专利名称：用于制造着色聚合物的浓色母料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种用于制造着色聚合物的色母料，具体地，本发明涉及一种用于制造着色聚合物的浓色母料及其制备方法。
背景技术：
关于制造顔料是本领域所熟知的。在制造顔料期间，一般生产含水顔料分散体，和必须使这些含水顔料分散体经挤水エ艺以便从其中除去水。然而，通过简单的干燥エ艺除 去水，能够发生不希望出现的颜料颗粒的附聚。所以，在实施中只除去部分水，而以湿块状物的形式留下细分散的顔料。本领域已知，从这种湿块状物中除去残余水是通过采用聚合物分散剂使它们经挤水エ艺来实施的。挤水エ艺制备出顔料保持细分散状态的分散体，其为与颜料分散剂的紧密混合物的形式，用于进一歩加工如混入聚合物组合物和油墨。顔料挤水法叙述在英国专利915，453中。还熟知高熔点聚合物的着色。英国专利1，044，378叙述了在高熔点聚合物中均匀分散顔料的技术，即借助于形成粒状或粉末状顔料的紧密混合物来实施的，所述粒状或粉末状聚合物与高熔点聚合物相客，但是其熔点低于高熔点聚合物。该方法包括加热和混合使顔料均匀分布在低熔点聚合物中，使所得物料固化，使所得固体与高熔点聚合物混合，并把它们熔融在一起。各个高熔点聚合物和低熔点聚合物具有相同的化学类型。美国专利4，279，802制成了一种颜料和聚酯的母料，该母料然后应用于着色线型聚酷。美国专利5，336，314使用含苯邻ニ甲酰亚胺或萘ニ甲酰亚胺基团的聚酯或丙烯酸类聚合物，作为颜料分散体载色剂和顔料压滤饼挤水剂，来制备涂料。CN 1208376C公开了ー种湿颜料挤水和制造浓色母料的低分子量聚酯和聚酰胺。更具体地说，该发明组合物对于湿颜料挤水、制造顔料分散体以及进而用颜料分散体制造着色聚合物是有效的。但是，该发明中由于采用顔料，而颜料只是靠粘性物质或其他方面依附于物体表面，导致其着色效果不够均匀。本发明，采用染料代替顔料，通过使湿染料压滤饼与染料分散剂相混合来形成染料分散体。使所得混合物凝結，并除去水相，一般是采取加热该组合物的方法，任选在真空下进行。所分散的染料能够任选被粉碎。然后，粉状染料/分散剂混合物能够用极性主体聚合物进行稀释，所述主体聚合物例如聚酯、聚碳酸酷、聚酰亚胺、聚酰胺和苯こ烯类塑料，得到高质量浓色母料用于最后制造成品消费零部件和制品。该浓色母料是质量很高的染料分散体，通过有效使用设备和机械能够以最小的染料含量得到最高的着色。本发明的染料分散剂是低熔融温度、低粘度的载色剂，起着染料受体的作用，并在挤水エ艺中分离出水。另一方面，分散剂在熔融态下起低粘度流体的作用，其均匀地润湿顔料，并且通过诸如单螺杆或双螺杆挤出机等混合设备的机械作用分散染料。着色方法一般通过下述步骤来实施，即，使含有分散剂的、经挤水、干燥和粉碎的染料与主体聚合物相共混，以及挤出该共混物并进行造粒。满意的性能要求所选择的染料分散剂与随后混合的聚合物相客，以便在着色过程中有效地分散染料；有良好的染料分散作用，以便得到最深的色调或彩色强度以及均匀的染料分布；具有良好的挤出特性，以便制造出具有良好強度和造粒特性的柔性线料，使生产效率和产量达到最高。
发明内容
本发明的目的之ー在于提供一种用于制造着色聚合物的浓色母料，所述色母料中染料与载体树脂相容性好，染料在聚合物中分散良好，着色性能优异。为了达到上述目的，本发明采用了如下技术方案所述包含下述成分的组合物，其包括a) —种由至少ー种染料和至少ー种染料分 散剂组成的混合物；和b)至少ー种主体聚合物，其选自聚酷、聚碳酸酷、聚酰亚胺、聚酰胺和苯こ烯类塑料中的一种或者至少两种的混合物。所述染料分散剂选自萘系磺酸甲醛缩合物、木质素磺酸盐类、聚合物分散剂类中的一种或者至少两种的混合物。所述混合物例如聚合物分散剂和木质素磺酸盐类的混合物，萘系磺酸甲醛缩合物和聚合物分散剂的混合物，木质素磺酸盐类和萘系磺酸甲醛缩合物的混合物，木质素磺酸盐类、聚合物分散剂和萘系磺酸甲醛缩合物的混合物。本领域技术人员可获知的任意的聚合物分散剂、木质素磺酸盐类和萘系磺酸甲醛缩合物均可实现本发明，本发明在此不列举。作为优选技术方案，所述染料分散剂选自苯酚、甲醛、碳酸盐缩合物、聚对苯ニ甲酸こニ醇酯中的一种或者至少两种的混合物。所述混合物例如聚对苯ニ甲酸こニ醇酯和碳酸盐缩合物的混合物，甲醛和苯酚的混合物，苯酚和聚对苯ニ甲酸こニ醇酯的混合物，碳酸盐缩合物和甲醛的混合物，聚对苯ニ甲酸こニ醇酯和甲醛的混合物，碳酸盐缩合物和苯酚的混合物，聚对苯ニ甲酸こニ醇酯、碳酸盐缩合物和甲醛的混合物，苯酚、聚对苯ニ甲酸こニ醇酯和碳酸盐缩合物的混合物，甲醛、苯酚和聚对苯ニ甲酸こニ醇酯的混合物。本发明所述组合物可以仅由组分a和组分b组成，作为优选技术方案，所述组合物还包括添加剤；所述添加剂选自分散剂、相容剂、润滑剂中的ー种，或其至少两种的混合物。所述混合物例如分散剂和相容剂的混合物，分散剂和润滑剂的混合物，相容剂和润滑剂的混合物，分散剂、相容剂和润滑剂的混合物。所述分散剂选自聚こ烯蜡及其共聚物蜡、氧化聚こ烯蜡、乙烯-丙烯酸共聚物离子盐、微粉蜡、扩散油中的一种或者至少两种的混合物，优选こ烯-醋酸こ烯酯共聚物蜡、扩散油、氧化聚こ烯蜡的一种或者至少两种的混合物。所述混合物例如聚こ烯蜡和氧化聚こ烯蜡的混合物，乙烯-丙烯酸共聚物离子盐和微粉蜡的混合物，扩散油和聚こ烯蜡的混合物，氧化聚こ烯蜡和丙烯酸共聚物离子盐的混合物，微粉蜡和扩散油的混合物，聚こ烯蜡、氧化聚こ烯蜡和丙烯酸共聚物离子盐的混合物，微粉蜡、扩散油和聚こ烯蜡的混合物，氧化聚こ烯蜡、丙烯酸共聚物离子盐和扩散油的混合物。所述相容剂选自PE-g-ST、PP-g-ST、ABS-g-MAH、PE-g-MAH、PP-g-MAH 中的ー种或者至少两种的混合物。所述混合物例如PP-g-MAH和PE-g-MAH的混合物，ABS-g-MAH和PP-g-ST的混合物，PE-g-ST和PP-g-MAH的混合物，PE-g-MAH和ABS-g-MAH的混合物，PP-g-ST 和 PE-g-ST 的混合物，PP-g-MAH、PE-g-MAH 和 ABS-g-MAH 的混合物，PP-g-ST、PE-g-ST 和 PP-g-MAH 的混合物，PE-g-MAH、ABS-g-MAH、PP-g-ST 和 PE-g-ST 的混合物，PP-g-MAH、PE-g-MAH、ABS-g-MAH 和 PP-g-ST 的混合物，PE-g-ST、PP-g-MAH、PE-g-MAH、ABS-g-MAH 和 PP-g-ST 的混合物。所述润滑剂选自金属皂类、脂肪族酰胺及其衍生物，本领域技术人员可获知的任意的金属皂类、脂肪族酰胺及其衍生物均可实现本发明，作为优选技术方案，所述润滑剂优选硬脂酸钙、硬脂酸锌、硬脂酸镁、芥酸酰胺、油酸酰胺、EBS及其衍生物中的ー种或者至少两种的混合物。所述混合物例如EBS和油酸酰胺的混合物，芥酸酰胺和硬脂酸镁的混合物，硬脂酸锌和硬脂酸钙的混合物，油酸酰胺和芥酸酰胺的混合物，硬脂酸镁和硬脂酸锌的混合物，硬脂酸钙和EBS的混合物，EBS、油酸酰胺、和芥酸酰胺的混合物，硬脂酸镁、硬脂酸锌和硬脂酸钙的混合物，油酸酰胺、EBS、芥酸酰胺和硬脂酸镁的混合物。所述组合物还包括偶联剂或/和抗氧剂。所述偶联剂选自硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、金属复合偶联剂、磷 酸酷偶联剂、硼酸酯偶联剂中的一种或者至少两种的混合物，所述混合物例如硼酸酯偶联剂和磷酸酯偶联剂的混合物，金属复合偶联剂和铝酸酯偶联剂的混合物，钛酸酯偶联剂和硅烷偶联剂的混合物，硼酸酷偶联剂、磷酸酯偶联剂和金属复合偶联剂的混合物，铝酸酯偶联剂、钛酸酯偶联剂和硅烷偶联剂的混合物，磷酸酯偶联剂、金属复合偶联剂、铝酸酯偶联剂和钛酸酯偶联剂的混合物，硅烷偶联剂、硼酸酷偶联剂、磷酸酯偶联剂、金属复合偶联剂、铝酸酯偶联剂和钛酸酯偶联剂的混合物，优选钛酸酯偶联剂和/或铝酸酯偶联剂。所述抗氧剂选自抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂168、抗氧剂BHT、抗氧剂264中的一种或者至少两种的混合物。所述混合物例如抗氧剂264和抗氧剂BHT的混合物，抗氧剂168和抗氧剂1076的混合物，抗氧剂1010和抗氧剂264的混合物，抗氧剂BHT和抗氧剂168的混合物，抗氧剂1076和抗氧剂1010的混合物，抗氧剂264、抗氧剂BHT和抗氧剂168的混合物，抗氧剂1076、抗氧剂1010和抗氧剂264的混合物，抗氧剂BHT、抗氧剂168、抗氧剂1076和抗氧剂1010的混合物。本发明提供ー种染料/染料分散剂组合物，它是ー种混合物，优选是至少ー种染料和至少ー种如上所述染料分散剂的预制紧密混合物。染料可以是有机的或无机的。中值直径一般小于I μ m。本发明所述的染料例子有蒽醌类还原染料。着色剂的选择取决于塑料制品的设计者所需的最终颜色。顔色科学是本领域技术人员所熟知的。不需要过多的实验，就可以使用顔色匹配技术来确定在球形色空间中的具体位置。例如，本领域技术人员可以使用PCT专利申请US2004/012233的说明来数字式地作出使用具体聚合物载体和着色剂作为原料成分的色空间图。或者，可以制备小样品，即用于视觉检查的色板(plaques)。染料在染料/分散剂组合物中的量优选为染料/分散剂组合物的约IOwt % 约75wt%,更优选为约IOwt% 约70wt%,最优选约25wt% 约60wt%。分散剂在染料/分散剂组合物中的量优选为染料/分散剂组合物的约25wt % 约90wt %，更优选为约35wt% 约85wt%,最优选约40wt% 约75wt%。本发明染料/分散剂组合物用于制备具有高分子量主体聚合物的着色聚合物组合物。主体聚合物包括聚酯、聚碳酸酷、聚酰亚胺、聚酰胺和苯こ烯类塑料中的一种或者至少两种的混合物。主体聚合物在着色聚合物组合物中的存在量优选为着色聚合物组合物的约45wt% 约95wt%,更优选为约65wt% 约90wt%,最优选为约92wt% 约95wt%。
染料/分散剂组合物在着色聚合物组合物中的存在量优选为着色聚合物组合物的约2wt% 约55wt%,更优选为约3wt% 约35wt%,最优选为约2wt% 约8wt%。染料/分散剂组合物以及着色聚合物组合物可以通过混合并加热各组分来形成。混合和加热可以在挤出机中进行，如单螺杆、双螺杆和多螺杆挤出机、挤出机-混料机组合、混料机-密炼机、捏合机-密炼机、行星式搅拌器、班伯里分批密炼机、高強力混合机、双辊塑炼机、具有混合螺杆的注塑机、静态混合器、螺带式和V-混合机、三辊滚轧机、胶体磨、高速混合器和球磨机。本发明还提供ー种形成着色组合物的方法，该方法包括(a)使含水染料分散体或含水湿染料块状物与至少ー种染料分散剂相接触；所述染料分散剂在140°C下的布鲁克菲尔德粘度为约3，OOOcps 约400，OOOcps ;和其熔融温度最高约120°C ;其条件为足以从含水染料分散体中置換出水并形成染料和染料分散剂的紧密混合物； (b)除去所置换出的水；(C)然后，使所得混合物与至少ー种选自聚酷、聚碳酸酷、聚酰亚胺、聚酰胺和苯こ烯类塑料的主体聚合物进行熔融共混。优选地，所述接触在80 145で下进行，例如86 V、87 °C、88で、89 °C、90°C、91 °C、92 °C >93 °C >94 °C >95 °C >140 °C >138 °C >137 °C >135 °C >133 °C >131 °C >129 °C >127 °C，优选85 135°C，进ー步优选90 130°C。与现有技术相比，本发明具有如下有益效果本发明采用染料替代现有技术中的颜料，由于染料与物质的亲和度更高，而颜料只是靠粘性物质或其他方面依附于物体表面，因此，本发明所述着色组合物即色母料浓度高，着色效果好，着色均勻。
具体实施例方式为更好地说明本发明，便于理解本发明的技术方案，本发明的典型但非限制性的实施例如下实施例I将约5kg甲醛、5kg(以干燥物料为基础计)联苯胺湿染料置于高强度 Baker-Perkins混合器中。然后启动混合室式高速搅拌机,并加热至约80°C。先从湿染料中倾析出水，然后简便地蒸发出水。在大部分水蒸发出时，染料和染料分散剂形成均质混合物，能够将其排出并冷却。这时将产物研磨成适合于聚苯こ烯和挤出机的适宜尺寸。实施例2使约5kg如实施例I所制备的挤水并研磨过的染料与约5kg纯聚苯こ烯进行预共混，然后采用常规单或双螺杆挤出机挤出。使挤出物成形为多根线料，并在水中骤冷，然后造粒。该线料平滑并有柔性，几乎没有折断倾向。该造粒线料产物易切断，并具有非常均匀的外观。实施例3将约5kg苯酚、5kg(以干燥物料为基础计)偶氮类湿染料置于高强度 Baker-Perkins混合器中。然后启动混合室式高速搅拌机,并加热至约145°C。先从湿染料中倾析出水，然后简便地蒸发出水。在大部分水蒸发出时，染料和染料分散剂形成均质混合物，能够将其排出并冷却。这时将产物研磨成适合于聚酰亚胺和挤出机的适宜尺寸。 实施例4 使约5kg如实施例3所制备的挤水并研磨过的染料与约5kg纯聚酰亚胺进行预共混，然后采用常规单或双螺杆挤出机挤出。使挤出物成形为多根线料，并在水中骤冷，然后造粒。该线料平滑并有柔性，几乎没有折断倾向。该造粒线料产物易切断，并具有非常均匀的外观。实施例5将约5kg PET、5kg(以干燥物料为基础计)偶氮类湿染料置于高强度Baker-Perkins混合器中。然后启动混合室式高速搅拌机,并加热至约125°C。先从湿染料中倾析出水，然后简便地蒸发出水。在大部分水蒸发出时，染料和染料分散剂形成均质混合 物，能够将其排出并冷却。这时将产物研磨成适合于聚碳酸酯和挤出机的适宜尺寸。实施例6使约5kg如实施例5所制备的挤水并研磨过的染料与约5kg纯聚碳酸酯进行预共混，然后采用常规单或双螺杆挤出机挤出。使挤出物成形为多根线料，并在水中骤冷，然后造粒。该线料平滑并有柔性，几乎没有折断倾向。该造粒线料产物易切断，并具有非常均匀的外观。对比例I对比例I为CN 1208376C所公开的实施例5和实施例6。利用DSC对实施例6所得色母料和上述对比例中所述色母料进行玻璃化转变温度的介绍，通过实验，可以发现，本发明所述色母料中由于仅仅载体树脂为聚合物，且聚合物和染料分散性好，只有ー个玻璃化温度值。而对比例中，则出现了两个相接近的玻璃化温度，说明其相容性不够好。因此，与现有技术相比，本发明所述色母料分散性好，着色浓度高，着色效果好。本发明所述色母料的制备方法，避免了在最終制造步骤中处理干燥染料的极大麻烦，在所述处理步骤中存在着不能允许的污染。本发明产品在具体加工诸如聚苯こ烯和苯こ烯共聚物等聚合物的染料/浓色母料中是非常有效的。作为极性聚合物，这种性能是出乎意料的。应该注意到并理解，在不脱离后附的权利要求所要求的本发明的精神和范围的情况下，能够对上述详细描述的本发明做出各种修改和改进。因此，要求保护的技术方案的范围不受所给出的任何特定示范教导的限制。申请人:声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细方法，但本发明并不局限于上述详细方法，即不意味着本发明必须依赖上述详细方法才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
权利要求
1.一种包含下述成分的组合物，其特征在于，其包括a) —种由至少一种染料和至少一种染料分散剂组成的混合物；和b)至少一种主体聚合物，其选自聚酯、聚碳酸酯、聚酰亚胺、聚酰胺和苯乙烯类塑料中的一种或者至少两种的混合物。
2.如权利要求I所述的组合物，其特征在于，所述染料分散剂选自萘系磺酸甲醛缩合物、木质素磺酸盐类、聚合物分散剂类中的一种或者至少两种的混合物。
3.如权利要求I或2所述的组合物，其特征在于，所述染料分散剂选自苯酚、甲醛、碳酸盐缩合物、聚对苯二甲酸乙二醇酯中的一种或者至少两种的混合物。
4.如权利要求1-3之一所述的组合物，其特征在于，所述组合物还包括添加剂； 优选地，所述添加剂选自分散剂、相容剂、润滑剂中的一种，或其至少两种的混合物。
5.如权利要求1-4之一所述的组合物，其特征在于，所述分散剂选自聚乙烯蜡及其共聚物蜡、氧化聚乙烯蜡、乙烯-丙烯酸共聚物离子盐、微粉蜡、扩散油中的一种或者至少两种的混合物，优选乙烯-醋酸乙烯酯共聚物蜡、扩散油、氧化聚乙烯蜡的一种或者至少两种的混合物。
6.如权利要求1-5之一所述的组合物，其特征在于，所述相容剂选自PE-g-ST、PP-g-ST、ABS-g-MAH、PE-g-MAH、PP-g-MAH中的一种或者至少两种的混合物。
7.如权利要求1-6之一所述的组合物，其特征在于，所述润滑剂选自金属皂类或/和脂肪族酰胺及其衍生物，优选硬脂酸钙、硬脂酸锌、硬脂酸镁、芥酸酰胺、油酸酰胺、EBS及其衍生物中的一种或者至少两种的混合物。
8.如权利要求1-7之一所述的组合物，其特征在于，所述组合物还包括偶联剂或/和抗氧剂。
9.如权利要求1-8之一所述的组合物，其特征在于，所述偶联剂选自硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、金属复合偶联剂、磷酸酯偶联剂、硼酸酯偶联剂中的一种或者至少两种的混合物，优选钛酸酯偶联剂和/或铝酸酯偶联剂； 优选地，所述抗氧剂选自抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂168、抗氧剂BHT、抗氧剂264中的一种或者至少两种的混合物。
10.一种如权利要求1-9之一所述组合物的制备方法,其特征在于,该方法包括 (a)使含水染料分散体或含水湿染料块状物与至少一种染料分散剂相接触；所述染料分散剂在140°C下的布鲁克菲尔德粘度为约3，OOOcps 约400，OOOcps ;和其熔融温度最高约120°C ;其条件为足以从含水染料分散体中置换出水并形成染料和染料分散剂的紧密混合物； (b)除去所置换出的水； (C)然后，使所得混合物与至少一种选自聚酯、聚碳酸酯、聚酰亚胺、聚酰胺和苯乙烯类塑料的主体聚合物进行熔融共混； 优选地，所述接触在8(Tl45°C下进行，优选85 135°C，进一步优选9(Tl30°C。
全文摘要
本发明涉及一种包含下述成分的组合物，其包括a)一种由至少一种染料和至少一种染料分散剂组成的混合物；和b)至少一种主体聚合物，其选自聚酯、聚碳酸酯、聚酰亚胺、聚酰胺和苯乙烯类塑料中的一种或者至少两种的混合物。本发明同时还涉及上述组合物的制备方法。本发明采用染料替代现有技术中的颜料，由于染料与物质的亲和度更高，而颜料只是靠粘性物质或其他方面依附于物体表面，因此，本发明所述着色组合物即色母料浓度高，着色效果好，着色均匀。
文档编号C08K5/08GK102675833SQ201210169599
公开日2012年9月19日 申请日期2012年5月28日 优先权日2012年5月28日
发明者王玉庭 申请人:东莞市德诚塑化科技有限公司