本发明涉及色母粒技术领域，具体而言，涉及一种色母粒及其制备方法和应用。
背景技术：
色母粒是由颜料、载体和助剂注塑等工序环节所生产的色母原料，载体就是承载碳黑的物质。一般塑料制品使用什么原料，载体就使用什么原料。这样制造的色母粒与塑料原料相容性较好。其中黑色母粒属于最为常见的色母粒。
现有的高炭黑含量黑色母粒多以lldpe、ldpe或eva为载体，为了保证制成的炭黑母粒的分散性，在工艺配方中加入大量的润滑剂、分散剂；另外，为了确保炭黑颗粒完全被固定在载体树脂内而不脱落，通常会加大载体树脂的用量，这也导致了色母粒中炭黑含量较少。在现有技术中，黑色母粒中炭黑的重量百分数最多为45％，再高于这个比例，分散性能很难保证了。
鉴于此，特提出本发明。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种色母粒，其颜料含量高，分散均匀。
本发明的另一目的在于提供一种色母粒的制备方法，该制备方法简单，获得的颜料含量高，分散均匀。
本发明的另一目的在于提供一种色母粒在塑胶加工中的应用。
本发明是这样实现的：
第一方面，本发明实施例提供一种色母粒，其原料按重量份数计包括：颜料70-90份、低分子量聚异丁烯0.5-5份、中分子量聚异丁烯0.5-5份、高分子量聚异丁烯2-10份、抗氧剂0.3-3份、润滑剂0.5-10份以及碳酸钙粉2-10份；
优选地，所述色母粒的原料按重量份数计包括：颜料75-85份、低分子量聚异丁烯2-3份、中分子量聚异丁烯2-4份、高分子量聚异丁烯2-5份、抗氧剂1-2份、润滑剂3-7份以及碳酸钙粉5-8份。
在可选的实施方式中，所述低分子量聚异丁烯的分子量为1300-3500；
优选地，所述中分子量聚异丁烯的分子量为20000-60000；
优选地，所述高分子量聚异丁烯的分子量为大于80000。
在可选的实施方式中，所述抗氧剂包括质量比为0.8-1.2：0.8-1.2：0.8-1.2的抗氧剂1010、抗氧剂168以及抗氧剂264。
在可选的实施方式中，所述润滑剂包括硬脂酸及其衍生物、pe蜡、石蜡及其衍生物、乙撑双硬脂酰胺中的一种或两种。
在可选的实施方式中，所述碳酸钙粉为活性重质碳酸钙粉，优选地，所述活性重质碳酸钙粉的粒径为700-900目。
在可选的实施方式中，所述色母粒中的颜料含量大于70％；
优选地，所述颜料包括有机颜料和无机颜料中的任一种；
优选地，所述有机颜料包括：酞菁红、酞菁蓝、酞菁绿、耐晒大红、大分子红、大分子黄、永固黄、永固紫和偶氮红中的任一种；
优选地，所述无机颜料包括：炭黑、镉红、镉黄、钛白粉、氧化铁红和氧化铁黄中的任一种；
优选地，所述颜料为粒径为100-1000nm的炭黑。
第二方面，本发明实施例提供一种如前述实施方式任一项所述的色母粒的制备方法，其包括将所述色母粒的原料混合后制粒。
第三方面，本发明实施例提供根据前述实施方式所述的色母粒的制备方法，将所述碳酸钙加热搅拌后，加入所述颜料、所述抗氧剂、所述润滑剂和所述低分子量聚异丁烯，加热至60-90℃混合5-10min；
随后加入所述中分子量聚异丁烯，于60-90℃，混合5-10分钟；
再加入所述高分子量聚异丁烯，于80-110℃，搅拌10分钟；
优选地，将所述原料于1500-1800r/min的转动速速下混合。
第四方面，本发明实施例提供根据前述实施方式所述的色母粒的制备方法，对混合后的物料制粒包括：将混合后的物料置于双螺杆挤出机中，挤出温度为80-110℃，风冷切粒。
第五方面，本发明实施例提供一种如前述实施方式任一项所述的色母粒或如前述实施方式任一项所述的色母粒的制备方法制备获得的色母粒在塑胶加工中的应用。
本发明具有以下有益效果：本申请中采用低分子量聚异丁烯、中分子量聚异丁烯以及高分子聚义丁烯的混合物作为载体，碳酸钙粉作为骨架，其中，低分子量聚异丁烯能够润湿碳酸钙粉和颜料，而中分子量聚异丁烯能够起到粘合颜料的碳酸钙粉的作用，使得颜料更大限度的负载于碳酸钙粉上，因此可以利用少量的聚异丁烯粘接固定大量的颜料，实现低含量的载体负载高含量的颜料，并且本申请中的润滑剂用量少，在这样的情况下仍能保持颜料的分散性良好。本申请的原料简单，制备方法简单，颜料填充量大，并有利于成本控制，提高色母粒的性价比。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
本申请提供了一种色母粒及其制备方法和应用。
该色母粒的原料按重量份数计包括：颜料70-90份、聚异丁烯3-20份、抗氧剂0.3-3份、润滑剂0.5-10份以及碳酸钙粉2-10份。
该色母粒的原料也可以按重量百分数计，具体来说包括：颜料70-90％、低分子量聚异丁烯0.5-5份、中分子量聚异丁烯0.5-5份、高分子量聚异丁烯2-10份、抗氧剂0.3-3％、润滑剂0.5-10％以及碳酸钙粉2-10％；
优选地，所述色母粒的原料按重量份数计包括：颜料75-85份、低分子量聚异丁烯2-3份、中分子量聚异丁烯2-4份、高分子量聚异丁烯2-5份、抗氧剂1-2份、润滑剂3-7份以及碳酸钙粉5-8份。
本申请中的原料可以看出，采用低分子量聚异丁烯、中分子量聚异丁烯以及高分子聚义丁烯的混合物作为载体，碳酸钙粉作为骨架，其中，低分子量聚异丁烯能够润湿碳酸钙粉和颜料，而中分子量聚异丁烯能够起到粘合颜料的碳酸钙粉的作用，使得颜料更大限度的负载于碳酸钙粉上，而高分子量聚异丁烯的分子量大，粘度高，其能使得挤出成型的物料表面更加平整。其中，颜料的含量明显高于载体的含量，实现低含量的载体负载高含量的颜料，并且本申请中的润滑剂用量少，在这样的情况下仍能保持颜料的分散性良好。
优选地，低分子量聚异丁烯的分子量为1300-3500；中分子量聚异丁烯的分子量为20000-60000；高分子量聚异丁烯的分子量为大于80000。
本实施例中，低分子量聚异丁烯可以润湿颜料和碳酸钙，随后在与中分子量聚异丁烯和高分子量聚异丁烯接触时，能够粘接更多的中分子量聚异丁烯和高分子量聚异丁烯，从而颜料在负载于聚异丁烯时，负载量更大。而高分子量聚异丁烯的分子量大，粘度大，能够保证物料表面均一，挤出成型效果更佳。中分子量聚异丁烯和高分子量聚异丁烯在后续混合的过程中，分子链随着混合缩短，比较容易粘接颜料，并且在混合的过程中，混合产生的热量会使物料成流体态，冷却后变为固体，混合更加均匀。本实施例中，抗氧剂为复合抗氧剂，通过多种抗氧剂进行复配使用，能够提升抗氧剂的抗氧效果。具体地，本实施例中，抗氧剂包括质量比为0.8-1.2：0.8-1.2：0.8-1.2的抗氧剂1010、抗氧剂168以及抗氧剂264。通过将上述抗氧剂1010、抗氧剂168以及抗氧剂264按照特定的质量比进行复配，效果更佳。
本实施例中，润滑剂包括硬脂酸及其衍生物、pe蜡、石蜡及其衍生物、乙撑双硬脂酰胺中的一种或两种。
本实施例中，碳酸钙粉为活性重质碳酸钙粉，优选地，活性重质碳酸钙粉的粒径为700-900目。碳酸钙粉在本申请中能够起到骨架和促进分散颜料的作用，能够保持色母粒的尺寸的稳定性，同时还能提高色母粒的硬度，并提高色母粒的表面光泽和表面平整性。
通过本申请提供的上述原料制得的色母粒的颜料含量大于70％，明显优于现有技术中45％的颜料含量，更重要的是，本申请中，不仅仅保证了色母粒中颜料的高含量，同时采用的载体含量明显小于颜料的用量，此外，润滑剂使用量也少。
优选地，颜料包括有机颜料和无机颜料中的任一种；优选地，有机颜料包括：酞菁红、酞菁蓝、酞菁绿、耐晒大红、大分子红、大分子黄、永固黄、永固紫和偶氮红中的任一种；优选地，无机颜料包括：炭黑、镉红、镉黄、钛白粉、氧化铁红和氧化铁黄中的任一种。更优选地，本申请中的颜料为粒径为100-1000nm的炭黑。
此外，本申请还提供了一种上述色母粒的制备方法，其包括将所述原料混合后制粒即可。
本实施例中，具体采用了其中的双螺杆法，并控制本申请特定原料中各个原料的加入顺序以及混合温度，制得的色母粒相较于现有技术中的双螺杆法均匀度更佳，并且配合本申请的特定原料，颜料的含量可以达到70％以上。
具体地，先将碳酸钙于60-90℃下加热搅拌，随后再加入颜料、抗氧剂、润滑剂和低分子量聚异丁烯，加热至60-90℃混合5-10min。
随后加入中分子量聚异丁烯，于60-90℃混合5-10min；再加入高分子量聚异丁烯，于80-110℃搅拌8-12min。
本申请中，通过先将作为骨架的碳酸钙进行加热搅拌，在这一过程中，能够将碳酸钙在放置过程中吸收的水分除去，此外，在搅拌状态下加入颜料、抗氧化剂、润滑剂以及低分子量聚异丁烯，在搅拌过程中，碳酸钙会不断撞击颜料，从而促进颜料的分散均匀。值得注意的是，本申请中，先加入低分子量聚异丁烯，此时，低分子量聚异丁烯能够起到润湿碳酸钙和颜料，作为骨架的碳酸钙被润湿后，由于中分子量聚异丁烯和高分子量聚异丁烯具有粘性，能够更多的粘接于碳酸钙的表面，从而在负载颜料时，颜料能够更多地负载于载体聚异丁烯上。
进一步地，本申请中，将原料于1500-1800r/min的转动速速下混合，在高速混合的作用下，中分子量聚异丁烯和高分子量聚异丁烯更容易断裂，分子链缩短，此时中分子量聚异丁烯更容易与湿润的颜料和骨架粘接，从而负载更多的颜料，而最后加入的高分子量聚异丁烯由于其高粘度，能够保证物料的表面平整，均一，性能更佳。
本申请中通过特定的加入顺序保证了碳酸钙能够预先被干燥，并且碳酸钙能够与颜料和低分子量聚异丁烯充分混合湿润，为后续的中分子量聚异丁烯和高分子量聚异丁烯负载颜料奠定良好的基础。
随后将混合物加入到双螺旋挤出机中，挤出温度为80-110℃，风冷切粒。本申请通过双螺旋挤出机挤出的色母粒的颜料含量高，并且分散均匀。
应理解，本申请中还可以采用其他的方法对上述色母粒进行加工，例如：单螺杆法或密炼法。
此外，本申请还提供了一种色母粒在塑胶加工中的应用，其颜料含量高，其着色力度更佳。
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
实施例1
本实施例提供了一种色母粒，其原料按重量百分比包括：粒径为1μm的炭黑80％、低分子量聚异丁烯3％、中分子量聚异丁烯3％、高分子量聚异丁烯3％、复合抗氧剂(质量比为1:1:1的抗氧剂1010、抗氧剂168以及抗氧剂264)1％、润滑剂(硬脂酸)5％和活性重质碳酸钙粉5％。
其制备方法包括：
s1：将活性重质碳酸钙粉放入到高速搅拌机中，加热到80℃，于搅拌速度为1800r/min的速度下搅拌5分钟；
s2：将炭黑、复合抗氧剂、润滑剂按配比加入高速搅拌机，并加入低分子量聚异丁烯，保持温度于80℃，混合5分钟；
s3：保持温度于80℃，加入中分子量聚异丁烯，继续搅拌8分钟；
s4：加入高分子量聚异丁烯，调整高速搅拌机温度在100℃，搅拌10分钟后；
s5：将s4得到的混合物通过低速搅拌机加入到双螺杆挤出机，各段挤出温度为100℃，风冷切粒。
实施例2
本实施例提供了一种色母粒，其原料按重量百分比包括：炭黑85％、低分子量聚异丁烯3％、中分子量聚异丁烯3％、高分子量聚异丁烯2％、复合抗氧剂(质量比为1.2:1:1的抗氧剂1010、抗氧剂168以及抗氧剂264)2％、润滑剂(pe蜡)3％和活性重质碳酸钙粉2％。
其制备方法包括：
s1：将活性重质碳酸钙粉放入到高速搅拌机中，加热到70℃，于搅拌速度为1500r/min的速度下搅拌8分钟；
s2：将炭黑、复合抗氧剂、润滑剂按配比加入高速搅拌机，并加入低分子量聚异丁烯，保持温度于70℃，混合8分钟；
s3：保持温度于85℃，加入中分子量聚异丁烯，继续搅拌12分钟；
s4：加入高分子量聚异丁烯，调整高速搅拌机温度在95℃，搅拌10分钟后；
s5：将s4得到的混合物通过低速搅拌机加入到双螺杆挤出机，各段挤出温度为110℃，风冷切粒。
实施例3
本实施例提供了一种色母粒，其原料按重量百分比包括：炭黑75％、低分子量聚异丁烯2％、中分子量聚异丁烯3.5％、高分子量聚异丁烯5％、复合抗氧剂(质量比为0.8:1.2:1的抗氧剂1010、抗氧剂168以及抗氧剂264)1.5％、润滑剂(石蜡)5％和活性重质碳酸钙粉8％。
其制备方法包括：
s1：将活性重质碳酸钙粉放入到高速搅拌机中，加热到75℃，于搅拌速度为1600r/min的速度下搅拌10分钟；
s2：将炭黑、复合抗氧剂、润滑剂按配比加入高速搅拌机，并加入低分子量聚异丁烯，保持温度于75℃，混合10分钟；
s3：保持温度于85℃，加入中分子量聚异丁烯，继续搅拌15分钟；
s4：加入高分子量聚异丁烯，调整高速搅拌机温度在90℃，搅拌10分钟后；
s5：将s4得到的混合物通过低速搅拌机加入到双螺杆挤出机，各段挤出温度为90℃，风冷切粒。
实施例4
本实施例提供了一种色母粒，其原料按重量百分比包括：镉红72％、低分子量聚异丁烯4％、中分子量聚异丁烯1.5％、高分子量聚异丁烯8％、复合抗氧剂(质量比为0.8:1.1:1.1的抗氧剂1010、抗氧剂168以及抗氧剂264)1.5％、润滑剂(质量比为1:1的硬脂酸和乙撑双硬脂酰胺)4％和活性重质碳酸钙粉10％。其制备方法与实施例1相同。
实施例5
本实施例提供了一种色母粒，其原料按重量百分比包括：酞菁绿88％、低分子量聚异丁烯1.5％、中分子量聚异丁烯3％、高分子量聚异丁烯3％、复合抗氧剂(质量比为1:1:1的抗氧剂1010、抗氧剂168以及抗氧剂264)0.5％、润滑剂(硬脂酸)1％和活性重质碳酸钙粉3％。其制备方法与实施例1相同。
实施例6
本实施例提供了一种色母粒，其原料与实施例1相同，区别在于制备方法不同：本实施例中，直接将各组分一并于80℃下混合28min中，随后将混合物通过低速搅拌机加入到双螺杆挤出机，各段挤出温度为100℃，风冷切粒。
实施例7
本实施例提供了一种色母粒，其原料与实施例1相同，区别在于制备方法不同，本实施例中，低分子量聚异丁烯、中分子量聚异丁烯和高分子量聚异丁烯是一并加入的。
具体地，本实施例中，制备方法为：
s1：将活性重质碳酸钙粉放入到高速搅拌机中，加热到80℃，于搅拌速度为1800转/min的速度下搅拌5分钟；
s2：将颜料、复合抗氧剂、润滑剂按配比加入高速搅拌机，并加入低分子量聚异丁烯、中分子量聚异丁烯和高分子量聚异丁烯，保持温度于80℃，混合27分钟；
s3：将s2得到的混合物通过低速搅拌机加入到双螺杆挤出机，各段挤出温度为100℃，风冷切粒。
对比例1
将实施例1中的载体(低分子量聚异丁烯3％、中分子量聚异丁烯3％、高分子量聚异丁烯3％)替换为低分子量聚异丁烯9％。
对比例2
将实施例1中的载体(低分子量聚异丁烯3％、中分子量聚异丁烯3％、高分子量聚异丁烯3％)替换为中分子量聚异丁烯9％。
对比例3
将实施例1中的载体(低分子量聚异丁烯3％、中分子量聚异丁烯3％、高分子量聚异丁烯3％)替换为高分子量聚异丁烯9％。
对比例4
将实施例1中的载体(低分子量聚异丁烯3％、中分子量聚异丁烯3％、高分子量聚异丁烯3％)替换为低分子量聚异丁烯3％和高分子量聚异丁烯6％。
对比例5
将实施例1中的载体(低分子量聚异丁烯3％、中分子量聚异丁烯3％、高分子量聚异丁烯3％)替换为低分子量聚异丁烯3％和中分子量聚异丁烯6％。
对比例6
将实施例1中的载体(低分子量聚异丁烯3％、中分子量聚异丁烯3％、高分子量聚异丁烯3％)替换为中分子量聚异丁烯3％和高分子量聚异丁烯6％。
对比例7
将实施例1中的载体聚异丁烯替换为lldpe。
对比例8
将实施例1中的载体聚异丁烯替换为ldpe。
试验例
将上述实施例1-7以及对比例1-8获得的色母粒进行含量测试以及分散性测试，具体测试方法如下：
(1)含量测试的测试方法：
颜料的含量可直接根据原料配比得出。配方中颜料的添加量即为其在色母粒中的重量百分比。
(2)分散性测试的测试方法：
具体实施方法：
1)、分别选取ldpe(q210)、hdpe(5502)、pp(t30s)、pp(bx3920)作为基材，并将制得的色母粒按重量比5％添加到基体中，并注塑成标准冲击样条；
2)、将1)中所得样条切片，制得长10mm、宽4mm、厚度0.3-0.5mm的薄片；
3)、所得薄片置于光学显微镜下，观察色粉的分散情况。黑色粉团聚直径50μm以下忽略，统计出团聚直径大于50μm的个数，并计算出大于50μm的色粉团聚体的平均直径，以团聚体个数及其平均直径来评价色母分散性好坏。
检测结果请参阅下表：
从上表可以看出，以聚异丁烯为载体的色母粒在高、低熔指的pp基材中均分散较好；当颜料含量较高时，以lldpe和ldpe有较多较大色粉团聚体出现；同时塑料基体的熔体强度也对色粉的分散有影响：较高的熔体强度可防止在双螺杆分散完成后的色粉重新团聚，而在低的熔体强度下，熔体容易破裂，色粉会重新聚集。
综上所述，本申请中采用低分子量聚异丁烯、中分子量聚异丁烯以及高分子聚义丁烯的混合物作为载体，碳酸钙粉作为骨架，从本申请的原料可以看出，其中，低分子量聚异丁烯能够润湿碳酸钙粉和颜料，而中分子量聚异丁烯能够起到粘合颜料的碳酸钙粉的作用，使得颜料更大限度的负载于碳酸钙粉上，而高分子量聚异丁烯的分子量大，粘度高，其能使得挤出成型的物料表面更加平整。因此可以利用少量的聚异丁烯粘接固定大量的颜料，实现低含量的载体负载高含量的颜料，并且本申请中的润滑剂用量少，在这样的情况下仍能保持颜料的分散性良好。本申请的原料简单，制备方法简单，颜料填充量大，并有利于成本控制，提高色母粒的性价比。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。