本发明涉及塑料，具体涉及一种高光增韧耐候色母粒及其制备方法。
背景技术：
1、母粒又称为色母粒、塑料母粒，是由高比例的颜料或染料与热塑性树脂，经过良好分散而成的塑料着色剂；对于专用色母来说，由于选用与塑料制品相同的树脂作为载体，因此，其与塑料树脂具有很好的相容性，在其加热熔融后更易分散于塑料制品中，有利于提高塑料制品颜色的稳定性。
2、以往的色母粒材料单独作为着色用，使用时还需要添加抗氧剂、耐候剂、增韧剂和阻燃剂等辅料以达到使用需求。由于色母、辅料的比重不一，容易出现分层现象从而导致着色性能不稳定。由于色母粒中含有较高含量的颜料，在其加工的过程中，会使得熔体黏度增加，聚合物的运动困难，增加了颜料在载体树脂中分散的难度；为了提高钛白粉等颜料在载体树脂中的分散性，可以通过配方设计以及工艺的改进这两种途径进行改善。配方设计是通过在原料中加入一定量分散剂，以降低熔体黏度，提高颜料在载体树脂中的分散性，然而分散剂的过多加入，不仅增加了色母粒的制造成本，同时也降低了制品的拉伸强度、伸长率、耐老化性能等物理机械性能。工艺改进为采用湿法工艺代替干混法工艺，目前对于国内大多数中小企业是采用干混法工艺制备色母粒，其工艺方法为将载体树脂、颜料、分散剂等原料经过高速混合后，经熔融、挤出、造粒后制得色母粒，这种方法工艺过程简单，易于操作，但是颜料在树脂中的分散性较低；而湿法工艺是先将颜料、分散剂以及水等混合后经砂磨、转相、水洗、干燥后得到预分散颜料，然后将预分散颜料与树脂经过混合、熔融、挤出、造粒后制得，这种方法通过将颜料处理后可以提高其在载体树脂中的分散性，但是工艺过程较为复杂，使得生产成本增加。因此，目前的色母粒仍然存在一些问题。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提出一种高光增韧耐候色母粒及其制备方法，具有较好的耐热、耐候、耐光老化性能，光亮度高，加入pc树脂中能起到很好的增韧作用，提高pc树脂的耐热稳定性，对力学性能影响不大，具有广阔的应用前景。
2、本发明的技术方案是这样实现的：
3、本发明提供一种高光增韧耐候色母粒的制备方法，包括以下步骤：
4、s1.将改性炭黑粉、pc树脂、耐热abs树脂、光亮剂混合，在高速混合机中混合均匀；
5、s2.将上述混合物加入双螺杆挤出机中，经过熔融、挤出、造粒、干燥，制得高光增韧耐候色母粒。
6、作为本发明的进一步改进，所述改性炭黑粉的制备方法如下：
7、t1.将炭黑经过球磨得到炭黑粉，加入混合酸溶液中，加热回流反应，离心，洗涤，干燥，制得羟化炭黑粉；
8、t2.将步骤t1制得的羟化炭黑粉加入乙醇中，加入钛酸四丁酯，搅拌混合均匀，滴加水，搅拌反应，离心，洗涤，干燥，煅烧，制得tio2包覆炭黑粉；
9、t3.将步骤t2制得的tio2包覆炭黑粉加入水中，加入表面活性剂，搅拌反应，离心，洗涤，干燥，制得改性炭黑粉。
10、作为本发明的进一步改进，步骤t1中所述球磨的时间为2-4h，所述混合酸溶液为7-12wt％硫酸和5-10wt％的盐酸的混合酸溶液，所述加热回流反应的时间为0.5-1h。
11、作为本发明的进一步改进，步骤t2中所述羟化炭黑粉、钛酸四丁酯、乙醇、水的质量比为100:20-25:200-250:5-10，所述搅拌反应的时间为1-3h，所述煅烧的温度为300-500℃，时间为2-4h；步骤t3中所述tio2包覆炭黑粉、表面活性剂的质量比为100:9-15，所述表面活性剂选自十二烷基苯磺酸钠、十六烷基磺酸钠、十八烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、十六烷基苯磺酸钠、十八烷基硫酸钠、十六烷基三甲基溴化铵、十六烷基二甲基苄基氯化铵中的至少一种，优选地，所述表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠和十六烷基二甲基苄基氯化铵的质量比为5-7:2-4，所述搅拌反应的时间为0.5-1h。
12、作为本发明的进一步改进，所述耐热abs树脂的制备方法如下：
13、u1.将乙醇、氨水、水混合均匀，加入正硅酸乙酯，加热搅拌反应，离心，洗涤，干燥，制得纳米二氧化硅；
14、u2.将步骤u1制得的纳米二氧化硅加入乙醇中，加入复合硅烷偶联剂，加热搅拌反应，离心，洗涤，制得改性纳米二氧化硅；
15、u3.将abs树脂与步骤u2制得的改性纳米二氧化硅混合，经过熔融、挤出、造粒、干燥，制得耐热abs树脂。
16、作为本发明的进一步改进，步骤u1中所述乙醇、氨水、水、正硅酸乙酯的质量比为150-170:5-7:10-15:12-15，所述加热搅拌反应的温度为35-45℃，时间为10-14h。
17、作为本发明的进一步改进，步骤u2中所述纳米二氧化硅、复合硅烷偶联剂的质量比为100:12-15，所述复合硅烷偶联剂为kh560和长链烷基硅烷，所述长链烷基硅烷选自十二烷基三乙氧基硅烷、十二烷基三甲氧基硅烷、十六烷基三乙氧基硅烷、十六烷基三甲氧基硅烷、十八烷基三乙氧基硅烷中的至少一种，优选地，所述复合硅烷偶联剂为kh560和十二烷基三甲氧基硅烷的混合物，质量比为12-15:3-5；步骤u3中所述abs树脂、改性纳米二氧化硅的质量比为100：17-20，所述熔融温度为180-220℃。
18、作为本发明的进一步改进，所述改性炭黑粉、pc树脂、耐热abs树脂、光亮剂的质量比为7-10:100:3-5:2-4；所述光亮剂选自pe蜡和硅油中的至少一种。
19、作为本发明的进一步改进，所述双螺旋杆挤出机的参数：主机转速：120-150r/min，喂料速度：40-50r/min，挤出机的长径比：30-35，螺杆加热四段参考温度分别为：一区温度180-200℃，二区温度210-220℃，三区温度220-230℃，四区温度230-250℃，停留时间2-4min，压力10-15mpa；所述高速混合机的混合转速为1200-1500r/min，时间为15-25min。
20、本发明进一步保护一种上述的制备方法制得的高光增韧耐候色母粒。
21、本发明具有如下有益效果：
22、pc(聚碳酸酯)色母粒的加工方法是用干燥的pc树脂和颜料、助剂经高速共混后熔融、挤出造粒，但是，当加入的颜料浓度提高，在螺杆挤出机内的高温高压下，pc色母粒会发脆到无法加工，失去了聚碳酸酯树脂本来的物化性能，大大降低了产品的机械性能。pc树脂有较好的韧性，具有高抗冲击性，但高温易水解，当在高温和应力作用时韧性会逐渐降低，对缺口敏感，通过加入abs(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料)可以提高老化后的pc树脂的韧性，同时消除或减少内应力的影响，抗冲击改性剂的加入有效地增加了界面的接合力，提高了色母粒的韧性。但是，高温熔融也会降低abs树脂对pc树脂的改性作用。因此，本发明制备了一种耐热abs树脂，通过在abs树脂中加入经过带有环氧基和长链烷基改性的纳米二氧化硅，其中，环氧基团可与pc树脂的端羟基或端羧基发生反应，在pc树脂加热降解前与pc活性端基反应，减少活性端基的密度，同时也能对降解后的pc树脂可以进行封端甚至扩链，从而提高了pc树脂的耐热性能，使得其在加热过程中性能影响不大，而长链烷基链则使改性的纳米二氧化硅能够更好的分散在abs树脂中，提高了纳米颗粒的分散性，同时，纳米二氧化硅的加入也改善了pc树脂的力学性能。
23、炭黑是一种着色强、耐光、耐热、耐候稳定的着色剂。本发明色母粒在制备过程中，着色剂炭黑被分散成微细颗粒，由于比表面积和表面自由能急速增加，导致颗粒之间产生吸引力削弱体系稳定性，而微细颗粒之间常会重新凝聚以保持着色剂在体系中的稳定性，而颗粒的凝聚则大大影响的着色的均一性以及会大大降低树脂材料的性能。本发明制备了一种改性炭黑粉，将炭黑经过酸加热处理后，使得其表面带有丰富的羟基等基团，从而便于后续再其表面沉积钛酸四丁酯，并发生溶胶凝胶反应原位生成二氧化钛。二氧化钛能吸收或反射紫外光，使光不能直射到聚合物内部，从而也能有效抑制光老化，同时也能够发生光催化抑菌，大大提高了pc树脂的耐光老化性、耐候性以及抗菌性。进一步将制得的tio2包覆炭黑粉与表面活性剂反应，该表面活性剂为阴离子表面活性剂和阳离子表面活性剂的混合物，带有正电或负电中心，以及长链烷基。正电或负电中心通过静电作用能够吸附在tio2包覆炭黑粉表面，成为锚固基团，长链烷基朝外，与pc树脂具有良好的相容性，在基体中采取比较伸展的构象，能够在固体颗粒表面形成足够厚度的保护层，使得颗粒在基体中始终保持良好的分散，从而极大的降低了对pc树脂性能的影响。
24、本发明制备的高光增韧耐候色母粒具有较好的耐热、耐候、耐光老化性能，光亮度高，加入pc树脂中能起到很好的增韧作用，提高pc树脂的耐热稳定性，对力学性能影响不大，具有广阔的应用前景。