本发明涉及颜料技术领域，具体而言，涉及一种单色有机母粒及其制备方法与应用、一种色母。
背景技术：
色母(colormasterbatch)的全称叫色母粒，也叫色种，是一种高分子材料专用着色剂。色母由几种颜料或染料、载体和添加剂三种基本要素所组成，是把超常量的颜料均匀载附于树脂之中而制得颗粒。由于其着色力优于颜料本身，无粉尘污染，添加比例较低，易与着色树脂掺混，目前在热塑性塑料着色中广泛替代粉状颜料。
有机颜料是不溶性有机物，通常以高度分散状态加入底物而使底物着色。它与染料的根本区别在于：染料能够溶解在所用的染色介质中，而颜料则既不溶于使用它们的介质，也不溶于被着色的底物。有机颜料广泛地用于油墨、油漆、涂料、合成纤维的原浆着色，以及织物的涂料印花、塑料及橡胶、皮革的着色等，其中油墨的颜料使用量最大。有机颜料在塑料中不溶解，由于其粒径和次生粒径为微米级或纳米级，其不易在塑料中分散，易形成团聚体色点，对最终纺丝、薄膜和表面质量要求高的厚塑料制品的质量产生很大的负面影响。
一些知名的色母粒公司尤其是纺丝母粒公司往往采用颜料预分散或中低浓度有机颜料单色母粒作为原材料。其中，中低浓度单色珠光母粒作为原材料生产色母在配方的设计上有一定缺陷，而且易造成塑料大比例的二次加工降解，但一味的提高有机颜料浓度，不仅会导致成本较高，而且容易造成有机颜料在色母粒中分散性低，导致色母粒着色强度差。
鉴于此，特提出本申请。
技术实现要素：
本发明的第一目的包括提供一种单色有机母粒，该单色有机母粒有利于提高有机颜料在色母中的分散性以及提高色母的着色力。
本发明的第二目的包括提供一种由上述单色有机母粒的制备方法，该方法简单，易操作，时间短，效率高，对色母成本影响低。
本发明的第三目的包括提供一种上述单色有机母粒的应用，例如可用于制备色母，生产过程无粉尘，环保干净，生产线清理容易，可有效提升色母的加工效率和色差控制率。
本发明的第四目的包括提供一种含有上述单色有机母粒的色母配方设计灵活，成本较低，将其用于加工塑料，二次加工量小，氧化风险低。
本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的：
本申请提出一种单色有机母粒，按重量百分数计，该单色有机母粒的原料包括41-80％的有机颜料、15-59％的聚合物材料以及不超过10％的分散剂。
该单色有机母粒经各原料组分于加热条件下混合后制粒而得。混合过程中至少一部分聚合物材料呈熔融状态。
聚合物材料包括聚烯烃树脂、聚乙烯树脂、乙烯共聚物、乙烯-醋酸乙烯共聚物及聚烯烃弹性体中的至少一种。
在一些实施方式中，原料包括40-70％的有机颜料、20-57％的聚烯烃树脂以及3-10％的分散剂。
在一些实施方式中，单色有机母粒的着色强度为101-104％。
在一些实施方式中，有机颜料包括颜料黄、颜料橙、颜料红、颜料紫、颜料绿以及颜料蓝中的任意一种。
可选地，颜料黄包括颜料黄62、颜料黄168、颜料黄183、颜料黄191、颜料黄180、颜料黄181、颜料黄151、颜料黄13、颜料黄14、颜料黄17、颜料黄81、颜料黄83、颜料黄155、颜料黄93、颜料黄95、颜料黄110、颜料黄214、颜料黄139、颜料黄185或颜料黄150。
可选地，颜料橙包括颜料橙68、颜料橙13、颜料橙16、颜料橙34、颜料橙64或颜料橙73。
可选地，颜料红包括颜料红48:2、颜料红48:3、颜料红53:1、颜料红57:1、颜料红166、颜料红170、颜料红177、颜料红176、颜料红254、颜料红264、颜料红122、颜料红242或颜料红149。
可选地，颜料紫包括颜料紫19或颜料紫23。
可选地，颜料绿包括颜料绿7或颜料绿36。
可选地，颜料蓝包括颜料蓝15、颜料蓝15:1、颜料蓝15:3、颜料蓝15:4、颜料蓝15:6或颜料蓝60。
在一些实施方式中，分散剂包括聚乙烯蜡、超分散剂及微粉中的至少一种。
此外，本申请还提供了一种上述单色有机母粒的制备方法，包括以下步骤：将各原料组分于加热条件下混合后制粒。
在一些实施方式中，混合的温度为50-100℃，混合的时间为10-30min。
在一些实施方式中，混合采用各原料连续混合的方式进行。
在一些实施方式中，制粒采用单螺杆挤出或双螺杆挤出的方式进行。
在一些实施方式中，挤出成型采用单螺杆挤出或双螺杆挤出的方式进行。
在一些实施方式中，采用设有真空脱气装置的双螺杆挤出机进行挤出。
在一些实施方式中，挤出机各区温度和模头温度均为60-200℃。
在一些实施方式中，采用具有七个区的挤出机进行挤出，挤出过程中，一区至七区的温分别为60-140℃、90-160℃、130-200℃、130-200℃、130-200℃、130-200℃及120-190℃，模头温度为110-175℃。
在一些实施方式中，一区至七区的温分别为90-110℃、120-130℃、160-170℃、160-170℃、160-170℃、160-170℃及150-160℃，模头温度为140-145℃。
在一些实施方式中，挤出过程中螺杆转速为400-1200rpm。
在一些实施方式中，挤出成型前，还包括将混合后的原料进行降温和破碎处理。
在一些实施方式中，挤出成型后，还包括将挤出的物料进行切粒及分离。
在一些实施方式中，切粒采用机头热切或水下切粒。
在一些实施方式中，通过鼓风机将切粒后的物料输送至分离器中进行分离。
在一些实施方式中，分离次数至少为2次。
此外，本申请还提出了一种上述单色有机母粒在制备色母中的应用。
此外，本申请还提出了一种色母，该色母含有上述单色有机母粒。
本申请提供的一种单色有机母粒及其制备方法与应用、一种色母的有益效果包括：
本申请提供的单色有机母粒，其所含的颜料浓度高达41-80wt％，使色母配方设计灵活，所用的分散剂含量仅不超过10wt％，即使分散剂中含蜡，蜡在整个原料中的含量也不超过10wt％，有利于避免蜡过多造成的混料容易团聚的问题。
将各原料于加热条件下混合后再制粒，通过在混合过程中对物料进行加热，可使至少一部分聚合物材料，如聚烯烃树脂呈熔融状态，较现有的冷混(常温混合)工艺相比，能够有效改善原料的分散性，从而在保证分散性的同时得到高浓度的单色有机母粒，提高色母粒的着色强度。
该制备方法简单，易操作，时间短，效率高，对色母成本影响低。由此得到的单色有机母粒原料分散性好，着色力好。将其用于制备色母，生产过程无粉尘，环保干净，生产线清理容易，可有效提升色母的加工效率和色差控制率。含有上述单色有机母粒的色母配方设计灵活，成本较低。
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。
下面对本申请提供的一种单色有机母粒及其制备方法与应用、一种色母进行具体说明。
发明人发现，目前本土公司自制单色母粒通常浓度很低(仅在10-25wt％左右)，其主要以聚合物树脂为主要载体，聚合物树脂的浓度高达90wt％，会造成色母配方设计受限，对色母成本影响大。同时该类低浓度单色母粒混料简单，在制备塑料时二次加工量高且氧化风险也高。部分本土公司自制的中浓度单色母粒，颜料浓度最高达40wt％，树脂含量为50-75wt％，同时蜡含量高达20wt％，该类型的中浓度单色母粒混料简单，仍然存在塑料二次加工量较高和氧化风险，同时对色母成本也具有一定影响。欧美市场的单色母粒颜料浓度可达60wt％，但其以低聚物蜡为主要载体，蜡的含量为40-60wt％，由于蜡含量过多，容易造成混料团聚，易氧化降解，使制品有析出风险，同时对色母成本影响较大。
鉴于此，本申请提供如下的单色有机母粒，按重量百分数计，该单色有机母粒的原料包括41-80％的有机颜料、15-59％的聚合物材料以及不超过10％的分散剂(也即可含或不含分散剂)。
聚合物材料包括聚烯烃树脂、聚乙烯树脂、乙烯共聚物、乙烯-醋酸乙烯共聚物及聚烯烃弹性体中的至少一种。
在一些优选地实施方式中，原料包括40-70％的有机颜料、20-57％的聚烯烃树脂以及3-10％的分散剂。
本申请所提供的单色有机母粒，其所含的颜料浓度高达41-80wt％，使色母配方设计灵活，其所用的分散剂含量仅不超过10wt％，即使分散剂中含蜡，蜡在整个原料中的含量也不超过10wt％，有利于避免蜡过多造成的混料容易团聚的问题。
但由于作为载体的树脂和分散剂的含量均较现有技术降低，尤其是分散剂的含量大大降低，同时提高了有机颜料含量，在现有的制备过程中容易造成有机颜料分散性差的问题，鉴于此，本申请中特别将各原料于加热条件下混合后再制粒，通过在混合过程中对物料进行加热，可使至少一部分聚合物材料，如聚烯烃树脂呈熔融状态，较现有的冷混工艺相比，能够有效改善原料的分散性，从而在保证分散性的同时得到高浓度的单色有机母粒，提高色母粒的着色强度。
可参考地，本申请中单色有机母粒的着色强度可以为101-104％。
在一些实施方式中，有机颜料例如可包括颜料黄、颜料橙、颜料红、颜料紫、颜料绿以及颜料蓝中的任意一种。
其中，颜料黄例如可包括颜料黄62(c.i.pigmentyellow62)、颜料黄168(c.i.pigmentyellow168)、颜料黄183(c.i.pigmentyellow183)、颜料黄191(c.i.pigmentyellow191)、颜料黄180(c.i.pigmentyellow180)、颜料黄181(c.i.pigmentyellow181)、颜料黄151(c.i.pigmentyellow151)、颜料黄13(c.i.pigmentyellow13)、颜料黄14(c.i.pigmentyellow14)、颜料黄17(c.i.pigmentyellow17)、颜料黄81(c.i.pigmentyellow81)、颜料黄83(c.i.pigmentyellow83)、颜料黄155(c.i.pigmentyellow155)、颜料黄93(c.i.pigmentyellow93)、颜料黄95(c.i.pigmentyellow95)、颜料黄110(c.i.pigmentyellow110)、颜料黄214(c.i.pigmentyellow214)、颜料黄139(c.i.pigmentyellow139)、颜料黄185(c.i.pigmentyellow185)或颜料黄150(c.i.pigmentyellow150)等。
可选地，颜料橙例如可包括颜料橙68(c.i.pigmentorange68)、颜料橙13(c.i.pigmentorange13)、颜料橙16(c.i.pigmentorange16)、颜料橙34(c.i.pigmentorange34)、颜料橙64(c.i.pigmentorange64)或颜料橙73(c.i.pigmentorange73)等。
可选地，颜料红例如可包括颜料红48:2(c.i.pigmentred48:2)、颜料红48:3(c.i.pigmentred48:3)、颜料红53:1(c.i.pigmentred53:1)、颜料红57:1(c.i.pigmentred57:1)、颜料红166(c.i.pigmentred166)、颜料红170(c.i.pigmentred170)、颜料红177(c.i.pigmentred177)、颜料红176(c.i.pigmentred176)、颜料红254(c.i.pigmentred254)、颜料红264(c.i.pigmentred264)、颜料红122(c.i.pigmentred122)、颜料红242(c.i.pigmentred242)或颜料红149(c.i.pigmentred149)等。
可选地，颜料紫例如可包括颜料紫19(c.i.pigmentviolet19)或颜料紫23(c.i.pigmentviolet23)等。
可选地，颜料绿例如可包括颜料绿7(c.i.pigmentgreen7)或颜料绿36(c.i.pigmentgreen36)等。
可选地，颜料蓝例如可包括颜料蓝15(c.i.pigmentblue15)、颜料蓝15:1(c.i.pigmentblue15:1)、颜料蓝15:3(c.i.pigmentblue15：3)、颜料蓝15:4(c.i.pigmentblue15：4)、颜料蓝15:6(c.i.pigmentblue15：6)或颜料蓝60(c.i.pigmentblue60)等。
在一些实施方式中，分散剂包括聚乙烯蜡、超分散剂及微粉中的至少一种。
承上，本申请提供的有机母粒着色强度高、分散性好、环保好用、密度性好、储存方便、颜色稳定性好。
此外，本申请对应提出了一种上述单色有机母粒的制备方法，可包括以下步骤：将各原料于加热条件下混合后制粒。
该方式较现有技术中只是将有机颜料和聚烯烃树脂混合物在混合机中冷混后挤出的加工方式相比，能够改善有机颜料的分散性，制得高浓度的单色母粒。
可参照地，本申请中混合的温度可以为50-100℃，如50℃、55℃、60℃、65℃、70℃、75℃、80℃、85℃、90℃、95℃或100℃等，具体的可以在整个混合过程中保持上述温度范围内的某一温度进行，也可以在整个混合过程中温度在上述范围内进行小范围波动。混合时间可以为10-30min，如10min、15min、20min、25min或30min等。
采用于加热条件下混合的方式进行各原料组分的混合，能够使至少一部分的聚合物材料，如聚烯烃树脂及分散剂呈熔融状态，使其与有机颜料形成均匀体系，提高有机颜料的分散性。
本申请以上述混合温度和混合时间进行混合能够在保证有机颜料具有较佳分散性的同时保持物料较佳的机械性能。值得说明的是，混合温度不宜过高，否则会加速树脂的热氧老化，造成机械性能下降，同时，混合温度不宜过低，否则会出现物料压散现象。此外，混合时间不宜过长，否则会使物料过炼影响物理机械性能，但混合时间过短会降低有机颜料的分散程度，降低生产效率。
较佳地，本申请中混合采用各原料连续混合的方式进行，也即将各原料组分同时分别连续计量，并按比例配合成一股含有各种组分的料流，当这股料流进入连续混合机后，连续混合成一股均匀的料流。采用该方式进行，较为容易与后续的粉碎及制粒等连续操作的工序衔接，生产时不需频繁操作。
在一些实施方式中，制粒采用单螺杆挤出或双螺杆挤出的方式进行。优选采用设有真空脱气装置的双螺杆挤出机进行挤出。通过设置真空脱气装置，可及时在挤出过程中进行排气处理，避免在高温加热后水分蒸发但得不到有效排出后会在挤出机内使物料湿润，容易成团聚集，从而降低物料的分散性。
在一些实施方式中，挤出机各区温度和模头温度可均为60-200℃。
在一些优选地实施方式中，可采用具有七个区的挤出机进行挤出，挤出过程中，一区至七区的温分别为60-140℃、90-160℃、130-200℃、130-200℃、130-200℃、130-200℃及120-190℃，模头温度为110-175℃，实际操作中可根据产品类型和浓度适当调整。
在一些更优选地实施方式中，一区至七区的温分别为90-110℃、120-130℃、160-170℃、160-170℃、160-170℃、160-170℃及150-160℃，模头温度为140-145℃。
可参考地，挤出过程中螺杆转速可以为400-1200rpm，如400rpm、500rpm、600rpm、800rpm、1000rpm或1200rpm等。
通过以上述挤出条件进行制粒，能够得到储存方便、颜色稳定性好的单色有机母粒。
较佳地，挤出成型前，还包括将混合后的原料进行降温以及破碎处理。值得说明的是，降温后混配好的物料结成固体块状物，再经破碎有利于提高挤出成型效果。
进一步地，挤出成型后，还可包括将挤出的物料进行切粒及分离。切粒则是根据实际所需粒径进行切割。可参考地，切粒可采用机头热切或水下切粒。可参考地，通过鼓风机将切粒后的物料输送至分离器中进行分离。可选地，分离次数可以仅为1次，优选至少为2次，以对物料进行充分脱水、烘干和降温。其中，每次分离均可于不同的分离器中进行。
值得说明的是，其余未涉及的工艺步骤可参照现有技术，在此不做过多赘述。
此外，本申请还提出了一种上述单色有机母粒在制备色母中的应用，将其用于制备色母，可使生产过程无粉尘，环保干净，生产线清理容易，有效提升色母的加工效率和色差控制率。
含有上述单色有机母粒的色母配方设计灵活，成本较低，将其进一步用于加工塑料，二次加工量小，氧化风险低。
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
本实施例提供一种有机单色母粒，按重量百分数计，该单色有机母粒的原料包括70wt％的有机颜料、27wt％的聚烯烃树脂以及3wt％分散剂。
其中，有机颜料为颜料红48:2，聚合物材料为pe，分散剂为超分散剂。
该单色有机母粒经以下步骤制得：
按配比将上述有机颜料、pe以及分散剂于75℃的条件下以连续混合的方式混合20min。随后降温、破碎并输送至设有真空脱气装置的具有七个区的双螺杆挤出机中进行挤出成型。一区至七区的温分别为100℃、125℃、165℃、165℃、165℃、165℃及155℃，模头温度为145℃。挤出过程中螺杆转速为800rpm。
造粒后采用机头热切对物料进行切粒，随后通过鼓风机将切粒后的物料依次输送至2个分离器中进行2次分离。
所得的单色有机母粒的着色强度为101％。
实施例2
本实施例提供一种有机单色母粒，按重量百分数计，该单色有机母粒的原料包括70wt％的有机颜料、25wt％的聚烯烃树脂以及5wt％分散剂。
其中，有机颜料为颜料红48:2的70％，聚合物材料为pe以及乙烯共聚物，分散剂为超分散剂。
该单色有机母粒经以下步骤制得跟实施例1相同。
所得的单色有机母粒的着色强度为104％。
对比例1
本实施例提供一种有机单色母粒，按重量百分数计，该单色有机母粒的原料包括70wt％的有机颜料、30wt％的聚烯烃树脂以及0wt％分散剂。
其中，有机颜料为颜料红48:2，聚合物材料为pe及乙烯共聚物，分散剂为超分散剂。
该单色有机母粒经以下步骤制得跟实施例1相同。
所得的单色有机母粒的着色强度为92％。
试验例1
与其它粉状颜料或其它着色剂预分散体对比，本申请的有机单色母粒具有如下优势：
试验例2
有机颜料与添加剂及树脂混配制成色母粒和应用高浓度有机颜料单色母粒与树脂加混配制成色母粒实例对比。
a.有机颜料与添加剂及树脂混配制成色母粒案例：
其中，色粉损耗5wt％(包括飘逸，沾附和清理)；
原料费：28.95元/kg；
200kg订单：原料费5790元；
订单200kg加工费共1985元，包括：
用直径35mm双螺杆挤出机加工，直接生产成本100元/小时；
要达到良好的分散效果，挤出产量受限，约每小时50kg，并挤出2遍，消耗8小时，直接挤出成本100*8＝800元；
混合和挤出设备清理时间3小时，清理成本100*3＝300元；
生产不稳定造成调色两次，每次1小时，成本100*2＝200元；
设备厂房固定成本摊销40元/小时*13小时＝520元；
粉尘处理成本5元/小时*13小时+10元/kg危废处理费*10kg危废＝165元；
上述预计总成本共7795元。
b.应用高浓度有机颜料单色母粒与树脂加混配制成色母粒：
总损耗0.5wt％(包括清理)；
原料费：28.22元/kg。
200kg订单：原料费5644元
订单200kg加工费共532元，包括：
用直径35mm双螺杆挤出机加工，直接生产成本100元/小时。
由于无需考虑分散，挤出产量提高，约每小时110kg，并挤出1遍，消耗1.8小时，直接挤出成本100*1.8＝180元。
混合和挤出设备清理时间1小时，清理成本100*1＝100元。
生产不稳定造成调色一次，每次1小时，成本100*1＝100元。
设备厂房固定成本摊销40元/小时*3.8小时152元。
上述预计总成本共6176元。
上述案例对比分析结果如下：
上述着色强度的测试方法依照《gbt13451.2-92》(国家技术监督局1992-04-28批准)，分散性测试方法依照吹膜法《enbs13900-6》(根据﹤塑料着色剂﹥文献)。
此外，综上所述，本申请提供的单色有机母粒分散性及着色力均较好。其制备方法简单，易操作，时间短，效率高，对色母成本影响低。其可用于制备色母，生产过程无粉尘，环保干净，生产线清理容易，可有效提升塑料的加工效率和色差控制率。含有上述单色有机母粒的色母配方设计灵活，成本较低，将其进一步用于加工塑料，二次加工量小，氧化风险低。
以上所述仅为本发明的优选实施方式而已，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。