CN101372533B - 一种色晶及其用于塑料着色的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种色晶及其用于塑料着色的方法。它由如下组分和重量份数组成：载体0.1～80，润滑剂0.1～30，超级分散剂0.1～20，颜料0.1～50，抗氧剂0.1～5，填料0.1～30。将各组分按配比称量，采用高速混合机混合均匀，然后采用双辊塑炼机或三辊研磨机进行熔融混炼，然后破碎成色晶。本发明的色晶体积小、数目多、着色点多，着色的稳定性、均匀性显著提高。本发明以单一颜色的色晶作为色库，只需将其组合而拼出所需的颜色，容易控制库存、减少浪费。本发明的色晶能适用于自动喂料系统，着色剂不需预先混合，采用自动喂料进行计量添加，对于保持车间卫生洁净、减轻工人的劳动强度、避免烘料引起车间高温等方面具有重要意义。
Description
技术领域
本发明涉及高分子材料着色技术领域，具体的说，涉及一种色晶及其用于塑料着色的方法。
背景技术
塑胶着色经历了从色粉着色、染色造粒着色和色母粒这几个发展阶段。随着人们生活水平的不断提高，塑胶产品的着色已经成为必不可少的一个重要环节。塑胶着色技术的进步有利于提高产品的外观效果，对于提高产品附加值具有重要意义。
采用色粉着色时，由于色粉的份量较少(一般0.4～1％)，容易出现颜色不稳定、色纹、流纹、环境污染严重等问题。染色造粒技术虽然能够解决色粉着色的弊端，但由于其生产成本太高、塑料经历两次受热、制品的力学性能受到影响等原因，目前逐步被色母粒取代。采用普通色母粒着色对于批量大、品种少的产品着色具有明显优势，但是对于颜色品种较多、批量多、用量少的品种，色母粒制造商的成本较高，客户订货和应用时不灵活，产品合格率受到很多因素的影响，订货量不好把握，订货少时无法完成生产任务，订货多时造成浪费。这种情况长期困扰颜色品种多、批量小、更换颜色频率高的企业，如玩具、牙刷制品、钮扣、化妆品包装等企业。
发明内容
本发明的目的在于解决现有塑料制品着色存在的问题，提供一种颜色稳定性好、适于批量生产、库存问题容易解决的塑料制品着色方法。
本发明的另一个目的是提供上述着色方法所用到的色晶。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
本发明对现有塑胶着色技术进行改进，在色母粒配方中添加新型着色剂——单一颜色的色晶。通过制备30～50种基础单一颜色色晶作为色库，客户着色时只需将其组合就可拼出所需的颜色。为了达到良好的着色效果，所述色晶的厚度为0.1～0.5mm、长或宽为0.2～5.0mm的薄片，优选尺寸为：厚度0.1～0.2mm、长或宽0.5～1.5mm。
上述色晶由如下组分和重量份数组成：
载体 0.1～80 润滑剂 0.1～30
超级分散剂 0.1～20 颜料 0.1～50
抗氧剂 0.1～5 填料 0.1～30。
优选的组分和重量份数为：
载体 10～60 润滑剂 1～20
超级分散剂 2～10 颜料 0.1～50
抗氧剂 0.1～3 填料 0.1～30。
上述载体是指被着色的塑料。如被着色塑料为聚乙烯(PE)，则选用PE为载体；被着色塑料为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)，则选用ABS树脂为载体，依次类推。
上述超级分散剂是一种聚乙烯接枝物，即将熔融指数100～300(g/10min)的聚乙烯在过氧化物(如过氧化二丙苯等)的作用下与丙烯酸、苯乙烯单体进行熔融接枝的产物，接枝率为0.5～2％，优选的接枝率为0.8～1.5％。
上述润滑剂优选硬脂酸、硬脂酸盐、聚乙烯蜡、氧化聚乙烯蜡、乙烯-醋酸乙烯蜡(EVA蜡)、乙撑双硬脂酸酰胺(EBS)中的一种或几种的混合物。
上述抗氧剂优选酚类抗氧剂，如1076(β-(4-羟基-3，5二叔丁基苯基)丙酸正十八碳醇酯)或1010(四[β-(3，5二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯)；所述亚磷酸酯类抗氧剂为168(三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯)或626(季戊四醇酯双亚磷酸二(2，4-二特丁基苯基)酯)等。
上述的颜料根据需要可以是各种各样的颜料，可以是无机颜料如钛白粉、钛黄等，或有机颜料如酞青蓝、酞青绿等，也可以是染料等及其组合物。
上述填料优选碳酸钙、滑石粉、高岭土或硫酸钡等无机组分。
上述色晶的制备方法为：将各组分按配比称量，采用高速混合机混合均匀，然后采用双螺杆挤出机或密炼机熔融混炼，然后采用双辊机或多辊压片，最后破碎成色晶。或是将各组分按配比称量，采用高速混合机混合均匀，然后采用双辊塑炼机或三辊研磨机进行熔融混炼压片，然后破碎成色晶。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
(1)本发明的着色剂是单一颜色的色晶，该色晶具有体积小、数目多、着色点多的特点，因此着色的稳定性、均匀性显著提高。
(2)本发明以单一颜色的色晶作为色库，客户着色是只需将其组合而拼出所需的颜色，容易控制库存、减少浪费。
(3)本发明的色晶能适用于自动喂料系统，着色剂添加不需预先混合，而是采用自动喂料进行计量添加，即在塑料注塑和挤出成型加工过程中实现全自动、封闭式加料，对于保持车间卫生洁净、减轻工人的劳动强度、避免烘料引起车间高温等方面具有重要意义。
具体实施方式
实施例1～5为ABS色晶的配方，见表1。采用双螺杆挤出机在160～200℃的条件下熔融混炼，三辊机压片，然后破碎成色晶。
表1ABS色晶配方
| 材料 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 |
| ABS | 40 | 60 | 30 | 40 | 50 |
| 硬脂酸锌 | 1 | 0 | 1 | 0.5 | 1 |
| 聚乙烯蜡 | 3 | 2 | 1.5 | 5 | 7 |
| 氧化聚乙烯蜡 | 2 | 1 | 0.5 | 0 | 3 |
| 超级分散剂 | 2 | 1 | 4 | 5 | 3 |
| 钛白粉 | 40 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 群青 | 0 | 10 | 0 | 0 | 0 |
| 钛黄 | 0 | 0 | 15 | 0 | 0 |
| 酞青绿 | 0 | 0 | 0 | 8 | 0 |
| 碳黑 | 0 | 0 | 0 | 0 | 5 |
| 抗氧剂1076 | 0.2 | 0.2 | 0.2 | 0.2 | 0.2 |
| 抗氧剂168 | 0.4 | 0.4 | 0.4 | 0.4 | 0.4 |
| 碳酸钙 | 9.4 | 0 | 0 | 40.9 | 30.4 |
| 硫酸钡 | 0 | 34.6 | 0 | 0 | 0 |
| 滑石粉 | 0 | 0 | 59.6 | 0 | 0 |
| 颜色 | 白 | 蓝 | 黄 | 绿 | 黑 |
将上述色晶按不同的比例组合，拼出不同的颜色，配方及实验结果见表2。
表2色晶组合配方及其着色效果
| 色晶 | 色晶组合1 | 色晶组合2 | 色晶组合3 | 色晶组合4 | 色晶组合5 |
| 实施例1 | 3％ | 3.6％ | 1％ | 1.5％ | 0.5％ |
| 实施例2 | 0 | 0.4％ | 0 | 0 | 2.5％ |
| 实施例3 | 0 | 0 | 2.5％ | 0 | 0.2％ |
| 实施例4 | 0 | 0 | 0 | 2.5％ | 0 |
| 实施例5 | 1％ | 0 | 0.5％ | 0 | 1.8％ |
| 颜色 | 灰 | 亮白 | 杏黄 | 浅绿 | 深蓝 |
| 流纹/色纹 | 无 | 无 | 无 | 无 | 无 |
| 颜色均匀性 | 优 | 优 | 良好 | 优 | 良好 |
| 颜色稳定性 | 好 | 好 | 好 | 好 | 好 |
| 总色差△E | ≤0.3 | ≤0.3 | ≤0.5 | ≤0.5 | ≤0.5 |
对比例1～5按表2中颜料的配比，按照下述配方分别制备相应的色母粒，并对其着色效果和颜色稳定性进行比较，结果见表3。
对比例1～5中色母粒基本配方如下：
ABS 40 聚乙烯蜡 4
氧化聚乙烯蜡 2 硬脂酸锌 1
1076 0.2 168 0.4
颜料 适量 碳酸钙 适量
表3色母粒着色效果评价
| 项目 | 对比例1 | 对比例2 | 对比例3 | 对比例4 | 对比例5 |
| 颜色 | 灰 | 亮白 | 杏黄 | 浅绿 | 深蓝 |
| 流纹/色纹 | 无 | 无 | 无 | 少许 | 有流纹 |
| 颜色均匀性 | 良好 | 良好 | 良好 | 一般 | 差差 |
| 颜色稳定性 | 良好 | 良好 | 良好 | 一般 | 一般 |
| 总色差△E | ≤0.4 | ≤0.6 | ≤0.4 | ≤0.8 | ≤1.0 |
表1、表2比较表明，采用色晶在控制色纹、流纹、颜色稳定性和均匀性方面明显由于色母粒。
实施例6～10为PP色晶的配方，见表4。采用双螺杆挤出机在160～200℃的条件下熔融混炼，三辊机压片，然后破碎成色晶的工艺。
表4PP色晶配方
| 材料 | 实施例6 | 实施例7 | 实施例8 | 实施例9 | 实施例10 |
| PP | 40 | 60 | 30 | 40 | 50 |
| 硬脂酸锌 | 1 | 0 | 1 | 0.5 | 1 |
| 聚乙烯蜡 | 3 | 2 | 1.5 | 5 | 7 |
| EVA蜡 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 |
| 超级分散剂 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 |
| 钛白粉 | 40 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 酞青蓝 | 0 | 10 | 0 | 0 | 0 |
| 2RLP黄 | 0 | 0 | 10 | 0 | 0 |
| 2BP-Q红 | 0 | 0 | 0 | 10 | 0 |
| 碳黑 | 0 | 0 | 0 | 0 | 6 |
| 抗氧剂1076 | 0.2 | 0.2 | 0.2 | 0.2 | 0.2 |
| 抗氧剂168 | 0.4 | 0.4 | 0.4 | 0.4 | 0.4 |
| 碳酸钙 | 11.4 | 0 | 0 | 39.9 | 31.4 |
| 硫酸钡 | 0 | 23.4 | 0 | 0 | 0 |
| 滑石粉 | 0 | 0 | 52.9 | 0 | 0 |
| 颜色 | 白 | 蓝 | 黄 | 红 | 黑 |
将上述色晶按不同的比例组合，拼出不同的颜色，配方及实验结果见表5。
表5色晶组合配方及其着色效果
| 色晶 | 色晶组合6 | 色晶组合7 | 色晶组合8 | 色晶组合9 | 色晶组合10 |
| 实施例6 | 2％ | 3.5％ | 1％ | 1％ | 0.5％ |
| 实施例7 | 0 | 0.5％ | 0 | 0.5％ | 2.5％ |
| 实施例8 | 0 | 0 | 2.5％ | 2％ | 0 |
| 实施例9 | 0 | 0 | 0 | 0.5％ | 0 |
| 实施例10 | 2％ | 0 | 0.5％ | 0 | 1％ |
| 颜色 | 灰 | 白 | 杏黄 | 橙 | 深蓝 |
| 流纹/色纹 | 无 | 无 | 无 | 无 | 无 |
| 颜色均匀性 | 优 | 优 | 良好 | 优 | 良好 |
| 颜色稳定性 | 好 | 好 | 好 | 好 | 好 |
| 总色差△E | ≤0.3 | ≤0.2 | ≤0.4 | ≤0.5 | ≤0.6 |
对比例6～10按表5中颜料的配比，按照下述配方分别制备相应的色母粒，并对其着色效果和颜色稳定性进行比较，结果见表6。
对比例6～10中色母粒基本配方如下：
PP 40 聚乙烯蜡 3
EVA蜡 2 硬脂酸锌 1
1077 0.2 168 0.4
颜料适量 碳酸钙 适量
表6色母粒着色效果评价
| 项目 | 对比例6 | 对比例7 | 对比例8 | 对比例9 | 对比例10 |
| 颜色 | 灰 | 白 | 杏黄 | 橙 | 深蓝 |
| 流纹/色纹 | 无 | 无 | 无 | 无 | 无 |
| 颜色均匀性 | 良好 | 良好 | 一般 | 一般 | 一般 |
| 颜色稳定性 | 良好 | 良好 | 一般 | 一般 | 一般 |
| 总色差△E | ≤0.4 | ≤0.6 | ≤0.7 | ≤0.9 | ≤0.9 |
表5、表6比较表明，PP采用色晶着色在控制色纹、流纹、颜色稳定性和均匀性方面明显由于色母粒。
Claims (10)
1.一种色晶，其特征在于由如下组分和重量份数组成：
载体 30～80 润滑剂 0.1～30
超级分散剂 0.1～20 颜料 0.1～50
抗氧剂 0.1～5 填料 0.1～30；
所述载体是指被着色的塑料；
所述超级分散剂是一种聚乙烯接枝物，是将熔融指数100～300g/10min的聚乙烯在过氧化物的作用下与丙烯酸、苯乙烯单体进行熔融接枝的产物，接枝率为0.5～2％。
2.如权利要求1所述的色晶，其特征在于由如下组分和重量份数组成：
载体 30～60 润滑剂 1～20
超级分散剂 2～10 颜料 0.1～50
抗氧剂 0.1～3 填料 0.1～30。
3.如权利要求1所述的色晶，其特征在于所述润滑剂为硬脂酸、硬脂酸盐、聚乙烯蜡、氧化聚乙烯蜡、乙烯-醋酸乙烯蜡、乙撑双硬脂酸酰胺中的一种或几种的混合物。
4.如权利要求1所述的色晶，其特征在于所述抗氧剂为酚类抗氧剂或亚磷酸酯类抗氧剂。
5.如权利要求4所述的色晶，其特征在于所述酚类抗氧剂为β-(4-羟基-3，5二叔丁基苯基)丙酸正十八碳醇酯、四[β-(3，5二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯；所述亚磷酸酯类抗氧剂为三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯、季戊四醇酯双亚磷酸二(2，4-二特丁基苯基)酯。
6.如权利要求1所述的色晶，其特征在于所述填料为碳酸钙、滑石粉、高岭土或硫酸钡。
7.如权利要求1所述的色晶，其特征在于所述色晶的厚度为0.1～0.5mm、长或宽为0.2～5.0mm。
8.如权利要求1所述的色晶，其特征在于所述过氧化物为过氧化二丙苯，所述接枝率为0.8～1.5％。
9.权利要求1所述色晶的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
将各组分按配比称量，采用高速混合机混合均匀，然后采用双螺杆挤出机或密炼机熔融混炼，然后采用双辊机或多辊压片，最后破碎成色晶；
或是将各组分按配比称量，采用高速混合机混合均匀，然后采用双辊塑炼机或三辊研磨机进行熔融混炼，然后破碎成色晶。
10.一种塑料着色的方法，其特征是采用权利要求1所述的色晶对塑料进行着色。
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