CN113388266A - 一种珠光颜料分散包覆方法及一种珠光效果聚碳酸酯板材 - Google Patents

一种珠光颜料分散包覆方法及一种珠光效果聚碳酸酯板材 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种由聚碳酸酯负载的珠光颜料颗粒的制备技术，该颗粒应用于具有珠光效果聚碳酸酯板材中，起到赋予聚碳酸酯板材闪烁、珠光等特殊效果的作用。本发明的技术特征在于，将聚碳酸酯加入到有机溶剂制成溶液后，加入聚碳酸酯重量0.1‑400％的珠光颜料，充分搅拌后，加入沉淀剂使聚碳酸酯包覆珠光颜料析出。在珠光效果聚碳酸酯板材制备中，将配置混合好的聚碳酸酯及助剂加入单螺杆挤出机中进行熔融挤出，其中聚碳酸酯包覆珠光颜料由侧喂料部位加入，用量为0.1‑7份。相比于传统方法，本发明所述方法制备的聚碳酸酯板具有优异的力学性能的同时，还具有高的透光率和强的闪烁变色效果。

Description

一种珠光颜料分散包覆方法及一种珠光效果聚碳酸酯板材
技术领域
本发明涉及及高分子材料技术领域，具体来说，涉及一种珠光效果颜料包覆方法及一种珠光效果聚碳酸酯板材。
背景技术
塑料板材具有良好的外观和优异的可塑性，尤其是在染色方面更容易进行设计和实现，有着玻璃无法比拟的优越性。随着人们对塑料板材外观要求的不断提高，具有特殊外观效果的塑料板材，如闪烁、珠光效果的塑料板材，越来越多的应用到生产生活的各个领域。
以聚碳酸酯板材领域为例，具有透明、高韧性、高强度和高耐热性的聚碳酸酯片材应用范围较广，厚度2-3mm的板材可以进行吸塑等加工处理制成列车内饰、家居用品等；厚度在3mm-10mm的板材可以通过热成型加工制成支架、透光板等。具有闪烁、珠光效果的聚碳酸酯制品则得到越来越多消费者的认可，通常进行采用将片状的珠光效果颜料与聚碳酸酯颗粒进行预混后，直接注塑得到制品，亦有采用片状颜料预制成色母再与聚碳酸酯颗粒共混注塑。
珠光效果颜料是采用数种金属氧化物薄层包覆云母构成的，不同的金属氧化物薄层、不同的粒径有不同的视觉效果。珠光效果颜料表面的金属氧化物薄层，在塑料加工中的机械搅拌中容易磨损，且导致粒径变小，因此，减少珠光效果颜料在塑料中的磨损和保持其粒径，是保证珠光改性塑料外观的核心技术。
对于尺寸较大的聚碳酸酯片材制品，难以采用注塑方法成型；则需要通过片材挤出生产设备进行材料的制备。为了体现出良好的闪烁、珠光效果，对聚碳酸酯片材中颜料的分散效果、透光效果都有较高的要求。
常规方法有两种，一种是采用预制珠光色母的方式，先使用挤出机生产高浓度的珠光效果颜料浓缩母粒，将母粒与聚碳酸酯共混后，挤出制成片材，该方法的缺陷在于，珠光颜料的表面氧化物层和尺寸都会由于经过色母和挤出片材的两遍加工中而导致氧化物层磨损和尺寸下降，导致珠光效果不佳。也有采用珠光颜料和聚碳酸酯颗粒直接共混挤出片材的方法，但预混采用的混合机在混合过程中容易将珠光颜料表面的涂层破坏，且珠光颜料由于与聚碳酸酯界面粘接性不好，分散性不佳，容易出现在聚碳酸酯熔体中出现团聚的现象，导致颜料添加量过高，影响片材透光率，从而造成片材外观难以达到令人满意的效果。
公开号CN106832353A的专利提出了一种解决珠光颜料用于ABS着色时粉尘污染的方法，通过将ABS配成有机溶液，在ABS有机溶液中加入珠光颜料、化学改性剂和稳定剂后搅拌成糊状复合组分体，将糊状复合组分体与ABS混合后，加热烘干，直接进行注塑。这种方法生产过程使用高混机混合，高混机的高速剪切对珠光颜料的氧化物层和粒径有一定的破坏，糊状物在混合过程中也容易粘在设备内壁上，影响配方准确性。先制成糊状复合组分体，再混合-烘干的方法，过程相对复杂，不适合大型注塑制品的批量生产。
公开号CN109021620A的专利提出了一种高性能石墨烯基导电珠光颜料复合材料的制造方法，将通过云母钛珠光颜料和氧化石墨水溶液共混得到的氧化石墨基珠光颜料。将氧化石墨珠光颜料粉末分散在氨水溶液中，添加导电高分子聚合物到反应溶液中，搅拌得到石墨烯基云母钛复合材料。该方法采用的是氧化石墨烯碱性还原过程引入导电高分子聚合物添加剂，其过程是在溶液中氧化石墨基珠光颜料和导电高分子的物理共混。该过程对于塑料珠光颜料的应用来说，较为复杂，且材料的应用方向主要为导电类材料，应用范围较窄，不能解决珠光颜料在挤出加工过程中的氧化层磨损、粒径磨损减小导致的外观不良问题。
为解决上述技术问题，特提出本发明。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术不足，提供一种珠光颜料的包覆方法，提升片状颜料在塑料中的分散效果的方法，避免珠光颜料与塑料颗粒的物理机械混合，减少珠光颜料在塑料片材挤出过程中的磨损。
为实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：一种珠光颜料的包覆方法，其特征在于它包括如下步骤：
1)将5～20份聚碳酸酯颗粒，溶解于200份有机溶剂中制成溶液，所选用的有机溶剂为二氯甲烷、二氯乙烷、三氯甲烷、三氯乙烷中的一种或多种。；
2)将珠光颜料加入到搅拌着的聚碳酸酯的有机溶剂溶液中，珠光颜料的加入量为聚碳酸酯重量的0.1-400％，优选为100-400％，搅拌分散后，得到珠光颜料聚碳酸酯有机溶剂混合液，所加入的珠光颜料为层状结构，由衬底和覆盖层组成，所述衬底为云母片、硅石或铝片，所述覆盖层为二氧化钛、氧化铁、胭脂红；
3)将沉淀剂加入到搅拌中的珠光颜料聚碳酸酯有机溶剂混合液中，聚碳酸酯沉淀析出将珠光颜料包覆，得到聚碳酸酯包覆的珠光颜料，所选用的沉淀剂为甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇的一种或多种；
4)过滤得到聚碳酸酯包覆的珠光颜料并烘干，得到聚碳酸酯包覆珠光颜料；
5)按各组分所占质量百分数：聚碳酸酯80-99％，聚碳酸酯包覆珠光颜料0.1-7％，磺酸盐阻燃剂0.04-1％，磷酸酯阻燃剂0-8％，光稳定剂0.1～1％，抗氧剂0.1～1％，润滑剂0.1～2％，选取；
7)将聚碳酸酯，磺酸盐阻燃剂，磷酸酯阻燃剂，光稳定剂，抗氧化剂，润滑剂加入到高速混合机内，得到共混好的混合物；
8)将共混好的混合物加入到单螺杆挤出机中进行熔融挤出，在挤出机侧喂料部位按比例加入聚碳酸酯包覆珠光颜料，熔融共混后熔体由口模挤出，熔体经三辊压延机压延、拉伸处理得到珠光效果聚碳酸酯板材。
优选的，所选用的聚碳酸酯在温度300℃，负荷1.2kg条件下，熔融指数为2～30g/10min。
优选的，所选用的磺酸盐阻燃剂为全氟丁基磺酸钾、KSS、HES的一种或多种。
优选的，所选用的磷酸酯阻燃剂为BDP，RDP或者WSFR-PX220(浙江万盛)中的一种或多种。
优选的，所选用的光稳定剂为2-(2′-羟基-5′-叔辛基苯基)苯并三唑。
优选的，所选用的抗氧剂为抗氧剂1010，抗氧剂1076，抗氧剂168，抗氧626中的一种或多种。
优选的，所选用的润滑剂为季戊四醇四硬脂酸酯。
本发明所涉及的溶解设备、过滤设备、离心甩干设备、烘干设备、高速混合机、塑料板材挤出机都是市售的设备。
本发明解决珠光颜料在聚碳酸酯板材挤出过程中的着色问题，通过珠光颜料的表面包覆处理和通过侧喂料加入挤出机的方式，提升了珠光颜料与聚碳酸酯的界面相容性，避免了由于生产浓缩母粒过程中过度剪切导致的珠光颜料破碎、氧化物层磨损，使珠光颜料的着色效果下降。本发明对于开发和生产具有靓丽外观、特殊外观的聚碳酸酯板材具有重要意义。
本发明在以珠光染色聚碳酸酯板材挤出生产上的应用更具有性价比优势，避免了传统上先生产珠光颜料浓缩母粒，再挤出成板的二次加工方式；避免了传统上直接使用珠光颜料与聚碳酸酯共混带来的珠光颜料粉尘污染问题；避免了片状颜料加工成母粒造成的颜料被剪碎和磨损的问题；保证了珠光颜料在聚碳酸酯中的着色效果。
本发明具有如下特点和优点：1)提出了一种珠光颜料的包覆处理工艺，比使用挤出机生产珠光颜料浓缩母粒的方法对颜料的粒径和氧化物层损伤小。2)加工过程为在片材挤出机的中间部位通过侧喂料加入包覆处理的珠光颜料，降低了直接从挤出机喂料口加入珠光颜料导致混合加工过程对颜料的粒径和氧化物层的损伤。得到的PC片材颜料分散均匀，外观靓丽，添加量低于采用珠光颜料浓缩母粒着色的生产方式。3)本发明的工艺流程简单，易于实现规模化生产。
具体实施方式
通过以下实施例对本发明进一步说明，但本发明并不仅限于以下实例，相同形式的片状颜料包覆、改性方法均属于本发明的保护之内。
实施例1
一种珠光颜料的包覆方法，包括如下步骤：
1)将100g聚碳酸酯颗粒(浙铁大风公司02-10R)在配有机械搅拌、超声波的3L三口烧瓶中常温下溶解于2000g二氯乙烷中制成溶液；
2)将100g珠光颜料(牌号Pyrisma T30-00，德国默克公司)在机械搅拌下，室温下，加入到聚碳酸酯的二氯乙烷溶液中，进行搅拌分散，得到珠光颜料聚碳酸酯二氯乙烷混合液；
3)将200ml无水乙醇室温下以20ml/min的速度滴加入到搅拌中的珠光颜料聚碳酸酯二氯乙烷混合液中，聚碳酸酯析出将片状颜料包覆，得到聚碳酸酯包覆珠光颜料；
4)过滤得到聚碳酸酯包覆的珠光颜料并烘干，得到粉末状的聚碳酸酯包覆珠光颜料。珠光颜料含量为50％。
5)将聚碳酸酯颗粒(浙铁大风公司02-10R)96.4份、全氟丁基磺酸钾0.1份、磷酸酯阻燃剂BDP 1份、光稳定剂为2-(2′-羟基-5′-叔辛基苯基)苯并三唑0.3份、抗氧剂1076 0.1份，抗氧剂168 0.2份，季戊四醇四硬脂酸酯0.3份加入高速混合机混合5min后，将混合物加入到配有失重式计量称的单螺杆挤出机中熔融共混，参数设定：一区290℃，二区-七区280℃，八区机法兰区260℃，螺杆转速70r/min，在第五区将1.6份聚碳酸酯包覆的珠光颜料通过配有失重式计量称的侧喂料机加入单螺杆挤出机中。
6)混合均匀的聚碳酸酯熔体由口模流延至三辊压延机压延成型后，得到厚度10mm板，经牵引冷却、切割后得到珠光效果聚碳酸酯板材。
实施例2
一种珠光颜料的包覆方法，包括如下步骤：
1)将100g聚碳酸酯颗粒(韩国三星公司SC-1100R)在配有机械搅拌、超声波的3L三口烧瓶中常温下溶解于1000g三氯甲烷中制成溶液；
2)将300g珠光颜料(牌号Pyrisma T10-08，德国默克公司)，100g珠光颜料(牌号Iriodin 7217，德国默克公司)在机械搅拌下，室温下，加入到聚碳酸酯的三氯甲烷溶液中，进行搅拌分散，得到珠光颜料聚碳酸酯三氯甲烷混合液；
3)将100ml甲醇室温下以20ml/min的速度滴加入到搅拌中的珠光颜料聚碳酸酯三氯甲烷混合液中，聚碳酸酯析出将片状颜料包覆，得到聚碳酸酯包覆珠光颜料；
4)过滤得到聚碳酸酯包覆的珠光颜料并烘干，得到粉末状的聚碳酸酯包覆珠光颜料。珠光颜料含量为80％。
5)将聚碳酸酯颗粒(韩国三星公司SC-1100R)94.3份、KSS 0.8份、磷酸酯阻燃剂RDP 1份、光稳定剂为2-(2′-羟基-5′-叔辛基苯基)苯并三唑0.8份、抗氧剂1010 0.3份，抗氧剂626 0.5份，季戊四醇四硬脂酸酯1.8份加入高速混合机混合5min后，将混合物加入到配有失重式计量称的单螺杆挤出机中熔融共混，参数设定：一区290℃，二区-七区280℃，八区机法兰区260℃，螺杆转速70r/min，在第五区将0.5份聚碳酸酯包覆的珠光颜料通过配有失重式计量称的侧喂料机加入单螺杆挤出机中。
6)混合均匀的聚碳酸酯熔体由口模流延至三辊压延机压延成型后，得到厚度10mm板，经牵引冷却、切割后得到珠光效果聚碳酸酯板材。
实施例3
一种珠光颜料的包覆方法，包括如下步骤：
1)将45g聚碳酸酯粉(牌号CLARNATE 2100，烟台万华)在配有机械搅拌、超声波的3L三口烧瓶中常温下溶解于1800g二氯甲烷中制成溶液；
2)将5g珠光颜料(牌号YZ9126，上海云珠公司)在机械搅拌下，室温下，加入到聚碳酸酯的二氯甲烷溶液中，进行搅拌分散，得到珠光颜料聚碳酸酯二氯甲烷混合液；
3)将200ml异丙醇室温下以20ml/min的速度滴加入到搅拌中的珠光颜料聚碳酸酯二氯甲烷混合液中，聚碳酸酯析出将片状颜料包覆，得到聚碳酸酯包覆珠光颜料；
4)过滤得到聚碳酸酯包覆的珠光颜料并烘干，得到粉末状的聚碳酸酯包覆珠光颜料。珠光颜料含量为10％。
5)将聚碳酸酯粉(牌号CLARNATE 2100，烟台万华)85份、HES 0.1份、磷酸酯阻燃剂PX220 7份、光稳定剂为2-(2′-羟基-5′-叔辛基苯基)苯并三唑0.3份、抗氧剂1010 0.1份，抗氧剂626 0.2份，季戊四醇四硬脂酸酯0.3份加入高速混合机混合5min后，将混合物加入到配有失重式计量称的单螺杆挤出机中熔融共混，参数设定：一区290℃，二区-七区280℃，八区机法兰区260℃，螺杆转速70r/min，在第五区将7份聚碳酸酯包覆的珠光颜料通过配有失重式计量称的侧喂料机加入单螺杆挤出机中。
6)混合均匀的聚碳酸酯熔体由口模流延至三辊压延机压延成型后，得到厚度10mm板，经牵引冷却、切割后得到珠光效果聚碳酸酯板材。
对比例1
为了比较母粒法对于珠光聚碳酸酯板材外观的影响，参照实施例1制作对比例1。先制作珠光颜料母粒。具体由以下重量份的成分制成：将20份珠光颜料(牌号Pyrisma T30-00，德国默克公司)和78.8份聚碳酸酯颗粒(浙铁大风公司02-10R)、0.1份抗氧剂1010、0.1份抗氧剂168、季戊四醇四硬脂酸酯1份加入高速混合机中混合5min后，将混合物加入到单螺杆挤出机中熔融共混，参数设定：一区290℃，二区-七区280℃，八区机法兰区260℃，螺杆转速70r/min，拉条造粒得到珠光颜料母粒。珠光颜料母粒中珠光颜料含量为20％。
将聚碳酸酯颗粒(浙铁大风公司02-10R)94份、珠光颜料母粒4份，全氟丁基磺酸钾0.1份、磷酸酯阻燃剂BDP 1份、光稳定剂为2-(2′-羟基-5′-叔辛基苯基)苯并三唑0.3份、抗氧剂1076 0.1份，抗氧剂168 0.2份，季戊四醇四硬脂酸酯0.3份加入高速混合机混合5min后，将混合物加入到单螺杆挤出机中熔融共混，参数设定：一区290℃，二区-七区280℃，八区机法兰区260℃，螺杆转速70r/min。
6)混合均匀的聚碳酸酯熔体由口模流延至三辊压延机压延成型后，得到厚度10mm板，经牵引冷却、切割后得到珠光效果聚碳酸酯板材。
对比例2
为了比较母粒法对于珠光聚碳酸酯板材外观的影响，参照实施例2制作对比例2。先制作珠光颜料母粒。具体由以下重量份的成分制成：将15份珠光颜料(牌号Pyrisma T10-08，德国默克公司)，5份珠光颜料(牌号Iriodin 7217，德国默克公司)和78.8份聚碳酸酯颗粒(韩国三星公司SC-1100R)、0.1份抗氧剂1010、0.1份抗氧剂626、季戊四醇四硬脂酸酯1份加入高速混合机中混合5min后，将混合物加入到单螺杆挤出机中熔融共混，参数设定：一区290℃，二区-七区280℃，八区机法兰区260℃，螺杆转速70r/min，拉条造粒得到珠光颜料母粒。珠光颜料母粒中珠光颜料含量为20％。
将聚碳酸酯颗粒(韩国三星公司SC-1100R)92.8份、珠光颜料母粒2份，KSS 0.8份、磷酸酯阻燃剂RDP 1份、光稳定剂为2-(2′-羟基-5′-叔辛基苯基)苯并三唑0.8份、抗氧剂1010 0.3份，抗氧剂626 0.5份，季戊四醇四硬脂酸酯1.8份加入高速混合机混合5min后，将混合物加入到单螺杆挤出机中熔融共混，参数设定：一区290℃，二区-七区280℃，八区机法兰区260℃，螺杆转速70r/min。
6)混合均匀的聚碳酸酯熔体由口模流延至三辊压延机压延成型后，得到厚度10mm板，经牵引冷却、切割后得到珠光效果聚碳酸酯板材。
对比例3
为了比较珠光颜料直接共混法对于珠光聚碳酸酯板材外观的影响，参照实施例3制作对比例3。
将聚碳酸酯粉(牌号CLARNATE 2100，烟台万华)91.3份、(牌号YZ9126，上海云珠公司)0.7份、HES 0.1份、磷酸酯阻燃剂PX220 7份、光稳定剂为2-(2′-羟基-5′-叔辛基苯基)苯并三唑0.3份、抗氧剂1010 0.1份，抗氧剂626 0.2份，季戊四醇四硬脂酸酯0.3份加入高速混合机混合5min后，将混合物加入到配有失重式计量称的单螺杆挤出机中熔融共混，参数设定：一区290℃，二区-七区280℃，八区机法兰区260℃，螺杆转速70r/min。
6)混合均匀的聚碳酸酯熔体由口模流延至三辊压延机压延成型后，得到厚度10mm板，经牵引冷却、切割后得到珠光效果聚碳酸酯板材。
按照行业标准，分别对实施例1～3所制得的珠光效果聚碳酸酯板材进行多项基本物性测试，取其平均值。测试结果如表1所示：
7)各实施例和对比例性能测试数据
Figure BSA0000243407920000081
*将实施例的10mm珠光效果聚碳酸酯板切割成100mm×100mm的方板，在D65光源标准灯箱下，在0°、25°、45°和75°四个角度下，目视板表面的闪烁变色效果。
由表1中可见，相较于对比例1、对比例2和对比例3所制备的珠光效果聚碳酸酯板，本发明实施例1～3所制得的珠光效果聚碳酸酯板具有优异的力学性能的同时，还具有高的透光率和强的闪烁变色效果，尤以实施例3制得的珠光效果聚碳酸酯板的透光率最高，闪烁变色效果最强。
以上对本发明做了详尽的描述，其目的在于让熟悉本领域的技术人员能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明的精神实质所做的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种珠光颜料分散包覆方法及一种珠光效果聚碳酸酯板材，其特征在于，珠光颜料的分散包覆步骤如下：
1)聚碳酸酯溶液的制备：
将5～20份聚碳酸酯颗粒溶解于200份有机溶剂中制成溶液，优选的，所选用的聚碳酸酯在温度300℃，负荷1.2kg条件下，熔融指数为2～30g/10minl；
2)珠光颜料的加入：
将珠光颜料加入到搅拌着的聚碳酸酯的有机溶剂溶液中，珠光颜料的加入量为聚碳酸酯重量的0.1-400％，优选为100-400％；
3)聚碳酸酯包覆珠光颜料的沉淀析出：
将沉淀剂加入到搅拌中的珠光颜料聚碳酸酯有机溶剂混合液中，聚碳酸酯沉淀析出将珠光颜料包覆，得到聚碳酸酯包覆的珠光颜料；
4)聚碳酸酯包覆珠光颜料的干燥
过滤得到聚碳酸酯包覆的珠光颜料并烘干，得到聚碳酸酯包覆珠光颜料。
2.如权利要求1所述的一种珠光颜料分散包覆方法，其特征在于，所述第1)步中有机溶剂为二氯甲烷、二氯乙烷、三氯甲烷、三氯乙烷中的一种或多种。
3.如权利要求1所述的一种珠光颜料分散包覆方法，其特征在于，所述第2)步中的珠光颜料为层状结构，由衬底和覆盖层组成，所述衬底为云母片、硅石或铝片，所述覆盖层为二氧化钛、氧化铁、胭脂红。
4.如权利要求1所述的一种珠光颜料分散包覆方法，其特征在于，所述第3)步中的沉淀剂为甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇的一种或多种。
5.如权利要求1所述的一种珠光颜料分散包覆方法及一种珠光效果聚碳酸酯板材，其特征在于，聚碳酸酯包覆珠光颜料在珠光效果聚碳酸酯板材中的应用通过熔融挤出实现，步骤如下：
1)聚碳酸酯板材原料混合：
将聚碳酸酯，磺酸盐阻燃剂，磷酸酯阻燃剂，光稳定剂，抗氧化剂，润滑剂加入到高速混合机内，得到共混好的混合物；
2)珠光颜料的加入：
将共混好的混合物加入到单螺杆挤出机中进行熔融挤出，在挤出机侧喂料部位按比例加入聚碳酸酯包覆珠光颜料，熔融共混后熔体由口模挤出，熔体经三辊压延机压延、拉伸处理得到珠光效果聚碳酸酯板材。
6.如权利要求1所述的一种珠光颜料分散包覆方法及一种珠光效果聚碳酸酯板材，其特征在于，一种珠光效果聚碳酸酯板材中按各组分所占质量百分数为：聚碳酸酯80-99％，聚碳酸酯包覆珠光颜料0.1-7％，磺酸盐阻燃剂0.04-1％，磷酸酯阻燃剂0-8％，光稳定剂0.1～1％，抗氧剂0.1～1％，润滑剂0.1～2％；
优选的，所选用的磺酸盐阻燃剂为全氟丁基磺酸钾、KSS、HES的一种或多种；
优选的，所选用的磷酸酯阻燃剂为BDP，RDP或者WSFR-PX220(浙江万盛)中的一种或多种；
优选的，所选用的光稳定剂为2-(2′-羟基-5′-叔辛基苯基)苯并三唑；
优选的，所选用的抗氧剂为抗氧剂1010，抗氧剂1076，抗氧剂168，抗氧626中的一种或多种；
优选的，所选用的润滑剂为季戊四醇四硬脂酸酯。
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