一种用于塑料制品的着色剂及其制备方法与流程

本发明涉及高分子材料，尤其是涉及一种用于塑料制品的着色剂及其制备方法。

背景技术：

1、随塑料制品广泛应用于生活和工业中。随着人们对生活品质和环保的要求越来越高，塑料制品的颜色多样化需求也日益增加。塑料制品的着色通常使用着色剂来完成，这种着色剂在保持产品颜色和外观方面具有重要作用。然而，传统的塑料着色剂的分散性较差，无法将颜料均匀地分散在塑料颗粒中。这导致生产出来的塑料制品颜色不均匀，延伸成型等工艺难以实现，严重影响了产品的质量和价值。

2、此外，传统的塑料着色剂使用的是大量有机颜料，这些有机颜料含有挥发性有机物，这些有机物会在着色过程中挥发出来，并且在产品使用过程中会进一步释放。这些挥发性有机物称作voc，它们对人类和环境具有潜在的风险和危害。长时间暴露在含有voc的环境中会引起头疼、嗜睡、恶心、干燥等症状，甚至会导致肝脏、肺和神经系统等方面的损伤和疾病。由于传统的塑料着色剂中会大量的增塑剂，因此排放的voc也会很多，给人类和自然环境带来极大的危害。

3、为了解决这个问题，人们开始使用无机颜料来替代传统的有机颜料。无机颜料不含voc，具有更好的耐久性和稳定性。然而，无机颜料本身比较粘稠，不容易与塑料颗粒均匀分散，因此需要使用分散剂来帮助它们分散均匀。而且，采用无机颜料的着色剂需要增加其他助剂如增稠剂、流平剂等，以提高塑料制品的耐候性和着色效果，目前传统的食品包装塑料中含有大量的增塑剂，以达到柔软度和成型性的要求。然而，增塑剂的添加不仅会影响塑料本身的力学性能和成型性能，还会对食品造成一定程度的污染。此外，这些增塑剂会渗透到食品中，使用过程中对人体健康可能造成影响。

4、综上所述，开发生产高透明度、无增塑剂、稳定性良好的塑料着色剂存在一定的技术难度。

技术实现思路

1、本发明为了解决塑料制品用着色剂含有增塑剂，透明度和分散程度低的技术问题，提供一种的用于塑料制品的着色剂。

2、本发明的第二个目的是提供用于塑料制品的着色剂的制备方法。

3、为实现上述第一个目的，本发明采用的技术方案是：

4、一种用于塑料制品的着色剂，按重量百分比计，由以下组分组成：

5、

6、

7、通过在着色剂中添加mof有机金属框架材料，其具有较大的孔道结构和孔径，能够为钛白粉以及硫酸钡提供足够的空间以及形成核心壳层状颜料粒子，从而提高颜料在塑料制品内的分散性能，更提高了填料在聚丙烯中的分散性能，该有机金属框架为mil-101(cr)，购自于河南威梯希化工科技有限公司，bet比表面2800-3200m2/g，通过添加生物基型增塑剂，相比传统的邻苯二甲酸二丁酯等增塑剂，具有更好的环境友好型，且材料易得，成本较低，可有效的防止voc的过量排放。

8、优选的，所述生物基型增塑剂为角叉胶与硬脂酸镁的混合物，所述角叉胶与硬脂酸镁复配的质量比为3-7:1，更优选的，角叉胶与硬脂酸镁复配的质量比为4:1，角叉胶与硬脂酸镁之间通过氢键的形成，可形成高分子交联结构，进而具有增塑效果。

9、优选的，所述角叉胶为κ型角叉胶、ι型角叉胶和λ型角叉胶中的任意一种，更优选的，所述角叉胶为λ型角叉胶，λ型角叉胶与硬脂酸镁复配后通过氢键的形成，使得λ型角叉胶和硬脂酸分子之间产生吸引力，从而促进其相互作用和相容性，λ型角叉胶中的3,6-ag结构单元可与硬脂酸中的羧酸基发生缩合反应，形成高分子交联结构，进而具有增塑效果，提高材料的延展性和柔韧性，延长其使用寿命，在一定程度上降低塑料材料的玻璃化转变温度，使得温度变化对材料的影响降低，增加塑料材料的透明度和亮度，提高其光学性能。

10、优选的，所述光学吸收剂为非富勒烯受体、富勒烯受体、bo-4cl、pc71bm中的任意一种，通过添加光学吸收剂可防止其在实际应用场景中变色，可以加强颜料的上色力，提高塑料制品的色泽质量，还可以加强颜料的上色力，提高塑料制品的色泽质量。

11、优选的，所述聚乙烯蜡的相对分子质量为5000-7000，更优选的，聚乙烯蜡的相对分子质量为5000-6000，在该范围内，母粒的分散性能最好，且制备所得的母粒用于塑料制品时透明度更高，这是因为相对分子质量较高的聚乙烯蜡具有较高的结晶度和熔点，使其在色母粒制备过程中具有更好的增溶效果，从而提高了色母粒的透明度。相反，过低的相对分子质量会导致聚乙烯蜡易于分散，但增溶效果较差，难以提高色母粒的透明度。

12、优选的，所述聚丙烯为等规聚丙烯与间规聚丙烯的混合物，一方面，等规聚丙烯的聚合度较高，分子链较长，因此具有较高的韧性和延展性；而间规聚丙烯分子链中有较多的分支结构，分子在相互作用时不容易排列整齐，导致材料硬度增加。将两者复配后形成母粒，可使塑料制品既具有较好的强度，又具有一定的硬度，其次由于等规聚丙烯和间规聚丙烯具有不同的熔点和结晶度，复配后可使塑料材料的熔点和结晶度更平均，提高材料耐高温的能力。

13、优选的，所述等规聚丙烯与所述间规聚丙烯的质量比为4-4.5:1，更优选的为4:1，此时等规聚丙烯占主导地位，能够提高聚合度、增加结晶体积，提高复配物的稳定性，同时间规聚丙烯的添加可以提高色母粒的硬度，使制品更加坚硬耐用，而且这种复合比例的色母粒表观光密度与普通的母粒相似，其在塑料制品内的分散程度更高。

14、为了实现上述第二个目的，本发明采用的技术方案是：

15、一种如上任一项所述的用于塑料制品的着色剂的制备方法，

16、s1、按比例称取各个原料，将聚丙烯和聚乙烯蜡粉碎至800目；

17、s2、将粉碎后的聚丙烯和聚乙烯蜡粉粉末与沉淀硫酸钡、钛白粉、光学吸收剂、抗氧化剂、硬脂酸镁和增塑剂依次加入高混机中，混合均匀，于30℃下恒温抽湿，得混合料；

18、s3、将步骤s2所得的混合料送入挤出机造粒，即得。

19、如上所述的用于塑料制品的着色剂的制备方法，步骤s2中，所述混合料的含水率为12-15％。

20、如上所述的用于塑料制品的着色剂的制备方法，步骤s3中，所述230-280℃。

21、本发明相对于现有技术，有以下优点：

22、1、本申请提供的一种用于塑料制品的着色剂，通过在着色剂中添加mof有机金属框架材料，其具有较大的孔道结构和孔径，能够为钛白粉以及硫酸钡提供足够的空间以及形成核心壳层状颜料粒子，从而提高颜料在塑料制品内的分散性能，更提高了填料在聚丙烯中的分散性能，通过添加生物基型增塑剂，相比传统的邻苯二甲酸二丁酯等增塑剂，具有更好的环境友好型，且材料易得，成本较低，可有效的防止voc的过量排放。

23、2、本申请提供的一种用于塑料制品的着色剂的制备方法，通过降低含水率，减少母粒颗粒表面的水汽，防止在熔融加工中产生气泡、裂缝和表面粗糙等问题，从而提高产品质量，操作简单，成本较低，适合大规模工业生产，具有良好的经济效益和广阔的市场前景。

技术特征：

1.一种用于塑料制品的着色剂，其特征在于，按重量百分比计，由以下组分组成：

2.根据权利要求1所述的用于塑料制品的着色剂，其特征在于：所述生物基型增塑剂为角叉胶与硬脂酸镁的混合物，所述角叉胶与硬脂酸镁复配的质量比为3-7:1。

3.根据权利要求2所述的用于塑料制品的着色剂，其特征在于：所述角叉胶为κ型角叉胶、ι型角叉胶和λ型角叉胶中的任意一种。

4.根据权利要求1所述的用于塑料制品的着色剂，其特征在于：所述光学吸收剂为非富勒烯受体、富勒烯受体、bo-4cl、pc71bm中的任意一种。

5.根据权利要求1所述的用于塑料制品的着色剂，其特征在于：所述聚乙烯蜡的相对分子质量为5000-7000。

6.根据权利要求1所述的用于塑料制品的着色剂，其特征在于：所述聚丙烯为等规聚丙烯与间规聚丙烯的混合物。

7.根据权利要求6所述的用于塑料制品的着色剂，其特征在于：所述等规聚丙烯与所述间规聚丙烯的质量比为4-4.5:1。

8.一种如权利要求1-7任一项所述的用于塑料制品的着色剂的制备方法，其特征在于：

9.根据权利要求8所述的用于塑料制品的着色剂的制备方法，其特征在于：步骤s2中，所述混合料的含水率为12-15％。

10.根据权利要求8所述的用于塑料制品的着色剂的制备方法，其特征在于：步骤s3中，所述230-280℃。

技术总结
本申请提供的一种用于塑料制品的着色剂及其制备方法，由以下组分组成：32‑40％的聚丙烯，10‑15％的聚乙烯蜡，0.5‑1.5％的光学吸收剂，0.5‑1.2％的抗氧化剂，15‑22％的沉淀硫酸钡，10‑18％的钛白粉，5‑10％的有机金属框架，2‑5％的生物基型增塑剂；通过在着色剂中添加MOF有机金属框架材料，其具有较大的孔道结构和孔径，能够为钛白粉以及硫酸钡提供足够的空间以及形成核心壳层状颜料粒子，从而提高颜料在塑料制品内的分散性能，更提高了填料在聚丙烯中的分散性能，通过添加生物基型增塑剂，相比传统的邻苯二甲酸二丁酯等增塑剂，具有更好的环境友好型，且材料易得，成本较低，可有效的防止VOC的过量排放。

技术研发人员：张剑
受保护的技术使用者：佛山市顺德区粤正合颜料有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16