第三支撑环（22）之间设有多组第二加热管（26），所述第三支撑环（22）与第四支撑环（24）之间设有多组第三加热管（27）。
8.根据权利要求7所述的一种耐高温、抗氧化聚丙烯色母粒的制备工艺，其特征在于：所述挤压壳体（1）的一侧设有PLC控制器（28），所述PLC控制器（28）均与所述第一加热管（25）、第二加热管（26）、第三加热管（27）、第一温度传感器（14）、第二温度传感器（15）、第三温度传感器（16）和所述驱动电机（3）电性连接。
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