专利名称：仿天然多功能色母料及其用途的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种仿天然多功能色母料及其用途。特点是能够用塑料注塑仿云(纹)石、大理石色彩，挤出仿木纹等仿天然效果。属于合成仿天然材料技术领域。
背景技术：
合成高分子材料作为继钢材、木材、水泥之后的第四大材料，在电子电器、建筑、汽车等行业中，得到广泛应用。特别是涉及人类日常生活起居、出行、娱乐的行业，越来越多的采用了合成高分子材料制品。追求自然、返朴归真的消费心理，使得消费者不仅需要合成材料制品的直接使用性能，而且还要求制品外观满足其触觉、视觉需求，要求合成材料制品外观在贴近自然颜色的前提下，实现色彩多元化。例如，人们希望进入家庭居室的电器产品或家具、厨房用具、内外装饰材料的外观颜色贴近自然，如木纹或大理石颜色。现在市售的高分子材料制品尽管色彩品种很多，但普遍颜色单调，非白则黑，非红则蓝，并非天然颜色。为了迎合消费者视觉、触觉的需求，很多塑料制品生产商，采用喷涂、印刷、粘贴、复膜等工艺生产多彩的塑料制品。这些工艺产品在生产、贮存、运输、使用过程中，受外界环境因素的影响，会导致意想不到破坏效果。一方面产品受到碰撞、划伤、表面层脱落、起皮等，在使用过程中受到自然界水、光、热和氧的作用以及人为的家居清洁等作用的影响，产品单薄的表面层受到老化和破坏，严重影响产品外表美观和仿天然的木纹、云石效果，缩短产品使用寿命。另一方面此类产品生产工艺路线复杂，需要增加喷涂、印刷、粘贴、复膜生产设备，塑料件和表面层必需经过两次配色，二次加工又产生废品和次品，产量低，周期长，投资大，成本高，而且二次加工过程中要使用易燃、易爆化学溶剂，污染环境，影响生态。近期推出的双色机价格较高，一次成型的木纹/云石效果产品可以解决上述问题，但缺点在于产品木纹、云(纹)石效果差，粗俗单一，感觉很差，产品档次不高，且要新增加生产设备和成本。上述不利因素抑制了塑料制品的应用发展。本发明的仿天然多功能色母料是解决上述问题的最好方法，添加仿天然多功能色母料与基础树脂等共混树脂间的熔融流动行为差异，一次性达成整个产品都具有仿天然木纹或彩色大理石(云石)效果，颜色丰富多彩、天然生动、细腻逼真。同时母料可以多功能化，赋予产品优异耐侯性能，延长制品的使用寿命；赋予产品优良抗静电性，使产品制造和使用过程的安全性提高，制品不易粘尘，有良好的自清洁性。
发明内容
本发明的目的在于克服上述工艺生产木纹、云(纹)石效果制品的不足，提供一种仿天然多功能色母料及其用途，该色母料适用于各种热塑性塑料一次加工成型，是一种赋予制品着色和仿天然大理石、云石、木纹效果多功能色母料。
本发明的目的可以通过采取如下措施达到仿天然多功能色母料，其特点是1)由母料主体载体树脂A、与A配对的载体树脂X、相容剂、颜料、无机填料、抗静电剂、光稳定剂、抗氧剂和颜料润滑分散剂制成；2)与母料载体树脂A配对的载体树脂X与作为制品用基础树脂B的相容性和熔融行为存在明显差异，与A树脂配对的载体树脂X与母料的主体载体树脂A可以合金化、构成合金载体树脂；3)各原料的百分含量母料主体载体树脂A为5-50％、与A树脂配对的载体树脂X为15-70％、颜料为1-50％、无机填料为5-40％、抗静电剂为3-30％、光稳定剂为3-30％、抗氧剂为1-15％、颜料润滑分散剂为0.2-10％、相容剂为3-30％；母料主体载体树脂A，包括聚烯烃及其共聚物、苯乙烯类聚合物及其共聚物、ABS树脂及其合金、聚氯乙烯及其共聚物；与A树脂配对的母料载体树脂X包括各种聚酰胺树脂及合金、聚碳酸酯及合金，PBT与PET树脂及它们的合金、PPO树脂及合金，PC/ABS，苯乙烯聚合物及合金；相容剂包括聚烯烃的接枝物，如马来酸酐接枝的聚乙烯或聚丙烯，丙烯酸接枝的聚乙烯或聚丙烯，马来酸酐接枝EPDM；或苯乙烯类接枝物或共聚物，如马来酸酐接枝的聚苯乙烯或ABS，甲基丙烯酸甘油酯接枝的聚苯乙烯或ABS。以及氯化聚乙烯，MBS，EVA，ACR树脂。
仿天然多功能色母料其特点还在于根据不同颜色和功能的要求，分别选择杜邦、科莱蒽、汽巴、拜耳、三菱等国际品牌公司优质的、高性能、无重金属、符合卫生标准，例如EN71、FDA标准的颜料进行配色，颜色多元化可以度身订造，颜料含量为1-50％。并引入防老化、抗静电、阻燃、抗(抑)菌等功能助剂，兼备着色、仿天然效果、多功能一体化，总含量为3-30％。所用的原材料无毒符合GB9688食品包装卫生标准，符合环保法律法规要求，注重助剂的安全卫生性。
如前所述的仿天然多功能色母料，其特点还在于1)本发明是根据不同的基础树脂B选择不同的原材料，采用的载体是载体树脂A和载体树脂X加相容剂组成合金树脂载体，用这种合金树脂载体的色母与基础树脂B共混产生熔融行为差异达成整个制品木纹、云(纹)石、大理石色彩效果。这种仿天然多功能色母料关键在于载体合金树脂的选择和组合，总含量为23-90％。
2)将按色彩要求添加几种单色仿天然多功能色母料到热塑性树脂中，可以一次性注塑制得具有仿云(纹)石，大理石色彩效果或一次性挤塑制得仿木纹色彩效果的制品。
3)本发明的仿天然多功能母料根据使用要求还可实现制品具有防老化、抗静电、阻燃、抗菌等功能。
如前所述的仿天然多功能色母料的用途，其特点是选择聚丙烯为基础树脂B，根据聚丙烯树脂B的特征性能参数，主体载体树脂A选定聚丙烯树脂，选择聚酯PBT、聚碳酸酯PC或尼龙PA6等可以与主体载体树脂A合金化的树脂为母料载体树脂X，按表4所示配方，依次制得黑母料三种、白母料三种；将所述六种母料分别以1％的比例添加到基础树脂B中，调整注塑温度为190-210C，调节注塑工艺和背压，分别制得黑底白云纹聚烯烃塑料色板三种、白底黑云纹聚烯烃塑料色板各三种。
选择ABS树脂为基础树脂，选定ABS树脂为主体载体树脂A，根据A、B两种ABS树脂的特征性能参数，选择聚碳酸酯PC或聚酯PET、PBT等可以与ABS合金化的树脂为母料载体树脂X，按表4所示配方，依次制得黑母料三种、白母料三种；将六种母料分别以1％的比例添加到基础树脂B中，调整注塑温度200-225C，合理调节注塑工艺和背压，分别制得黑底白云纹ABS塑料色板三种、白底黑云纹ABS塑料色板各三种。
选择PVC树脂为基础树脂，选定PVC共聚物为主体载体树脂A，根据A、B两种树脂的性能特征参数，选择聚苯乙烯(PS)和ABS等可以与PVC合金化的树脂载体树脂为X，按表所示配方，依次制得黑、白、黄、橙、棕、啡六种单色母料，分别各以1％的添加比例、多种单色母组合，例如白、黄和橙组成柚木、枫木色，棕、啡和黑组成胡桃木、黑胡桃木色等，将色母料添加到B树脂PVC塑料中，挤出温度170-190℃，合理调节挤出工艺，制得仿天然木纹效果塑钢门窗仿木制品。
用前述仿天然多功能色母料按设定的比例添加到基础树脂B中，用普通型注塑料机，调节注塑温度和背压，一次性注射制得仿天然云石、大理石效果塑料制品；或用普通型挤出机，调节温度和压力，一次性挤出制得贴近自然木纹的仿木、仿藤效果塑料产品；所述塑料产品广泛用于建筑、建材、室内装修、家具、装饰品、电子电器、汽车、日用品、园艺花盆、灯饰、化妆品包装等塑料仿天然木纹、云(纹)石效果的产品。
本发明具有以下突出效果1、仿天然多功能色母料颜色可以自由组合，多个或单一都可以使用，也可以度身订做各种颜色和木纹、云石效果。颜色的多元化选择和组合，丰富了塑料制品的色彩，使产品多样化。采用仿天然多功能色母料克服了二次加工的二次配色，也克服了用双色机生产制品效果差、粗俗单一、低档次的缺点，降低生产成本，节省材料和能源，提高产品外观质量和档次，从而提高了产品自身价值和利润。
2、仿天然多功能色母料添加到基础树脂中一次成型的加工工艺，克服了二次加工制品表层易老化、易破损、易脱落的缺点。减少了机械设备投资，二次加工物耗和能耗；减少了二次加工带来次品、废品，提高了生产效率，降低生产成本。特别减少了二次加工带来环境污染和废物，保护生态环境。
3、色彩、木纹、云石效果、防老化、抗静电、抗(抑)菌多功能一体化，可同时赋予塑料制品优良防老化性能和抗静电自清洁性等功能，提升了塑料制品质量和性能。使用仿天然多功能色母料制造仿木、藤、云石(大理石)的制品有以下优点隔音、防潮、防蛀、防霉作用，抗静电不吸尘自清洁性，生产和使用更安全，制品使用寿命延长。增加了木材难以达到的加工、成型等各种性能，比木制产品使用寿命更加长，广泛代替木材、钢材制品。
4、本发明仿天然多功能色母料的开发和应用，实现塑料制品多功能一体化，不仅节约了资源、能源、人力，缩短了加工过程，降低了中间环节的投入，有利于环境的保护，具有经济、环保等多重意义，符合可持续发展战略。
图1是本发明制造工艺流程图。
图2至图7是本发明的应用实例效果示意图。
具体实施例方式
下面结合实施例对本发明结果与讨论进行详细描述1.原材料选择，如表1表1原材料一览表
2.仿天然多功能色母料载体树脂的选择传统色母料生产过程中，载体树脂的选择多遵从AB匹配规律。亦即更多的考虑载体树脂A与塑料制品基础树脂B的相容性和熔融行为的匹配性，以保证颜(染)料在制品中的均匀分散性，色调的一致性。但是，传统色母料多为单色料，AB匹配原则只能保证单一颜色的均匀性和加工稳定性。仿天然木纹或彩色大理石(云石)效果的色母料的应用效果期望达到多色彩、多花纹于一体，自然逼真。为达到此目的，我们经过上百次实验，摸索出A(X)B规律。即针对目标塑料制品的基础树脂B，首先选择色母料的常规主体载体树脂A，然后根据A、B两树脂的结构特点、极性差异、熔融行为特点等因素，选择另外一种或多种树脂作为与主载体树脂A配对的载体树脂组分，记为X树脂。要求X树脂与A、B两树脂相容性不好，熔融行为有差异。特别是X、B两树脂的相容性和熔融行为存在明显差异。但X树脂与A树脂可以合金化。引入AX合金化需用的相容剂，通过共混增容适度调节混合载体树脂与基础树脂B的相容性，并保持A、X、AX合金等混合树脂与基础树脂B的熔融流动行为存在差异。选定了符合上述要求的X树脂，就可以采用一定比例的A树脂、X树脂、AX合金化必需的相容剂共混作为仿天然色母的载体树脂。根据目标塑料制品的色彩需求，将上述单色母料合理搭配，在特定的工艺过程中(挤出、注塑)与基础树脂(B)熔融共混，得到期望效果。
实施例1聚烯烃的仿天然多功能色母料载体树脂的选择基础树脂(B)选择聚丙烯为研究对象，也就是确定聚丙烯为B树脂。根据聚丙烯B的特征性能参数，选定聚丙烯树脂A，拟在聚酯PBT、PET、聚碳酸酯PC和尼龙PA等可以与PP合金化的树脂品种中筛选最佳树脂X。色纹选择黑、白纹为研究对象，筛选实验原材料和含量百分比如表2所示。
表2树脂X的筛选实施例配方(PP) 按选定的原材料用实施例进行筛选最隹树脂X，筛选实施例配方如表2所示。按表2所示配方，依次制得黑、白母料两种。将6种母料分别以1％的比例添加到聚丙烯PP中(B树脂)，调整注塑温度190-210C，合理调节注塑工艺和背压，制得黑底白云(纹)，白底黑云(纹)色板各两种。6种母料的特征性能和色板效果如表3所示。
表3母料特征性能和色板效果(PP) 由表2中配方效果可知，在PP(A树脂)、X树脂、PP/X树脂合金(AX合金树脂)混合载体树脂，母料中X树脂的最佳用量为配方体系的20-60％，接枝聚丙烯类相容剂的最佳用量为配方体系的5-20％，PP(A树脂)的最佳用量为10-35％。
以白云(纹)黑底，黑云(纹)白底为目标颜色，将表2中三种配方母料合理搭配，共混制得的色母料烘干后，加到PP700(B树脂)中，按上述最佳注塑工艺条件制得云(纹)石、大理石效果的色板。色板效果自然生动，细腻逼真。
实施例2ABS的仿天然多功能色母料载体树脂的选择在ABS塑料制品中首先选定ABS树脂为A树脂。根据A、B两种ABS树脂的特征性能参数，拟在聚碳酸酯(PC)和聚酯PET等可以与ABS合金化的树脂品种中筛选最佳树脂X。色纹选择黑、白纹为研究对象，筛选实验配方如表4所示。
表4树脂X的筛选配方(ABS) 按表4所示配方，依次制得黑、白母料各两种。将四种母料分别以1％的比例添加到ABS树脂中(B树脂)，调整注塑温度210-235C，合理调节注塑工艺和背压，制得黑白云(纹)色板各两种。母料性能和色板效果如表5所示。
表5母料性能和色板效果(ABS) 由表5中配方的色板效果可知，在ABS(A树脂)、AX合金树脂混合载体树脂中，X树脂的最佳用量为配方体系的20-60％，相容剂的最佳用量为5-20％。ABS(A树脂)的最佳用量为10-35％。以白云(纹)黑底，黑云(纹)白底为目标颜色，将表4中两配方母料合理搭配，共混制得的色母料烘干后，加到ABS树脂(B树脂)中，按上述最佳注塑工艺条件制得云纹大理石效果的色板。色板效果自然生动，细腻逼真。
实施工3PVC的仿天然多功能色母料载体树脂的选择。
根据原材料一览表和成功试验的聚烯烃、ABS仿天然多功能色母料研发经验，设定了白、黑、黄、橙、棕、啡六种单色母的试验试验配方进行载体树脂X的选择，如表6所示。
表6X载体树脂选择的组合配方(PVC) 按表6所示配方，依次制得六种单色母料，将六种母料分别以1％的比例添加到PVC塑料中(B树脂)，调整挤出温度170-190℃，合理调节挤出工艺，制得六种颜色木纹制品。六种单色母料的特征性能和色板效果，如表7所示。
表7母料性能和产品木纹效果(PVC)
由表6和表7效果可知，ABS树脂更适合用做X树脂。多次实验表明在PVC共聚物、ABS、PVC共聚物，ABS合金混合载体树脂，母料中X树脂ABS地最佳用量为配方体系的20-60％，相容剂的最佳用量为5-20％，A树脂、PVC共聚物的最佳用量为10-40％。
3.仿天然色母的功能多元化色彩仅是塑料制品的功能或表面性能之一。前述内容以母料形式较好地解决了塑料制品色彩逼真的问题。很多塑料制品的改性或功能化是通过添加多功能母粒实现的。色母为其它功能助剂的引入提供了平台，可以集色彩、云(纹)效果、耐候、阻燃、抗静电、抗(抑)菌等功能为一体，实现塑料制品功能多元化。
在选择引入仿天然色母的功能助剂品种时，重点考虑了母料载体树脂的特殊性。①采用高分子量或聚合型功能助剂，提高助剂与各种载体树脂和基础树脂的相容性。②甄别各类功能助剂和加工助剂的化学成分和结构，避免相互间的化学反应导致的性能或功能丧失和降低。③注重助剂的安全卫生性。
针对不同的B树脂体系建立相应的防老化体系。防老化体系由无毒高分子量受阻胺光稳定剂、紫外线吸收剂、金属螯合剂、复合抗氧剂共同组成。高分子量受阻胺光稳定剂，如BW6911、944、BW-10LD(622)、770等，着重保护塑料制品的表面和色彩稳定性；紫外线吸收剂依据不同的载体和基础树脂，选择了二苯甲酮类紫外线吸收剂UV-531和苯并三氮唑类紫外线吸收剂UV-P、UV-329等。上述防老化体系各成分的协同组合，可赋予产品优良耐侯性。高分子量链终止型抗氧剂和辅助抗氧剂的协同组合，赋予产品优良色稳定性、加工热稳定性和长效的光热稳定性。母料中防老化剂含量优化为3-20％。
针对不同的B树脂体系的极性选择相应的抗静电剂。非极性体系选择极性较低的非离子表面活性剂，如多元醇脂肪酸酯及其环氧乙烷加成物、有机胺衍生物等复合组成的抗静电剂。极性体系则选择离子型表面活性剂，如季铵盐类化合物、磺酸盐类化合物等作为抗静电剂，单独使用或协同组合，可赋予产品良好抗静电效果，同时也起到加工助剂的作用。母料中抗静电剂含量优化为3-25％。
针对不同的防火要求基材，也分别筛选阻燃剂品种，优化了配方用量。
实施例4单色母料的生产针对制定的六种色板的多彩纹结构和多功能要求，必须预先制造几种单色母料。表8所示六种单色母生产配方
表8六种单色母配方 按表8所示配方，依次制得单色母料各六种。以聚丙烯和ABS制品为例将六种母料分别以1％左右的比例添加到聚丙烯PP700或ABS757中(B树脂)，调整注塑温度聚丙烯190-210℃、ABS210-235℃，合理调节注塑工艺和背压，制得六种云(纹)制品。六种单色母料的特征性能和色板效果如表9所示。
表9六种单色料的特征性能和色板效果 表9的实验效果表明，载体树脂(A、X)的选择及搭配、相容剂的选择及搭配完全重复了实验结论。
实施例5仿天然云(纹)石多功能制品的制造将表7所示配方制得的六种单色母料，分别以聚丙烯和ABS为例以各1％左右的比例添加到聚丙烯PP700或ABS757中(B树脂)，以两个、三个、四个等多元化颜色、云(纹)组合，用上述注塑工艺，制得颜色丰富多彩、自然逼真、细腻生动的各式各样云(纹)石效果色板。如表10所示。
表10六种单色母料多元组合搭配和配比 实施例6仿天然多功能木纹效果制品的制造按表10各种单色母的配比和多元组合，添加到各种聚烯烃塑料中，挤出温度在170-190℃，合理调节挤出工艺，制得多种颜色仿天然效果仿藤制品，通过不同的挤出成型工艺的调节，制得各种型、管、板材仿天然木纹效果塑料制品。将生产各种颜色的ABS类单色母料以适量的配比和多元组合添加到ABS树脂中，挤出温度180-210℃，合理调节挤出工艺，通过不同的挤出成型工艺的调节，制得各种型、管、板材仿天然木纹效果ABS塑料制品。
权利要求
1.仿天然多功能色母料，其特征是1)由母料主体载体树脂A、与A配对的载体树脂X、相容剂、颜料、无机填料、抗静电剂、光稳定剂、抗氧剂和颜料润滑分散剂制成；2)与母料主体载体树脂A配对的载体树脂X和制品用基础树脂B的相容性和熔融行为存在明显差异；与A树脂配对的载体树脂X与母料的主体载体树脂A可以合金化、构成合金载体树脂；3)各原料的百分含量母料主体载体树脂A为5-50％、与A树脂配对的载体树脂X为15-70％、颜料为1-50％、无机填料为5-40％、抗静电剂为3-30％、光稳定剂为3-20％、抗氧剂为1-15％、颜料润滑分散剂为0.2-10％、相容剂为3-30％。
2.如权利要求1所述的仿天然多功能色母料，其特征是1)母料主体载体树脂A，包括聚烯烃及它们的共聚物、苯乙烯类聚合物及其共聚物、ABS树脂及其合金、聚氯乙烯及其共聚物；2)与A树脂配对的母料载体树脂X包括各种聚酰胺树脂及合金、聚碳酸酯及合金，PBT与PET树脂及它们的合金、PPO树脂及合金，PC/ABS，苯乙烯聚合物及其合金；3)相容剂包括聚烯烃的接枝物，如马来酸酐接枝的聚乙烯或聚丙烯，丙烯酸接枝的聚乙烯或聚丙烯，马来酸酐接枝EPDM；苯乙烯类接枝物或共聚物，如马来酸酐接枝的聚苯乙烯或ABS，甲基丙烯酸甘油酯接枝的聚苯乙烯或ABS，以及氯化聚乙烯，MBS，EVA，ACR树脂。
3.如权利要求1或2所述的仿天然多功能色母料的用途，其特征是选择聚烯烴及其共聚物，例如聚丙烯PP为母料的主体载体树脂A，选择聚酯PBT或PET、聚碳酸酯PC、尼龙等可以与树脂A合金化的树脂为与A配对的载体树脂X，按说明书附表2和附表8所示的配方制得多种聚烯烴例如PP塑料用仿天然多功能母料，根据颜色要求变化、将此母料按0.5％～2％比例添加到制品树脂B如PP中，调节注塑工艺，可一次性注塑制得具有仿天然云纹石或大理石效果的聚烯烴如PP类制品。
4.如权利要求1或2所述的仿天然多功能色母料的用途，其特征是选择苯乙烯类聚合物及其共聚物例如ABS为母料的主体载体树脂A，选择聚碳酸酯PC、聚酯PBT或PET、尼龙树脂等与树脂A如ABS配对的载体树脂X，按说明书附表4和附表8所示配方制得多种ABS塑料用仿天然多功能母料，根据颜色要求变化、将此母料按0.5％～2％比例添加到制品树脂B如ABS中，调节注塑工艺，可一次性注塑制得具有仿天然云纹石或大理石效果的ABS类制品。
5.如权力要求1或2所述的仿天然多功能色母料的用途，其特征是选择聚氯乙烯及其共聚物例如聚氯乙烯PVC为母料的主体载体树脂A，选择聚苯乙烯、聚丙烯、聚乙烯等可以与树脂A合金化的树脂为与树脂A配对的载体树脂X，按说明书附表6和附表10所示配方制得多种聚氯乙烯塑料用仿天然多功能母料，根据颜色要求变化、将此母料按0.5％～2％比例添加到制品树脂B如聚氯乙烯中，用挤塑工艺可一次性制得具有仿木纹效果的聚氯乙稀类制品。
6.如权利要求1或2所述的仿天然多功能色母料的用途，其特征是用前述仿天然多功能色母料按设定的比例添加到基础树脂B中，用普通型注塑机，调节注塑温度和背压，一次性注射制得仿天然云石、大理石效果塑料制品；或用普通型挤出机，调节温度和压力，一次性挤出制得贴近自然木纹的仿木、仿藤效果塑料产品；所述塑料产品广泛用于建筑、建材、室内装修、家具、装饰品、电子电器、汽车、日用品、园艺花盆、灯饰、化妆品包装等塑料仿天然木纹、云(纹)石效果的产品。
全文摘要
本发明涉及一种仿天然多功能色母料及其用途，其特点是由母料主体载体树脂A、与A配对的载体树脂X、相容剂、颜料、无机填料、抗静电剂、光稳定剂、抗氧剂和颜料润滑分散剂制成；与母料载体树脂A配对的载体树脂X与作为制品用基础树脂B的相容性和熔融行为存在明显差异，与A树脂配对的载体树脂X与母料的主体载体树脂A可以合金化、构成合金载体树脂。本发明可以自由组合，多个或单一都可以使用，也可以度身订做各种颜色和木纹、云石效果。应用本发明可减少了机械设备投资，二次加工物耗和能耗；减少了二次加工带来次品、废品，提高了生产效率，降低生产成本。特别减少了二次加工带来环境污染和废物，保护生态环境。
文档编号C08L27/00GK1557870SQ20041001532
公开日2004年12月29日 申请日期2004年2月11日 优先权日2004年2月11日
发明者罗崇远, 陈文生 申请人:广东盛恒昌化学工业有限公司