CN114479409A - 一种耐高温耐注塑停留着色聚碳酸酯复合材料及其制备方法和应用 - Google Patents
一种耐高温耐注塑停留着色聚碳酸酯复合材料及其制备方法和应用 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种耐高温耐注塑停留着色聚碳酸酯复合材料及其制备方法和应用。所述聚碳酸酯复合材料包括如下组分：聚碳酸酯96～99重量份，第一黄色色粉0.1～2重量份，第二黄色色粉0.1～2重量份，红色色粉0～0.1重量份，钛白粉0.2～1.5重量份。第一黄色色粉为钒酸铋黄，第二黄色色粉为C.I.颜料黄191，红色色粉为萘环酮红。本发明通过向聚碳酸酯材料中添加特定比例黄色色粉、红色色粉复配后的色粉，产品为鲜黄色/橙色，且具有良好的耐高温耐注塑停留性能。
Description
技术领域
本发明涉及高分子材料美学产品颜色开发领域，特别涉及一种耐高温耐注塑停留着色聚碳酸酯复合材料及其制备方法和应用。
背景技术
聚碳酸酯(PC)具有优异的抗冲击、抗蠕变、尺寸稳定性和电气绝缘性，是一种性能优越的工程塑料，广泛应用于电气设备、电动工具、汽车制造等领域，在应用中除了对材料各项力学性能要求不断提高，同时还需要稳定的加工性能来满足产品生产的稳定性。
随着产品结构日益复杂化，注塑成型加工时间较长，因此生产时产品的质量稳定性以及颜色稳定性显得十分重要，聚碳酸酯(PC)虽然具有良好的耐温性，但是在注塑机中产时间停留也会导致降解老化，特别是颜色鲜艳的彩色材料，在注塑机中停留长时间停留也会出现逐步变色的现象。随着人们需求的多元化以及审美的提升，彩色电动工具日益增多，其中红黄色占比较高，如世界领先的电动工具制造商史丹利百得其工具的主要颜色都为鲜黄色。目前常规的黄色/橙色通常使用染料如喹啉黄/次甲基橙直接加入树脂中调色，但这种方法制备的黄色/橙色材料在经过长时间高温停留时变色比较严重。
现有技术中为保证PC材料注塑过程中耐高温耐注塑停留的问题，主要通过添加高效的抗氧剂。现有技术中有添加羟苯基三嗪类紫外线吸收剂，获得优良的耐候性；但只是描述了加入钛白粉后的耐候性能，并未考虑加入其他着色剂后的耐候性，且紫外吸收剂对颜色的稳定性提升有限。还有专利公开了一种耐高温的橙色材料及其制备方法，但其颜色L值低于60，且A/B值低于10，颜色鲜艳度已无法满足现有产品的要求。因此目前亟需一种更好的耐高温耐注塑停留的聚碳酸酯复合材料。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明提出了一种耐高温耐注塑停留着色聚碳酸酯复合材料及其制备方法和应用。所述聚碳酸酯复合材料包括聚碳酸酯、第一黄色色粉、第二黄色色粉、红色色粉和钛白粉。本发明通过向材料中添加特定比例黄色色粉、红色色粉复配后的色粉，产品为鲜黄色/橙色，且具有良好的耐高温耐注塑停留性能。
本发明提供一种耐高温耐注塑停留着色聚碳酸酯复合材料，包括如下组分：
进一步的，所述第一黄色色粉为0.2～1.5重量份，所述第二黄色色粉为0.2～1.5重量份，所述红色色粉为0.01～0.05重量份。
进一步的，所述第一黄色色粉与所述第二黄色色粉的重量比为(0.25～5)：1，优选为(0.4～3)：1。
进一步的，所述第一黄色色粉的粒径D50为0.5～1.5μm。粒径过大，着色力降低，粒径过小着色力提升，但耐热性能下降。
进一步的，所述第二黄色色粉的粒径D50为0.2～1.0μm。粒径过大，着色力降低，粒径过小着色力提升，但耐热性能下降。
进一步的，所述第一黄色色粉为钒酸铋黄，分子式为BiO4V。
进一步的，所述第二黄色色粉为C.I.颜料黄191；分子式为C17H13CaClN4O7S2，其结构如式(I)所示：
进一步的，所述红色色粉为萘环酮红；分子式为C18H6Cl4N2O，其结构如式(II)所示：
进一步的，所述钛白粉为金红石型钛白粉。
本发明还提供所述的耐高温耐注塑停留着色聚碳酸酯复合材料的制备方法，包括如下步骤：
按重量比加入烘干后的各组分，在高混机中混合3～10min，制得混合料；将所述混合料加入双螺杆挤出机中挤出造粒，双螺杆挤出机长径比为(25～75)：1，温度为250～300℃，螺杆转速为250～350r/min，喂料转速为30～60r/min，水冷拉条切粒即可得到所述耐高温耐注塑停留着色聚碳酸酯复合材料。
本发明还提供所述的耐高温耐注塑停留着色聚碳酸酯复合材料在制备黄色或橙色聚碳酸酯美学塑料制品中的应用。
综上，与现有技术相比，本发明达到了以下技术效果：
本发明通过向材料中添加特定比例黄色色粉、红色色粉复配后的色粉，产品为鲜黄色/橙色，且具有良好的耐高温耐注塑停留性能。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将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的实施例，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做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
本发明提供一种耐高温耐注塑停留着色聚碳酸酯(PC)复合材料，材料可以为黄色或者橙色，通过在材料中添加特定复配重量比以及特定种类的复合黄色着色剂，材料的耐注塑停留性能得到明显改善。本发明通过钒酸铋黄、C.I.颜料黄191以及萘环酮红三种色粉不同比例的搭配可以配制出不同的黄色/橙色聚碳酸酯，采用两种黄色颜料搭配少量红色染料复配，可以制备出耐高温耐注塑停留不变色的黄色/橙色聚碳酸酯(PC)复合材料。
本发明的聚碳酸酯复合材料中添加钒酸铋黄、C.I.颜料黄191和萘环酮红，钒酸铋黄作为无机金属化合物，耐高温性能十分优异，但其染色能力较低，很难满足现有应用中对于颜色的要求；C.I.颜料黄191是通过重氮化的2-氨基-5-甲基苯磺酸与1-(3-磺基苯基)-3-甲基-5-吡唑啉酮进行偶合反应，然后与氯化钙作用，生成的钙盐色淀，使其具有高的耐光牢度和耐热性；萘环酮红是以1，8-二氨基萘和四氯苯酐为原料，将两者缩合闭环得到产物，分子间碳氮碳氧双键使其具有较高的稳定性，具有良好耐温性能。钒酸铋黄与颜料黄通过均匀的分散在材料中显示颜色，两者并用可以保证颜色效果的同时具备优异的耐高温耐注塑停留性能；萘环酮红作为红色染料，通过在塑料的加工过程中失去其晶体结构并成为聚合物的分子链而达到融合，能够很好的与分散在材料中的黄色色粉同时作用显色，对颜色的鲜艳度影响很小，使材料呈现出鲜艳的红光黄或者橙色。
本发明提供一种耐高温耐注塑停留着色聚碳酸酯复合材料，包括如下组分：
优选的，所述第一黄色色粉为0.2～1.5重量份；
优选的，所述第二黄色色粉为0.2～1.5重量份；
优选的，所述红色色粉为0.01～0.05重量份；
本发明的耐高温耐注塑停留着色聚碳酸酯复合材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)按重量比加入烘干后的聚碳酸酯(PC)、第一黄色色粉、第二黄色色粉、红色色粉、钛白粉，在高混机中混合3～10min，制得混合料；
(2)将步骤(1)制备的混合料加入双螺杆挤出机中挤出造粒，螺杆挤出机长径比为(25～75)：1，温度为250～300℃，螺杆转速为250～350r/min，喂料转速为30～60r/min，水冷拉条切粒即可得到所述耐高温耐注塑停留着色聚碳酸酯复合材料。
实施例以及对比例中选用原料均可通过市售获得，具体如下：
聚碳酸酯(PC)：PC S-2000F；日本三菱；
第一黄色色粉1：钒酸铋黄，牌号Yellow 9010，粒径D50为0.64μm，德国凯佰(HEUCODUR)颜料；
第一黄色色粉2：钒酸铋黄，牌号Durovan 4901C，粒径D50为0.44μm，上海盈水贸易有限公司；
第二黄色色粉1：C.I.颜料黄191，牌号PV Fast Yellow HGR，粒径D50为0.29μm，科莱恩(Clariant)化工；
第二黄色色粉2：C.I.颜料黄191，牌号FX Yellow 1910，粒径D50为0.15μm，常熟市福欣颜料有限公司；
红色色粉：萘环酮红，牌号Techsol Red S-EG，常州亚邦塑胶染料；
钛白粉：钛白粉2233，德国康诺斯(KRONOS)；
喹啉黄：TECHSOL YELLOW E3G，常州亚邦塑胶染料有限公司；
次甲基橙89：829B，德国朗盛。
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
实施例1～23提供一种耐高温耐注塑停留黄色/橙色聚碳酸酯(PC)复合材料，具体组分含量见表1，制备过程如下：
将经过干燥的聚碳酸酯树脂与第一黄色色粉、第二黄色色粉、红色色粉、钛白粉按表1中的组成配方混合后加入到双螺杆挤出机挤出造粒，即得产品。
表1实施例组成配方(重量份)
对比例
对比例1～9提供一种黄色/橙色聚碳酸酯(PC)复合材料，具体组分含量见表2，制备过程如下：
将经过干燥的聚碳酸酯树脂与第一黄色色粉、第二黄色色粉、红色色粉、钛白粉、喹啉黄、次甲基橙89按表2中的组成配方混合后加入到双螺杆挤出机挤出造粒，即得产品。
表2对比例组成配方(重量份)
性能测试方法：
将上述配方制备的材料在鼓风烘箱中于90℃干燥4小时后，用注塑机注塑成83MM*54MM*2MM尺寸的表面无皮纹的光滑色板，注塑条件270℃，停留10s，连续注塑10模；注塑条件为温度270℃，分别停留60s、120s、240s连续注塑10模；注塑条件为温度300℃，分别停留60s、120s、240s连续注塑10模；将所有注塑好的色板放置在26℃的恒温室内冷却30min，用X-rite7000A色差仪在SCI模式下测量色板D65光源下的L、a、b值，a代表红绿值，b代表黄蓝值，L代表白黑值。取10模色板的平均值，以温度270度，停留10s作为基础，对比其余注塑条件下注塑色板的与基础的色差，色差计算按照CIE 1976L*a*b*色空间：⊿E*＝[(⊿L*)2+(⊿a*)2+(⊿b*)2]1/2。
实施例结果见表3，对比例结果见表4：
表3实施例实验结果
表4对比例实验结果
通过实施例1～23与对比例1～9可以看出，本发明通过在聚碳酸酯(PC)树脂中添加特定种类以及特定重量比例复配的复合着色剂制备得到的黄色/橙色聚碳酸酯(PC)复合材料具有明显改善的耐高温耐注塑停留性能。测试实施例1～23的聚碳酸酯复合材料的拉伸强度，测试标准为ISO527-2-2012，拉伸速率10mm/min，合格标准为>60MP，实施例1～23的聚碳酸酯复合材料的拉伸强度均大于60MP，说明其达到合格标准。
对比例1与实施例2相比，红色色粉超量；对比例2与实施例1相比，以喹啉黄代替第一黄色色粉和第二黄色色粉的混合物；对比例3与实施例1相比，以喹啉黄代替第二黄色色粉；对比例4与与实施例1相比，以喹啉黄代替第一黄色色粉；对比例5与实施例2相比，以喹啉黄代替第一黄色色粉和第二黄色色粉的混合物；对比例6与实施例1相比，以次甲基橙89代替第一黄色色粉和第二黄色色粉的混合物；对比例7与实施例1相比，以次甲基橙89代替第二黄色色粉；对比例8与实施例1相比，以次甲基橙89代替第一黄色色粉；对比例9与实施例2相比，以次甲基橙89代替第一黄色色粉和第二黄色色粉的混合物；以上对比例的耐高温耐注塑停留性能均不及实施例，说明本发明的第一黄色色粉、第二黄色色粉和红色色粉的特定种类和重量配比能够明显改善的耐高温耐注塑停留性能，比使用常见的喹啉黄、次甲基橙89具有更好的效果。
综上，本发明公开了一种耐高温耐注塑停留着色聚碳酸酯复合材料及其制备方法和应用。所述聚碳酸酯复合材料包括如下组分：聚碳酸酯96～99重量份，第一黄色色粉0.1～2重量份，第二黄色色粉0.1～2重量份，红色色粉0～0.1重量份，钛白粉0.2～1.5重量份。第一黄色色粉为钒酸铋黄，第二黄色色粉为C.I.颜料黄191，红色色粉为萘环酮红。本发明通过向聚碳酸酯材料中添加特定比例黄色色粉、红色色粉复配后的色粉，产品为鲜黄色/橙色，且具有良好的耐高温耐注塑停留性能。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，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 (11)
1.一种耐高温耐注塑停留着色聚碳酸酯复合材料，其特征在于，包括如下组分：
2.根据权利要求1所述的耐高温耐注塑停留着色聚碳酸酯复合材料，其特征在于，所述第一黄色色粉为0.2～1.5重量份，所述第二黄色色粉为0.2～1.5重量份，所述红色色粉为0.01～0.05重量份。
3.根据权利要求2所述的耐高温耐注塑停留着色聚碳酸酯复合材料，其特征在于，所述第一黄色色粉与所述第二黄色色粉的重量比为(0.25～5)：1。
4.根据权利要求1所述的耐高温耐注塑停留着色聚碳酸酯复合材料，其特征在于，所述第一黄色色粉的粒径D50为0.5～1.5μm。
5.根据权利要求1所述的耐高温耐注塑停留着色聚碳酸酯复合材料，其特征在于，所述第二黄色色粉的粒径D50为0.2～1.0μm。
6.根据权利要求1所述的耐高温耐注塑停留着色聚碳酸酯复合材料，其特征在于，所述第一黄色色粉为钒酸铋黄，分子式为BiO4V。
7.根据权利要求1所述的耐高温耐注塑停留着色聚碳酸酯复合材料，其特征在于，所述第二黄色色粉为C.I.颜料黄191；分子式为C17H13CaClN4O7S2，其结构如式(I)所示：
8.根据权利要求1所述的耐高温耐注塑停留着色聚碳酸酯复合材料，其特征在于，所述红色色粉为萘环酮红；分子式为C18H6Cl4N2O，其结构如式(II)所示：
9.根据权利要求1所述的耐高温耐注塑停留着色聚碳酸酯复合材料，其特征在于，所述钛白粉为金红石型钛白粉。
10.权利要求1～9任一项所述的耐高温耐注塑停留着色聚碳酸酯复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
按重量比加入烘干后的各组分，在高混机中混合3～10min，制得混合料；将所述混合料加入双螺杆挤出机中挤出造粒，双螺杆挤出机长径比为(25～75)：1，温度为250～300℃，螺杆转速为250～350r/min，喂料转速为30～60r/min，水冷拉条切粒即可得到所述耐高温耐注塑停留着色聚碳酸酯复合材料。
11.权利要求1～9任一项所述的耐高温耐注塑停留着色聚碳酸酯复合材料在制备黄色或橙色聚碳酸酯美学塑料制品中的应用。
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