一种CAB固体色母片及其制备方法与流程

一种cab固体色母片及其制备方法
技术领域
1.本发明属于色母制备技术领域，具体涉及一种cab固体色母片及其制备方法。


背景技术：

2.色母的全称叫色母粒，也叫色种，是一种新型高分子材料专用着色剂，亦称颜料制备物(pigment preparation)，色母用于塑料、涂料、建材、家装和化纤着色成为了一种越来越不可或缺的高分子加工工艺，它改变了传统的塑料着色工艺，不但消除了粉尘散发引起的污染，改善了生产环境，而且有助于着色剂分散和颜色的一致性，对提高产品质量及设备利用率都带来好处，在塑料包装材料、汽车内饰材料、电缆料、化纤、金属表面着色领域，有着越来越重要的地位，特别是倡导低碳环保的今天，色母着色技术更以无三废污染、节约能源以及着色成本低的优点焕发着更强的生命力。
3.cab是一种广泛应用于涂料工业的添加剂，是由纤维素于乙酸酐和丁酸酐在酸催化下得到的一种纤维素混合脂肪酸酯，其结构如式i所示。相比传统的乙酸纤维素，可溶性范围更宽，被广泛应用于木器涂料、塑料涂料等涂料品中，具有改善涂料流动性、流平性、户外耐久性、颜料定向性和柔韧性等功能。
[0004][0005]
cab为热塑性树脂，其分子结构中的羟基、乙酰基和丁酰基含量对产品的性能和用途存在较大的影响。在实际工业化生产中，染色也几乎是加工cab制品的必不可少的一个步骤，而色母粒着色技术有着节能环保、节约成本的优点，因此，制备cab固体色母粒/片对于cab树脂的应用具有重要的意义。由于载体树脂即cab和颜料之间存在一定的不相容性，且颜料以固态高度分散于载体树脂中，分散程度的好坏和分散体系的稳定性直接影响树脂的性能，因此在cab固体色母粒/片的制备过程中需要添加分散剂，通过物理分散与/或化学分散改变颜料和聚合物的亲和能力和润湿性能，或改变颜料粒子的静电斥力和空间效应来改善颜料粒子的分散性能，使颜料均匀、高密度等分布子在载体树脂中。但目前，制备的色母粒/片还存在一定的不足，如存在色点、色差、着色效果差、成本高，甚至容易出现起皮、分层、抗冲击性能下降等现象。如中国专利cn109575417b公开了一种色母料混配物及其制备方法，其制备的色母料包括聚烯烃树脂57～65％、有机颜料30～40％、聚乙烯蜡3～5％，采用的是连续密炼工艺，温度可达170～200℃，进一步采用单螺杆挤出机，温度为145～155℃，但是该专利制备的色母料混配物不耐剪切，剪切速度仅为50～120rpm，因此，所达到的
分散效果、匀度远不够，因此该专利首先采用高浓度单色母料进一步再制成低浓度单色母料来改善分散度不够的缺陷，因此，该专利所涉及的制备工艺复杂、成本显著增加，产生的废料也增加，达到的环保要求低；中国专利申请cn101392078a通用白色母粒及其制备方法中公开色母粒的包括：载体树脂15～20％、颜料40～80％、分散剂5～10％、加工助剂0～5％、热稳定剂0～2％、填充剂0％～40％。将上述各组分按比例配料，在混合机中低速预混合0～10min，然后再高速混合5～25min，采用双螺杆挤出机熔融共混，温度控制在190～220℃，螺杆转速80～400r/min，通过螺杆的剪切、混炼使颜料在载体树脂中均匀地分散，然后再进行造粒、干燥、包装即得。该制得方法的虽然制备工艺简单，经济性强，但是产品容易使得色粉不容易搅拌均匀，容易引起色块，且随着光照延长，添加使用色母粒的材质会逐渐褪色，不能保持一开始制备添加色母粒时所具有的的透明度高、颜色鲜艳的效果。
[0006]
综上所述，亟待研制一种固体色母片，在具有良好的分散力、透明度好、颜色鲜艳和着色力的同时，也同时具备良好塑料制品的耐热、耐光、耐候性能，较长的使用时长，对塑料制品、电镀液、涂料等领域都有重要意义。


技术实现要素：

[0007]
为了解决现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种cab固体色母片及其制备方法。本发明提供的cab固体色母片着色效果好，纯度高，色度均匀，透明度高且鲜艳，具有良好的热稳定性和着色强度，并且有着长期稳定性和耐迁移性，应用于塑料制品和金属表面有良好的色泽、透明度、鲜艳度、展色好、稳定性高、使用寿命长。
[0008]
本发明的技术方案是：
[0009]
一种cab固体色母片，包括如下组分及其重量份数：
[0010]
色粉30～70份，cab树脂25～60份，分散剂1～3份，稳定剂1～4份，润滑剂2～4份；
[0011]
进一步地，cab固体色母片包括色粉52份，cab树脂48份，分散剂2份，稳定剂3份和润滑剂3份。
[0012]
进一步地，所述色粉选自喹吖啶酮pv-19、喹吖啶酮c.i.pr-122、蒽醌c.i.p.r-177、苝系c.i.p.r-179、苯并咪唑酮c.i.p.r-185、无卤254、dpp c.i.p.r-264、dpp po-71、异吲哚啉黄py-139、苯并咪唑酮py-151、无卤绿、酞青蓝β型pb-15:3、酞青蓝ε型pb-15:6、蒽醌蓝c.i.p.r-60、紫bpv-37、蓝相黑、black c.l.pbk-7或白颜料pw-6。
[0013]
进一步地，所述分散剂选自改性芥酸酰胺、聚乙烯蜡、聚丙烯酸中的一种或几种；
[0014]
优选地，所述分散剂为改性芥酸酰胺、聚乙烯蜡、聚丙烯酸以质量比0.5～5:1:0.75投料，优选为2:1:0.75；
[0015]
更进一步地，所述改性芥酸酰胺，其结构式如式(1)所示：
[0016]
[0017]
所述改性芥酸酰胺的制备方法如下：
[0018]
芥酸酰胺与3-巯基丙酸甲酯在引发剂dmpa条件下，200～400nm光照1～6h得到。
[0019]
进一步地，所述芥酸酰胺与3-巯基丙酸甲酯按质量1:0.1～2投料。
[0020]
本发明cab固体色母片中的稳定剂为钙锌稳定剂、受阻胺光稳定剂中的一种或两种的组合。
[0021]
所述润滑剂选自环氧大豆油、蓖麻油、羟甲基纤维素中的一种或几种。
[0022]
本发明的cab固体色母片的制备方法，包括如下步骤：
[0023]
将色粉、cab树脂、稳定剂、分散剂、润滑剂投入混合缸中混合，在100～150℃下混合10～30min，然后移入三辊研磨机进行研磨、分散，再粉碎，经过粉碎机内的20-24目筛网，制成片状，包装即得。
[0024]
最后，本发明还提供了一种所述的cab固体色母片在制备塑料外包装中的应用。
[0025]
本发明制备的cab固体色母片中采用了改性芥酸酰胺、聚乙烯蜡、聚丙烯蜡、聚丙烯酸、脂肪醇聚氧乙烯醚中的一种或几种作为分散剂成分，由于芥酸酰胺结构为长直链烯烃，其分子结构在体系中存在的空间效应很弱，因而对颜料的包裹性能不高，为了增加空间效应，对其进行支链化改性，在其烯键位采用含有巯基的酯类物质进行反应，得到的含有酯基、酰胺基团，且空间效应增加的改性芥酸酰胺，经改性后的芥酸酰胺与颜料的亲和能力明显增加，增加的空间效应降低了颜料粒子的团聚、沉降等现象，增加了颜料离子的分散性，同时耐剪切性增加；另一方面，增加的酯基官能团有效的增加了分散剂与cab树脂界面的相容性，因此颜料粒子与cab树脂之间的相容性显著增加，进一步地，改性芥酸酰胺与聚乙烯蜡、聚丙烯酸等一种或几种成分作为分散剂复配用，得到的产品也具备着色效果好，纯度高，色度均匀，具有良好的热稳定性和着色强度，并且有着长期稳定性和耐迁移性。
[0026]
与现有技术相比，本发明提供的cab固体色母片具有以下优势：
[0027]
(1)本发明提供的cab固体色母片通过对芥酸酰胺分散剂进行改性，有效克服了颜料在载体树脂中分散性不好的问题，其增加了空间效应，增加了颜料的亲和性，解决了颜料粒子的团聚、沉降等问题，同时与cab树脂的相容性良好。
[0028]
(2)本发明制备的色母片着色效果好，纯度高，色度均匀，具有良好的热稳定性和着色强度，并且有着长期稳定性和耐迁移性，可用于塑料制品、电镀液、涂料中。
[0029]
(3)本发明cab固体色母片的制备工艺有效的提高拉伸强度，冲击强度和弯曲强度，提高色母片在塑料制品的使用时长。
附图说明
[0030]
图1为cab固体色母片的制备工艺流程图。
具体实施方式
[0031]
以下通过具体实施方式的描述对本发明作进一步说明，但这并非是对本发明的限制，本领域技术人员根据本发明的基本思想，可以做出各种修改或改进，但是只要不脱离本发明的基本思想，均在本发明的保护范围之内。
[0032]
本发明的术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤的过程、方法、装置、产品或设备没有限定于已列出的步骤或模块，
而是可选地还包括没有列出的步骤，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤。
[0033]
应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
[0034]
所述cab树脂为美国士曼cab 381-0.5，购自东莞市聚鑫恒橡塑有限公司；受阻胺光稳定剂hs-944，购自上海麦克林生化科技有限公司；钙锌稳定剂，购自东莞市嘉全塑料有限公司；色粉，购自巴斯夫，科莱蒽，dic。
[0035]
另外，本发明所用的其他试剂均为常用试剂，均可在常规试剂生产销售公司购买。
[0036]
实施例1改性芥酸酰胺的制备
[0037]
将0.2kg芥酸酰胺与0.12kg 3-巯基丙酸甲酯在引发剂0.008kg dmpa条件下，365nm光照2h得到改性芥酸酰胺。
[0038]
本发明后续实施例中采用的改性芥酸酰胺通过本实施例的制备方法富集得到。
[0039]
实施例2cab固体色母片的制备
[0040]
cab固体色母片的投料组成如下：
[0041]
色粉40％，cab树脂52％，分散剂2％，稳定剂3％，润滑剂3％；
[0042]
其中采用17种色粉分别制备成17种颜色的色母片，具体色粉种类见表1所示；
[0043]
分散剂为质量比2:1:0.75的改性芥酸酰胺、聚乙烯蜡、聚丙烯酸混合物；
[0044]
稳定剂为质量比1:1的钙锌稳定剂、受阻胺光稳定剂；
[0045]
润滑剂为质量比1:0.5:0.5的环氧大豆油、蓖麻油、羟甲基纤维素混合物；
[0046]
cab固体色母片的具体制备方法如下：
[0047]
将色粉、cab树脂、稳定剂、分散剂、润滑剂投入捏合机中，加热至120℃下捏合20min，待塑化成团状，然后移入三辊研磨机进行研磨17遍，三辊研磨机进料辊45
±
2℃，中间辊55
±
2℃，出料辊65
±
2℃，三辊转速比为3:2:1(800r/min)，进一步塑化、分散、展色，再粉碎并过20目筛网，制成片状，包装即得。
[0048]
表1：色粉种类
[0049]
[0050][0051]
实施例3 cab固体色母片的制备
[0052]
cab固体色母片的投料组成如下：
[0053]
色粉50％，cab树脂42％，分散剂3％，稳定剂3％，润滑剂2％；
[0054]
其中色粉具体成分同实施例2表1所示；
[0055]
分散剂为质量比2:1:0.75的改性芥酸酰胺、聚乙烯蜡、聚丙烯酸混合物；
[0056]
稳定剂为质量比1:1的钙锌稳定剂、受阻胺光稳定剂；
[0057]
润滑剂为质量比1:0.5:0.5的环氧大豆油、蓖麻油、羟甲基纤维素混合物；
[0058]
cab固体色母片的具体制备方法如下：
[0059]
将色粉、cab树脂、稳定剂、分散剂、润滑剂投入捏合机中，加热至120℃下捏合20min，待塑化成团状，然后移入三辊研磨机进行研磨17遍，三辊研磨机进料辊45
±
2℃，中间辊55
±
2℃，出料辊65
±
2℃，三辊转速比为3:2:1(800r/min)，进一步塑化、分散、展色，再粉碎并过20目筛网，制成片状，包装即得。
[0060]
实施例4 cab固体色母片的制备
[0061]
cab固体色母片的投料组成如下：
[0062]
色粉35％，cab树脂56％，分散剂2％，稳定剂3.5％，润滑剂3.5％；
[0063]
其中色粉具体成分见表2所示；
[0064]
表2：色粉种类
[0065]
编号色粉种类1蓝相黑2black c.l.pbk-7
[0066]
分散剂为质量比2:1:0.75的改性芥酸酰胺、聚乙烯蜡、聚丙烯酸混合物；
[0067]
稳定剂为质量比1:1的钙锌稳定剂、受阻胺光稳定剂；
[0068]
润滑剂为质量比1:0.5:0.5的环氧大豆油、蓖麻油、羟甲基纤维素混合物；
[0069]
cab固体色母片的具体制备方法如下：
[0070]
将色粉、cab树脂、稳定剂、分散剂、润滑剂投入捏合机中，加热至125℃下捏合20min，待塑化成团状，然后移入三辊研磨机进行研磨17遍，三辊研磨机进料辊45
±
2℃，中间辊55
±
2℃，出料辊65
±
2℃，三辊转速比为3:2:1(800r/min)，进一步塑化、分散、展色，再粉碎并过20目筛网，制成片状，包装即得。
[0071]
实施例5 cab固体色母片的制备
[0072]
cab固体色母片的投料组成如下：
[0073]
白颜料pw-6色粉66％，cab树脂25％，分散剂2％，稳定剂3％，润滑剂3％；
[0074]
分散剂为质量比2:1:0.75的改性芥酸酰胺、聚乙烯蜡、聚丙烯酸混合物；
[0075]
稳定剂为质量比1:1的钙锌稳定剂、受阻胺光稳定剂；
[0076]
润滑剂为质量比1:0.5:0.5的环氧大豆油、蓖麻油、羟甲基纤维素混合物；
[0077]
cab固体色母片的具体制备方法如下：
[0078]
将色粉、cab树脂、稳定剂、分散剂、润滑剂投入捏合机中，加热至125℃下捏合20min，待塑化成团状，然后移入三辊研磨机进行研磨17遍，三辊研磨机进料辊45
±
2℃，中间辊55
±
2℃，出料辊65
±
2℃，三辊转速比为3:2:1(800r/min)，进一步塑化、分散、展色，再粉碎并过20目筛网，制成片状，包装即得。
[0079]
试验例一、本发明实施例2～5cab固体色母片的性能检测
[0080]
第一部分：实施例2制备的cab固体色母片的性能检测
[0081]
试验材料：本发明实施例2制备的cab固体色母片。
[0082]
检测指标包括：分散性、色相、透明度、银浆效果、浓度、耐热性、耐候性、耐酸碱性以及储存稳定性，具体检测方法如下：
[0083]
(1)分散性(μm)：采用色浆检测法，
[0084]
a.细度检测：将样品与溶剂开稀比例为1：4，在1200rpm搅拌15min(或用快手振荡10min)用上海现代双槽细度板(50μm/25μm)，刮细和标准对刮细度不差标准判未合格，标准细度设定为15μm以下，开稀溶剂(丁酯、mibk、己酯或丁酮)；
[0085]
b.将样品混合合格后检测色片杂质，色片与溶剂1：4开稀200～500g，细度合格后用200m滤网杂质，过滤完后冲洗干净后肉眼观察基本无杂质判为合格。
[0086]
(2)色相：目测与标准品相当。
[0087]
(3)透明度：将样品与溶剂开稀比例为1：4，将开稀好的色浆用透明基料添加20％色浆和同样条件下的标准刮黑白纸板，pc透明膜进行对比，纸板，pc膜透光，pc膜放黑底上和标准一致判定为合格。
[0088]
(4)银浆效果：将样品与溶剂开稀比例为1：4，将开稀好的色浆用银浆基料添加
20％色浆和同样条件下的标准在白纸板上对刮，着色力，银浆效果一致判定为合格。
[0089]
(5)浓度：目测与标准品相当。
[0090]
(6)耐热性：将样品与溶剂开稀比例为1：4，将开稀好的色浆用银浆基料添加20％色浆和同样条件下的标准在白纸板上对刮，其中一半放在硫化机上用200℃烘烤10min，去除时间到的板，目测观察烘烤到的和没有烘烤到的两边是否有差异，无差异判定为合格。
[0091]
(7)耐候性：将样品与溶剂开稀比例为1：4，将开稀好的色浆用银浆基料添加20％色浆和同样条件下的标准在pet透明膜上对刮，将其中一般用黑色不透明的纸板挡住并固定好，再用透明pe袋装好后固定在阳光下直晒30天，时间到后去除目测观察挡住进而没有挡住的两边的着色力和银浆效果，两边的着色力和银浆效果一致判定为合格。
[0092]
(8)耐酸碱性：将样品与溶剂开稀比例为1：4，将开稀好的色浆用银浆基料添加20％色浆和同样条件下的标准在pet透明膜上对刮，将刮好的透明膜一半浸泡在酸性溶液(用清水开稀的50％浓度的硝酸)或碱性溶液(用清水开稀的50％浓度的氢氧化钠)里面24h，时间到后去除目测浸泡和未浸泡的部分是否有差异，目测无差异或变化不明显则判定为合格。
[0093]
(9)储存稳定性：将样品与溶剂开稀比例为1：4，将开稀好的色浆放在50℃烤箱里面热储，观察并记录热储后的细度。
[0094]
根据上述检测方法，色相、浓度、透明度、银浆效果、耐热性、耐候性、耐酸碱性、稳定性检测指标评分为1～10分，标准品评分为10分，高于标准品为》10，色片开稀后色浆粘度以及检测结果如表3所示,。
[0095]
表3：实施例2cab固体色母片性能检测结果
[0096][0097][0098]
第二部分：实施例3制备的cab固体色母片的性能检测
[0099]
试验材料：本发明实施例3制备的cab固体色母片。
[0100]
检测指标及检测方法同试验例一，结果见表4；
[0101]
表4：实施例3cab固体色母片性能检测结果
[0102][0103]
第三部分：实施例4制备的cab固体色母片的性能检测
[0104]
试验材料：本发明实施例4制备的cab固体色母片。
[0105]
检测指标及检测方法同试验例一，结果见表5；
[0106]
表5：实施例4cab固体色母片性能检测结果
[0107][0108]
第四部分：实施例5制备的cab固体色母片的性能检测
[0109]
试验材料：本发明实施例5制备的cab固体色母片。
[0110]
检测指标及检测方法同试验例一，结果见表6；
[0111]
表6：实施例5cab固体色母片性能检测结果
[0112][0113]
由试验例一～四结果可知，表3～6的数据显示，本发明彩色母片和黑白色母片所采用的混合物料配制有一定区别，加入的色粉和cab树脂以及相关助剂的相对比例也有一定差异，但总体上，本发明制备的色母片的透明度均要比标准品高，色泽更好，尤其彩色的色母片更加鲜艳。
[0114]
对比例1
[0115]
cab固体色母片的投料组成如下：
[0116]
色粉50％，cab树脂42％，分散剂3％，稳定剂3％，润滑剂2％；
[0117]
其中色粉为实施例2中编号5、6、16、17以及白颜料pw-6；
[0118]
分散剂为质量比2:1:0.75的芥酸酰胺、聚乙烯蜡、聚丙烯酸混合物；
[0119]
稳定剂为质量比1:1的钙锌稳定剂、受阻胺光稳定剂；
[0120]
润滑剂为质量比1:0.5:0.5的环氧大豆油、蓖麻油、羟甲基纤维素混合物；
[0121]
cab固体色母片的具体制备方法同实施例3。
[0122]
对比例2
[0123]
cab固体色母片的投料组成如下：
[0124]
色粉50％，cab树脂42％，分散剂3％，稳定剂3％，润滑剂2％；
[0125]
其中色粉为实施例2中编号5、6、16、17以及白颜料pw-6；
[0126]
分散剂为质量比1:0.75的聚乙烯蜡、聚丙烯酸混合物；
[0127]
稳定剂为质量比1:1的钙锌稳定剂、受阻胺光稳定剂；
[0128]
润滑剂为质量比1:0.5:0.5的环氧大豆油、蓖麻油、羟甲基纤维素混合物；
[0129]
cab固体色母片的具体制备方法同实施例3；
[0130]
对比例3
[0131]
cab固体色母片的投料组成如下：
[0132]
色粉50％，cab树脂42％，分散剂0.5％，稳定剂3.5％，润滑剂4％；
[0133]
其中色粉为实施例2中编号5、6、16、17以及白颜料pw-6；
[0134]
分散剂为质量比2:1:0.75的芥酸酰胺、聚乙烯蜡、聚丙烯酸混合物；
[0135]
稳定剂为质量比1:1的钙锌稳定剂、受阻胺光稳定剂；
[0136]
润滑剂为质量比1:0.5:0.5的环氧大豆油、蓖麻油、羟甲基纤维素混合物；
[0137]
cab固体色母片的具体制备方法同实施例3。
[0138]
对比例4
[0139]
cab固体色母片的投料组成如下：
[0140]
色粉50％，cab树脂42％，分散剂3.5％，稳定剂2％，润滑剂2.5％；
[0141]
其中色粉为实施例2中编号5、6、16、17以及白颜料pw-6；
[0142]
分散剂为质量比2:1:0.75的芥酸酰胺、聚乙烯蜡、聚丙烯酸混合物；
[0143]
稳定剂为质量比1:1的钙锌稳定剂、受阻胺光稳定剂；
[0144]
润滑剂为质量比1:0.5:0.5的环氧大豆油、蓖麻油、羟甲基纤维素混合物；
[0145]
cab固体色母片的具体制备方法同实施例3。
[0146]
试验例二、对比例1～4cab固体色母片的性能检测
[0147]
试验材料：对比例1～4制备的cab固体色母片。
[0148]
检测指标及检测方法同试验例一，结果见表7～11；
[0149]
表7：cab固体色母片(色粉编号5)性能检测结果
[0150][0151]
表8：cab固体色母片(色粉编号6)性能检测结果
[0152][0153]
表9：cab固体色母片(色粉编号16)性能检测结果
[0154][0155]
表10：cab固体色母片(色粉编号17)性能检测结果
[0156][0157]
表11：cab固体色母片(白颜料pw-6)性能检测结果
[0158][0159]
由表7～11结果可知，芥酸酰胺和改性芥酸酰胺对色母片的影响很大，其中不添加芥酸酰胺(对比例2)和不改性芥酸酰胺(对比例1)，粘度增加，颗粒增大，分散性下降，色相、透明度和银浆效果显著下降；过量芥酸酰胺(对比例4)相比过少芥酸酰胺(对比例3)性能有所提高，对比例3～4相比对比例1～2性能有所增加，但仍然较实施例3效果差，可能的原因是改性芥酸酰胺添加量过多会导致空间效果大，进而颜料粒子之间的距离明显增加，从而使得着色性能降低。
[0160]
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。