CN113999497A - 一种有机黑色粉组合物及其制备方法和应用 - Google Patents

一种有机黑色粉组合物及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种有机黑色粉组合物及其制备方法和应用。本发明的有机黑色粉组合物包括复合有机色粉和超支化聚酯树脂分散剂，所述复合有机色粉由质量比为(10～40):(10～40):(5～25)的有机绿色粉、有机红色粉和有机黄色粉组成；所述有机绿色粉为溶剂绿3，所述有机红色粉为溶剂红225，所述有机黄色粉为颜料黄G。本发明提供了一种有机黑色粉组合物，加至透明树脂基材中能够使得材料具有高光泽度、高黑度，且具有良好的抗老化性能。本发明还提供了一种含有有机黑色粉组合物的高亮黑免喷涂尼龙组合物，其60°光泽度≥90，SCE L值≤1，且经500小时氙灯△E≤1.5。

Description

一种有机黑色粉组合物及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，更具体的，涉及一种有机黑色粉组合物及其制备方法和应用。
背景技术
目前市场上高亮黑免喷涂材料主要以透明树脂为基材，添加黑色颜料，以达到高黑度的外观，且材料保持良好的抗老化性能。透明尼龙树脂不仅具有良好的透明度，且染色性能、力学性能良好。
采用传统的黑色颜料如炭黑、黑色母、溶剂黑等对材料进行着色，虽然能达到一定的黑度值，且材料的抗老化性能较好，但难以达到高光泽的要求，即不能做到高亮黑。有现有技术报道，使用有机复合色粉对透明树脂进行着色，来提升产品的黑度和光泽度，如中国专利CN112457602A公开了一种超黑亮高光泽耐划伤ABS复合物，其中包括由三原色色粉复配的有机黑色粉，其中有机红色粉包括偶氮红、有机黄色粉包括偶氮黄。但由于常用的偶氮类染料会破坏受阻胺光稳定剂，使得材料的抗老化性能劣化，从而导致了材料的色牢度和耐光性能较差。
因此，需要开发出一种有机黑色粉组合物，加至透明树脂中能带来高亮黑的效果，且具有良好的抗老化性能。
发明内容
本发明为克服上述现有技术所述的高亮黑、抗老化性能不能兼具的缺陷，提供一种有机黑色粉组合物，包括复合有机色粉和超支化聚酯树脂分散剂。
本发明的另一目的在于提供上述有机黑色粉组合物的制备方法。
本发明的另一目的在于提供一种高亮黑免喷涂尼龙组合物，包括上述有机黑色粉组合物。
本发明的另一目的在于提供上述高亮黑免喷涂尼龙组合物的制备方法。
本发明的另一目的在于提供上述高亮黑免喷涂尼龙组合物在制备汽车仪表盘护板、进气格栅中的应用。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种有机黑色粉组合物，包括复合有机色粉和超支化聚酯树脂分散剂，所述复合有机色粉由质量比为(10～40)∶(10～40)∶(5～25)的有机绿色粉、有机红色粉和有机黄色粉组成；
所述有机绿色粉为溶剂绿3，所述有机红色粉为溶剂红225，所述有机黄色粉为颜料黄G(Bayplast Yellow G)。
本发明的有机黑色粉组合物中，所述有机红色粉为一种单偶氮类化合物与铬络合复合染料，其偶氮类基团与铬的络合比为1:2，CAS号为172306-87-5；所述有机黄色粉为单偶氮类化合物与金属镍的络合物，染料索引号为Bayplast Yellow G，可选BAYPLASTYellow G Gran产品；所述有机绿色粉为蒽醌类溶剂绿，分子式为C28H22N2O2，具有杂环结构，其色牢度和耐光耐候性良好。
本发明中使用有机黄色粉、有机红色粉和有机绿色粉进行复配，一方面达到了极低的黑度值和极高的光泽度；另一方面，由于有机红色粉和有机黄色粉均为金属络合物，是偶氮类化合物与过渡金属的铬、镍等的络合物，由于在颜料分子中引入了金属原子，赋予了偶氮类化合物很高的耐晒牢度和耐气候牢度。自身抗老化性能良好。相比简单的单偶氮类结构，本发明的复合有机色粉不会与受阻胺光稳定剂反应，影响到材料的性能。同时，所述有机绿色粉、有机红色粉和有机黄色粉都具有较高的分子量，结构相对稳定，搭配使用具有更优的耐候性。
优选地，所述有机绿色粉、有机红色粉和有机黄色粉的质量比为(20～35)：(15～35)：(10～20)。
超支化聚酯树脂分散剂使得复合有机色粉的分散性能良好，也促进了有机黑色粉组合物对于材料光泽度的提升。超支化分散剂由于其超高度支化的结构，呈三维立体状，分子外围存在大量的端基官能团，使超支化聚合物结晶度极低，无链缠绕，因而其具有优异的促分散、促流动、促相容效果。超支化聚酯树脂分散剂的引入能极大地提高复合有机色粉的分散性，并使得有机黑色粉组合物添加至其他材料中后带来的黑度更好、光泽度更高。
优选地，所述有机黑色粉组合物中超支化聚酯树脂分散剂占复合有机色粉的15～30wt.％。
优选地，所述超支化聚酯树脂分散剂中超支化聚酯含量≥94wt.％。
优选地，所述超支化聚酯树脂分散剂中的超支化聚酯为聚苄氧基苄醇类树脂。
可选地，所述超支化聚酯树脂分散剂为HyPer C100。
本发明还保护上述有机黑色粉组合物的制备方法，包括如下步骤：
将有机绿色粉、有机红色粉和有机黄色粉混合均匀后，再与超支化聚酯树脂分散剂共混，即得。
本发明还保护一种高亮黑免喷涂尼龙组合物，包括如下重量份的组分：
尼龙树脂85～98份，光稳定剂1～3份，抗氧剂0.2～1份，所述有机黑色粉组合物1～3份；所述尼龙树脂的透明度≥85％。
所述透明度按照GB/T 2410-2008标准方法检测，使用分光光度计法，采用爱色丽7000A测量。
优选地，所述光稳定剂为高分子量受阻胺光稳定剂和苯并三唑类光稳定剂的混合物。
更优选地，所述光稳定剂中高分子量受阻胺光稳定剂和苯并三唑类光稳定剂质量比为1：1。
优选地，所述高分子量受阻胺光稳定剂的平均分子量为2000～3100g/mol。
可选地，所述高分子量受阻胺光稳定剂为光稳定剂CHIMASSORB 944FDL。
可选地，所述苯并三唑类光稳定剂为巴斯夫TINUVIN 234、CHISORB 328。
优选地，所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂与亚磷酸酯类抗氧剂的混合物。
更优选地，所述抗氧剂中受阻酚类抗氧剂与亚磷酸酯类抗氧剂的质量比为1：1。
可选地，所述受阻酚类抗氧剂为抗氧剂1076。
可选地，所述亚磷酸酯类抗氧剂为PEP-36和/或抗氧剂627AV。
所述高亮黑免喷涂尼龙组合物还可以包括0.2～1重量份的润滑剂。
优选地，所述润滑剂为聚乙烯类润滑剂。
可选的，所述聚乙烯类润滑剂为润滑剂A-C540A和/或617A。
本发明还保护上述高亮黑免喷涂尼龙组合物的制备方法，包括如下步骤：
将尼龙树脂、光稳定剂、抗氧剂、所述有机黑色粉组合物混合，加至挤出机中，经熔融挤出造粒，得到所述高亮黑免喷涂尼龙组合物。
优选地，所述挤出机为双螺杆挤出机，螺杆长径比为(25～40)：1；挤出温度为260～300℃、螺杆转速250～350r/min、喂料转速30～60r/min。
本发明还保护上述高亮黑免喷涂尼龙组合物在制备汽车仪表盘护板、进气格栅中的应用。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明提供了一种有机黑色粉组合物，加至透明树脂基材中能够使得材料具有高光泽度、高黑度，且具有良好的抗老化性能。本发明还提供了一种含有有机黑色粉组合物的高亮黑免喷涂尼龙组合物，其60°光泽度≥90，L值(SCE)≤1，且经500小时氙灯△E≤1.5。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。
实施例及对比例中的原料均可通过市售得到，具体如下：
Figure BDA0003319661820000041
除非特别说明，本发明采用的试剂、方法和设备为本技术领域常规试剂、方法和设备。
实施例1～8
实施例1～8提供一种有机黑色粉组合物，组分含量见表1，制备方法如下：
按表1将有机绿色粉、有机红色粉和有机黄色粉混合均匀，再与超支化聚酯树脂分散剂共混，于打粉机中在常温下、转速800～2000r/min搅拌2～5min，得到有机黑色粉组合物。
表1实施例1～8的有机黑色粉组合物的组分含量(重量份)
Figure BDA0003319661820000051
实施例9～23
实施例9～23提供一种尼龙组合物，组分含量见表2，制备方法如下：
按照表2将各组分混合，加至双螺杆挤出机中，经熔融挤出造粒，得到尼龙组合物；其中双螺杆挤出机的螺杆长径比为40：1；挤出温度为260～300℃、螺杆转速250～350r/min、喂料转速30～60r/min。
表2实施例9～23的尼龙组合物的组分含量(重量份)
Figure BDA0003319661820000052
Figure BDA0003319661820000053
Figure BDA0003319661820000061
对比例1～6
对比例1～6提供一种有机黑色粉组合物，组分含量见表3，制备方法如下：
按表1将有机绿色粉、有机红色粉和有机黄色粉混合均匀，再与超支化聚酯树脂分散剂共混，于打粉机中常温下、转速800～2000r/min搅拌2～5min，，得到有机黑色粉组合物。
表3对比例1～6有机黑色粉组合物的组分含量(重量份)
Figure BDA0003319661820000062
对比例7～17
对比例7～17提供一种尼龙组合物，组分含量见表4，制备方法如下：
按照表4将各组分混合，加至双螺杆挤出机中，经熔融挤出造粒，得到尼龙组合物；其中双螺杆挤出机的螺杆长径比为40：1；挤出温度为260～300℃、螺杆转速250～350r/min、喂料转速30～60r/min。
表2对比例7～17的尼龙组合物的组分含量(重量份)
Figure BDA0003319661820000063
Figure BDA0003319661820000071
性能测试
对上述实施例及对比例的尼龙组合物注塑为83mm×54mm×2mm尺寸的表面光滑的色板进行性能测试，具体方法如下：
光泽度：按照GB8807-1988塑料镜面光泽试验方法，使用德国BYK公司便携式三角度光泽度计检测60°下色板光泽度；
L值(SCE)：按照依据CIE 1976Lab标准颜色空间和计算方法标准方法，使用爱色丽7000A色差仪在SCE模式下，室温(20-25℃)，D65/10°光源，测量色板的L值；
抗老化性能：按照ISO 4892-2:2006标准方法，将色板进行500h氙灯老化处理，取出后检测老化前后的色差△E。
实施例9～23的测试结果见表5，对比例7～17的测试结果见表6。
表5实施例9～23的测试结果
9 10 11 12 13 14 15
光泽度 95.1 94.8 94.9 95.1 95.0 94.8 92.6
L值(SCE) 0.88 0.74 0.53 0.62 0.85 0.86 0.98
△E 1.46 1.02 1.15 1.38 1.47 1.46 1.48
16 17 18 19 20 21 22 23
光泽度 94.1 95.3 94.6 94.8 93.8 94.2 94.8 95.3
L值(SCE) 0.95 0.8 0.75 0.79 0.97 0.91 0.80 0.86
△E 1.47 1.48 1.36 1.42 1.28 1.39 1.39 1.41
表6对比例7～17的测试结果
7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17
光泽度 93.9 92.96 94.2 92.8 93.2 91.88 88.7 93.5 89.2 91.2 93.1
L值(SCE) 2.58 3.25 1.08 1.56 1.78 1.85 4.76 1.86 4.56 3.78 5.26
△E 1.38 1.56 3.24 1.31 1.56 1.63 0.88 4.25 1.02 1.48 1.86
根据表3的测试结果，实施例9～23制得的含有本发明所述有机黑色粉组合物的尼龙组合物均满足60°光泽度≥90，L值(SCE)≤1，经500小时氙灯△E≤1.5；这说明本发明的有机黑色粉加至透明尼龙基材中后能使材料兼具高光泽度、高亮黑、良好的抗老化性能。
由实施例9～13的测试结果，有机黑色粉组合物中有机绿色粉、有机红色粉和有机黄色粉的质量比为(20～35)：(15～35)：(10～20)时，尼龙组合物具有更高的光泽度、更低的L值(SCE)，说明亮黑程度更高，且△E值更低，说明抗老化性能更优。由实施例1、实施例8结合实施例9、实施例16，超支化聚酯树脂分散剂优选为聚苄氧基苄醇类树脂，且超支化聚酯含量≥94wt.％。
根据表4中对比例的测试结果，由对比例1～3、结合对比例7～9，可以看出，在使用其他种类的绿色、红色或黄色的有机色粉进行复配时，无法获得如本发明实施例的有机黑色粉组合物的兼具高亮黑、抗老化性能。
由对比例4、5结合对比例10、11，在使用线性聚合物分散剂，或尼龙树脂常用的EBS分散剂替代本发明的超支化聚酯树脂分散剂时，有机色粉无法有效分散，制得的尼龙组合物的L值(SCE)偏高，说明亮黑程度较差。根据对比例6结合对比例12，在不含有分散剂的情况下，尼龙组合物的亮黑程度和抗老化性能均较差。
由对比例13～15，使用常规的黑色颜料，如炭黑、溶剂黑、黑色母，均无法制得兼具高光泽度、高亮黑、抗老化的尼龙组合物。
由对比例16、17，尼龙树脂的透明度过低，或有机黑色粉组合物的含量过低，也会对尼龙组合物的亮黑程度、抗老化性能造成较大负面影响。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种有机黑色粉组合物，其特征在于，包括复合有机色粉和超支化聚酯树脂分散剂，所述复合有机色粉由质量比为(10～40):(10～40):(5～25)的有机绿色粉、有机红色粉和有机黄色粉组成；
所述有机绿色粉为溶剂绿3，所述有机红色粉为溶剂红225，所述有机黄色粉为颜料黄G。
2.根据权利要求1所述有机黑色粉组合物，其特征在于，所述有机绿色粉、有机红色粉和有机黄色粉的质量比为(20～35)：(15～35)：(10～20)。
3.根据权利要求1所述有机黑色粉组合物，其特征在于，所述有机黑色粉组合物中超支化聚酯树脂分散剂占复合有机色粉的15～30wt.％。
4.根据权利要求1所述有机黑色粉组合物，其特征在于，所述超支化聚酯树脂分散剂中超支化聚酯含量≥94wt.％。
5.权利要求1～4任一项所述有机黑色粉组合物的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
将有机绿色粉、有机红色粉和有机黄色粉混合均匀后，再与超支化聚酯树脂分散剂共混，即得所述有机黑色粉组合物。
6.一种高亮黑免喷涂尼龙组合物，其特征在于，包括如下重量份的组分：
尼龙树脂85～98份，光稳定剂1～3份，抗氧剂0.2～1份，权利要求1～4任一项所述有机黑色粉组合物1～3份；所述尼龙树脂的透明度≥85％。
7.根据权利要求6所述高亮黑免喷涂尼龙组合物，其特征在于，所述光稳定剂为高分子量受阻胺光稳定剂和/或苯并三唑类光稳定剂。
8.根据权利要求6所述高亮黑免喷涂尼龙组合物，其特征在于，所述高亮黑免喷涂尼龙组合物还可以包括0.2～1重量份的润滑剂。
9.权利要求6或7所述高亮黑免喷涂尼龙组合物的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
将尼龙树脂、光稳定剂、抗氧剂、所述有机黑色粉组合物混合，加至挤出机中，经熔融挤出造粒，得到所述高亮黑免喷涂尼龙组合物。
10.权利要求6～8任一项所述高亮黑免喷涂尼龙组合物在制备汽车仪表盘护板、进气格栅中的应用。
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