用于良好分散的高负载的有色母料的方法和组合物与流程

本申请要求2014年7月18日递交的悬置U.S.实用专利申请14/334,710的优先权，其全部内容通过引用并入本文。
技术领域：
本公开内容总体上涉及用于来自分流挤出方法的良好分散的高负载的有色母料配制剂的方法和组合物，任选地包括一种或多种添加剂。高负载的有色母料可以含有一种着色剂或着色剂的配制共混物。
背景技术：
：常常为母料制备着色剂如颜料制剂。母料是包含一部分着色剂的塑性或弹性体聚合物的包封的、造粒的或粒状的无尘浓缩物。母料用于着色塑料，在加工之前或加工过程中加入到待着色的塑料中。使用母料是因为它们提供比纯净的着色剂更好的着色剂分散并从工作场所消除干燥的着色剂粉尘。用于制备母料的各种方法是已知的，并且以下方法是母料制备中的标准：a)将合适的基质(聚合物)与着色剂混合；b)干燥共混/挤出和捏合，随后研磨着色剂浓缩物；或c)干燥共混/挤出和随后细喷雾、热切割(hotchopping)或线造粒。例如，如美国专利7,442,742号中所描述，母料组合物由着色剂、热塑性载体、茂金属聚合物加工助剂和任选的添加剂的干燥共混/挤出形成。与美国专利7,442,742号相比，本发明能够达到高达20％或更高的活性成分负载。分流进料可用于塑料、食品、印刷调色剂、胶乳和其它材料的挤出加工中。分流进料描述了使用两个或更多个涉及在挤出机中加工的进料流。在如Corbett1979年8月的美国专利4,165,210号中的热塑性层压结构的生产中，通过两股熔融塑料流的组合产生塑料层压片材结构，并且其产生通过模具的层流，产生层压片材或管。在Bekele1990年3月的美国专利4,909,726号中，描述了共挤出方法，其中来自多个挤出机的聚合物流在挤出机之一的模具处合并形成多层膜。在Herridge等人1997年8月的美国专利5,660,922号中，详细描述了用于制造带材的共挤出方法。关于在塑料和食品加工中温度敏感组分的下游进料，在Kim1983年10月的美国专利4,409,165号中描述了如何将温度敏感型发泡剂作为单独的进料在其中聚合物被压实但尚未熔融的点引入到聚合物进料的下游，由此降低发生熔融的温度。在Read等人2003年11月的美国专利6,649,666号中，描述了另一种方法，其中将发泡剂的进料流与聚合物进料流分开引入。在食品的挤出加工中，水常常作为单独的进料流，一般在下游加入以控制蒸发损失，如Keller等人1988年7月的美国专利4,759,939号、Keller等人的4,880,653号和1990年10月vanLengerich的4,949,628号中描述的。在Chawan等人1990年10月的美国专利4,965,082号中描述了面食生产中液体成分的下游进料。在机械脆性材料如具有高长宽比的特殊效果颜料和功能填料的下游进料的技术中，Chako等人1985年1月的美国专利4,495,324号描述了将短玻璃纤维在聚合物粒料进料的下游进料到挤出机中进入熔融聚合物中以制备玻璃纤维增强复合材料。下游进料机械脆性材料的另外的实例包括1997年4月的美国专利5,621,040号和Akapeddi等人的1998年3月的5,723,520号、Brussel的2004年8月美国专利6,776,596号，其描述了将长玻璃纤维在下游进料到聚合物料流中、后熔融，以产生高强度玻璃增强复合材料。如在Hobbs等人2009年2月的美国专利7,488,764号中所述，将高长宽比料封装在微球中，随后将其与聚合物粒料一起在主进料口处以及在粒料的下游进料到熔体中。Magni等人2011年3月的美国专利申请2011/0073799描述了通过下游进料高达35％的提高聚合物的导热性的高长宽比颗粒制备的复合材料。润滑剂的下游进料描述于Lovgren等人1984年5月的美国专利4,446,090号、Austin1988年5月的美国专利4,877,568号和LeBlanc等人1996年7月的美国专利5,531,923号中，其详细描述了在聚合物进料下游液体润滑剂进料到熔融聚合物中。在美国专利5,486,327号中，Bemis等人描述了一种类似的方法，其中将通常含有油的液体有色浓缩物在聚合物的下游引入以挤出有色的塑料。然而，在Buehler等人1994年5月的美国专利5,316,578号和Schmid等人1996年1月的美国专利5,480,923号中描述了在关于淀粉产品的挤出加工方面下游进料液体组分以调节材料的粘度和在下游引入液体以受控的方式降低产品粘度。颗粒添加剂和填料的下游进料在专利文献中对于在塑料材料的生产中的颗粒功能添加剂和填料进行了描述。Plamthottam1999年1月的美国专利4,906,421号描述了填料的下游进料，1999年10月的美国专利5,969,089号描述了在树脂下游添加填料和功能添加剂，以及2001年6月的美国专利6,242,127号描述了在膜挤出工艺中下游添加功能添加剂。阻燃添加剂的下游进料描述于Selvaraj等人2004年3月的美国专利6,713,598号、Yakobe2004年10月的美国专利6,800,677号中，其还包括用于增强的玻璃纤维的下游进料，以及Gaggar等人2011年5月美国专利7,939,585号。Luo等人2001年9月的美国专利6,287,692号描述了电线和电缆化合物的挤出加工，其中在聚合物进料的下游引入颗粒添加剂。美国专利8,367,755号描述了用于片材挤出和模塑的聚苯醚热塑性化合物，其中在挤出加工过程中在聚合物进料的下游引入添加剂以制备所述化合物。在通过挤出加工制备聚合物合金和共混物中使用树脂分流描述于如下美国专利中：Golba1985年10月的4,547,541；Baird等人1993年7月的5,225,488；Papazoglou等人1995年5月的5,420,198；Elkovitch等人2007年2月的7,182,886；Ellul等人2011年1月的7,868,090；Wood等人2012年4月的8,148,466。在反应性挤出法中的分流进料是已知的且描述于Gallucci等人2006年12月的美国专利7,148,314号中，其详细描述了在聚合物下游具有需要的官能团的组分的进料，然后与其反应并产生官能化的聚合物，以及Barbieri等人2010年11月的美国专利7,829,640号，其详细描述了挤出反应方法，其中将输出料流反馈到进料喉管用于进一步反应。在Silvy等人2002年3月的美国专利6,352,654号和Hossen2004年8月的6,776,929号中描述了关于通过挤出加工制备导电性聚合物方面在树脂进料下游加入着色剂进料，其中导电炭黑粉末或母料在聚合物进料的下游引入所述熔体中。其中将熔融聚合物作为第二进料流进料的挤出加工的利用已描述于Stibel等人1994年12月的美国专利5,376,702中，其中在该方法中将第二聚合物料流分离、与其它组分合并、然后与主聚合物料流再合并。在Song等人2000年1月的美国专利6,010,723号中，描述了一种制备口香糖的方法，其中配方的组分在第一挤出机中配混，然后将其输出物进料到第二挤出机中，其中还进料降低来自挤出机1的熔体料流粘度的组分。在Mahabadi等人1990年1月的美国专利4,894,308号中讨论了其中下游进料粘合剂的颗粒、液体和树脂的复杂混合物的挤出配混，其中通过利用在主进料口处的表面活性剂和颜料的干共混物进行静电干燥印刷调色剂的挤出加工，其在热和压力下熔融，然后输送通过第二进料口，其中聚合物作为粉末或粒料引入。在Chung等人2009年8月的美国专利7,572,567号中描述了一种方法，其中将多氯化铝的水溶液作为凝结粘合剂在下游引入用于干印刷的静电调色剂的颜料和其它组分的熔体流中。所描述的技术涉及旨在制造成部件或材料的材料和用于制造构造的方法。相反，本发明涉及用于制备用于着色热塑性材料的中间体的方法和材料；具体而言，是颜色和添加剂母料。在Stibel等人(5,376,702，1994年12月)中，将单独的熔融聚合物料流与添加剂合并，然后与主进料再合并。相反，本发明描述了预熔融用作载体或粘合剂的母料配制剂的大部分树脂组分以提高密度的反直觉法(counter-intuitiveprocess)，以(i)在进料喉管中产生用于添加着色剂和添加剂的额外的自由体积，和(ii)在与树脂接触后立即开始颜料润湿过程。Song等人(2000年1月的6,010,723和较早的专利)描述了将挤出机的输出物进料到第二挤出机的主进料中，用于通过第二挤出机引入降粘添加剂。而在本发明中，母料配制剂的大部分树脂组分被预熔融，并且用作载体或粘合剂以使所述配制剂致密化以(i)在进料喉管中产生用于添加着色剂和添加剂的额外的自由体积和(ii)在与树脂接触后立即开始颜料润湿过程。本发明还不同于Corbett1979年8月的4,165,210，其描述了将熔融塑料料流在模具中一起形成层压结构的概念。本发明和Bekele1990年3月的4,909,726和Herridge等人1997年8月的5,660,922中描述的共挤出方法之间存在类似的差异。在树脂进料的下游添加颜料的概念是已知的，例如，Silvy等人2002年3月的美国专利6,352,654号和Hossen2004年8月的美国专利6,776,929号描述了通过挤出加工制备导电聚合物，其中将导电炭黑粉末或母料在聚合物进料的下游引入熔体中，其中炭黑是总组合物的次要组分。然而，本发明涉及包含高达总组合物的80％的颜料的下游添加。多种专利描述了填料如短玻璃纤维的下游进料和具有高达70％玻璃纤维的复合材料，其是可商购的。然而，着色剂具有高得多的润湿表面积，并且如上面所指出，作为次要组分在下游加入。现有技术没有描述在粉末进料的下游引入预熔融的树脂载体进料。也没有为了增加可用于粉末的体积以获得比先前可能的更高的负载和在接触时启动润湿过程的组合目的的预熔融树脂进料的概念。本文描述的本发明提供了主进料中的体积增加，其中聚合物熔体进料和着色剂混合物进料在相同的主进料喉管处引入。此外，所述专利没有一个涉及引入作为第二熔体加工单元的输出物的熔融料流的聚合物进料，或者在着色剂混合物进料的上游进料树脂料流。现有技术中引用的方法描述了一种挤出方法，其中在到达下游进料口所在的区域之前，树脂在挤出机中进行压缩和熔融。然而，如本文详细描述的，在单独的装置中预熔融树脂具有如下优点：(i)可以使主挤出机的压缩、捏合和熔融区域最小化；(ii)该方法更节能，因为更多供应到挤出机的能量用于影响着色剂和添加剂的引入和分散，从而能够实现更高的生产速率，以及(iii)可以使用简单的单螺杆挤出机或熔体泵用于预熔融聚合物。基于此，组合系统的总成本可以比常规挤出机单独的总成本更低或相当。由干燥共混/挤出形成的已知母料通常使用包括热塑性聚合物、着色剂、分散剂和任选的一种或多种添加剂的方法配制。所述热塑性聚合物通常称为“载体”或“载体树脂”。典型的母料商业配制剂，特别是用着色剂(颜料和染料)的混合物配制的，包括约30重量％的着色剂、约5重量％的分散剂、约10重量％的添加剂和约55重量％的载体。不幸的是，由干燥共混/挤出形成的已知母料，特别是包含着色剂(颜料和染料)的共混物的那些母料具有相对低的着色剂浓度。因此，已经发现许多已知的母料引入了不必要的成本和不希望的量的辅助成分，如载体基质。特别是在含有相对高比例的有机颜料的着色剂配制剂的情况下，由于分散不充分，更高的着色剂负载不能用于由干颜料制备的已知母料中。着色剂颗粒的不充分分散会导致最终产品的物理和机械性能如拉伸强度、挠曲模量、伸长率和冲击强度的降低。而且，颜料聚集体会导致影响部件外观的表面缺陷。常规生产的母料中有机颜料分散可以通过使用主要或完全粉末化或细粒化的树脂来改进。然而，这种实践导致引入具有比与树脂粒料的混合物明显更低的堆密度的树脂、着色剂和其它成分的干燥共混混合物。在任何给定时间将较少的材料引入到挤出机中，导致加工速率的显著降低。已知的干燥共混/挤出母料组合物的另一个缺点是不能显著改善所述母料本身和最终产品的可加工性。已知的干燥共混/挤出母料加工的另一个缺点是挤出机进料喉管中的共混体积限制。特别是在有机颜料和某些效果颜料如珠光颜料的情况下，由于这些颜料的低堆密度，进料喉管中的固定体积限制了颜料和添加剂负载。类似地，对在进料喉管处引入的材料的量的这些限制显著降低了挤出产量和着色强度。由于进料喉管中的固定体积引起的问题可以通过使用更薄的叶片(flights)增加进料喉管中的自由体积、在螺杆上增加更深的根部以及延长开口的长度进行缓解；然而，所有这些尝试将仅在体积空间中提供小的增量增益(例如，10-15％的更多的自由体积空间)，并不提供所需的颜料和添加剂负载的增加，并且牺牲了螺杆的强度和寿命。已知的干燥共混/挤出母料组合物的另一个缺点是不能包括相对显著量的关于添加剂如紫外光吸收剂、光稳定剂、抗氧化剂和发泡剂的负载。通常，仅在需要时加入添加剂，然后少量加入。否则，认为母料的可加工性将受损。此外，加工已知的干燥共混/挤出母料组合物中的其它缺陷是由挤出机提供的工作低效和挤出循环的长度低效。具体而言，许多能量和停留时间用于熔融聚合物载体而不是分散着色剂。目前，没有已知的用于提供避免与常规母料相关的上述问题的母料组合物的系统或方法。因此，希望提供一种具有改进的可加工性的母料组合物，其增加了母料组合物的负载以及最终产品的着色，而不牺牲生产速率、生产量、有色部件的物理和机械性能以及表面外观，同时将较少的载体树脂引入最终部件中。如本文所述和要求保护的本申请解决了现有技术母料及其开发方法的上述缺点。技术实现要素：在一个方面，本公开内容涉及制备母料的方法，其包括将着色剂、添加剂、热塑性载体和任选的茂金属聚合物加工助剂混合，然后将大部分载体树脂以熔融状态加入至位于主进料处、主进料上游、主进料下游或其组合的端口。虽然在熔体加工热塑性塑料中，通常在主进料的下游，将添加剂和着色剂作为单独的物流引入并不罕见，但是在常规母料加工中将大部分树脂作为第二挤出机或熔体泵生成的熔体料流引入主挤出机是违反直觉的。本公开内容涉及通过使用分流进料生产的母料组合物，其包括具有着色剂、聚合物加工助剂和任选的添加剂和载体树脂的主要进料或主进料，以及包括大部分熔融状态的载体树脂的第二进料，其连接到与主进料相同的进料、在主进料上游、主进料下游或其组合。所述主进料主要由着色剂、颜料、粉末树脂、加工助剂和功能添加剂如UV、AO、滑爽剂、抗静电剂、抗微生物剂、FR等组成。主进料可以是粉末进料、着色剂混合物进料和/或小颗粒进料。另一方面，本公开涉及一种制备着色聚合物的方法，其包括将高负载母料组合物引入可熔体加工的聚合物中以形成熔体进料聚合物组合物，其中所述母料包含着色剂、热塑性载体、茂金属聚合物加工助剂和任选的添加剂，并挤出聚合物组合物以形成着色的聚合物。在一个实施方案中，由分流工艺制备高负载和良好分散的母料组合物的方法包括以下步骤：a)在主进料中的混合物中混合着色剂；b)预熔融第二进料中的热塑性载体；和c)将主进料的混合物与第二进料的熔融的热塑性载体合并以形成母料组合物。使用来自该方法的母料组合物，可以生产热塑性制品。在一个实施方案中，所述混合步骤包括在主进料、第二进料或其组合中的添加剂。在一个实施方案中，所述混合步骤包括在主进料中的茂金属聚合物加工助剂，其中所述茂金属聚合物加工助剂是聚烯烃。茂金属聚合物加工助剂可以是通过在茂金属催化剂存在下使丙烯单体与约2-15％的乙烯共聚单体聚合而获得的无定形茂金属聚丙烯共聚物。此外，茂金属聚合物加工助剂可以显示约0.87-0.93g/cm3的密度，约80-145℃的滴点和约60-6300mPas的粘度。所述合并步骤可以进一步包括将第二进料供应到由主进料、主进料上游、主进料下游或其组合定位的端口。所述合并步骤可进一步包括在主进料、第二进料或其组合中供应添加剂。添加剂可以选自下组：抗氧化剂、紫外光吸收剂、光稳定剂、阻燃剂、抗菌剂、表面张力降低剂、除臭剂、抗静电剂、防粘连剂、增塑剂、填料和发泡剂。所述添加剂可进一步包括约0-15重量％的抗氧化剂、约0-45重量％的光稳定剂和约0-45重量％的紫外光吸收剂。在一个实施方案中，所述添加剂为约5-60重量％。所述着色剂可以为约15-80重量％，所述热塑性载体为约9-60重量％，和所述茂金属聚合物为约2-20重量％。所述着色剂可以选自下组：有机颜料、无机颜料、单一颜料分散体、染料、涂覆的云母、粉末铝、荧光增白剂、荧光剂和磷光剂。所述着色剂可包括约5-50重量％的有机颜料。所述着色剂可包括约10-40重量％的有机颜料。所述着色剂可包括约0-80重量％的无机颜料。此外，所述着色剂可包括约3-40重量％的有机颜料和约10-60重量％的无机颜料。所述热塑性载体可选自以下的至少一种：如下的均聚物和共聚物：聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚甲醛、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚醚砜、聚砜、聚醚酮、聚苯乙烯共聚物、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物、聚酰胺、聚碳酸酯及其组合。该方法可以进一步包括分散体包(dispersionpackage)。在一个实施方案中，所述分散体包选自下组：蜡、金属盐、偶联剂和表面活性剂。所述分散体包可以为约2-8重量％。该方法可以进一步包括以下之一：阻燃剂、抗菌剂、表面张力降低剂、除臭剂、抗静电剂、防粘连剂、增塑剂、填料和发泡剂。制备高负载和良好分散的母料组合物的方法可以进一步包括以下步骤：a)将如权利要求1中提供的由分流工艺形成的母料组合物引入可熔体加工的聚合物中以形成进料聚合物组合物，其中所述母料组合物包含颜料、热塑性载体和大于5重量％至约60重量％的添加剂，其中所述添加剂选自下组：抗氧化剂、紫外光吸收剂和光稳定剂；和b)加工所述聚合物组合物以形成所述母料组合物。附图说明本公开内容通过参考以下结合下面附图的详细描述可以更好地理解，其中：图1是在一个实施方案中由分流工艺制备高负载和良好分散的母料组合物的工艺流程图；图2是在另一个实施方案中由分流工艺制备高负载和良好分散的母料组合物的工艺流程图；图3是在又一个实施方案中由分流工艺制备高负载和良好分散的母料组合物的工艺流程图。具体实施方式现在将详细参考本教导的示例性实施例，其实施例在附图中示出。应当理解，在不脱离本教导的相应范围的情况下，可以利用其它实施方案，并且可以进行结构和功能改变。此外，在不脱离本教导的范围的情况下，可以组合或改变各实施方案的特征。这样，以下描述仅以说明的方式呈现，且不应以任何方式限制可对所说明的实施方案做出的各种替代和修改，并且仍在本教导的精神和范围内。提供了具有着色剂和任选的一种或多种添加剂的母料组合物。本公开内容描述了使用分流进料加工设备制备相对高负载的有色浓缩物和添加剂。本公开内容的母料组合物表现出优异的着色剂分散性、着色性能、增加的添加剂浓度以及改进的可处理性，使得着色的最终产品具有优异的物理和机械强度以及优异的着色。本发明的母料组合物任选地包括茂金属聚合物加工助剂，其基本上消除了许多在现有技术中遇到的实际问题和限制。所述任选的茂金属聚合物加工助剂与各种载体树脂相容，允许降低常规载体树脂的量，并且还提供了最终产品的更好的机械和物理性能。与已知方法相比，所述母料分流工艺允许着色剂负载的特别增加。随着着色剂和添加剂的浓度增加，实现所需的最终产品性能要求的母料组合物的量可以明显低于常规的母料组合物。此外，所述任选的茂金属加工助剂还改善了母料组合物的可处理性，因为所述母料组合物在较低的温度下熔融，这允许其更有效地“润湿”或分布，以提供更好的可加工性和增加的产量。所述母料组合物通常包括着色剂、热塑性载体和任选的茂金属加工助剂和添加剂，如抗氧化剂、紫外光吸收剂和光稳定剂。在一个实施方案中，所述茂金属聚合物加工助剂是通过在茂金属催化剂存在下使丙烯单体与约2-15％、约2-10％或约5-10％的乙烯共聚单体聚合而获得的无定形茂金属聚丙烯共聚物。在一个实施方案中，所述茂金属聚合物加工助剂显示约0.87-0.93g/cm3的密度，约80-145℃的滴点和约60-6300mPas的粘度。在一个实施方案中，所述茂金属聚合物加工助剂可以具有从无定形到高度结晶的范围。在一个实施方案中，所述加工助剂是茂金属聚合物，其是其中茂金属用作聚合催化剂的聚合物的通用术语。所述茂金属聚合物加工助剂不是如在常规母料中使用的茂金属树脂，并且具有与之不同的结构和物理性能。所述茂金属加工助剂是与其中使用常规的齐格勒催化剂、齐格勒-纳塔催化剂等的聚合物相比具有更高的单分散性和更窄的分子量分布(例如，在茂金属聚乙烯的情况下，Mw/Mn<2)的聚合物。已经发现，所述茂金属聚合物加工助剂允许大量着色剂在高的添加剂浓度存在下均匀地分散，使得最终产品具有优异的着色以及更好的物理和机械性能。因此，所述组合物可以提供具有优异的机械强度的模塑或挤出制品。因此，所述茂金属聚合物是优选的加工助剂，因为其具有低滴点、低粘度、低密度和良好的润湿能力。聚合物的滴点范围优选为80℃-120℃。所述聚合物的粘度优选为60-6300mPas。所述聚合物的密度优选为0.87-0.93g/cm3。所述茂金属聚合物在母料组合物中的存在量可高达约20％，优选约4％至约12％。合适的茂金属聚合物包括丙烯的均聚物或丙烯与一种或多种烯烃的共聚物或接枝有其它聚合物的共聚物。丙烯与乙烯的共聚物是优选的。所述共聚物的乙烯含量为0.1％至约20％，优选约2％至约10％。所述茂金属聚合物加工助剂与各种载体树脂高度相容。热塑性载体的说明性实例是如下的均聚物和共聚物：高和低密度聚乙烯、高和低密度聚丙烯、聚苯乙烯、聚甲醛、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚醚砜、聚砜、聚醚酮、聚苯乙烯共聚物、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物、聚酰胺如尼龙-6或尼龙-6,6、聚氯乙烯和乙烯与0.1-20mol％的1-丁烯、1-戊烯、1-己烯、4-甲基-1-戊烯、1-辛烯、1-癸烯、1-十一碳烯的共聚物、其它抗冲改性合金，或其混合物。要成为所述母料的聚合物和所述母料的载体聚合物可以是但不是必须是相同的。添加到母料中的着色剂可包含颜料、单一颜料分散体、染料、纳米复合材料、涂覆的云母、粉末铝和其它金属、荧光增白剂、荧光剂、磷光剂或其混合物。颜料可以是有机颜料和无机颜料中的至少一种或组合，并且没有特别限制。当使用有机颜料时，所述有机颜料可以以母料组合物的高达约50重量％存在。在一个优选的实施方案中，所述有机颜料以母料组合物的约10至约40重量％的范围存在。如果使用无机颜料，所述无机颜料可以以母料组合物的高达约75重量％存在。在一个优选的实施方案中，所述无机颜料以母料组合物的约15重量％至约75重量％的范围存在。在另一个实施方案中，使用有机和无机颜料，并且所述有机颜料可以存在高达约20％，和所述无机颜料可以存在高达约60％。在一个实施方案中，所述有机颜料以约3％至约20％存在，和所述无机颜料以约10％至约60％存在。所述有机颜料的说明性实例包括偶氮和双偶氮颜料如偶氮和二偶氮色淀、汉撒(Hansas)、苯并咪唑酮、二芳基化物、吡唑酮、黄色和红色颜料；多环颜料如酞菁、喹吖啶酮、苝、紫环酮、二噁嗪、蒽醌、异吲哚啉、硫靛、二芳基或喹酞酮颜料、苯胺黑或其混合物。所述无机颜料的示例性实例包括无机颜料如氧化钛、钛黄、氧化铁、群青、钴蓝、氧化铬绿、铅黄、镉黄和镉红、炭黑颜料及其混合物。所述有机和无机颜料可以单独使用或组合使用。这些颜料可以是任何形式的干粉、常规或根据该方法制备的单一颜料分散体或其混合物。在一个实施方案中，所述着色剂为约15-80重量％，所述热塑性载体为约9-60重量％，和所述茂金属聚合物为约2-20重量％。在另一个实施方案中，所述着色剂选自下组：有机颜料、无机颜料、单一颜料分散体、染料、涂覆的云母、粉末铝、荧光增白剂、荧光剂和磷光剂。在又一个实施方案中，所述着色剂包含约5-50重量％的有机颜料。在一个实施方案中，所述着色剂包含约10-40重量％的有机颜料。在一个实施方案中，所述着色剂包含约0-80重量％的无机颜料。在一个实施方案中，所述着色剂包含约3-40重量％的有机颜料和约10-60重量％的无机颜料。任选地，所述母料组合物也可包含添加剂。说明性的实例是紫外光吸收剂、光稳定剂、抗氧化剂、阻燃剂、抗菌剂、表面张力降低剂、除臭剂、抗静电剂、防粘连剂、增塑剂、发泡剂、填料和其它已知的添加剂或其混合物。紫外光吸收剂(UVA)通过吸收光能并将吸收的光能无害地释放为热能而使聚合物免受UV光。受阻胺光稳定剂(HALS)清除光氧化过程中形成的自由基中间体。UVA和/或HALS的浓度越高，对于聚合物(母料载体和最终产物)不降解的保护越大，且颜色越不褪色。UVA和HALS可以加入高达母料的约45重量％。优选的UVA和HALS包括来自BASFSE的等级的那些。UVA和HALS的说明性实例包括水杨酸衍生物如水杨酸苯基酯、水杨酸对叔丁酯等，二苯甲酮体系如2,4-二羟基二苯甲酮、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮等，苯并三唑体系如2-(2'-羟基-3'，5'-二叔丁基苯基)苯并三唑、2-(2'-羟基-3'-叔丁基-5'-甲基苯基)-5-氯苯并三唑等，受阻胺体系如双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、二甲基琥珀酸酯-1-(2-羟乙基)-4-羟基-2,2,6,6-四甲基哌啶缩合产物，2-羟基二苯甲酮如2,4-二羟基二苯甲酮、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、2-羟基-4-辛氧基二苯甲酮和5,5'-亚甲基双(2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮)；2-(2'-羟基苯基)苯并三唑，例如2-(2'-羟基-5'-甲基苯基)苯并三唑、2-(2'-羟基-5'-叔辛基苯基)苯并三唑，-(2'-羟基-3'，5'-二叔丁基苯基)苯并三唑、2-(2'-羟基-3'，5'-二叔丁基苯基)-5-氯苯并三唑，2-(2'-羟基-3'-叔丁基-5'-甲基苯基)-5-氯苯并三唑、2-(2'-羟基-3'，5'-二枯基苯基)苯并三唑和2,2'-亚甲基双(4-叔辛基-6-苯并三唑基)苯酚；苯甲酸酯，例如苯基水杨酸酯、间苯二酚单苯甲酸酯、2,4-二叔丁基苯基-3'，5'-二叔丁基-4'-羟基苯甲酸酯和十六烷基-3,5-二叔丁基-4-羟基苯甲酸酯；取代的草酰替苯胺，例如2-乙基-2'-乙氧基草酰替苯胺和2-乙氧基-4'-十二烷基草酰替苯胺；氰基丙烯酸酯，例如乙基-α-氰基-β，β-二苯基丙烯酸酯和甲基-2-氰基-3-甲基-3-(对-甲氧基苯基)丙烯酸酯，以及任何其它已知的UVA，或其混合物。HALS的其它说明性实例包括2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基硬脂酸酯、1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基硬脂酸酯、2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基苯甲酸酯、双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、双(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、四(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)-1,2,3,4-丁烷四羧酸酯、四(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)-1,2,3,4-丁烷四羧酸酯、双(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)-二(十三烷基)-1,2,3,4-丁烷四羧酸酯、双(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)-2-丁基-2-(3'，5'-二叔丁基-4-羟基苄基)丙二酸酯、1-(2-羟乙基)-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶醇/琥珀酸二乙酯缩聚物、1,6-双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基氨基)己烷/二溴乙烷缩聚物、1,6-双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基氨基)己烷/2,4-二氯-6-叔辛基氨基-s-三嗪缩聚物、1,6-双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基氨基)己烷/2,4-二氯-6-吗啉基-s-三嗪缩聚物等，或其混合物。包括加工稳定剂在内的抗氧化剂可以加入到母料组合物中高达所述母料的约15重量％。过氧化物聚合物降解通常在加工过程中(例如由于热或剪切)或在曝光时发生。在此期间可形成过氧化物自由基，其又可导致形成过氧化物。将抗氧化剂掺入聚合物中以稳定过氧化物自由基防止降解。当保持了聚合物的初始分子量和/或初始颜色时，则实现了最佳的聚合物稳定性。因此，本发明的母料组合物通过实现较高的添加剂浓度而不牺牲着色剂浓度提供了较高程度的保护。在一个实施方案中，UVA(和/或HALS)和抗氧化剂可以加入高达母料的约60重量％。在这样的实施方案中优选将UVA(和/或HALS)加入高达母料的约45重量％，和将抗氧化剂加入高达母料的约15重量％。位阻酚或HALS是优选的抗氧化剂，特别是来自BASFSE的等级的空间受阻酚。抗氧化剂的其它示例性实例包括酚体系如2,6-二叔丁基对甲酚、季戊四醇-四-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯甲基苯酚、十八烷基-3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯等，磷体系如三(2,4-二叔丁基苯基)磷酸酯、二硬脂酰季戊四醇二磷酸酯(distearylpnetaerythritoldiphophate)、四(2,4-二叔丁基苯基)-4,4'-亚联苯基膦酸酯等，硫体系如二硬脂酰-3,3'-硫代二丙酸酯、季戊四醇-四-(3-月桂基硫代丙酸酯)，受阻酚型抗氧化剂和过氧化物分解剂，HALS(如上所述)，或其混合物。受阻酚型抗氧化剂的说明性实例是2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚、苯乙烯化苯酚、正十八烷基-3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯、2,2'-亚甲基双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)、2-叔丁基-6-(3-叔丁基-2-羟基-5-甲基苄基)-4-甲基苯基丙烯酸酯、2-[1-(2-羟基-3,5-二叔戊基苯基)乙基]-4,6-二叔戊基苯基丙烯酸酯、4,4'-亚丁基双(3-甲基-6-叔丁基苯酚)、4,4'-硫代-双(3-甲基-6-叔丁基苯酚)、烷基化双酚、四[亚甲基-3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]甲烷、3,9-双[2-{3-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙酰氧基}-1,1-二甲基乙基]-2,4,8,10-四氧杂螺[5.5]十一烷或其混合物。过氧化物分解剂的说明性实例是有机磷型过氧化物分解剂如亚磷酸三壬基苯酯、亚磷酸三苯酯和亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯)酯；和有机硫代型过氧化物分解剂如二月桂基-3,3'-硫代二丙酸酯、二肉豆蔻基-3,3'-硫代二丙酸酯、二硬脂酰基-3,3'-硫代二丙酸酯、季戊四醇四(3-月桂基硫代丙酸酯)、双十三烷基-3,3'-硫代二丙酸酯和2-巯基苯并咪唑，或其混合物。阻燃剂的说明性实例是磷酸体系如磷酸烯丙基二烯丙酯、磷酸甲苯基二苯酯、磷酸辛基二苯酯、磷酸三烯丙酯、磷酸三丁酯、磷酸三苯酯、磷酸三(β-氯乙基)酯、磷酸三(二氯丙基)酯，磷酸三(2,3-二溴丙基)酯、磷酸三(溴-氯丙基)酯等，氯体系如氯化石蜡、氯化聚苯、全氯五环癸烷等，溴体系如四溴乙烷、四溴丁烷、六溴苯、十溴二苯醚、聚二溴苯醚、双(三溴苯氧基)乙烷、亚乙基双溴降冰片烷二羧酸酰亚胺(ethylenebisbromonorbornanedicarboxylmide)、亚乙基双四溴邻苯二甲酰亚胺等，反应型如氯菌酸酐、四溴邻苯二甲酸酐、四溴双酚A、二乙氧基(dietoxy)-双-(2-羟乙基)-氨基甲基磷酸酯、dibormcresylalycidyl醚等，或其混合物。抗菌剂的说明性实例包括基于酚醚的抗菌剂如在分子内骨架中具有酚基的那些，例如10,10'-氧基双苯氧杂胂等；天然抗菌剂，如具有环庚三烯酚酮作为中心骨架的那些，例如扁柏酚、β-多巴林(beta-dolabulin)等，作为脂肪酸的甘油酯，低级脂肪酸单甘油酯，蔗糖脂肪酸酯，聚甘油脂肪酸酯，例如辛酸单甘油酯、癸酸单甘油酯、月桂酸单甘油酯、棕榈酸糖酯、单癸酸十甘油酯、辛酸六甘油酯等，沸石基化合物、沸石基化合物中的部分或全部可离子交换的离子，例如可以例举的是部分或全部的钠离子、钙离子、钾离子、镁离子、铁离子等被具有抗菌性的离子如银离子、铜离子、锌离子、铵离子等取代。这些化合物可以单独使用或其两种或更多种组合使用。填料通常是不贡献于颜色的便宜的颗粒材料。填料的说明性实例尤其包括滑石、云母、粘土、纳米粘土、二氧化硅或其混合物。本文所述的母料组合物可以含有其它添加剂或成分，并且不应限于所述的配制剂。在一个实施方案中，可以以高达母料的约25重量％的量将分散体包添加到母料组合物中。在另一个实施方案中，所述分散体包以基于所述母料重量的约2％至约8％的量添加。所述分散体包可以是蜡、金属盐、表面活性剂、偶联剂、有机金属化合物及其混合物。说明性实例包括常规的聚乙烯和聚丙烯蜡及其衍生物如酸改性的产物和酸改性的产物的金属盐，以及硬脂酸锌、硬脂酸镁、硬脂酸铝、硬脂酸钙和亚乙基双硬脂酰胺及其混合物。在实际混合母料之前，如果需要，可以预混合主要进料和第二进料中的每一种的组分，对于其可以使用鼓式或转鼓式混合器。在实际的干燥共混混合过程中，可以在桨片型混合器中进行混合。在一个实施方案中，将着色剂共混物与一些蜡在高强度混合器中混合，直到蜡熔融并包封所述着色剂，得到良好分散的致密的着色剂共混物。另外的分散在挤出机，例如单螺杆或双螺杆挤出机中进行，然而，可以使用本领域已知的任何合适的设备。示例性实例包括布氏(Buss)捏合机、行星辊挤出机、开放式双槽捏合机、快速搅拌器、内部熔剂混合器如班伯里混合器和法雷尔连续混合器等。在主要或主进料中，以干燥共混/挤出配置加工以下物质：着色剂和任选的添加剂、载体树脂和聚合物加工助剂。在一个实施方案中，主进料中的载体树脂可以以总配制剂重量的高达约10％存在且可以在干燥共混阶段中与主进料中的颜料和添加剂共混以帮助颜料润湿过程。或者，可不将载体树脂加入到主进料中。所述主进料与第二进料在主进料口、主进料口上游、主进料口下游或其组合处连接。如图1所示，示出了工艺流程图，其中主进料在第二进料的上游，在图2中，第二进料在主进料的上游示出，在图3中，主进料和第二进料在相同的进料口连接。如图所示，进料口可以表示计量器、阀、开口及其任何组合。输送区域示出了材料至熔融、分散和计量区域的输送，其可以包括但不限于捏合、压缩、反转元件等。在一个实施方案中，所述第二进料包括大部分熔融状态的载体树脂。全部或大部分载体树脂可通过第二进料引入母料中。在替代的实施方案中，第二进料在熔融状态在上游或下游经由约8L/D的第二进料口引入。所述第二进料可以通过相对小的第二挤出机，如低L/D单螺杆挤出机或熔体泵生产。在一个实施方案中，所述第二进料可以通过侧进料引入。在一个实施方案中，与来自主进料流的低熔体/高加工粉末相比，第二进料流中的预熔融树脂载体具有增加的熔体流动。来自第二进料的载体树脂作为熔体料流的引入导致与粒料、薄片或粉末的堆密度相比更高密度的组合物。主要/主和第二进料的组合允许通过主进料引入更大体积的着色剂和添加剂。含有熔融载体树脂的第二进料在与来自主料流的混合物接触后立即润湿颜料。第二进料的使用从维护和清洁来看提供了益处，因为仅当树脂改变或变化时，相应的第二挤出机或熔体泵才需要转换，使得仅需要使用下一种树脂的简单吹扫。基于此，在第二进料中添加载体料流节省了关于至少第二进料挤出机/熔体泵的维护和清洁方面的时间和金钱。使用第二进料的另外的益处包括具有用于在挤出机中加工和用熔融聚合物润湿的活性成分的额外空间，其在挤出机中比粒料形式占据更少的自由体积。这允许处理增加的低堆密度成分的负载。此外，无论是与主进料同时、在其上游或下游，使用第二进料都增加了挤出机通过如下可提供的工作效率：用具有将早期润湿并增加粉末成分密度的低温熔融茂金属聚合物和分散助剂的低堆密度成分填充叶片，使得一旦熔融树脂以其最致密的状态引入，挤出机的叶片充满母料，与部分充满(例如1/4或1/2)相反，如常规母料挤出方法的那些。填充叶片允许增加挤出机内的工作和压力，这有助于分散和高的生产率。相应地，使用第二进料的另一个优点是可以缩短挤出时间的长度，因为树脂不需要熔融，并且提高了利用全部叶片的效率。使用第二进料允许许多益处而不牺牲生产率。在一个实施方案中，第二进料作为经由单螺杆或连续混合器操作的连续方法进行加工。在另一个实施方案中，第二进料以分批法进行加工。此外，第二进料可通过使用具有最小混合的温和螺杆配置进行加工，仍然保持母料组合物具有高负载。在一个实施方案中，第二进料与温和的螺杆配置、主要是捏合机的分散螺杆、单螺杆挤出机或双螺杆挤出机配对。在另一个实施方案中，主进料和第二进料可以在第一进料喉管引入，并且仍然保持母料配制剂具有至少50％的无机颜料负载。在示例性实施方案中，如下表1、2、3和4中所示，对于红色(用于聚烯烃的红色配制剂)、绿色(用于聚烯烃的绿色配制剂)、紫色(用于聚烯烃的紫色珍珠配制剂)和黄色(用于聚烯烃的黄色配制剂)着色母料组合物的一组试验由本文所述的分流工艺配制，并与由如下所示的干燥共混/挤出工艺开发配制的常规母料进行比较。将着色进料流的组分干燥共混，然后在熔融树脂进料流的上游引入。如本文所提及，配方根据美国专利7,442,742号开发，其中G2是由位于北卡罗来纳州Salisbury的CarolinaColorCorporation拥有的注册商标。表1-用于聚烯烃的红色配制剂G2配方60:40分流65:35分流70:30分流75:25分流组分％总量％总量％总量％总量％总量颜料红12211.8613.4714.5915.7216.84颜料红1014.144.705.095.495.87颜料红17012.6514.3715.5716.7717.96聚合物加工助剂5.004.735.135.525.91分散助剂3.003.784.104.424.73PE薄片20.0018.9220.5022.0823.65PE粒料43.3340.0035.0030.0025.00颜料负载v.标准100％114％123％132％142％表1说明了由分流形成的各种母料组合物的用于聚烯烃的红色配制剂的颜料负载，其中主进料与第二进料的重量比例为60:40、65:35、70:30或75:25。随着主进料与第二进料的比例增加，颜料的负载也增加。如表1所示，75:25的分流导致红色颜料比G2配方高大约42％的负载的更高的堆密度。表2-用于聚烯烃的绿色配制剂表2说明了由分流形成的各种母料组合物的用于聚烯烃的绿色配制剂的颜料负载，其中主进料与第二进料的重量比例为60:40、65:35、70:30、75:25或80:20。与上述表1类似，随着主进料与第二进料的比例增加，颜料的负载也增加。如表2所示，80:20的分流导致绿色颜料比G2配方高大约48％的负载的更高的堆密度。在示例性实施方案中，如下表3和4中所示，对于紫色(用于聚烯烃的紫色珍珠配制剂)和黄色(用于聚烯烃的黄色配制剂)着色母料组合物的一组试验由本文所述的分流工艺配制，并与由干燥共混/挤出工艺开发的常规母料进行比较：表3-用于聚烯烃的紫色珍珠配制剂G2配方65:35分流80:20分流组分％总量％总量％总量紫色缎光珍珠5.906.858.44紫色闪光珍珠5.906.858.44红色缎光珍珠4.725.496.75颜料蓝299.4410.9713.51颜料红1221.131.321.62聚合物加工助剂4.004.645.72分散助剂4.504.995.79矿物油2.002.322.86滑爽剂13.3415.4919.07PP薄片5.005.817.15PP粒料44.0635.0020.00颜料负载v.标准100％112％142％表3说明了由分流形成的各种母料组合物的用于聚烯烃的紫色珍珠配制剂的颜料负载，其中主进料与第二进料的重量比例为65:35或80:20。与上述表1和2类似，随着主进料与第二进料的比例增加，颜料的负载也增加。如表3所示，80:20的分流导致紫色颜料比G2配方高大约42％的负载的更高的堆密度。含有80:20分流的共混物包括大约58％的活性成分(例如颜料和滑爽剂)，包括大约19％的滑爽剂。由于主挤出机的L/D减小，与常规母料制备双螺杆上运行的G2配方相比，紫色珍珠具有更亮的外观和更小的粒度减小。表4-用于聚烯烃的黄色配制剂G2配方60:40分流70:30分流组分％总量％总量％总量颜料白60.551.181.38颜料黄1095.5111.7713.73颜料1105.5111.7713.73溶剂黄334.419.4110.99分散助剂2.104.485.23SAN粉末10.0021.3824.94ABS粒料71.9340.0030.00颜料负载v.标准100％212％248％表4说明了由分流形成的各种母料组合物的用于聚烯烃的黄色配制剂的颜料负载，其中主进料与第二进料的重量比例为60:40或70:30。与上述表1、2和3类似，随着主进料与第二进料的比例增加，颜料的负载也增加。如表4所示，70:30的分流导致黄色颜料比G2配方高大约48％的负载的更高的堆密度。含有70:30分流的共混物除了大约11％的染料之外还包括超过大约27％的难以分散的有机颜料。表3和4中所述的每种比率已经通过灰分试验和通过模塑板验证。母料可以引入任何相容的聚合物中并进行加工。应当理解，本公开内容的母料组合物可用于着色形成各种形状如片材、薄膜、管、瓶、容器、模塑产品和其它模塑品的聚合物。术语加工在本文中用于描述聚合物转化为所需形状的制品。加工的说明性实例是挤出模塑、注塑、吹塑、压缩模塑和压延。将母料加入到可熔体加工的聚合物中可以通过本领域已知的任何方法完成。可以使用与制备母料本身相同的方法。应当理解，母料载体聚合物可以与可熔体加工的聚合物相同或不同。母料组合物可以通过间歇或连续方法引入和加工。在一个说明性实施方案中，可将母料引入可熔体加工的聚合物中，并在橡胶配混机、简单捏合机或班伯里或其它密炼机中或在混合挤出机中进行加工。或者，母料可通过适当的装置计量加入挤出机的进料段。连续方法可以例如在快速混合器、单螺杆挤出机、双螺杆挤出机、布氏捏合机、行星辊挤出机、开口双槽捏合机或快速搅拌器中进行。连续法是优选的。虽然已经在所附实施方案和前面的详细描述中描述了本教导的实施方案，但是应当理解，本教导不仅限于所公开的实施方案，而是本文描述的教导能够进行多种重排、修改和取代。当前第1页1 2 3