CN113292782A - 一种通用性黑色母粒及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及高分子材料着色粒的技术领域，具体公开了一种通用性黑色母粒及其制备方法。黑色母粒包括以下重量份的组分：改性载体树脂35‑40份；炭黑75‑90份；分散剂1‑5份；所述分散剂为聚乙烯蜡和硬脂酸金属盐中的一种或两种组合物；所述硬脂酸金属盐为硬脂酸钡、硬脂酸锌、硬脂酸钙和硬脂酸镁中的一种；其制备方法包括以下步骤：D1、将炭黑研磨过筛后，得到炭黑粉备用；将改性载体树脂置于混炼机中加热混炼；D2、将分散剂加入混炼机中，与改性载体树脂混炼，将炭黑粉加入混炼机中混炼得到黑色母料；D3、将黑色母料置于挤出制粒，干燥后得到黑色母粒。本申请的黑色母粒可用于对塑胶制品进行染色，且提高黑色母加入塑胶制品中后，塑胶制品的强度和弹性。

Description

一种通用性黑色母粒及其制备方法
技术领域
本申请涉及高分子材料着色粒的技术领域，更具体地说，它涉及一种通用性黑色母粒及其制备方法。
背景技术
合成树脂及塑料是生产、生活各个领域中不可缺少的重要材料，塑料着色是塑料生产中不可缺少的一环，它不仅为塑料制品增添了和谐的色彩，把我们周围世界装扮得绚丽多彩，而且可以赋予塑料多种功能，改善塑料的某些应用性能并赋予其新的特性。
塑料着色的传统方法有干法(浮染)着色、糊状着色剂着色、液状着色剂着色等。颜料一般是粉状，其分散性差、计量不易控制、着色效果差、成本高，在颜料加入量极小的制品中，会导致色差的产生；对于颜料浓度很高的制品，由于颜料和树脂的亲和性较差，使得制品加工性能欠佳，并导致物理机械性能下降；而且，颜料添加和混合时容易飞扬，被人体吸入后将影响操作人员的健康。这些问题的存在限制了传统塑料着色方法的应用，而色母粒着色能较好地解决上述问题。
色母粒是把常量的颜料均匀负载于树脂之中而制得的聚集体。色母粒一般是由着色剂、载体和分散剂组成，通常是通过将着色剂、载体和分散剂经由高速混炼机混炼后，破碎、挤出拉成粒而制得。因此，色母粒是由高比例的颜料或添加剂与热塑性树脂经由良好分散而成的塑料着色剂，其所选用的树脂对着色剂具有良好润湿和分散作用，并且与被着色材料具有良好的相容性，对颜料具有较好的亲和力。
黑色母是色母粒的一种，是塑胶加工中最常用的一种色母粒，也是使用量最大的一种色母粒。黑色母是由高比例的炭黑及添加剂与热塑性树脂，经良好分散而成的塑料着色剂，其所选用的树脂对着色剂具有良好润湿和分散作用，并且与被着色材料具有良好的相容性。然而现有的黑色母粒加入塑胶制品中后，分散性不佳，容易发生聚集，影响到塑胶制品的强度，容易发生变形、扭曲，通用性较差。
发明内容
为了提高黑色母加入塑胶制品中后，塑胶制品的强度和弹性，本申请提供一种通用性黑色母粒及其制备方法。
第一方面，本申请提供一种通用性黑色母粒，采用如下的技术方案：
一种通用性黑色母粒，包括以下重量份的组分：
改性载体树脂 35-40份；
炭黑 75-90份；
分散剂 1-5份；
所述分散剂为聚乙烯蜡和硬脂酸金属盐中的一种或两种组合物；
所述硬脂酸金属盐为硬脂酸钡、硬脂酸锌、硬脂酸钙和硬脂酸镁中的一种。
通过采用上述技术方案，改性载体树脂作为黑色母粒的基体树脂，加热融化后，能够吸附炭黑，从而起到色母的作用，且改性载体树脂相比普通载体树脂，加入待染色树脂中后，具有更高的弹性和结构强度；炭黑作为黑色素的提供者，能够使得黑色母加入塑胶制品后，对塑胶制品起到染色作用；分散剂能够帮助改性炭黑均匀分布在载体树脂中。
优选的，所述改性载体树脂包括以下重量份的组分：
Figure BDA0003082103330000021
优选的，所述改性载体树脂由以下制备步骤制得：
S1、将载体树脂与醋酸纤维素加入混炼机中，在150-170℃的温度下混炼2-2.5h后，得到混炼树脂；
S2、将偶联剂加入混炼机中，与混炼树脂混炼1.5-2h后，将甲壳素加入混炼机中混炼1.5-2h，挤出制粒，得到改性载体树脂。
优选的，所述偶联剂为六甲基二硅氮烷。
优选的，所述S2中，保持混炼机温度与S1中相同。
优选的，所述分散剂包括聚乙烯蜡和硬脂酸金属盐，且所述聚乙烯蜡和硬脂酸金属盐的重量份数比为1：(0.3-0.5)。
优选的，所述聚乙烯蜡的分子量为3000-4000。
第二方面，本申请提供一种通用性黑色母粒的制备方法，采用如下的技术方案：
一种通用性黑色母粒的制备方法，包括以下步骤：
D1、将炭黑研磨过筛后，得到炭黑粉备用；将改性载体树脂置于混炼机中加热至200℃混炼1-1.5h；
D2、将分散剂加入混炼机中，与改性载体树脂混炼0.5-1h后，将炭黑粉加入混炼机中，混炼2-2.5h后，得到黑色母料；
D3、将黑色母料置于挤出制粒，干燥后得到黑色母粒。
通过采用上述技术方案，在D1中，将炭黑研磨后，提高了炭黑的比表面积，使得炭黑更容易在改性载体树脂中分散均匀，且将改性载体树脂加热混炼，使得改性载体树脂软化具有活性；在D2中，将分散剂投入混炼机中混炼，使得分散剂均匀分散在改性载体树脂中，再将炭黑粉加入混炼机中虎年，使得炭黑粉分布均匀；D3中，挤出制粒，便于运输和投放使用。
优选的，所述D2中，将炭黑粉平均分为三份，将三份炭黑粉以30-40min为间隔，投放到混炼机中。
通过采用上述技术方案，将改性炭黑平均分成三份，且依次投入混炼机中，使得改性炭黑分布得更加均匀。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、由于本申请中的黑色母粒包括以下重量份的组分：改性载体树脂35-40份；炭黑75-90份；分散剂1-5份；所述分散剂为聚乙烯蜡和硬脂酸金属盐中的一种或两种组合物；所述硬脂酸金属盐为硬脂酸钡、硬脂酸锌、硬脂酸钙和硬脂酸镁中的一种；改性载体树脂作为黑色母粒的基体树脂，加热融化后，能够吸附炭黑，从而起到色母的作用，且改性载体树脂相比普通载体树脂，加入待染色树脂中后，具有更高的弹性和结构强度；炭黑作为黑色素的提供者，能够使得黑色母加入塑胶制品后，对塑胶制品起到染色作用；分散剂能够帮助改性炭黑均匀分布在载体树脂中。
2、本申请中的制备方法包括以下步骤：D1、将炭黑研磨过筛后，得到炭黑粉备用；将改性载体树脂置于混炼机中加热至200℃混炼1-1.5h；D2、将分散剂加入混炼机中，与改性载体树脂混炼0.5-1h后，将炭黑粉加入混炼机中，混炼2-2.5h后，得到黑色母料；D3、将黑色母料置于挤出制粒，干燥后得到黑色母粒；在D1中，将炭黑研磨后，提高了炭黑的比表面积，使得炭黑更容易在改性载体树脂中分散均匀，且将改性载体树脂加热混炼，使得改性载体树脂软化具有活性；在D2中，将分散剂投入混炼机中混炼，使得分散剂均匀分散在改性载体树脂中，再将炭黑粉加入混炼机中虎年，使得炭黑粉分布均匀；D3中，挤出制粒，便于运输和投放使用。
具体实施方式
以下结合实施例1-21和对比例1对本申请作进一步详细说明。
实施例
实施例1-3
本实施例1-3中黑色母粒各组分的重量份数如表1所示。
表1实施例1-3中黑色母粒各组分的重量份数
Figure BDA0003082103330000041
本实施例1-3中，改性载体树脂由以下制备步骤制得：
S1、将重量份数70份的载体树脂，与重量份数10份的醋酸纤维素加入混炼机中，在16℃的温度下混炼2.3h后，得到混炼树脂；
S2、保持S1中的温度，将偶联剂加入混炼机中，与混炼树脂混炼1.7h后，将甲壳素加入混炼机中混炼1.7h，挤出制粒，得到改性载体树脂；偶联剂为六甲基二硅氮烷。
本实施例1-3中，所使用的聚乙烯蜡的分子量在3000-4000之间。
本实施例1-3中，黑色母粒的制备方法，包括以下步骤：
D1、将炭黑研磨过筛后，得到炭黑粉备用；将改性载体树脂置于混炼机中加热至200℃混炼1.2h；
D2、将聚乙烯蜡加入混炼机中，与改性载体树脂混炼0.7h后，将炭黑粉平均分为三份，以35min为间隔，依次投放到混炼机中，总混炼2.2h后，得到黑色母料；
D3、将黑色母料置于挤出机中，挤出制粒，干燥后得到黑色母粒。
实施例4-7
本实施例4-7中黑色母粒各组分的重量份数如表2所示。
表2实施例4-7中黑色母粒各组分的重量份数
Figure BDA0003082103330000051
本实施例4-7中，改性载体树脂的制备步骤与实施例1-3中相同。
本实施例4-7中，黑色母粒的制备方法，包括以下步骤：
D1、将炭黑研磨过筛后，得到炭黑粉备用；将改性载体树脂置于混炼机中加热至200℃混炼1.2h；
D2、将硬脂酸金属盐加入混炼机中，与改性载体树脂混炼0.7h后，将炭黑粉平均分为三份，以35min为间隔，依次投放到混炼机中，总混炼2.2h后，得到黑色母料；
D3、将黑色母料置于挤出机中，挤出制粒，干燥后得到黑色母粒。
实施例8-10
本实施例8-10中黑色母粒各组分的重量份数如表3所示。
表3实施例8-10中黑色母粒各组分的重量份数
Figure BDA0003082103330000061
实施例11-13
本实施例11-13中黑色母粒各组分的重量份数如表4所示。
表4实施例11-13中黑色母粒各组分的重量份数
Figure BDA0003082103330000062
实施例14-16
本实施例14-16中黑色母粒各组分的重量份数如表5所示。
表5实施例14-16中黑色母粒各组分的重量份数
Figure BDA0003082103330000071
实施例17-19
本实施例17-19中黑色母粒各组分的重量份数如表6所示。
表6实施例17-19中黑色母粒各组分的重量份数
Figure BDA0003082103330000072
本实施例8-19中，改性载体树脂的制备步骤与实施例1-3中相同。
本实施例8-19中，所使用的聚乙烯蜡的分子量在3000-4000之间。
本实施例8-19中，黑色母粒的制备方法，包括以下步骤：
D1、将炭黑研磨过筛后，得到炭黑粉备用；将改性载体树脂置于混炼机中加热至200℃混炼1.2h；
D2、将聚乙烯蜡和硬脂酸金属盐混合后，加入混炼机中，与改性载体树脂混炼0.7h后，将炭黑粉平均分为三份，以35min为间隔，依次投放到混炼机中，总混炼2.2h后，得到黑色母料；
D3、将黑色母料置于挤出机中，挤出制粒，干燥后得到黑色母粒。
实施例20-21
本实施例20-21与实施例19的不同之处在于，制备改性载体树脂所使用的原料重量份数不同，本实施例20-21中使用的改性载体树脂的原料重量份如表7所示。
表7实施例20-21中，改性载体树脂各原料的重量份数
实施例20 实施例21
载体树脂 70 80
醋酸纤维素 10 15
甲壳素 5 10
偶联剂 1 5
本实施例1-21中，所使用的载体树脂均为LLDPE。
对比例
对比例1
本对比例1与实施例19的不同之处在于黑色母粒的组分及制备方法。
本对比例1中，黑色母包括以下重量份的组分：36份载体树脂；88份炭黑；1.8份分子量在3000-4000之间的聚乙烯蜡；0.7份硬脂酸镁。
本对比例1中，黑色母粒的制备方法包括以下步骤：
D1、将炭黑研磨过筛后，得到炭黑粉备用；将载体树脂置于混炼机中加热至200℃混炼1.2h；
D2、将聚乙烯蜡和硬脂酸金属盐混合后，加入混炼机中，与载体树脂混炼0.7h后，将炭黑粉平均分为三份，以35min为间隔，依次投放到混炼机中，总混炼2.2h后，得到黑色母料；
D3、将黑色母料置于挤出机中，挤出制粒，干燥后得到黑色母粒。
本对比例1-3中，所使用的载体树脂均为LLDPE。
性能检测试验
检测方法
使用PP作为被着色树脂，将实施例1-21和对比例1中的黑色母粒分别按照2％的比例与PP树脂相混合，注塑形成试样条和比色卡，试样条厚度为5mm，长度为10cm，宽度为5cm。
硬度检测，对实施例1-21和对比例1制备出试样条采用GB/T6031-198的标准进行检测，单位为IRHD；
扯断伸长率，对实施例1-21和对比例1制备出试样条采用GB/T528-1998的标准进行检测，单位为％；
黑度，使用色差仪测试，取L值。
每组进行10次实验，计算平均值，检测结果如表8所示。
表8实施例1-21和对比例1中黑色母料制备的试样条检测数据
Figure BDA0003082103330000091
Figure BDA0003082103330000101
结合实施例1-21和对比例1可以看出，本申请中的黑色母料对塑胶制品进行着色后，被着色制品具有更好的弹性和强度。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (9)

1.一种通用性黑色母粒，其特征在于，所述黑色母粒包括以下重量份的组分：
改性载体树脂35-40份；
炭黑75-90份；
分散剂1-5份；
所述分散剂为聚乙烯蜡和硬脂酸金属盐中的一种或两种组合物；
所述硬脂酸金属盐为硬脂酸钡、硬脂酸锌、硬脂酸钙和硬脂酸镁中的一种。
2.根据权利要求1所述的一种通用性黑色母粒，其特征在于，所述改性载体树脂包括以下重量份的组分：
载体树脂70-80份；
醋酸纤维素10-15份；
甲壳素5-10份；
偶联剂1-5份。
3.根据权利要求2所述的一种通用性黑色母粒，其特征在于，所述改性载体树脂由以下制备步骤制得：
S1、将载体树脂与醋酸纤维素加入混炼机中，在150-170℃的温度下混炼2-2.5h后，得到混炼树脂；
S2、将偶联剂加入混炼机中，与混炼树脂混炼1.5-2h后，将甲壳素加入混炼机中混炼1.5-2h，挤出制粒，得到改性载体树脂。
4.根据权利要求3所述的一种通用性黑色母粒，其特征在于：所述偶联剂为六甲基二硅氮烷。
5.根据权利要求3所述的一种通用性黑色母粒，其特征在于：所述S2中，保持混炼机温度与S1中相同。
6.根据权利要求1所述的一种通用性黑色母粒，其特征在于：所述分散剂包括聚乙烯蜡和硬脂酸金属盐，且所述聚乙烯蜡和硬脂酸金属盐的重量份数比为1：(0.3-0.5)。
7.根据权利要求1或6任一所述的一种通用性黑色母粒，其特征在于：所述聚乙烯蜡的分子量为3000-4000。
8.一种通用性黑色母粒的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
D1、将炭黑研磨过筛后，得到炭黑粉备用；将改性载体树脂置于混炼机中加热至200℃混炼1-1.5h；
D2、将分散剂加入混炼机中，与改性载体树脂混炼0.5-1h后，将炭黑粉加入混炼机中，混炼2-2.5h后，得到黑色母料；
D3、将黑色母料置于挤出制粒，干燥后得到黑色母粒。
9.根据权利要求8所述的一种通用性黑色母粒的制备方法，其特征在于：所述D2中，将炭黑粉平均分为三份，将三份炭黑粉以30-40min为间隔，投放到混炼机中。
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