CN115612178A

CN115612178A - 一种多面体特殊效应颜料及其制备方法和免喷涂材料

Info

Publication number: CN115612178A
Application number: CN202211198065.2A
Authority: CN
Inventors: 朱秀梅; 陈平绪; 叶南飚; 黄险波
Original assignee: Kingfa Science and Technology Co Ltd
Current assignee: Kingfa Science and Technology Co Ltd
Priority date: 2022-09-29
Filing date: 2022-09-29
Publication date: 2023-01-17

Abstract

本发明公开了一种多面体特殊效应颜料及其制备方法和免喷涂材料，所述多面体特殊效应颜料按重量份计，包括以下组分：效应颜料100份；分散偶联剂0.5‑10份；热固性树脂25‑200份。本发明提供的多面体特殊效应颜料应用到免喷涂材料中，可以有效保护效应颜料、提高相容性并减少翻转从而改善熔接痕、流痕等外观缺陷。

Description

一种多面体特殊效应颜料及其制备方法和免喷涂材料

技术领域

本发明属于特殊效应颜料技术领域，具体涉及一种多面体特殊效应颜料及其制备方法和免喷涂材料。

背景技术

片状特殊效应效果颜料由于其光学特性、随色异角效应、遮盖性和屏蔽性等优异性能而广泛用于工业涂料、印刷油墨和塑料加工业等领域。但效应颜料有其固有缺陷：

第一，由于效应颜料，如铝本身的化学性质较活泼，容易被氧气、水以及酸碱等外界因素所腐蚀，导致其光泽度下降、甚至因大量氢气的产生而发生危险；第二，效应颜料均为无机物，与树脂间的相容性天然不佳，使得效应颜料在载体中分散不理想；第三，效应颜料为片状，使用在塑料加工业时，容易因取向差异而导致制件外观出现流痕和熔接线等外观缺陷的问题。

针对这些问题，有现有技术采用的是制备热固性效应颜料母粒的方式，将效应颜料混合分散到热固性树脂中，并涂覆成膜后固化，造粒，得到热固性效应颜料母粒，包覆后效应色粉粒度增大从而难以取向翻转；但是该方法采用涂覆成膜后造粒获得的单颗母粒是无数效应颜料的集合体，颜料分散性不理想，往往具有很大的粒径，需要大幅提高颜料使用量(母粒用量达到10-30％)；而且此方法为纯物理包覆，在后续强剪切环境容易造成包覆层脱落。

还有的采用固化后的甲基丙烯酸甲酯经过破碎成多面体状，作为颜料的基体，再通过磁控溅射镀膜工艺，实现铝单质在多面基体表面的沉积，制备出多面体金属效果颜料，流痕几乎完全消除，熔接痕亦大幅度减轻；该方法能够改善因片状效果颜料翻转而导致的接痕，但是铝包覆在多面体的表面，无法实现对金属效果颜料的保护，且也未能改善金属与树脂间的相容性。

因此，如何有效保护效应颜料，并且提高树脂基体与效应颜料之间的相容性和分散性以减少注塑时产品出现的流痕、熔接线等现象，是亟需解决的问题。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺陷，本发明提出了一种多面体特殊效应颜料及其制备方法和免喷涂材料。本发明通过对常规免喷涂材料中的效应颜料进行改进，研发出一种多面体特殊效应颜料，将其应用到免喷涂材料中，可以有效保护效应颜料、提高相容性并减少翻转从而改善熔接痕、流痕等外观缺陷。

具体通过以下技术方案实现：

一种多面体特殊效应颜料，按重量份计，包括以下组分：

效应颜料 100份；

分散偶联剂 0.5-10份；

热固性树脂 25-200份。

进一步地，所述效应颜料为金属粉和/或珠光粉。效应颜料的平均粒径可以为3-500μm。

更进一步地，所述金属粉选自铝粉、铜粉、金粉、银粉、锌粉、锡粉、铁粉和镍粉中的一种或多种。

更进一步地，所述珠光粉选自云母涂覆珠光粉、氯氧化铋结晶珠光粉、二氧化硅涂覆珠光粉、硅酸铝盐涂覆珠光粉、硼酸铝盐涂覆珠光粉或氧化铋涂覆珠光粉中的一种或几种。所述珠光粉表面至少包覆一层金属氧化物，所述金属氧化物为氧化铝、二氧化锡、二氧化钛、氧化铁、氧化锑或氧化锌的一种或多种。

优选地，所述效应颜料的径厚比为(20-50)：1。

更优选地，所述效应颜料的径厚比为(30-50)：1。“径厚比”是指效应颜料的直径与厚度的比值。

本方案对效应颜料进行了热固性树脂的包覆，可极大地缓解和改善片状颜料的破碎和翻转问题，故本方案可以使用更高径厚比的效应颜料，从而进一步提高单位用量效应颜料的金属/珠光效果，可以减少效应颜料的最终用量，降低成本。

进一步地，所述分散偶联剂为钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、硅烷偶联剂、硬脂酸类化合物、聚乙烯蜡类化合物、聚酯类化合物、聚醚类化合物和配位型稀土有机聚合物中的一种或多种。分散偶联剂促进了热固性树脂对效应颜料的分散和包覆作用。

进一步地，所述热固性树脂为环氧树脂、酚醛树脂、丙烯酸树脂、透明聚氨酯、不饱和聚酯、聚酰亚胺树脂、氰酸酯树脂、乙烯基树脂或光固化树脂中的一种或多种。所述热固性树脂可常温固化，优选所述热固性树脂的透光度高于88％，以保证效应颜料的金属/珠光效果不会因被透明度不够高的热固性树脂所包覆而受损。透光度的测试标准为GB/T 2410-2008。

本发明还提供上述多面体特殊效应颜料的制备方法，包括以下步骤：

按照配比称取各组分，将效应颜料、热固性树脂和分散偶联剂投入混合机，进行充分搅拌，待固化后，进行破碎处理，得到所述多面体特殊效应颜料。

本发明提供的多面体特殊效应颜料可以应用在工业涂料、印刷油墨或免喷涂塑料加工等领域中。

本发明还提供一种免喷涂材料，其特征在于，按重量份计，包括以下组分：

热塑性树脂 100份；

权利要求1-8任一项所述的多面体特殊效应颜料 0.38-6.2份。

进一步地，所述热塑性树脂为聚烯烃类树脂、苯乙烯类树脂、聚氯乙烯类树脂、聚酯类树脂、聚碳酸酯类树脂、聚酰胺类树脂、聚甲基丙烯酸甲酯或聚氨酯中的一种或多种。

进一步地，所述免喷涂材料还可以包括0.1-35份的助剂。

进一步地，所述助剂可以为阻燃剂、抗氧剂、增韧剂、成核剂、润滑剂、相容剂、稳定剂、增塑剂或抗静电剂中的一种或多种。

常规的免喷涂材料中，效应颜料的用量为0.5-5份，在本发明提供的免喷涂材料中，实际所需要的效应颜料的用量仅为0.3-2份，比常规的效应颜料用量少，还可达到符合要求的金属/珠光效果。

上述免喷涂材料的制备方法，包括如下步骤：

将热塑性树脂、所述多面体特殊效应颜料和助剂(如有)经熔融混合、挤出造粒，得到所述免喷涂材料。

优选地，所述挤出机为双螺杆挤出机。

优选地，所述挤出温度为170-320℃，螺杆转速为350-450rpm。

有益效果：

1、本发明采用热固性树脂包覆效应颜料，在破碎后，可以获得微米级不规则多面体形的特殊效应颜料，该多面体形的特殊效应颜料可避免未经修饰的片状效应颜料在注塑过程中因为片状取向差异而导致制件外观出现熔接痕缺陷的问题；

2、效应颜料本身与有机树脂等的相容性不理想，在免喷涂领域容易因为相容性问题导致流动速度低于树脂而出现流痕和熔接痕；采用热固性树脂包覆后，其相容性得到改善，可一定程度改善流痕和熔接痕缺陷；

3、热固性树脂包覆效应颜料形成稳定的不规则多面体形态，再加上中间有分散偶联剂将树脂与效应颜料键合构成化学包覆，一方面保证了制备时效果颜料在热固性树脂中的充分分散，从而破碎后获得尽可能未重叠的金属粉/珠光粉多面体，保证效应颜料用量不会增加；另一方面不会在注塑过程中发生包覆层脱落，使效应颜料耐剪切，不会因为挤出、注塑导致片状颜料被剪碎，从而最大程度保留产品的光亮度(L值)；

4、本发明对效应颜料进行了热固性树脂的包覆，可极大地缓解和改善片状颜料的破碎和翻转问题，故本发明可以使用更高径厚比的效应颜料，从而进一步提高单位用量效应颜料的金属/珠光效果，可以减少效应颜料的最终用量，降低成本；

5、可通过“物料配比、直接常温混合、再破碎”这种非常简便的方式获得本发明树脂包覆改性的多面体特殊效应颜料，改性过程不需要加热和溶剂处理，适合工业化批量操作。且本发明提供的多面体特殊效应颜料应用到免喷涂材料中，所需的用量也比常规的效应颜料用量少，进而降低了成本。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例5的多面体特殊效应颜料的电镜图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

<实施例和对比例的制备>

本发明实施例和对比例所用的原材料均来源于市购，但不限于这些材料：

效应颜料A：硅酸铝盐涂覆珠光粉，表面包覆二氧化钛，径厚比为50：1，平均粒径163μm，牌号KC9810A，购自福建坤彩材料科技；

效应颜料B：铝粉，径厚比为50：1，平均粒径50μm，牌号MK255，购自上海博怀化工有限公司

效应颜料C：铝粉，径厚比为20：1，平均粒径35μm，牌号MK235,购自上海博怀化工有限公司；

效应颜料D：铝粉，径厚比为30：1，平均粒径18μm，牌号XYC-718,购自合肥旭阳铝颜料有限公司；

效应颜料E：铝粉，径厚比为45：1，平均粒径85μm，牌号TH-5390,购自合肥旭阳铝颜料有限公司；

效应颜料F：铝粉，径厚比为15：1，平均粒径50μm，牌号COMPAL 4812K，购自佰利联新材料(深圳)有限公司；

效应颜料G：云母涂覆珠光粉，表面包覆二氧化钛，径厚比为20：1，平均粒径40μm，牌号M100,购自广州新幸晖化工；

效应颜料H：铜金粉，径厚比为20：1，平均粒径35μm，牌号300目通用型铜金粉，购自合肥旭阳铝颜料有限公司；

分散偶联剂A：聚酯类化合物，牌号

1100W，购自广州市穗博贸易；

分散偶联剂B：配位型稀土有机聚合物，牌号R1848，购自上海渝能化工科技；

热固性树脂A：丙烯酸树脂，透光度≥91％，牌号浙江卫星丙烯酸树脂，购自上海凯茵化工；

热固性树脂B：环氧树脂，透光度≥90％，牌号E-51，购自巴陵石化；

苯乙烯类树脂:ABS树脂，牌号ABS PA-757,购自奇美实业股份有限公司。

本发明实施例和对比例的制备方法如下：

S1：按照表1、3配比称取各组分，将效应颜料、热固性树脂和分散偶联剂投入混合机，进行充分搅拌，待固化后，进行破碎处理，得到特殊效应颜料；

S2：将特殊效应颜料加入到苯乙烯类树脂中，经双螺杆挤出机进行熔融混合、挤出造粒，得到免喷涂材料。其中，双螺杆挤出机的温度为170-320℃，螺杆转速为400rpm。

关于本说明书中“份”，除非特别说明，表示“重量份”。

<性能测试方法>

本发明各实施例和对比例的性能测试方法如下：

免喷涂金属/珠光效果(E)：将免喷涂材料注塑为100*50*2mm规格的色板，通过目视评判免喷涂效果，由4名试验人员进行判定，取平均值；评价标准为：0级，几乎无金属感/珠光感；1级，金属感/珠光感稍弱；2级，适中金属感/珠光感；3级，强金属感/珠光感；认为2级或3级为合格。

流痕及熔接线的可视化程度(V)：通过对200*30*2mm的样条模具进行改造制备特定模具，在靠近浇口位置上开设一个直径为5mm的孔洞，观察熔接线和流痕的可视程度，由4名试验人员进行判定，取平均值；评价标准为：1级，几乎无熔接线和流痕；2级，可接受的微弱熔接线和流痕；3级，较明显的熔接线和流痕；4级，明显的熔接线和流痕；

熔接线长度(L)：通过用卡尺测量可视化的熔接线从孔洞处延伸出来的长度；

综合外观效果指数(I)：用于评价免喷涂产品的综合外观效果，综合以上各项测试指标数据给出效果指数定义公式I＝E²/(V²*L^0.5)，其中E代表免喷涂金属/珠光效果，V代表流痕和熔接线的可视化程度，L代表熔接线长度；I值越大代表综合外观效果越理想。

表1.实施例1-9配方

表2.实施例1-9的外观测试结果

表3.对比例1-7配方

表4.对比例1-7的外观测试结果

由实施例1-7的测试数据可知，本发明提供的多面体特殊效应颜料应用到免喷涂材料中，表现出了良好的综合外观效果。

对比例1与实施例5相比，对比例1没有使用分散偶联剂，导致对比例1的免喷涂金属/珠光效果差，综合外观效果指数低。

对比例2与实施例5相比，对比例2中多面体特殊效应颜料的用量过多，对比例2中流痕及熔接线明显；对比例3与实施例5相比，对比例3中多面体特殊效应颜料的用量过少，导致对比例3中免喷涂金属/珠光效果差，综合外观效果指数低。

对比例4与实施例5相比，分散偶联剂用量超下限，导致对比例4的免喷涂金属/珠光效果差，综合外观效果指数低；对比例5与实施例5相比，分散偶联剂用量超上限，一定程度上影响了免喷涂金属/珠光效果，最终影响综合外观效果指数。

对比例6与实施例5相比，热固性树脂用量超下限，导致对比例6的流痕和熔接线明显；对比例7与实施例5相比，热固性树脂用量超上限，导致对比例7的免喷涂金属/珠光效果较差。

图1为根据本发明实施例5配方制得的多面体特殊效应颜料的电镜图，由图1可以看出，经过热固性树脂包覆改性的多面体铝粉，其粒径仅仅略大于铝粉且铝粉被充分分散。

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

1.一种多面体特殊效应颜料，其特征在于，按重量份计，包括以下组分：

效应颜料 100份；

分散偶联剂 0.5-10份；

热固性树脂 25-200份。

2.根据权利要求1所述的多面体特殊效应颜料，其特征在于，所述效应颜料为金属粉和/或珠光粉。

3.根据权利要求2所述的多面体特殊效应颜料，其特征在于，所述金属粉选自铝粉、铜粉、金粉、银粉、锌粉、锡粉、铁粉和镍粉中的一种或多种。

4.根据权利要求2所述的多面体特殊效应颜料，其特征在于，所述珠光粉选自云母涂覆珠光粉、氯氧化铋结晶珠光粉、二氧化硅涂覆珠光粉、硅酸铝盐涂覆珠光粉、硼酸铝盐涂覆珠光粉或氧化铋涂覆珠光粉中的一种或几种。

5.根据权利要求1所述的多面体特殊效应颜料，其特征在于，所述效应颜料的径厚比为(20-50)：1。

6.根据权利要求5所述的多面体特殊效应颜料，其特征在于，所述效应颜料的径厚比为(30-50)：1。

7.根据权利要求1所述的多面体特殊效应颜料，其特征在于，所述分散偶联剂为钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、硅烷偶联剂、硬脂酸类化合物、聚乙烯蜡类化合物、聚酯类化合物、聚醚类化合物和配位型稀土有机聚合物中的一种或多种。

8.根据权利要求1所述的多面体特殊效应颜料，其特征在于，所述热固性树脂为环氧树脂、酚醛树脂、丙烯酸树脂、透明聚氨酯、不饱和聚酯、聚酰亚胺树脂、氰酸酯树脂、乙烯基树脂或光固化树脂中的一种或多种。

9.一种根据权利要求1-8任一项所述的多面体特殊效应颜料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

10.一种免喷涂材料，其特征在于，按重量份计，包括以下组分：

热塑性树脂 100份；

权利要求1-8任一项所述的多面体特殊效应颜料 0.38-6.2份。