CN111704762A - 珠光单色材料、其制备方法及应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了珠光单色材料、其制备方法及应用，涉及颜料技术领域。珠光单色材料，按重量百分比计，其制备原料包括聚烯烃树脂14‑57％、分散剂2‑6％和珠光颜料41‑80％。珠光单色材料的制备方法，其以上述珠光单色材料的配方为原料，混料之后材料的分散性好，着色强度高，可以在塑料着色或色母制备中得到应用。
Description
技术领域
本发明涉及颜料技术领域，且特别涉及珠光单色材料、其制备方法及应用。
背景技术
色母(Color Master Batch)的全称叫色母粒，也叫色种，是一种高分子材料专用着色剂。色母由几种颜料或染料、载体和添加剂三种基本要素所组成，是把超常量的颜料(10-20％)均匀载附于树脂之中而制得颗粒。由于其着色力优于颜料本身，无粉尘污染，添加比例较低，易与着色树脂掺混，目前在热塑性塑料着色中广泛替代粉状颜料。目前色母的制备需要通过加工让粉状颜料分散在树脂中，直接使用粉状颜料带来的粉尘飘散污染，加工困难，安全和职业健康风险又困扰着色母行业，从而催生了着色剂预分散体的发展。
着色剂预分散体，即把单一着色剂分散在载体中制得的颗粒状着色剂，与传统的色粉相比没有粉尘，着色力更高，稳定，分散性更好，可以很大幅度的提高色母产能。目前颜料预分散体主要有两类，一类是以低聚物蜡为主要载体的预分散颜料，一类是以聚合物树脂为主要载体的单色母粒。上个世纪，一些欧美公司开始使用着色剂预分散体作为原材料代替色粉在塑料上的着色。目前，亚洲一些本土公司把着色剂预分散体应用在化纤纺前着色中。目前本土公司自制单色母粒通常浓度很低，一般在10％-30％颜料浓度；而欧美颜料公司可以做到40％-60％颜料浓度(低分子蜡含量高达到30％-50％)预分散颜料，但价格很贵。
珠光颜料为片层状结构，因其优异的特殊效果和质感使其在塑料加工中的应用十分广泛。然而，现有的珠光粉在塑料应用上出现分散不好，流痕很大，轻且粉尘很大。现有的珠光效果色母粒，由于需要采用其他颜料和珠光颜料组合，为了颜料的分散，行业内很多采用高速混合机混料或珠光颜料侧喂料的生产方式。此种混合方式可以使多种颜料分散均匀，但是珠光质感和光泽度均不理想，且效率低下。
故一些国际色母公司采用先把珠光颜料做成浓度10％-40％单色母粒，作为半成品的原材料或母粒成品在塑料上来使用。但中低浓度单色珠光母粒作为原材料生产色母在配方的设计上有一定缺陷，而且易造成塑料大比例的二次加工降解，同时高的添加比例导致成本较高。
鉴于此，提出本申请。
发明内容
本发明的目的在于提供一种珠光单色材料，其分散性好、着色强度高。
本发明的另一目的在于提供一种珠光单色材料的制备方法，制备成本低，且产品具有很好的分散性和着色强度。
本发明的第三目的在于提供上述珠光单色材料在塑料着色或色母制备中的应用。
本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。
本发明提出了一种珠光单色材料，按重量百分比计，其制备原料包括聚烯烃树脂14-57％、分散剂2-6％和珠光颜料41-80％。
本发明还提出一种珠光单色材料的制备方法，包括：将上述珠光单色材料的制备原料混合成型。
本发明还提出上述珠光单色材料在塑料着色或色母制备中的应用。
本发明实施例提供一种珠光单色材料的有益效果是：其通过改进珠光单色材料的配方，采用聚烯烃树脂、分散剂和珠光颜料为原料，并调控原料的用量，是一种高浓度的珠光单色材料，且材料的分散性好，着色强度高，可以在塑料着色或色母制备中得到应用。
本发明实施例还提供一种珠光单色材料的制备方法，其以上述珠光单色材料的配方为原料，混料之后材料的分散性好，着色强度高，具有广泛的应用价值。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
下面对本发明实施例提供的在珠光单色材料、其制备方法及应用进行具体说明。
本发明实施例提供了一种珠光单色材料，按重量百分比计，其制备原料包括聚烯烃树脂14-57％、分散剂2-6％和珠光颜料41-80％。
需要说明的是，发明人发现，高浓度的珠光单色材料往往存在分散不均匀问题，不能满足工艺要求。发明人经过长期探索研发出了高浓度珠光单色材料，可以制备成单色母粒，具有分散性好、着色强度高的优点。各组分的用量需要控制在上述范围内，否则珠光单色材料的分散性和着色强度均不能满足要求。
优选地，其制备原料包括聚烯烃树脂20-40％、分散剂3-5％和珠光颜料55-75％。发明人进一步优化了珠光单色材料的配方，以进一步改善分散性和着色强度。
进一步地，聚烯烃树脂选自聚乙烯树脂、聚乙烯共聚物、聚乙烯辛烯共弹性体和聚丙烯树脂中的至少一种；以上几种聚烯烃树脂均适合于本发明实施例中的原料体系，能够作为载体使高浓度珠光颜料在分散剂的作用下分散均匀。
进一步地，分散剂选自聚乙烯蜡或微蜡。分散剂对于颜料的分散性有较大影响，采用以上几种分散剂能够保证高浓度珠光材料的分散性能。
进一步地，珠光颜料(均购自坤彩科技)选自天然云母白色珠光颜料(KC100、KC123、KC153等等)天然云母幻彩珠光颜料(KC205、KC215、KC217、KC218、KC219、KC225等等)、天然云母金珠光颜料(KC300、KC302、KC323、KC305、KC306、KC319、KC355等等)、天然云母氧化铁珠光颜料(KC500MK、KC502MK、KC504MK、KC520MK、KC522MK、KC524MK、KC525MK等等)、合成云母白珠光颜料(KC8110、KC8000、KC8200、KC8300、KC8800等等)、合成云母幻彩珠光颜料(KC8205、KC8215、KC8219、KC8225等等)、合成云母干涉珠光颜料、合成云母金珠光颜料和合成云母氧化铁珠光颜料。以上几种珠光颜料均适合于制备高浓度珠光单色材料，能够在本发明实施例提供的分散剂的作用下分散均匀，保持很好的着色性能。
本发明实施例还提供了一种珠光单色材料的制备方法，包括：将上述珠光单色材料的制备原料混合成型，材料的具体形态可以根据产品的要求而定。
在一些实施例中可以制备成单色母粒，具体包括如下步骤：将上述珠光单色材料的制备原料进行捏合，然后将混合物料加热至熔融状态后制备成单色母粒。采用珠光颜料和熔融聚烯烃树脂混合加工成珠光高浓度单色母粒的方式，相比于传统的将珠光粉和其他组分形成的混合物在混合机中冷混的方式，本申请实施例中的混料方式能够保持珠光颜料的粒径，改善珠光质感度，充分体现珠光效果。
具体地，捏合温度为90-105℃，捏合时间为10-30min，通过在较高温度下进行捏合，提升混料的均匀度，以便后续加热至熔融状态后制成单色母粒。
优选地，混料过程采用连续密炼机和卧式搅拌机，连续密炼机的出料口与卧式搅拌机的进料口连通，发明人发现在这两种机器的共同作用下物料不仅能够混合均匀还减少了对珠光颜料带来的损失。而单独采用连续密炼机混料效率高，但是其高的剪切力对珠光颜料带来了较大损失；单独采用卧式搅拌机混料效率过低。
进一步地，将混合物料制成单色母粒的过程包括：将混合物料进行破碎，再通过单螺杆挤出机挤出成型。将结成块的混合物料进行破碎后采用单螺杆挤出机挤出成型，得到单色母粒。
优选地，单螺杆挤出机各区温度和模头温度均为90-160℃，单螺杆挤出机的转速为85-125rpm；采用带有真空脱气装置的单螺杆挤出机。发明人进一步优化了单螺杆挤出机的选型和操作参数，以使单色母粒的粒径更加均匀，产品的均一性更好。
在一些实施例中，单螺杆挤出机的一区温度为90-100℃，二区温度为110-120℃，三区温度为140-150℃，四区温度为150-160℃，五区温度为150-160℃，六区温度为150-160℃，七区温度为140-150℃，模头温度为130-135℃。控制单螺杆挤出机的各区温度能够进一步提升产品的粒径均匀性和分散性。
需要强调的是，本发明的方法最终能够制得着色强度高、分散性好、环保无尘、高堆积密度、易用、储存方便、珠光质感强的珠光高浓度单色母粒，将其应用到塑料制品着色中能够产生优异的珠光效果，避免粉尘，提升加工效率，提高颜色的色差可控性。
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
实施例1
本实施例提供一种珠光单色材料，按重量百分比计，其制备原料包括聚乙烯树脂18％、乙烯共聚物10％、EVA超分散剂(乙烯－乙酸乙烯(醋酸乙烯)酯共聚物)2％和天然云母白色珠光颜料70％。
本实施例还提供一种珠光单色材料的制备方法，其采用上述制备原料，包括如下步骤：将珠光单色材料的制备原料进行捏合，捏合温度为90℃，捏合时间为30min；将混合后的物料破碎后进入单螺杆挤出机挤出成型制备成单色母粒，控制单螺杆挤出机的转速为85rpm，单螺杆挤出机的一区温度为90℃，二区温度为110℃，三区温度为140℃，四区温度为150℃，五区温度为150℃，六区温度为150℃，七区温度为140℃，模头温度为130℃。
实施例2
本实施例提供一种珠光单色材料，按重量百分比计，其制备原料包括聚乙烯辛烯共弹性体57％、聚乙烯蜡2％和天然云母幻彩珠光颜料41％。
本实施例还提供一种珠光单色材料的制备方法，其采用上述制备原料，包括如下步骤：将珠光单色材料的制备原料进行捏合，捏合温度为105℃，捏合时间为10min；将混合后的物料破碎后进入单螺杆挤出机挤出成型制备成单色母粒，控制单螺杆挤出机的转速为125rpm，单螺杆挤出机的一区温度为100℃，二区温度为120℃，三区温度为150℃，四区温度为160℃，五区温度为160℃，六区温度为160℃，七区温度为150℃，模头温度为135℃。
实施例3
本实施例提供一种珠光单色材料，按重量百分比计，其制备原料包括聚丙烯树脂20％、聚乙烯蜡5％和珠光颜料75％。
本实施例还提供一种珠光单色材料的制备方法，其采用上述制备原料，包括如下步骤：将珠光单色材料的制备原料进行捏合，捏合温度为105℃，捏合时间为20min；将混合后的物料破碎后进入单螺杆挤出机挤出成型制备成单色母粒，控制单螺杆挤出机的转速为100rpm，单螺杆挤出机的一区温度为95℃，二区温度为115℃，三区温度为145℃，四区温度为155℃，五区温度为155℃，六区温度为155℃，七区温度为145℃，模头温度为130℃。
实施例4
本实施例提供一种珠光单色材料，按重量百分比计，其制备原料包括聚烯烃树脂40％、聚乙烯蜡5％和天然云母干涉珠光颜料55％份。
本实施例还提供一种珠光单色材料的制备方法，其采用上述制备原料，具体参照实施例3。
实施例5
本实施例提供一种珠光单色材料，按重量百分比计，其制备原料包括聚烯烃树脂40％、聚乙烯蜡3％和天然云母干涉珠光颜料57％份。
本实施例还提供一种珠光单色材料的制备方法，其采用上述制备原料，具体参照实施例3。
实施例6
本实施例提供一种珠光单色材料，其制备原料与实施例1大致相同，不同之处仅在于：将聚烯烃树脂替换为普通聚乙烯单体。
本实施例还提供一种珠光单色材料的制备方法，其采用上述制备原料，具体参照实施例1。
实施例7
本实施例提供一种珠光单色材料，其制备原料与实施例1大致相同，不同之处仅在于：将分散剂替换为聚乙烯蜡。
本实施例还提供一种珠光单色材料的制备方法，其采用上述制备原料，具体参照实施例1。
以上实施例仅列举了部分实施例，采用其他珠光颜料的实施例在此没有一一列出，其效果与本发明实施例相似。
对比例1
本对比例提供一种珠光单色材料，按重量百分比计，其制备原料包括聚乙烯树脂10％、乙烯共聚物7％、超分散剂3％和天然云母白色珠光颜料80％。本对比例在实施例1基础上增加了珠光颜料的用量。
本对比例还提供一种珠光单色材料的制备方法，其采用上述制备原料，具体参照实施例1。
对比例2
本对比例提供一种珠光单色材料，按重量百分比计，其制备原料包括聚乙烯树脂27％、乙烯共聚物10％、超分散剂3％和天然云母白色珠光颜料60％。
本对比例还提供一种珠光单色材料的制备方法，其采用上述制备原料，具体参照实施例1。
对比例3
市购粉状珠光颜料，即实施例1中的天然云母白色珠光颜料。
对比例4
本对比例提供一种低浓度珠光单色母粒，按重量百分比计，其制备原料包括聚乙烯树脂70％、聚乙烯蜡10％和天然云母白色珠光颜料20％。
本对比例还提供一种珠光单色材料的制备方法，其采用上述制备原料，具体参照实施例1。
对比例5
本对比例提供一种中浓度珠光单色母粒，按重量百分比计，其制备原料包括聚乙烯树脂60％、聚乙烯蜡10％和天然云母白色珠光颜料30％。
本对比例还提供一种珠光单色材料的制备方法，其采用上述制备原料，具体参照实施例1。
对比例6
本对比例提供一种预分散颜料，按重量百分比计，其制备原料包括聚乙烯树脂30％、聚乙烯蜡20％和天然云母白色珠光颜料50％。
本对比例还提供一种珠光单色材料的制备方法，其采用上述制备原料，具体参照实施例1。
试验例1
测试实施例1-7和对比例1-2中分散性、珠光效果保持率进行测定，测试结果见表1，测试方法：采用电镜测试珠光效果。
表1珠光单色母粒的性能测试结果
从表1的测试数据可知，本申请实施例中所提供的珠光单色母粒的配方和制备方法制备得到的产品具有很好的分散性和珠光效果保持率。
对比实施例1和实施例6-7可知，本申请中分散剂和树脂的选择具有一定的优越性；对比实施例1和对比例1-2可知，将各组分用量控制在本申请实施例所限定的范围内才能保证产品的分散性和珠光效果。
试验例2
将本申请实施例1制备得到的产品与对比例3-6的产品进行对比，结果见表2。
表2各浓度珠光单色母粒对比结果
从表2的测试结果可知，本申请中的高浓度珠光单色母粒不仅具有很好的分散性，珠光效果保持率也十分优异，色母的综合成本低。
试验例3
本试验例举例证明本申请中的高浓度单色珠光母粒具有成本低、分散性好以及珠光效果保持率高的优点。
方案A：珠光颜料与其它颜料、添加剂及树脂混配案例，如表3所示。
表3方案A配方组成
| 类别 | 加料方式 | 添加量 | 原料单价/元 | 成本/元 |
| 白珠光 | 低速混合后侧喂 | 10％ | 35 | 3.5 |
| 金珠光 | 低速混合后侧喂 | 15％ | 50 | 7.5 |
| PE粉料 | 低速混合后侧喂 | 5.00％ | 10.5 | 0.525 |
| 有机颜料黄A | 高速混合后主喂 | 0.50％ | 170 | 0.85 |
| 分散剂(PE蜡) | 高速混合后主喂 | 5％ | 25 | 1.25 |
| PE粉料 | 高速混合后主喂 | 10％ | 10.5 | 1.05 |
| PE粒料 | 高速混合后主喂 | 54.50％ | 10 | 5.45 |
| 总计 | 20.125 |
方案A：损耗10％(飘逸，沾附,清理,挤出不稳定)，原料费22.137元/kg，500kg订单原料费共计11068.5元。
订单500kg加工费：用直径50mm双螺杆挤出机加工，直接生产成本160元/小时；受制于粉体侧喂料速度低，挤出速度每小时80kg，挤出1遍，消耗6.25小时，挤出成本160*6.25＝1000元；混合和挤出设备清理时间3小时，清理成本160*3＝480元；生产不稳定造成调色两次，每次1小时，成本160*2＝320元；设备厂房固定成本摊销50元/小时*11.25小时＝562.5元；粉尘处理成本10元/小时*11.25小时+10元/kg危废处理费*20kg危废＝312.5元，共2675元，预计总成本共13743.5元。
方案B：应用高浓度珠光单色母粒与其它单色母粒、及树脂加混配案例，如表4所示。
表4方案B配方组成
方案B：损耗0.5％(清理)，原料费23.05元/kg，500kg订单原料费11525元。
订单500kg加工费:用直径50mm双螺杆挤出机加工，直接生产成本160元/小时；挤出速度每小时125kg，挤出1遍，消耗4小时，直接挤出成本160*4＝640元；混合和挤出设备清理时间1小时，清理成本160*1＝160元；生产调色一次，每次1小时，成本160*1＝160元；设备厂房固定成本摊销50元/小时*6小时＝300元，共1260元；预计总成本共12785元。
对比方案A和方案B，结果见表5。其中，着色强度的测试方法：GBT13451.2-92(国家技术监督局1992-04-28批准)。
分散性测试方法为吹膜法(EN BS 13900-6)(根据﹤塑料着色剂﹥文献)。
表5方案A和方案B对比分析
| A.珠光粉实例 | B.珠光单色母粒实例 | |
| 制成色母的着色强度％ | 92-95 | 101-104 |
| 分散性 | >10 | <5 |
| 珠光效果保持率 | 较弱 | 强 |
| 挤出效率 | 80kg/小时 | 125kg/小时 |
| 设备清洗难度 | 难 | 易 |
| 设备清理时间 | 3小时 | 1小时 |
| 颜色控制难度 | 难 | 易 |
| 车间环境 | 粉尘，交叉污染风险 | 良好，无粉尘 |
| 是否产生废弃物 | 混合粉尘废弃物 | 无 |
| 综合成本 | 高 | 低 |
从表5的测试结果可知，本申请实施例中的高浓度单色珠光母粒具有成本低、着色强度好、分散性好的优点。
综上所述，本发明提供的一种珠光单色材料，其通过改进珠光单色材料的配方，采用聚烯烃树脂、分散剂和珠光颜料为原料，并调控原料的用量，是一种高浓度的珠光单色材料，且材料的分散性好，着色强度高，可以在塑料着色或色母制备中得到应用。
本发明还提供的一种珠光单色材料的制备方法，其以上述珠光单色材料的配方为原料，混料之后材料的分散性好，着色强度高，具有广泛的应用价值。
以上所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
Claims (10)
1.一种珠光单色材料，其特征在于，按重量百分比计，其制备原料包括聚烯烃树脂14-57％、分散剂2-6％和珠光颜料41-80％。
2.根据权利要求1所述的珠光单色材料，其特征在于，其制备原料包括聚烯烃树脂20-40％、分散剂3-5％和珠光颜料55-75％。
3.根据权利要求1或2所述的珠光单色材料，其特征在于，所述聚烯烃树脂选自聚乙烯树脂、聚乙烯共聚物、聚乙烯辛烯共弹性体和聚丙烯树脂中的至少一种；
优选地，所述分散剂选自聚乙烯蜡或微蜡。
4.根据权利要求1或2所述的珠光单色材料，其特征在于，所述珠光颜料选自天然云母白色珠光颜料、天然云母幻彩珠光颜料、天然云母干涉珠光颜料、天然云母金珠光颜料、天然云母氧化铁珠光颜料、合成云母白珠光颜料、合成云母幻彩珠光颜料、合成云母干涉珠光颜料、合成云母金珠光颜料和合成云母氧化铁珠光颜料中的任意一种。
5.一种珠光单色材料的制备方法，其特征在于，包括：
将权利要求1-4中任一项所述的珠光单色材料的制备原料混合成型。
6.根据权利要求5所述的珠光单色材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
将珠光单色材料的制备原料进行捏合，然后将混合物料加热至熔融状态后制备成单色母粒。
7.根据权利要求6所述的珠光单色材料的制备方法，其特征在于，捏合温度为90-105℃，捏合时间为10-30min；
优选地，混料过程采用连续密炼机和卧式搅拌机。
8.根据权利要求6所述的珠光单色材料的制备方法，其特征在于，将所述混合物料制成单色母粒的过程包括：将所述混合物料进行破碎，再通过单螺杆挤出机挤出成型；
优选地，所述单螺杆挤出机各区温度和模头温度均为90-160℃；
优选地，所述单螺杆挤出机的转速为85-125rpm；
优选地，采用带有真空脱气装置的单螺杆挤出机；
更优选地，所述单螺杆挤出机的一区温度为90-100℃，二区温度为110-120℃，三区温度为140-150℃，四区温度为150-160℃，五区温度为150-160℃，六区温度为150-160℃，七区温度为140-150℃，模头温度为130-135℃。
9.权利要求1-4中任一项所述珠光单色材料或权利要求5-8中任一项所述制备方法制备得到的珠光单色材料在塑料着色中的应用。
10.权利要求1-4中任一项所述珠光单色材料或权利要求5-8中任一项所述制备方法制备得到的珠光单色材料在色母制备中的应用。
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