CN112321855B - 一种四元复配色母及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种四元复配色母及其制备方法，主要包括红、黄、绿、蓝四色色粉。本发明通过四元色粉复配色母的方案，在浅色和白色塑胶中既完美复制了炭黑的色彩效果，又从根本上解决了因炭黑原生粒径小、易团聚、难分散特性带来的黑点外观问题；同时，复配色母的分散效果更优良，更加便于管控颜色，原料廉价易得，生产中不会增加额外的成本。

Description

一种四元复配色母及其制备方法
技术领域
本发明属于塑胶制品领域，特别涉及一种四元复配色母及其制备方法。
背景技术
在浅色改性塑料造粒料的生产中，为便于色差管控和生产过程控制，往往会在色粉配方中加入一定量的低浓度稀释炭黑。典型的炭黑是由直径10-100nm、比表面积5-1500m2/g的球形原生颗粒构成的，炭黑的粒度非常细，比表面积大，决定了炭黑在使用过程中分散性差，以致在后续加工过程中产生黑点。炭黑是浅色改性塑料异色点的主要来源，含有超过规定的异色点的改性塑料材料只能被判定为不良品，不良品增加了公司的生产成本，降低了市场的竞争力。
目前国内外解决此问题主要是从改善炭黑的分散性能入手，方法如下：(1)卡博特(CABOT)在色素炭黑的生产中，会通过提前润湿的方法提高炭黑的分散能力；(2)炭黑在使用前，加入一定量的滑石粉进行稀释，以减少炭黑的团聚作用，通常滑石粉的添加质量分数为0.001左右；(3)若是改性聚丙烯(PP)，在炭黑中加入多孔结构、吸附能力很强的PP粉进行预混也可有效减少色粉的团聚，提升分散能力，有效减少黑点；(4)成品添加硅烷偶联剂等助剂可以有效增加粉体的分散能力。
CN107304307A发明涉及炭黑技术领域，该专利将炭黑和结构控制剂混合料进行微纳米分散，通过分级装置控制分散细度级别，进而得到高分散性炭黑；
CN1692144A通过在炭黑原生粒子表面至少引入了内酯基和羧基的方法，平均粒子粒径相对于初级粒子粒径的比为8.5或以上，提高炭黑的分散能力。
但是，上述方法均是通过改善炭黑的分散能力入手，但因炭黑原生粒径小，易团聚的特点，改善炭黑的润湿和分散只是治标，而非治本，对浅色和白色塑胶制品表面黑点的改善效果并不明显，同时因在炭黑生产时或者生产使用前进行了预处理，增加了10％-15％的炭黑色粉成本。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种四元复配色母及其制备方法，该四元复配色母从根本上解决了因炭黑原生粒径小、易团聚、难分散特性带来的黑点外观问题。
本发明提供了一种四元复配色母，按重量百分比，包括如下组分：
Figure BDA0002814570170000011
Figure BDA0002814570170000021
所述聚丙烯为均聚聚丙烯、共聚聚丙烯中的至少一种，温度为230℃、负荷为2.16kg条件下熔体流动指数为0.3-100g/10min。
所述填充剂为滑石粉、碳酸钙、二氧化硅、云母粉中的至少一种，粒径为800-3000目。
所述增韧剂为乙烯辛烯共聚物、乙烯丁烯共聚物中的至少一种，温度为230℃、负荷为2.16kg条件下熔体流动指数为0.5-10g/10min。
所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂、胺类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂中的至少一种。
所述光稳定剂为受阻胺类光稳定剂、苯并三唑类光稳定剂、二苯甲酮类光稳定剂、受阻苯甲酸酯类光稳定剂中的至少一种。
所述无机红色色粉为平均粒径1-10μm的硫化铈红(CeS)或平均粒径0.1-5μm的铁红(Fe2O3)。
所述无机黄色色粉为平均粒径0.5-10μm的钛黄(Ti-Sb-Ni-O)或平均粒径0.5-5μm的铁黄α-Fe2O3·H2O。
所述无机绿色色粉为尖晶石型钴钛绿，平均粒径为0.5-5μm。
所述无机蓝色色粉为pH在7.5-9.0之间，平均粒径1-10μm的群青蓝或者pH在7.0-9.0之间，平均粒径0.5-5μm的无机钴蓝。
本发明提供了一种四元复配色母的制备方法，包括：
将原料按配比投入预混机中预混合，然后投入双螺杆挤出机，通过混炼、熔融、均化后挤出造粒，即得四元复配色母；其中，挤出机温度为90-220℃，转速为300-450r/min。
本发明采用红、绿、黄、蓝无机色粉的四元复配色母来达到炭黑的色彩效果。色素炭黑的粒径为20-50nm，而无机颜色颜料铁红、钛黄、钴绿和群青蓝的粒径比炭黑的要大很多，故四元复配色母在改性塑料中的分散能力要远高于炭黑，基本不会产生黑点，可以从根本上阻断因炭黑导致的浅色改性塑料中的黑点。
有益效果
本发明通过四元色粉复配色母的方案，在浅色和白色塑胶中既完美复制了炭黑的色彩效果，又从根本上解决了因炭黑原生粒径小、易团聚、难分散特性带来的黑点外观问题；同时，复配色母的分散效果更优良，更加便于管控颜色，原料廉价易得，生产中不会增加额外的成本；着色力为同浓度的炭黑的十五分之一，在浅色产品中用量约为0.15％-1.5％(炭黑在浅色产品中用量为0.01％-0.1％)，具有良好的应用前景。
附图说明
图1为低浓度稀释炭黑(左)和四元复配色母(右)异色点对比。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例及对比例所用的原材料做如下说明，但不限于这些材料：
聚丙烯：PP EP548R，共聚聚丙烯，在温度为230℃、负荷为2.16kg条件下熔体流动速率为28g/10min，中海壳牌化工有限公司；
PP K9010，共聚聚丙烯，在温度为230℃、负荷为2.16kg条件下熔体流动速率为9.0g/10min，上海捷钧塑料科技有限公司；
增韧剂：POE ENGAGE 7447，在温度为230℃、负荷为2.16kg条件下熔体流动速率为1.2g/10min，密度为0.862g/cm3，苏州苏昌塑化；
填充剂：硫酸钡AB-3000N1，3000目，广州市黄浦天泰化轻有限公司；
抗氧剂：Y-002，营口市风光化工有限公司；
光稳定剂：UV-3808PP5，氰特表面技术(上海)有限公司
无机红色色粉：铁红，R206，平均粒径为0.17μm，广州市杏晖贸易有限公司；
或硫化铈红，Red S PR-002，平均粒径为1.5μm，包头市宏博特科技有限公司；两种色粉具备同样的效果；
无机黄色色粉：钛黄，Y318A，平均粒径为0.6μm，多玛得(上海)精细化工有限公司；
或铁黄，FY3210，平均粒径为0.6μm，上海贯安化工；两种色粉具备同样的效果；
无机绿色色粉：钴钛绿，42-633A，平均粒径为1.0μm，福禄(苏州)新型材料有限公司；
无机蓝色色粉：群青蓝，L303，平均粒径为2.6μm，pH在7.5-9.0，广州市新幸晖化工有限公司；
或钴蓝，V-3285SH，平均粒径为1.1μm，pH在7.0-9.0，福禄(苏州)新型材料有限公司；两种色粉具备同样的效果；。
实施方法和步骤如下：
1)将原料按比例依次投入预混机内，混合6-8min，达到均匀混合的状态；
2)将混匀后的物料投入双螺杆挤出机，挤出螺杆长径比为48:1，通过混炼、熔融、均化后挤出造粒，挤出机温度设置按T1区90-120℃，T2-T5区180-200℃，T6-T12区200-220℃，转速为300-450r/min，拉条过水长度约为1-2m，同时在双螺杆挤出机螺筒上开注水口和双真空系统(真空度≥0.06MPa)，将循环水通过注水口注入螺筒，注水比例为1％-10％，并将最终的实验样料进行110℃，8小时烘干处理。将烘干后的实验样料采用注塑机注塑成50*80*2mm的小色板，并在台式测色仪上测量颜色数据L*、a*、b*、C*、H*；
3)将色彩效果最为接近炭黑的的四元复配着色色母和低浓度稀释炭黑按质量比15:1的比例，分别加入钛白粉含量2％的聚丙烯改性白色塑料中，取900-1100克材料注塑成50*80*2mm的小色板20块(调试OK后，前5块丢弃)，对光观察异色点，记录各异色点大小及个数并给与相应的外观等级评价。
测试仪器和测试条件如下：
1)颜色测量仪器为美国爱色丽有限公司的X-rite color-eye 7000A台式分光光度仪，测量模式为SCI(包含镜面正反射光),光源条件为D65,连续测量20组数据，其平均值与对照组比较；
2)采用金发科技发展有限公司的标准SKFB202B.03/A3-2020对黑点进行评价。
取900-1100克材料注塑成50*80*2mm的小色板20块(调试OK后，前5块丢弃)，对光(光源：D65或者CWF；灯光要求：灯光正中下方20±5cm位置灯光强度≥800LUX)观察异色点，记录各异色点大小及个数并给与相应的外观等级评价，外观判定等级标准如表1所示。
表1
Figure BDA0002814570170000041
Figure BDA0002814570170000051
原料配比和测试数据结果如表2-3和图1所示：
表2
Figure BDA0002814570170000052
Figure BDA0002814570170000061
表3
Figure BDA0002814570170000062
Figure BDA0002814570170000071
由图1可知，对光观察异色点，肉眼判断加入稀释炭黑的材料色板表面异色点较多，且有尺寸比较大的异色点，连续三块色板的平均异色点为5个，存在0.2mm≤D≤0.3mm的异色点1个，外观等级评价为QT016；加入四元复配色母的材料色板表面异色点较少，无尺寸较大的异色点，连续三块色板的平均异色点为3个，不存在D≥0.2mm的异色点，外观等级为QT014。由表2和表3可知，通过对比，只有四元复配无机色粉才能完美复制炭黑的色彩效果，又从根本上解决了因炭黑原生粒径小、易团聚、难分散特性带来的黑点外观问题；同时，复配色母的分散效果更优良，有效改善生产加工中因色粉产生的异色点，大大提高产品的外观等级(从QT016提高到QT014，提高了两个等级)。

Claims (6)

1.一种四元复配色母，其特征在于：按重量百分比，包括如下组分：
Figure FDA0003791239840000011
红或平均粒径0.1-5μm的铁红；所述无机黄色色粉为平均粒径0.5-10μm的钛黄或平均粒径0.5-5μm的铁黄；所述无机绿色色粉为尖晶石型钴钛绿，平均粒径为0.5-5μm；所述无机蓝色色粉为pH在7.5-9.0之间，平均粒径1-10μm的群青蓝或者pH在7.0-9.0之间，平均粒径0.5-5μm的无机钴蓝。
2.根据权利要求1所述的四元复配色母，其特征在于：所述聚丙烯为均聚聚丙烯、共聚聚丙烯中的至少一种，温度为230℃、负荷为2.16kg条件下熔体流动指数为0.3-100g/10min。
3.根据权利要求1所述的四元复配色母，其特征在于：所述填充剂为滑石粉、碳酸钙、二氧化硅、云母粉中的至少一种，粒径为800-3000目。
4.根据权利要求1所述的四元复配色母，其特征在于：所述增韧剂为乙烯辛烯共聚物、乙烯丁烯共聚物中的至少一种，温度为230℃、负荷为2.16kg条件下熔体流动指数为0.5-10g/10min。
5.根据权利要求1所述的四元复配色母，其特征在于：所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂、胺类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂中的至少一种；所述光稳定剂为受阻胺类光稳定剂、苯并三唑类光稳定剂、二苯甲酮类光稳定剂、受阻苯甲酸酯类光稳定剂中的至少一种。
6.一种如权利要求1所述的四元复配色母的制备方法，包括：
将原料按配比投入预混机中预混合，然后投入双螺杆挤出机，通过混炼、熔融、均化后挤出造粒，即得四元复配色母；其中，挤出机温度为90-220℃，转速为300-450r/min。
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