CN114196110B - 一种薄膜级聚丙烯着色母粒及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种薄膜级聚丙烯着色母粒，按质量百分比计，其原料的主要组分为：等规均聚聚丙烯28%～43%、无机颜料55%～70%、分散剂0.2%～1.05%、耐候剂0.5%～1.8%。该薄膜级聚丙烯着色母粒配方体系中着色颜料含量高，但着色颜料在薄膜级聚丙烯着色母粒中分散良好，着色均匀，色差低；薄膜级聚丙烯着色母粒的白度、色差值、耐候性和水分含量均符合薄膜级聚丙烯着色母粒的产品标准。本发明还公开了一种薄膜级聚丙烯着色母粒的制备方法，采用双转子连续混炼机混炼和挤出连续作业，工艺流程简单，生产成本低，适于批量化生产。

Description

一种薄膜级聚丙烯着色母粒及制备方法
技术领域
本发明涉及色母粒生产技术领域，具体涉及一种薄膜级聚丙烯着色母粒及制备方法。
背景技术
聚丙烯广泛应用于包装、电子电器、医疗用品等领域，是一种用途较为广泛的热塑性树脂，其中食品塑料包装大多是聚丙烯塑料制品。现有生产工艺中着色母粒大多采用双螺杆挤出机，该制备工艺一般适用于处理低浓度颜料分散，当色母粒中颜料含量高于50％应用于薄膜着色时容易出现颜料分散不良，透光率不稳定，且色差不好控制等问题。
发明专利CN109265829A公开了一种PP色母粒的制备方法，其选用无规聚丙烯做为载体先将其破碎，然后加入分散剂搅拌处理40-50min，再加入颜料继续搅拌30-40min,最后再通过双螺杆挤出机将其挤出造粒得到PP色母粒成品；该方法制备成的色母粒具有着色均匀，色差低等优点，但是工艺流程复杂，成本高，不适合批量化生产。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺陷，提供一种薄膜级聚丙烯着色母粒，通过优选主要组分含量，改善高颜料含量色母粒的颜料分散度、白度、耐候性和色差。
为了实现上述技术效果，本发明的技术方案为：一种薄膜级聚丙烯着色母粒，按质量百分比计，其原料的主要组分为：等规均聚聚丙烯28％～43％、无机颜料55％～70％、分散剂0.2％～1.05％、耐候剂0.5％～1.8％。进一步的，均聚聚丙烯的等规指数≥96％。
优选的技术方案为，所述颜料为氯化法或硫酸法制备的金红石型钛白粉，平均粒径为0.20～0.35μm；当颜料颗粒大小为光波长的一半时，对光的散射最高，若颗粒过大或过小，则发生透射，遮盖力性能下降。
优选的技术方案为，所述分散剂为N，N-乙撑双硬脂酰胺。分散剂的型号为选自日本花王公司EB-FF和马来西亚KLK公司EBS-SF的至少一种。
优选的技术方案为，所述耐候剂由无酚结构羟胺类抗氧剂和受阻胺类光稳定剂组合而成，所述无酚结构羟胺类抗氧剂与受阻胺类光稳定剂的质量之比为1：(1.1～2.0)，更优选为1：(1.40～1.7)。进一步的，薄膜级聚丙烯着色母粒原料的主要组分为：等规均聚聚丙烯28％～43％、无机颜料55％～70％、分散剂0.2％～1.05％、耐候剂0.5％～1.1％。
优选的技术方案为，所述无酚结构羟胺类抗氧剂为双(十八烷基)羟胺，所述受阻胺类光稳定剂为癸二酸双(2,2,6,6-四甲基哌啶醇)酯(光稳定剂770)。
优选的技术方案为，所述均聚聚丙烯的熔融指数为8.00～16.00g/10min；熔融指数测试温度为230℃，砝码标准重量为2.16kg。
本发明的目的之二在于提供一种薄膜级聚丙烯着色母粒的制备方法，按质量百分比计，薄膜级聚丙烯着色母粒的其原料的主要组分为：等规均聚聚丙烯28％～43％、无机颜料55％～70％、分散剂0.2％～1.05％、耐候剂0.5％～1.1％；制备方法包括以下步骤：
S1：按比例配置着色母粒原料组分；
S2：将S1的着色母粒组分置于双转子连续混炼机中高速剪切混炼，所述双转子连续混炼机的混炼室温度为190～220℃，得到高分散熔融混合物；
S3：将S2的高分散熔融混合物通过双螺杆挤出机挤出，挤出机前段温度为195～200℃，后段温度为225～230℃，模头温度为220～230℃，熔体温度保持在224～227℃挤出，切粒；
S4：S3所得粒料经脱水、干燥、筛选，得薄膜级聚丙烯着色母粒成品。
优选的技术方案为，S3为水下切粒，水下切粒的水温为60～70℃。
优选的技术方案为，所述S2中双转子连续混炼机料口温度为100～120℃。
优选的技术方案为，所述双转子连续混炼机的双转子转速为500～600rpm。
本发明的优点和有益效果在于：
该薄膜级聚丙烯着色母粒配方中着色颜料含量高，但着色颜料在薄膜级聚丙烯着色母粒中分散良好，着色均匀，色差低；
薄膜级聚丙烯着色母粒的色差值、耐候性和水分含量均符合薄膜级聚丙烯着色母粒的产品标准；
薄膜级聚丙烯着色母粒的制备方法中采用双转子连续混炼机预先混炼材料，混炼和挤出连续作业，工艺流程简单，生产成本低，适于批量化生产。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例
实施例1-3的原料按照下表配置：
Figure BDA0003430866870000031
Figure BDA0003430866870000041
原料组成中均聚聚丙烯的型号为Y 2600T，均聚聚丙烯的熔融指数为8.00～16.00g/10min；熔融指数测试温度为230℃，砝码标准重量为2.16kg；该型号聚丙烯等规指数≥96％；金红石型钛白粉是氯化法或硫酸法制备，平均粒径为0.20～0.35μm。
实施例1-5薄膜级聚丙烯着色母粒的制备方法为：
S1：将所有材料分别通过智能失重式计量秤喂入混炼机中(1300Kg/h)；
S2：混炼机料口温度控制为110～115℃，混炼室区域温度控制为205～215℃，通过双转子以转速600rpm进行混炼，得高分散熔融混合物；
S3：混炼成的熔融混合物通过双螺杆挤出机挤出，挤出机前段温度控制为195～200℃，后段温度控制为225～230℃，模头温度控制为220～230℃，熔体温度保持在225～227℃挤出；
S4：将挤出的高分散熔融混合物通过模头后采用水下切粒，水温工艺温度控制为60～70℃，切粒后的着色母粒依次经脱水、干燥、筛选，得到圆形颗粒成品，取样检测。
实施例6-11基于实施例3，区别在于：
实施例6的S2：混炼机料口温度控制为100～105℃，混炼室区域温度控制为190～195℃，双转子转速550rpm进行混炼，得高分散熔融混合物；
实施例7的S2：混炼机料口温度控制为115～120℃，混炼室区域温度控制为210～220℃，双转子转速500rpm进行混炼，得高分散熔融混合物；
实施例8的S2：混炼机料口温度控制为115～120℃，混炼室区域温度控制为210～220℃，双转子转速650rpm进行混炼，得高分散熔融混合物；
实施例9的水下切粒水温为53～58℃；
实施例10的水下切粒水温为72～76℃；
对比例1：
按质量百分比计，其原料的主要组分为：均聚聚丙烯(型号为Y2600T)38.30％、氯化法金红石型钛白粉60.00％、N，N-乙撑双硬脂酰胺分散剂1.05％、耐候剂0.65％，耐候剂是由0.25％无酚结构羟胺类抗氧剂双(十八烷基)羟胺和0.40％光稳定剂770。对比例薄膜级聚丙烯着色母粒的制备方法如下：
双螺杆挤出机一区温度170℃，二区至十二区温度从190℃开始每区温度阶梯式增加5℃，并通过螺杆转速600rpm进行高速剪切得到高分散熔融混合物，混炼成的高分散熔融混合物通过模头后进行水下切粒，切粒后的着色母粒依次经脱水、干燥、筛选，得到圆形颗粒成品，取样检测；熔体温度保持在235～240℃，模头温度控制为230℃，水温控制为60～70℃。
薄膜级聚丙烯着色母粒性能测试(平行测试20组数据，取平均值)：
1、颜料分散性能检测：测试标准HG/T4768.5-2014，合格品标准：≤3.00bar/g；
2、色差值：测试标准GB/T3979-2008，合格品标准：△E≤0.3；
3、耐候性：测试标准ISO 4892-2，合格品标准：△E≤5.0。
4、白度值:测试标准ASTM E313-10，合格品标准:≥90.00％
5、水分含量：测试标准GB/T 6284-2006，合格品标准：≤1500ppm。
实施例和对比例薄膜级聚丙烯着色母粒性能检测结果见下表：
Figure BDA0003430866870000051
Figure BDA0003430866870000061
实施例1-10的颜料分散性能、色差值、耐候性、白度值和水分含量均满足薄膜级聚丙烯着色母粒合格品标准，对比例1的颜料分散性能不满足薄膜级聚丙烯着色母粒合格品标准。
实施例1中钛白粉含量为56％，基于相同的生产工艺，钛白粉含量低有利于提高着色母粒试样颜料在塑料中的分散性能；
实施例2采用硫酸法制备的金红石型钛白粉，在遮盖力、流动性能等方面氯化法的金红石型钛白粉优于硫酸法金红石型钛白粉，实施例2的白度、分散性能、色差值、耐候性均较实施例3略差；
实施例4和5中N，N-乙撑双硬脂酰胺的含量均为1.05％，花王EB-FF的分散性略优于KLK EBS-SF。
实施例6混炼机料口温度100～105℃，混炼室区域温度190～195℃，着色母粒原料软化程度低，基于相同时长的混炼，原料混炼不充分，不利于着色母粒颜料在塑料中分散性能的提高；混炼室区域的温度进一步降低(低于190°)，除原料混炼不充分外，还会导致混炼设备的密炼仓磨损明显增加。
实施例7和8混炼室区域温度控制为210～220℃，原料充分软化，更有利于原料混合均匀，但实施例8中的双转子转速过快，剪切力过强，着色母粒分散性能较实施例3略差；
实施例9-10水下切粒的水温过高或过低均会导致着色母粒含水量的明显增加。
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，在不脱离本发明技术原理的前提下，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 (5)

1.一种薄膜级聚丙烯着色母粒的制备方法，其特征在于，按质量百分比计，薄膜级聚丙烯着色母粒的其原料的主要组分为：等规均聚聚丙烯28%～43%、无机颜料55%～70%、分散剂0.2%～1.05%、耐候剂0.5%～1.8%；制备方法包括以下步骤：
S1：按比例配置着色母粒原料组分；
S2：将S1的着色母粒组分置于双转子连续混炼机中高速剪切混炼，所述双转子连续混炼机的混炼室温度为190～220℃，得到高分散熔融混合物；
S3：将S2的高分散熔融混合物通过双螺杆挤出机挤出，挤出机前段温度为195～200℃，后段温度为225～230℃，模头温度为220～230℃，熔体温度保持在224～227℃挤出，切粒；
S4：S3所得粒料经脱水、干燥、筛选，得薄膜级聚丙烯着色母粒成品；
所述颜料为氯化法或硫酸法金红石型钛白粉，平均粒径为0.20～0.35μm；所述分散剂为N，N-乙撑双硬脂酰胺；
S3为水下切粒，水下切粒的水温为60～70℃；
所述双转子连续混炼机的双转子转速为500～600rpm。
2.根据权利要求1所述的薄膜级聚丙烯着色母粒的制备方法，其特征在于，所述耐候剂由无酚结构羟胺类抗氧剂和受阻胺类光稳定剂组合而成，所述无酚结构羟胺类抗氧剂与受阻胺类光稳定剂的质量之比为1：（1.1～2.0）。
3.根据权利要求2所述的薄膜级聚丙烯着色母粒的制备方法，其特征在于，所述无酚结构羟胺类抗氧剂为双（十八烷基）羟胺，所述受阻胺类光稳定剂为癸二酸双（2,2,6,6-四甲基哌啶醇）酯。
4.根据权利要求1所述的薄膜级聚丙烯着色母粒的制备方法，其特征在于，所述均聚聚丙烯的熔融指数为8.00～16.00g/10min；熔融指数测试温度为230℃，砝码标准重量为2.16kg。
5.根据权利要求1所述的薄膜级聚丙烯着色母粒的制备方法，其特征在于，所述S2中双转子连续混炼机料口温度为100～120℃。
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