CN113462100A

CN113462100A - 一种环保型聚氯乙烯用色浆及其制备方法

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Publication number: CN113462100A
Application number: CN202110873459.2A
Authority: CN
Inventors: 郭杰; 吴焕; 胡宇
Original assignee: Zhejiang Namei Material Technology Co ltd
Current assignee: Zhejiang Namei Material Technology Co ltd
Priority date: 2021-07-30
Filing date: 2021-07-30
Publication date: 2021-10-01

Abstract

本发明提供了一种环保型聚氯乙烯用色浆，该色浆的组成如下：色粉20~70%，填料0~15%，环氧大豆油0.5‑5%，PVC糊树脂10~30%，润湿分散剂1%~10%，稳定剂0.5~5%，余量为环保增塑剂。色浆的配置方法如下：（1）浸润分散：将分散剂、环氧大豆油、液状钙锌稳定剂和环保增塑剂通过珠磨机搅拌分散，随后向其中加入PVC糊树脂和填料并继续搅拌得到均匀的分散液，再向分散液中加入色粉并进行搅拌，使色粉被分散液充分浸润，得到研磨分散体；（2）研磨：将步骤（1）得到的研磨分散体送入珠磨机中研磨0.5~5小时，停止研磨，得到色浆成品。通过本发明方案可以制得色粉分散均匀、染色效果好且长时间储存不易发生沉降的色浆产品。

Description

一种环保型聚氯乙烯用色浆及其制备方法

技术领域

本发明涉及聚氯乙烯着色领域，尤其涉及一种环保型聚氯乙烯用色浆及其制备方法。

背景技术

塑料着色剂是一种在塑料加工工艺中常用的原辅料，可以起到美化、装饰、便于识别、提高耐候性、提高力学性能、改进光学性能等作用，生产中较为常见的着色剂包括天然的矿物粉、动植物色素以及人工合成的高分子着色材料，如色母。

随着塑料行业的不断发展，对塑料着色剂的着色质量要求越来越高，尤其在高端产品领域，对具有鲜艳的色泽、高着色力、高温稳定性、良好的分散性、适应性广和低环境污染等性能的着色剂的需求越来越大。而一般的矿物粉等粉状着色剂以及色母等高分子着色剂均达不到上述要求，粉状着色剂存在着污染大、分散性差、难贮存、清机困难等一系列问题，而色母的生产成本较高，通用性较低，且存在着着色不均匀、易产生色差和无法实现全自动生产等问题，严重影响着高端塑料行业的发展前景。

聚氯乙烯（PVC）是一种应用非常广泛的热塑性塑料，根据其聚合度的不同，聚氯乙烯的质地可以由软到硬变化，泛用性较强，且其生产成本较低，被广泛应用于人造革、手套料、装饰材料、墙壁纸、工业用输送带、运动场地、玩具、电器仪表和电工工具、地板革、管材和板材等材料和制品领域。在塑料着色领域中，较为常用的方法是色粉着色法，即直接将色粉与树脂物料颗粒一同投入至挤出机的进料漏斗中并挤出生产有色塑料的方法，如申请号为CN201920121537.1的专利文件提供的一种彩色PVC片材的生产装置所示，该装置分别具有PVC入料口和色粉入料口，通过同时对PVC和色粉进料来制取彩色PVC产品。色粉着色法的原理是在挤出机的入料口和出料口之间树脂物料颗粒受热熔融，色粉在螺杆的作用下与熔融树脂物料发生混合并形成分散，从而得到着色的塑料产品。该方法的问题在于色粉与树脂物料的混合仅在挤出机的入料口和出料口之间进行，搅拌混合时间较短，容易导致色粉分布不均匀以及色粉与熔融的树脂物料颗粒之间相容性不佳。现有技术中另一种着色方法是色浆着色法，如申请号为CN201711306877.3的专利文献提供的一种PVC专用色浆及其生产方法，该方法将着色剂与分散剂、增塑剂等混合配制成液态的色浆，并将色浆用于PVC染色，该方法同样存在着一定的混融问题。

发明内容

基于上述目的，本发明提供了一种环保型聚氯乙烯用色浆，由以下重量组分的原料制备而成：色粉20~70%，填料0~15%，环氧大豆油0.5~5%，PVC糊树脂10~30%，润湿分散剂1%~10%，稳定剂0.5~5%，余量为环保增塑剂。

PVC糊树脂是一种粒度在0.1～2.0μm的超细PVC树脂颗粒，由于其粒度较小，在溶液中能够形成悬浮状的糊料。本发明是以增塑剂作为体系的溶剂，并且相较于现有技术在色浆中添加了PVC糊树脂，利用PVC糊树脂在色浆体系中的悬浮分散性，提高了色粉在色浆中的悬浮稳定性。在一般的色浆产品中，由于色浆为液状物质，在长时间放置后，分散于其中的色粉颗粒会在重力的作用下缓慢下沉，最终形成上方色粉颗粒浓度较小，下方色粉浓度颗粒较大的不均匀状态，每次使用时都需要重新进行搅拌混匀，而加入了PVC糊树脂之后，体系的粘稠度相对提高，从而使得色粉不易发生下沉，一般的PVC树脂材料则起不到类似效果或效果不佳。此外，在进行PVC染色时选用的色粉通常与PVC的相容性好，因此在配制本发明所述的色浆时，色粉与PVC糊树脂之间形成一定的预吸附效果，当进行PVC加工时，色浆与熔融的PVC树脂料混合，此时色粉便随着PVC糊树脂在PVC树脂料中流动，从而得到色粉分散度更高的产品。在现有技术中，色浆中的色粉在进入PVC树脂料中后色粉需要与PVC树脂料进行一定的接触融合才能实现两者较好的相容性，而本发明的色粉可以随着PVC糊树脂与PVC树脂料进行融合，由于PVC糊树脂与PVC树脂料本质上是同种物料，显然，PVC糊树脂与PVC树脂料之间的相容性要大大优于色粉与PVC树脂料之间的相容性，因此在较短的混合时间内，本发明可以使色粉与PVC树脂料形成更好的分散和相容效果,从而避免PVC制品或涂层表面形成色粉点和斑点，并降低色粉对PVC塑料成品的结构性能的影响。

优选地，所述色粉为钛白、炭黑、群青、氧化铁、单偶氮、双偶氮、缩合偶氮、酞菁蓝、酞菁绿、杂环及稠环酮类颜料中的一种或几种。

优选地，所述填料为轻质碳酸钙、重质碳酸钙、超细碳酸钙、滑石粉、硅灰石、高岭土、重晶石、云母粉中的一种或多种。

优选地，所述PVC糊树脂，聚合度在1000~1700，K值在65~75。PVC糊树脂的聚合度越高质地越硬，不同规格的PVC糊树脂适用于不同行业，包括但不限于人造革、地板革、手套料、装饰材料、墙壁纸、工业用输送带、运动场地、玩具、电器仪表和电工工具等材料和制品领域。

优选地，所述分散剂为超分散剂，所述超分散剂包括但不限于聚酯型、聚氨酯型、聚丙烯酸酯、聚醚型、聚烯烃类超分散剂中的一种或多种。

优选地，所述环保增塑剂包括但不限于对苯二甲酸二辛酯（DOTP）、己二酸二辛酯（DOA）、癸二酸二辛酯（DOS）、偏苯三酸三辛酯（TOTM）、1,2-环己烷二羧酸二异壬酯（DINCH）、1,2-苯二甲酸二异癸酯（DPHP）、乙酰基柠檬酸三正丁酯（ATBC）、环氧大豆油、环氧甲酯、4,5-环氧四氢邻苯二甲酸二辛酯、氯代棕榈油甲酯、环保氯化石蜡中的一种或多种。多种邻苯二甲酸酯增塑剂现已被认定为致癌物质而限制使用，本发明采用非邻苯二甲酸酯增塑剂，达到相对环保的效果。

本发明的另一目的在于提供上述环保型聚氯乙烯用色浆的配制方法，该方法包括如下步骤：

（1）浸润分散：将分散剂、环氧大豆油、液状钙锌稳定剂和环保增塑剂通过珠磨机搅拌分散，随后向其中加入PVC糊树脂和填料并继续搅拌得到均匀的分散液，再向分散液中加入色粉并进行搅拌，使色粉被分散液充分浸润，得到研磨分散体；

（2）研磨：将步骤（1）得到的研磨分散体送入珠磨机中研磨0.5~5小时，停止研磨，得到色浆成品。

优选地，步骤（1）及步骤（2）中的珠磨机选用粒径0.6~2mm的锆珠作为研磨珠。珠磨机是一种利用研磨珠来提高体系中物料分散度的装置，以一种珠磨机为例，珠磨机的腔体中装填有研磨珠，色浆混合液从研磨珠的下方向上涌出，色浆混合液中的各组分从研磨珠之间的微小缝隙流动，由于研磨珠的粒径很小，因此会形成由缝隙构成的大量的分支通道，色浆混合液中的组分经过微小缝隙的分流而被分散，最后在研磨珠的上方汇聚，从而得到分散度提高的色浆混合液。此外，当经过缝隙的颗粒组分还会与研磨珠之间发生冲击和摩擦，从而使得颗粒组分的结构发生分裂，得到更小的颗粒组分，从而达到研磨的效果。目前现有技术中在对色浆进行研磨时一般采用三辊研磨机进行处理，由于研磨部位只有辊与辊之间的区域，研磨效果不佳，通常需要经过多轮研磨才能得到粒径更小的物料颗粒，而本发明采用的珠磨机则具有更好的分散和研磨效果，且由于分散性提高和物料粒径的减小，色浆的流动性更强，在使用过程中更加方便，色浆与PVC树脂物料混合后的均匀性也更佳。

通过以上研磨手段，色浆中的色粉与PVC糊树脂形成了充分接触，在研磨中更容易形成复合体。在一般的色浆中色粉的添加量通常在50%以下，以避免色粉含量过高引起分散性问题和流动性问题，但色粉的含量越少，在进行染色时需要使用到的色浆就越多，而本发明中色浆添加量可以提高到70%，由于色粉与PVC糊树脂可以形成预结合，因此在色浆与PVC树脂物料进行混合时不会出现分散性问题，从而降低了色浆中色粉以外物料的含量，降低了成本，从另一角度，因为本发明中色粉含量的添加范围更广，在染色时可根据实际情况调节色粉的含量，而色粉的含量的改变可以通过调节色浆中增塑剂的含量实现，使得染色时PVC树脂物料与色浆混合后其中增塑剂的含量可以较为灵活地调整，以生产出具有不同物理性能的产品。

优选地，步骤（2）中所述研磨是将分散体研磨至ISO刮板细度计细度<10μm时，停止研磨。

优选地，步骤（1）中具体操作为：将分散剂、环氧大豆油、液状钙锌稳定剂和环保增塑剂通过珠磨机在100~1000rpm转速下搅拌分散，随后向其中加入PVC糊树脂和填料并在100~1000rpm转速下继续搅拌得到均匀的分散液，再向分散液中加入色粉并在500~1500rpm转速下进行高速搅拌分散，使色粉被分散液充分浸润，得到研磨分散体。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、本发明通过适当的分散剂将色粉润湿并分散均匀，通过精细的珠磨工艺制备的色浆，色浆中PVC糊树脂及超分散剂，使其更易与PVC树脂结合，能够有效的减少PVC塑料制品表面的色粉和斑点，提高其表面的光滑度，减少颜料用量，减少对PVC塑料本身性能的影响。

2、采用本发明所述的方法制备得到的色浆具有色浓度高、粘度低、流动性好、细度小、储存稳定性高、着色力高、色彩鲜艳、颜色稳定性好等优点，在PVC树脂中分散性好、与PVC树脂相容性好，且安全环保，具有很好的商品性能，可广泛应用于PVC人造革、手套料、装饰材料、墙壁纸、工业用输送带、运动场地、玩具、电器仪表和电工工具、地板革、管材和板材等材料和制品领域。

3、本发明中所描述的色浆是一种新型的环保型PVC着色剂，由于色浆中含有流动性较好的聚合物，使其更易与PVC树脂结合，着色更佳均匀，生产成的塑料制品无色粉点，颜色均匀，艳丽，易贮存；本发明中的色浆不同于粉状着色剂和色母粒，在PVC塑料制品成型过程中是通过精确的色油计量器串联搅料连接器的自动化生产的工作方式来实现的，使原料着色均匀，充分，节省了人力和用人成本，节省原材料的损耗；液状色浆还有着换色方便，清机简单，自动化操作，省时、省力，无需人员干涉，减少劳动强度，在生产过程中零污染，应用范围较广等优点。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明提供的聚氯乙烯用色浆进行进一步说明，本发明的实施例中所用原料均为市售。

在本发明的以下实施例中，超分散剂由上海核心新材料科技有限公司生产，型号为DisuperS27；轻质碳酸钙由江西省白瑞碳酸钙有限公司公司生产，型号为1250目；PVC糊树脂由沈阳化工股份有限公司生产，型号为PSM-31；液状钙锌稳定剂由佛山市顺德区宋腾高分子材料有限公司公司生产，型号为CZ-361；增塑剂DOTP、环氧大豆油是由浙江嘉澳环保科技股份有限公司公司生产。

实施例1

一种环保型聚氯乙烯色浆的制备方法，包括以下步骤：

（1）润湿分散：将3kg超分散剂、1kg环氧大豆油、0.5kg液状钙锌稳定剂和20.5kg环保增塑剂DOTP置于加有0.6~2mm锆珠的珠磨机中，以转速500rpm搅拌分散，使其混合均匀，搅拌状态下加入5kgPVC糊树脂、10kg轻质碳酸钙分散均匀，将60kg钛白加入到分散液中，以1000rpm的转速高速分散，使钛白充分润湿，得到研磨分散体。

（2）研磨：将步骤（1）得到的研磨分散体送入珠磨机中，在珠磨机中研磨1小时，用ISO刮板细度计细度<10μm时，停止研磨。

色浆的使用：在50℃高温储存30天，色浆无分水无沉底。通过计量泵添加1%色浆到PVC树脂中，在混合搅拌器中充分混合搅拌均匀，经涂布机在基布上涂一层1mm后的PVC图层，经180℃塑化得到的PVC革基布，色泽鲜艳，表面光滑，无色粉点和斑点。分别在200℃下烘烤1min和5min，和未烘烤的白色涂层相比，未发生黄变。

实施例2

一种塑料着色用水性色浆的制备方法，包括以下步骤：

（1）润湿分散：将4kg超分散剂、1kg环氧大豆油、1kg液状钙锌稳定剂和59kg环保增塑剂DOTP置于加有0.6~2mm锆珠的珠磨机中，以转速500rpm搅拌分散，使其混合均匀，搅拌状态下加入2kgPVC糊树脂、3kg轻质碳酸钙分散均匀，将30kg酞菁绿加入到分散液中。以1000rpm的转速高速分散，使酞菁蓝充分润湿，得到研磨分散体。

（2）研磨：将步骤（1）得到的研磨分散体送入珠磨机中，在珠磨机中研磨4小时，用ISO刮板细度计细度<10μm时，停止研磨。

色浆的使用：在50℃高温储存30天，色浆无分水无沉底。通过计量泵添加0.5%色浆到PVC树脂中，在混合搅拌器中充分混合搅拌均匀，经涂布机在基布上涂一层1mm后厚的PVC图层，经180℃塑化得到的PVC革基布，色泽鲜艳，表面光滑，无色粉点和斑点。在80℃条件下，分别放置24h和48h，表面放PVC白色涂层，未发生颜色迁移和增塑剂析出。

对比例1

（1）润湿分散：将3kg超分散剂、1kg环氧大豆油、0.5kg液状钙锌稳定剂和20.5kg环保增塑剂DOTP置于加有0.6~2mm锆珠的珠磨机中，以转速500rpm搅拌分散，使其混合均匀，搅拌状态下加入10kg轻质碳酸钙分散均匀，将60kg钛白加入到分散液中，以1000rpm的转速高速分散，使钛白充分润湿，得到研磨分散体。

（2）研磨：将步骤（1）得到的研磨分散体送入三辊研磨机中，在三辊研磨机中研磨1小时，用ISO刮板细度计细度<10μm时，停止研磨。

色浆的使用：在50℃高温储存30天，色浆出现一定程度的沉底现象。在重新将色浆搅拌均匀后，通过计量泵添加1%色浆到PVC树脂中，在混合搅拌器中充分混合搅拌均匀，经涂布机在基布上涂一层1mm后的PVC图层，经180℃塑化得到的PVC革基布。与实施例1相比，局部出现少量粉点。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种环保型聚氯乙烯用色浆，由以下重量百分数的原料组成：色粉20~70%，填料0~15%，PVC糊树脂10~30%，润湿分散剂1%~10%，稳定剂0.5~5%，余量为环保增塑剂。

2.根据权利要求1所述的环保型聚氯乙烯用色浆，其特征在于，所述色粉为钛白、炭黑、群青、氧化铁、单偶氮、双偶氮、缩合偶氮、酞菁蓝、酞菁绿、杂环及稠环酮类颜料中的一种或几种。

3.根据权利要求1所述的一种环保型聚氯乙烯用色浆，其特征在于，所述填料为轻质碳酸钙、重质碳酸钙、超细碳酸钙、滑石粉、硅灰石、高岭土、重晶石、云母粉中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的一种环保型聚氯乙烯用色浆，其特征在于，所述PVC糊树脂，聚合度在1000~1700，K值在65~75。

5.根据权利要求1所述的一种环保型聚氯乙烯用色浆，其特征在于，所述分散剂为超分散剂，所述的超分散剂包括但不限于聚酯型、聚氨酯型、聚丙烯酸酯、聚醚型、聚烯烃类超分散剂中的一种或多种。

6.根据权利要求1所述的一种环保型聚氯乙烯用色浆，其特征在于，所述环保增塑剂包括但不限于对苯二甲酸二辛酯（DOTP）、己二酸二辛酯（DOA）、癸二酸二辛酯（DOS）、偏苯三酸三辛酯（TOTM）、1，2-环己烷二羧酸二异壬酯（DINCH）、1，2-苯二甲酸二异癸酯（DPHP）、乙酰基柠檬酸三正丁酯（ATBC）、环氧大豆油、环氧甲酯、4，5-环氧四氢邻苯二甲酸二辛酯、氯代棕榈油甲酯或环保氯化石蜡中的一种或多种。

7.权利要求1~6任一所述的环保型聚氯乙烯用色浆的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）浸润分散：将分散剂、稳定剂和环保增塑剂通过珠磨机搅拌分散，随后向其中加入PVC糊树脂和填料并继续搅拌得到均匀的分散液，再向分散液中加入色粉并进行搅拌，使色粉被分散液充分浸润，得到研磨分散体；

（2）研磨：将步骤（1）得到的研磨分散体送入珠磨机中研磨0.5~5小时，得到色浆成品。

8.根据权利要求7所述的环保型聚氯乙烯用色浆的制备方法，其特征在于，步骤（1）及步骤（2）中的珠磨机选用粒径0.6~2mm的锆珠作为研磨珠。

9.根据权利要求7所述的环保型聚氯乙烯用色浆的制备方法，其特征在于，步骤（2）中所述研磨是将分散体研磨至ISO刮板细度计细度<10μm时，停止研磨。

10.根据权利要求7所述的环保型聚氯乙烯用色浆的制备方法，其特征在于，步骤（1）中具体操作为：将分散剂、环氧大豆油、液状钙锌稳定剂和环保增塑剂通过珠磨机在100~1000rpm转速下搅拌分散，随后向其中加入PVC糊树脂和填料并在100~1000rpm转速下继续搅拌得到均匀的分散液，再向分散液中加入色粉并在500~1500rpm转速下进行高速搅拌分散，使色粉被分散液充分浸润，得到研磨分散体。