CN112029205A - 一种兼具珠光效应和多色花纹效果的环保复合塑料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于塑料制备技术领域，涉及一种兼具珠光效应和多色花纹效果的环保复合塑料及其制备方法；所述塑料由苯乙烯类热塑性树脂70‑200份、辅料40‑100份、高分子相容剂1‑20份、助剂0.1‑10份、润滑剂0.1‑5份和色母料0.1‑4份组成；辅料为MS、HIPS和PP；助剂由抗老化剂、抗紫外线和无机或有机填料组成；本发明不添加珠光粉、珠光色母或特殊色母粒，便可提升塑料的观感，具有珠光效应与多色花纹效果；并且工艺简单、安全环保，规避了塑料制品二次加工的高成本与污染；同时，本发明可以调整机械物理性能和加工性能，以满足多种实际应用场景，弥补现有塑料制品的不足，成品率高、成本低，适合大规模生产。

Description

一种兼具珠光效应和多色花纹效果的环保复合塑料及其制备 方法

技术领域

本发明属于塑料制备技术领域，具体涉及一种兼具珠光效应和多色花纹效果的环保复合塑料及其制备方法。

背景技术

塑料由于它具有许多其他材料多没有的优良性能，其用途越来越广；不仅广泛应用于汽车、家电、建筑等行业，在人们的日常生活起居、出行、学习和娱乐等行业中也越来越多的采用了塑料制品。随着我国新型城镇化建设的推动、经济结构的调整以及产业升级，其导致我国的国民消费体量扩大与消费水平的提高，消费品与环境污染间的矛盾也越来越严重。现如今人们不仅对塑料制品的性能及外观有着更高的要求，也对塑料制品对环境产生的污染以及可持续性也有着更高的要求。

珠光由于其瑰丽的色彩与高雅的气质，从古至今一直备受人们追捧，其被应用在汽车、家电、家居与包装等多个行业，而花纹效果由于其自然、随机的灵动感，同样受人们所喜爱，故其也被应用于人们生活中的各个领域。目前市场上的塑料制品为了满足人们的审美需求，通常采用喷涂、印刷、粘贴、覆膜等多种工艺来增加产品的珠光效果与多色花纹效果，或者在注塑过程中添加珠光粉、珠光色母或特殊色母粒来使塑料制品具有珠光效应或多色花纹效果。上述工艺虽然满足了人们的视觉需求，但其生产过程中却产生了大量废水、废料以及易燃、易爆的化学溶剂等，对环境造成严重危害，且及加工程序麻烦，成品率低，成本高，回收困难。

因此，亟需研究一种方法，可以在不用添加珠光粉、珠光色母或特殊色母粒等便使塑料制品具有珠光效应或多色花纹效果，同时解决塑料制品二次加工带来的污染问题以及回收问题；另一方面，目前尚未有一种兼具珠光效应和多色花纹效果的环保复合塑料及其制备方法的报道。

发明内容

针对上述现有技术存在的不足，本发明的目的在于克服现有技术中存在的技术缺陷，提供一种兼具珠光效应和多色花纹效果的环保复合塑料及其制备方法。本发明所涉及原料在市面上易于获得，成本合理、成品率高，生产过程及最终产品均无三废、安全环保；而且工艺对设备的兼容性好，适合大规模量产。

本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

本发明首先提供一种兼具珠光效应和多色花纹效果的环保复合塑料，由以下重量份的组分组成：主料70-200份、辅料40-100份、高分子相容剂1-20份、助剂0.1-10份、润滑剂0.1-5份、色母料0.1-4份；

所述主料为苯乙烯类热塑性树脂；

主料的选择是一种新型微观相分离材料，由塑料性质分子聚集体同橡胶性质分子聚集体以共价键连接而成的多嵌段高分子共聚物；因而它同时兼有塑料的易加工和橡胶高弹性的特点，与一般的塑料和橡胶有很大的区别。

优选的，所述主料为丁苯透明抗冲树脂。

所述辅料为苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物(MS)、聚丙烯(PP)、聚氧化乙烯(PEO)、聚乙烯(PE)、聚丁烯(PB)、聚异丁烯(PIB)、高抗冲聚苯乙烯(HIPS)、乙丙橡胶、苯乙烯类热塑性弹性体(SBS、SIS或SEBS)的任意一种或多种；

优选的，所述辅料为苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物(MS)、高抗冲聚苯乙烯(HIPS)和聚丙烯(PP)。

所述高分子相容剂为聚烯烃与马来酸酐接枝共聚物(PP-G-MAH)、乙烯-辛烯共聚物(POE)、苯乙烯与丙烯晴共聚物(SAN)、马来酸酐接枝丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS-G-MAH)的任意一种或多种；

优选的，所述高分子相容剂为聚烯烃与马来酸酐接枝共聚物(PP-G-MAH)、乙烯-辛烯共聚物(POE)和/或苯乙烯与丙烯晴共聚物(SAN)。

所述助剂由抗老化剂、抗紫外线和无机或有机填料组成；抗老化剂具体类型为1010、168或1076中的任意一种或多种；抗紫外线剂具体类型为UV-531、UV-376中任意一种或多种，无机或有机填料具体为二氧化钛(TiO₂)或硬脂酸(Hst)中的任意一种或多种。

优选的，所述助剂为1076、168、UV-531和硬脂酸(Hst)。

所述润滑剂为硬脂酸钙(Cast)、乙撑双硬脂酸酰胺(EBS)、季戊四醇硬脂酸酯(PETS)石蜡、聚乙二醇(PEG)或无规聚丙烯的任意一种或多种；

优选的，所述润滑剂为硬脂酸钙(Cast)、乙撑双硬脂酸酰胺(EBS)和季戊四醇硬脂酸酯(PETS)。

所述色母料，以PP和PS为载体、辅以颜料的有机色母粒；所述颜料为酞青蓝、酞青绿、荧光黄YG-51或永固红F₅R的任意一种或多种；

本发明还提供一种兼具珠光效应和多色花纹效果的环保复合塑料的制备方法，复合塑料制备：初料混合使用50升密封高速搅拌机，该机转速≤3000rpm，可以方便调整，有料温指示记录混合温度，以转速和混合时间来控制料温。使初混终温能控制在40℃∽80℃范围。

具体步骤如下：

(1)按照上述重量份数，首先取主料、辅料和高分子相容剂，低速搅拌使物料混匀，搅拌至物料既不粘成片，又不黏附粘壁或沉淀于底；对一种复合塑料体系都对应一个最佳初混条件，要通过自己试验摸索确定；

(2)停高速搅拌机，开盖检查达到上述要求(物料既不粘成片，又不黏附粘壁或沉淀于底)后，再加入混合均匀的助剂和润滑剂，盖上盖、记时，调整转速，开始搅拌，搅拌一定时间后，观察温度至40-80℃，停机开盖检查，当粉料不沉底或粘壁，均匀粘附在粒料表面，达到此要求，即得到初混合格的物料；

(3)初混合格的物料放入搪瓷盘或不锈钢盘中，摊开平铺，备用；

(4)设定双螺杆脱挥挤出造粒机组的机组螺杆转速和造粒机温度，将摊开平铺初混合格的物料呈流线性从上至底切割式投入同向双螺杆混合造粒机中进行熔融混合和挤出造粒，且物料加入挤压造粒机时要沿边进料；双螺杆机组分为12段独立温控区，在6段、8段和10段分别有常压排气口和两个真空排气口，保证低沸点物被真空抽出，将挥发份降到0.2％以下；从挤出机模头挤出的熔融料条，进入冷却水槽、切粒机，最后得到直径为3*5mm的兼具珠光效应和多色花纹效果的环保复合塑料粒料；

(5)再将环保复合塑料粒料与色母料按相应的用量加入注塑机进行注塑，注塑温度为160℃～220℃，控制模具最大容积为机器注塑量的60％～70％，注射压力在3PMA～8PMA，保压时间为10～20秒，保证模具内腔充满度，待物料冷却成型，脱模，得到注塑成品，即为兼具珠光效应和花纹效果的环保复合塑料制品。

进一步地，步骤(1)中，所述搅拌的转速为1000～3500转/分，时间1-10min。

进一步地，步骤(2)中，所述继续搅拌的转速为1000～3500转/分，搅拌一定时间为1-10min。

进一步地，步骤(4)中，所述组螺杆转速100～500rpm；所述造粒机温度为：150℃～210℃，具体升温程序是：物料从入口处逐渐升温，从150℃逐渐升至190℃～210℃，再降低至摸头的180℃～200℃。

此外，本发明确定了对应一个复合塑料配方的上述两段初混的混合条件后，在继续的规模化生产中可快速稳定重复操作。

本复合塑料熔融混合和挤出造粒，采用双螺杆脱挥挤出造粒机组来完成；所用挤出造粒机组是公司设计的专用设备，螺杆直径25，L/D＝48的脱挥挤压机；该机组产品质量主要取决于其中螺纹原件的种类、几何尺寸和排列顺序。考虑到PP等材料易降解的特性，本挤出造粒机在螺纹元件组成上，减少了物料受剪切程度，以形变提高表面更新速度来提高混合效果，机组螺杆转速100～500rpm可调，依据母料配方和产能不同进行调控。双螺杆机组分为12段独立温控区，有水冷和加热系统按设定值自动调整。进料口上设有单螺杆喂料机和加料斗；喂料机转速可调，加料快慢应与主机螺杆匹配，使螺杆物料保持60％～70％充满度。

物料从入口处逐渐升温，一般从150℃逐渐升至190℃～210℃，再降低至摸头的180℃～200℃，以保证充分熔融混合为目标，尽量控制较低的混合物的受热温度。机组上三个排气口为排出固体物料夹带的空气和各种原料原有的有机挥发性物质，最后排气口可以抽真空，将挥发份降到0.2％以下。从挤出机模头挤出的熔融物条，进入冷却水槽和切粒机，调整切粒机转速，使喂料速度，挤出机和切料机转速三者匹配。

本发明的优点和技术效果是：

(1)本发明在通过主料与普通色母粒配合获得珠光效应与多色花纹效果的同时，通过调整主料具体配方比例，可以在大范围内控制最终成品的物性参数；本发明不用添加珠光粉、珠光色母或特殊色母粒，便可提升塑料的观感，使得塑料兼具有珠光效应与多色花纹效果，且提高了成品率，降低了成本。同时解决塑料制品二次加工带来的污染问题以及回收问题；目前，如何获得具体的多色花纹效果，以及如何同时用特定原料以获得特定物性并非业内基本常识，其中内容涉及配方、混合造粒工艺、以及注塑设备选择与工艺三部分组成，基于此，得到一种兼具珠光效应和花纹效果的环保复合塑料；本发明具有良好的效果和显著的进步。

(2)本发明制备的复合塑料安全环保，同时满足现代塑料制品美观的需求，也能够大幅度调整机械物理性能和加工性能，以满足多种实际应用场景——高级化妆瓶容器、药物和食品包装、玩具、电子产品、工艺品、文具、医疗器具、仪器仪表等领域。

附图说明

图1为本发明实施例3制备环保塑料的外观图片。

具体实施方式

下面结合具体实施实例对本发明做进一步说明。

实施例1:

(1)首先将主料、辅料和高分子相容剂按表1所示份数准确称量后加入高速搅拌机，具体试剂选择丁苯透明抗冲树脂803、PP、SAN、POE、MS、PP-G-MMA和HIPS；在2000转/分的条件下进行初混3分钟，使加入物质混匀，而不粘成片、不黏附粘壁、也不沉淀于底；

(2)停高速搅拌机，开盖检查达到上诉要求后，再加入助剂和润滑剂，具体试剂选择EBS、PETS、防老剂168、防老剂1010、Cast、Hst以及光稳定剂UV-531，混合均匀作为粉料，盖上盖开始继续搅拌，在2000转/分的条件下进行初混5分钟，使粉料吸附在塑料颗粒上，初混终温为65℃，停机开盖检查，得到粉料不沉底或粘壁，均匀粘附在粒料表面上的初混合格的物料；

(3)将初混合格的物料放入空盘或不锈钢盘中，摊开平铺，投入同向双螺杆混合造粒机中进行精混造粒，加入双螺杆挤压造粒机时，要沿边进料，呈流线性从上至底切割式加入；单螺杆喂料机、挤出造粒机输送能力为1至2kg/h，机组螺杆转速为200rmp，造粒机温度排列为：150℃、170℃、180℃、190℃、200℃、210℃、200℃、200℃、190℃、190℃、180℃、180℃；在6段、8段和10段分别有常压排气口和两个真空排气口，保证低沸点物被真空抽出。从挤出机模头挤出的熔融料条，进入冷水槽和切粒机，最后得到直径为3x5mm的兼具珠光效应与花纹效果的环保古河塑料粒料；

(4)将步骤(3)制备的粒料与色母料加入注塑机进行注塑；注塑温度分为175℃、180℃、185℃、190℃、195℃，控制模具最大容积为机器注塑量的70％，注射压力在3PMA～8PMA，保压时间为10～20秒，保证模具内腔充满度；待物料冷却成型，脱模，得到兼具珠光效应与花纹效果的注塑成品。

表1：实施例1的组分和重量配比如下表：

实施例2：

实施例2的组分和配比如下表所示，其具体制备过程与实施例1相同。

表2：实施例2的组分构成及重量配比

实施例3：

实施例3的组分和配比如下表所示，其具体制备过程与实施例1相同。

表3：实施例3的组分构成及重量份

实施例4：

实施例4的组分和配比如下表所示，其具体制备过程与实施例1相同。

表4：实施例4的组分构成及重量份

对比例:

各成分按照表1的配比准确称量后，加入高速搅拌机中进行预混。用双螺杆挤出机对其进行熔融共混并挤出，挤出的物条进入水冷切粒机切粒，具体加工工艺与实施例1相同，得到粒状塑料合金。将粒状塑料合金与色母粒按比例加入注塑机中注塑成型，得到塑料制品。

表1：对比实施例的组分及配比

表5：各实施例性能对比表

项目	对比实施例	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4
						屈服强度(Mpa)	27.2	26.1	26.5	28.0	29.0
屈服伸长率(％)	0.9	0.9	0.8	0.9	1.0
						断裂应力(Mpa)	33.0	30.7	31.0	34.2	35.0
断裂伸长率(％)	80.5	74.9	72.4	89.0	98.3
						最大弯曲应变(％)	1.3	1.4	1.4	1.5	1.5
弯曲模量(Mpa)	1150	1100	1100	1120	1200
						弯曲强度(Mpa)	14.0	13.6	13.5	13.8	14.3
悬臂冲击强度(KJ/㎡)	6.00	6.02	7.5	7.65	8.7
						维卡软化点(℃)	90.5	84.2	85.1	86.4	90.5
硬度(邵D)	73	70.0	69.0	70.0	72.1
						熔融指数(200℃，5kg)	6.5	7.8	8.5	7.24	9.2
加工性	优	优	优	优	优
						有机颜料着色性	优	优	优	优	优
珠光效应/花纹	无/无	弱/少	中/中	高/多	高/多

通过上述数据可以看出，本发明通过配方数据的调整，在不影响塑料物理性能的前提下，明显提升了塑料的珠光效应和花纹效果；并且制备方法成品率高，生产过程及最终产品均无三废，安全环保；而且工艺对设备的兼容性好，适合大规模量产。

以上简称对应的具体组分名称如下：

说明：以上实施例仅用以说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案；因此，尽管本说明书参照上述的各个实施例对本发明已进行了详细的说明，但是本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换；而一切不脱离本发明的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本发明的权利要求范围内。

Claims (10)

1.一种兼具珠光效应和多色花纹效果的环保复合塑料，其特征在于，由以下重量份的组分组成：主料70-200份、辅料40-100份、高分子相容剂1-20份、助剂0.1-10份、润滑剂0.1-5份、色母料0.1-4份；

所述主料为苯乙烯类热塑性树脂；

所述辅料为苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物、聚丙烯、聚氧化乙烯、聚乙烯、聚丁烯、聚异丁烯、高抗冲聚苯乙烯、乙丙橡胶、苯乙烯类热塑性弹性体的任意一种或多种；

所述高分子相容剂为聚烯烃与马来酸酐接枝共聚物、乙烯-辛烯共聚物、苯乙烯与丙烯晴共聚物、马来酸酐接枝丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物的任意一种或多种；

所述助剂由抗老化剂、抗紫外线和无机或有机填料组成；所述抗老化剂为1010、168或1076中的任意一种或多种；所述抗紫外线剂为UV-531或UV-376；所述无机或有机填料为二氧化钛或硬脂酸。

所述润滑剂为硬脂酸钙、乙撑双硬脂酸酰胺、季戊四醇硬脂酸酯石蜡、聚乙二醇或无规聚丙烯中的任意一种或多种；

所述色母料，以PP和PS为载体、辅以颜料的有机色母粒；所述颜料为酞青蓝、酞青绿、荧光黄YG-51或永固红F5R中的任意一种或多种。

2.根据权利要求1所述的一种兼具珠光效应和多色花纹效果的环保复合塑料，其特征在于，所述主料为丁苯透明抗冲树脂。

3.根据权利要求1所述的一种兼具珠光效应和多色花纹效果的环保复合塑料，其特征在于，所述辅料为苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物、高抗冲聚苯乙烯和聚丙烯。

4.根据权利要求1所述的一种兼具珠光效应和多色花纹效果的环保复合塑料，其特征在于，所述高分子相容剂为聚烯烃与马来酸酐接枝共聚物、乙烯-辛烯共聚物和/或苯乙烯与丙烯晴共聚物。

5.根据权利要求1所述的一种兼具珠光效应和多色花纹效果的环保复合塑料，其特征在于，所述助剂为1076、168、UV-531和硬脂酸。

6.根据权利要求1所述的一种兼具珠光效应和多色花纹效果的环保复合塑料，其特征在于，所述润滑剂为硬脂酸钙、乙撑双硬脂酸酰胺和季戊四醇硬脂酸酯。

7.根据权利要求1～6任意一项所述的兼具珠光效应和多色花纹效果的环保复合塑料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)按照上述重量份数，首先取主料、辅料和高分子相容剂，低速搅拌使物料混匀，搅拌至物料不粘成片、不黏附粘壁或沉淀于底；

(2)停高速搅拌机，开盖检查物料既不粘成片、又不黏附粘壁或沉淀于底后，再加入混合均匀的助剂和润滑剂，盖上盖，记时、调整转速，开始搅拌，搅拌一定时间后，观察温度至40-80℃，再次停机开盖检查，当粉料不沉底或粘壁，均匀粘附在粒料表面，即得到初混合格的物料；

(3)初混合格的物料放入搪瓷盘或不锈钢盘中，摊开平铺，备用；

(4)设定双螺杆脱挥挤出造粒机组的机组螺杆转速和造粒机温度，将摊开平铺初混合格的物料呈流线性从上至底切割式投入同向双螺杆混合造粒机中，进行熔融混合和挤出造粒，且物料加入挤压造粒机时要沿边进料；双螺杆机组分为12段独立温控区，在6段、8段和10段分别有常压排气口和两个真空排气口，保证低沸点物被真空抽出，将挥发份降到0.2％以下；最后从挤出机模头挤出的熔融料条，进入冷却水槽和切粒机，得到直径为3*5mm的兼具珠光效应和多色花纹效果的环保复合塑料粒料；

(5)再将环保复合塑料粒料与色母料按相应的用量加入注塑机进行注塑，注塑温度为160℃～220℃，控制模具最大容积为机器注塑量的60％～70％，注射压力在3PMA～8PMA，保压时间为10～20秒，保证模具内腔充满度，待物料冷却成型，脱模，得到注塑成品，即为兼具珠光效应和花纹效果的环保复合塑料制品。

8.根据权利要求7所述的兼具珠光效应和多色花纹效果的环保复合塑料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述搅拌的转速为1000～3500转/分，时间1～10min。

9.根据权利要求7所述的兼具珠光效应和多色花纹效果的环保复合塑料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述继续搅拌的转速为1000～3500转/分，搅拌一定时间为1～10min。

10.根据权利要求7所述的兼具珠光效应和多色花纹效果的环保复合塑料的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，所述组螺杆转速100～500rpm；所述造粒机温度为：150℃～210℃，具体升温程序是：物料从入口处逐渐升温，从150℃逐渐升至190℃～210℃，再降低至摸头的180℃～200℃。

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