CN114292420A - 一种具有抗紫外线功能的色母粒及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种具有抗紫外线功能的色母粒及其制备方法。色母粒包含以下重量份的组分：线性低密度聚乙烯30‑50份、色粉20‑40份、复合紫外线吸收剂2‑10份、光稳定剂GW540 2‑10份、复合抗氧剂2‑10份、分散剂10‑15份、润滑剂10‑15份；其中，复合紫外线吸收剂为紫外线吸收剂UVP327、紫外线吸收剂RMB和纳米二氧化钛的混合物；复合抗氧剂为抗氧剂1010和抗氧剂168的混合物。复合紫外线吸收剂、复合抗氧剂与光稳定剂GW540之间形成配合关系，共同提高色母粒的抗紫外线老化性能，延长应用本发明色母粒制备得到的产品的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，具体的，涉及一种具有抗紫外线功能的色母粒及其制备方法。
背景技术
色母粒是一种新型高分子材料专用着色剂，亦称颜料制备物，主要用在塑料上。色母由颜料或染料、载体和添加剂三种基本要素所组成，是把超常量的颜料均匀载附于树脂之中而制得的聚集体，可称颜料浓缩物，所以它的着色力高于颜料本身。加工时用少量色母料和未着色树脂掺混，就可达到设计颜料浓度的着色树脂或制品，具有广泛的应用价值。然而，目前现有的色母粒生产的制品具有不耐紫外线，容易老化的缺陷，例如人造草丝，使用普通的色母粒制备，在使用半年至一年就会老化，无法正常使用，需要翻新，大大增加了成本。因此，亟需开发一种耐紫外线的色母粒，以延长相关制品的使用寿命。
发明内容
为了克服现有技术中色母粒耐紫外线老化性能差的问题，本发明提供一种具有抗紫外线功能的色母粒及其制备方法。
为此，本发明提供一种具有抗紫外线功能的色母粒，包含以下重量份的组分：线性低密度聚乙烯30-50份、色粉20-40份、复合紫外线吸收剂2-11份、光稳定剂GW540 2-10份、复合抗氧剂2-10份、分散剂10-15份、润滑剂10-15份；
其中，复合紫外线吸收剂为紫外线吸收剂UVP327、紫外线吸收剂RMB和纳米二氧化钛的混合物；复合抗氧剂为抗氧剂1010和抗氧剂168的混合物。
优选的，所述紫外线吸收剂UVP327、紫外线吸收剂RMB和纳米二氧化钛的质量比为：1:1-4:0.1-0.5。
优选的，抗氧剂1010和抗氧剂168的质量比为：1-4:1。
优选的，所述色粉选自酞青蓝，永固黄、钛黄、镉黄、永固红、偶氮红、炭黑、蒽醌橙中的一种或多种。
优选的，所述分散剂选自硬脂酸镁、硬脂酸钙、聚乙烯蜡中的一种或多种。
优选的，所述润滑剂为乙撑双硬脂酰胺、季戊四醇硬脂酸酯、有机硅氧烷中的一种或多种。
优选的，具有抗紫外线功能的色母粒还包括重量份数为2-10份的抗静电剂。
优选的，所述抗静电剂选自乙氧基化烷基酸胺、甘油一硬脂酸酯中的一种或多种。
优选的，具有抗紫外线功能的色母粒还包括重量份数为1-5份的含氟聚合物加工助剂(PPA)。
优选的，具有抗紫外线功能的色母粒还包括重量份数为0.24-1.5份的氮化硅晶须。
优选的，所述氮化硅晶须为硅烷偶联剂改性的氮化硅晶须。
优选的，硅烷偶联剂改性的氮化硅晶须的制备方法，包括以下步骤：
将氮化硅晶须置于真空环境下焙烧，冷却后在无水乙醇中分散均匀，然后常压等离子处理，于硅烷偶联剂溶液中超声分散、清洗，取溶液上层悬浮晶须，过滤，清洗，干燥，得硅烷偶联剂改性的氮化硅晶须。
优选的，焙烧温度为550-650℃，焙烧时间为3-7h。
优选的，所述常压等离子处理时间为30-60min。
优选的，所述硅烷偶联剂为KH-550硅烷偶联剂。
优选的，所述硅烷偶联剂溶液的溶剂为乙醇，溶液的体积百分数为15-30％。
优选的，干燥方式为真空干燥，于50-70℃，干燥12-36h。
本发明进一步提供上述具有抗紫外线功能的色母粒的制备方法，包括以下步骤：将原料混合均匀，然后进行熔融共混、挤出、造粒、干燥，即得。
优选的，所述具有抗紫外线功能的色母粒的制备方法，包括以下步骤：将原料于100-120℃，500-1000r/min转速下混合均匀，于200-250℃下熔融，经100-500r/min转速下挤出，风冷造粒，50-70℃干燥3-10h，即得。
本发明的有益效果为：
1、本发明采用紫外线吸收剂UVP327、紫外线吸收剂RMB和纳米二氧化钛作为复合紫外线吸收剂，抗氧剂1010和抗氧剂168作为复合抗氧剂大大提高了色母粒的抗紫外线老化的性能，同时与光稳定剂GW540之间形成配合关系，共同提高色母粒的抗紫外线老化性能，使应用本发明色母粒制备得到的产品具有更久的使用寿命，大大降低了生产和使用成本，减少人力物力，具有广泛的应用价值。
2、本发明在色母粒原料中还添加有抗静电剂，避免了色母粒在使用过程中的静电积累，从而提高了产品的生产效率和产品品质。
3、使用普通的色母粒连续生产时间短，通常生产3-5天就需要停机换网，清理模头，严重影响生产效率，并且浪费原材料。因此，本发明还添加有PPA，能大大延长连续生产时间，如生产人造草丝，添加本专利功能色母粒可连续生产15天左右。另外，PPA在聚合物基体中以与基体不相容的小颗粒的形态存在，与金属口膜壁有较强的亲和力和低表面能，形成动力学涂层降低熔体的流动阻尼，相当于在塑料挤出机内壁形成一层动态平衡的氟化膜，将金属壁与溶体树脂分开，从而使获得表面光滑度和光亮度更高的产品。
4、本发明还添加有氮化硅晶须分散在混合材料中，形成了网架结构，一方面提高了力学加工性能，另一方面为静电荷的泄漏提供通路，与抗静电剂协同起到抗静电作用，避免了色母粒在使用过程中的静电积累。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都涉及本发明保护的范围。
本发明以下实施例中，线性低密度聚乙烯购自东莞市广源新材料科技有限公司，品牌：中石化广州，牌号2001。含氟聚合物加工助剂PPA购自东莞市华韵塑胶原料有限公司，品牌：美国杜邦，牌号：HTN51G15HSL；氮化硅晶须购自浙江亚美纳米科技有限公司，型号：AM-Si3N4-W-2，规格：10μm。
实施例1
本实施例提供一种具有抗紫外线功能的色母粒，包含以下重量份的组分：线性低密度聚乙烯40份、钛黄色粉30份、紫外线吸收剂8.5份(其中，2份UVP327、6份RMB和0.5份纳米二氧化钛)、光稳定剂GW540 5份、复合抗氧剂6份(4份抗氧剂1010，2份抗氧剂168)、硬脂酸镁12份、乙撑双硬脂酰胺12份、乙氧基月桂酷胺8份、PPA3份、硅烷偶联剂改性的氮化硅晶须1份。
其中，硅烷偶联剂改性的氮化硅晶须的制备方法，包括以下步骤：
将氮化硅晶须置于真空环境下600℃焙烧5h，冷却后在无水乙醇中分散均匀，然后常压等离子处理45min，于体积百分数为20％的KH-550硅烷偶联剂乙醇溶液中超声分散30min、清洗，取溶液上层悬浮晶须，过滤，清洗，60℃真空干燥24h，得硅烷偶联剂改性的氮化硅晶须。
本实施例还提供上述具有抗紫外线功能的色母粒的制备方法，包括以下步骤：将原料于110℃，800r/min转速下的高速混合机中混合均匀，然后转入双螺杆挤出机熔融共混，控制熔融温度220℃，螺旋杆转速为300r/min，挤出，风冷造粒，60℃真空干燥5h，即得。
实施例2
本实施例提供一种具有抗紫外线功能的色母粒，包含以下重量份的组分：线性低密度聚乙烯30份、酞青蓝色粉20份、紫外线吸收剂10份(其中，2份UVP327、8份RMB和0.2份纳米二氧化钛)、光稳定剂GW540 2份、复合抗氧剂10份(8份抗氧剂1010，2份抗氧剂168)、聚乙烯蜡10份、季戊四醇硬脂酸酯10份、甘油一硬脂酸酯10份、PPA1份、硅烷偶联剂改性的氮化硅晶须0.25份。
其中，硅烷偶联剂改性的氮化硅晶须的制备方法，包括以下步骤：
将氮化硅晶须置于真空环境下550℃焙烧7h，冷却后在无水乙醇中分散均匀，然后常压等离子处理30min，于体积百分数为15％的KH-550硅烷偶联剂乙醇溶液中超声分散30min、清洗，取溶液上层悬浮晶须，过滤，清洗，50℃真空干燥36h，得硅烷偶联剂改性的氮化硅晶须。
本实施例还提供上述具有抗紫外线功能的色母粒的制备方法，包括以下步骤：将原料于120℃，500r/min转速下的高速混合机中混合均匀，然后转入双螺杆挤出机熔融共混，控制熔融温度250℃，螺旋杆转速为100r/min，挤出，风冷造粒，70℃真空干燥3h，即得。
实施例3
本实施例提供一种具有抗紫外线功能的色母粒，包含以下重量份的组分：线性低密度聚乙烯50份、永固红色粉40份、紫外线吸收剂2.5份(其中，1份UVP327、1份RMB和0.5份纳米二氧化钛)、光稳定剂GW540 10份、复合抗氧剂2份(1份抗氧剂1010，1份抗氧剂168)、硬脂酸钙15份、甲基硅氧烷15份、乙氧基月桂酷胺2份、含氟聚合物加工助剂PPA5份、硅烷偶联剂改性的氮化硅晶须1.5份。
其中，硅烷偶联剂改性的氮化硅晶须的制备方法，包括以下步骤：
将氮化硅晶须置于真空环境下650℃焙烧3h，冷却后在无水乙醇中分散均匀，然后常压等离子处理60min，于体积百分数为30％的KH-550硅烷偶联剂乙醇溶液中超声分散30min、清洗，取溶液上层悬浮晶须，过滤，清洗，70℃真空干燥12h，得硅烷偶联剂改性的氮化硅晶须。
本实施例还提供上述具有抗紫外线功能的色母粒的制备方法，包括以下步骤：将原料于100℃，1000r/min转速下的高速混合机中混合均匀，然后转入双螺杆挤出机熔融共混，控制熔融温度200℃，螺旋杆转速为500r/min，挤出，风冷造粒，50℃真空干燥10h，即得。
实施例4
本实施例提供一种具有抗紫外线功能的色母粒，其与实施例1相比，区别仅在于省略乙氧基月桂酷胺。
实施例5
本实施例提供一种具有抗紫外线功能的色母粒，其与实施例1相比，区别仅在于省略PPA。
实施例6
本实施例提供一种具有抗紫外线功能的色母粒，其与实施例1相比，区别仅在于省略硅烷偶联剂改性的氮化硅晶须。
实施例7
本实施例提供一种具有抗紫外线功能的色母粒，其与实施例1相比，区别仅在于使用未经改性的氮化硅晶须代替硅烷偶联剂改性的氮化硅晶须。
实施例8
本实施例提供一种具有抗紫外线功能的色母粒，其与实施例1相比，区别仅在于省略乙氧基月桂酷胺和硅烷偶联剂改性的氮化硅晶须。
对比例1
本对比例提供一种具有抗紫外线功能的色母粒，其与实施例8相比，区别仅在于UV531替换UVP327。
对比例2
本对比例提供一种具有抗紫外线功能的色母粒，其与实施例8相比，区别仅在于UV531替换紫外线吸收剂RMB。
对比例3
本对比例提供一种具有抗紫外线功能的色母粒，其与实施例8相比，区别仅在于纳米氧化锌替换纳米二氧化钛。
对比例4
本对比例提供一种具有抗紫外线功能的色母粒，其与实施例8相比，区别仅在于抗氧剂DLTP替换抗氧剂1010。
对比例5
本对比例提供一种具有抗紫外线功能的色母粒，其与实施例8相比，区别仅在于抗氧剂DLTP替换抗氧剂168。
对比例6
本对比例提供一种具有抗紫外线功能的色母粒，其与实施例8相比，区别仅在于光稳定剂HPT替换光稳定剂GW540。
实验例1
将实施例1-8及对比例1-6的色母粒分别按6％添加到线形低密度聚乙烯(LDPE)中，用注塑机注塑色牌和拉伸样条，用吹膜机吹塑薄膜，进行光照抗老化试验。测试方法为：采用氙灯模拟太阳光，老化5000h，测试老化后的拉伸强度和断裂伸长率(按照GBT13022-1991《塑料薄膜拉伸性能试验方法》中规定进行测定)相对于未老化时的保持率。结果见表1。
表1.不同色母粒的抗老化效果
| 老化后拉伸强度保持率(％) | 老化后断裂伸长率保持率(％) | |
| 实施例1 | 93.7 | 97.3 |
| 实施例2 | 91.9 | 95.4 |
| 实施例3 | 92.4 | 94.9 |
| 实施例4 | 90.8 | 91.2 |
| 实施例5 | 92.4 | 93.7 |
| 实施例6 | 85.6 | 88.4 |
| 实施例7 | 87.8 | 90.2 |
| 实施例8 | 82.2 | 86.3 |
| 对比例1 | 73.2 | 81.3 |
| 对比例2 | 73.0 | 79.4 |
| 对比例3 | 77.4 | 80.5 |
| 对比例4 | 76.0 | 79.0 |
| 对比例5 | 77.1 | 80.3 |
| 对比例6 | 71.2 | 75.6 |
由上表数据可知，本发明的色母粒具有良好的抗紫外线老化的效果，其中复合紫外线吸收剂、复合抗氧剂与光稳定剂GW540之间形成配合关系，其中任意一种组分的改变均会显著降低色母粒的抗紫外线效果。
实验例2
将实施例1-8的色母粒分别按6％添加到线形低密度聚乙烯(LDPE)中，用注塑机注塑色牌和拉伸样条，用吹膜机吹塑薄膜，进行表面电阻测试，表面电阻测试方法按照GB/T1410-2006《固体绝缘材料体积电阻率和表面电阻率试验方法》执行，结果如表2。
表2不同色母粒的抗静电效果
由上表数据可知，本发明的色母粒具有较好的抗静电效果，尤其是同时添加有抗静电剂和硅烷偶联剂改性的氮化硅晶须时，抗静电效果显著提升。实施例4中未添加抗静电剂、实施例7未添加硅烷偶联剂改性的氮化硅晶须，实施例8未添加抗静电剂和硅烷偶联剂改性的氮化硅晶须，色母粒的抗静电效果均显著降低。实施例7采用未经改性的氮化硅晶须，其与体系的相容性降低，从而导致色母粒的抗静电效果有所下降。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种具有抗紫外线功能的色母粒，其特征在于，包含以下重量份的组分：线性低密度聚乙烯30-50份、色粉20-40份、复合紫外线吸收剂2-11份、光稳定剂GW540 2-10份、复合抗氧剂2-10份、分散剂10-15份、润滑剂10-15份；
其中，复合紫外线吸收剂为紫外线吸收剂UVP327、紫外线吸收剂RMB和纳米二氧化钛的混合物；复合抗氧剂为抗氧剂1010和抗氧剂168的混合物。
2.根据权利要求1所述的具有抗紫外线功能的色母粒，其特征在于，紫外线吸收剂UVP327、紫外线吸收剂RMB和纳米二氧化钛的质量比为：1:1-4:0.1-0.5。
3.根据权利要求1所述的具有抗紫外线功能的色母粒，其特征在于，抗氧剂1010和抗氧剂168的质量比为：1-4:1。
4.根据权利要求1所述的具有抗紫外线功能的色母粒，其特征在于，所述色粉选自酞青蓝，永固黄、钛黄、镉黄、永固红、偶氮红、炭黑、蒽醌橙中的一种或多种；
和/或，所述分散剂选自硬脂酸镁、硬脂酸钙、聚乙烯蜡中的一种或多种；
和/或，所述润滑剂选自乙撑双硬脂酰胺、季戊四醇硬脂酸酯、有机硅氧烷中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的具有抗紫外线功能的色母粒，其特征在于，还包括重量份数为2-10份的抗静电剂。
6.根据权利要求5所述的具有抗紫外线功能的色母粒，其特征在于，所述抗静电剂选自乙氧基化烷基酸胺、甘油一硬脂酸酯中的一种或多种。
7.根据权利要求1所述的具有抗紫外线功能的色母粒，其特征在于，还包括重量份数为1-5份的PPA。
8.根据权利要求1-7任一项所述的具有抗紫外线功能的色母粒，其特征在于，还包括重量份数为0.24-1.5份的氮化硅晶须。
9.根据权利要求8所述的具有抗紫外线功能的色母粒，其特征在于，氮化硅晶须为硅烷偶联剂改性的氮化硅晶须；其制备方法包括以下步骤：将氮化硅晶须置于真空环境下焙烧，冷却后在无水乙醇中分散均匀，然后常压等离子处理，于硅烷偶联剂溶液中超声分散、清洗，取溶液上层悬浮晶须，过滤，清洗，干燥，得硅烷偶联剂改性的氮化硅晶须。
10.根据权利要求1-9任一项所述的具有抗紫外线功能的色母粒的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将原料混合均匀，然后进行熔融共混、挤出、造粒、干燥，即得。
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| GR01 | Patent grant | ||
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