专利名称：用于激光印标的树脂组合物及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种树脂组合物及其制备方法，包括在其制品的深色背景上施加白色激光标记的方法。
背景技术：
塑料材质的传统印标主要采用油墨印刷、压印以及贴印花和标签等常用技术来完成，这些方法存在诸如生产效率和灵活程度较低、有效期短和环境污染等许多问题，难以在不规则的表面上印标，特别是在狭缝或开孔等隐蔽处形成文字或图案。油印方法形成的文字或图案不具备耐酸、碱、油性，耐磨性差，易于脱落。激光印标是近年来发展起来的新型印标方法，相对于传统印标方式，它具有非接触、高速、灵活程度高、精确、可屈曲性标记以及不产生环境污染等明显优势，同时，用于激光标记的塑料可轻松的回收再利用。
成功施行激光印标的关键是材料本身对激光有足够的敏感性，能形成高对比度的清晰印迹。大部分聚合物对激光透明，部分聚合物激光照射虽能产生颜色变化，但对比度不足，均难以形成有效印迹，因此，绝大部分塑料原料需要经过特殊途径改性才可以通过激光形成有效的标记。
CN1144230A介绍了含有基于不规则表面页硅酸盐的无光泽颜料的聚乙烯或聚丙烯塑料，页硅酸盐涂布有一种或多种金属氧化物，普鲁士蓝或碱性磷酸铜，该种塑料在激光照射后能够形成具有明显边缘的高反差标记。
由CN1198737C得知，采用有效量的具有尖晶石结构的亚铬酸铜和少量的炭黑作为激光标记剂，能够使得聚碳酸酯树脂经激光照射，获得在暗背景上的高对比度标记。
CN1318578A采用选自铝、硼、钛、镁、铜、锡、硅和锌的金属粉术以及基于页硅酸盐的颜料作为掺杂剂，使得聚乙烯、聚丙烯和聚酰按能够获得高对比度的激光印标效果。
CN1260752A采用聚亚苯基硫醚、聚砜、多芳基化合物、聚酰亚胺和液晶聚合物等作为激光吸收剂材料，同时采用云母、磷酸铜、金属硝酸盐和硫酸盐等作为光敏颜料，运用于聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺和聚甲醛等难以激光印标的树脂材料中获得激光印标效果。
在已有的这些深色背景形成白色标记的树脂激光印标方案中，普遍存在白色印迹偏黄、对比度不够、成本过高以及标记饱满度不够等缺点，所使用的光敏剂、掺杂剂制备复杂、价格昂贵，效果却不甚显著。
发明内容
本发明的目的是提供一种在深色背景通过激光束照射形成具有清晰边缘的高对比度白色印迹的树脂组合物解决方案，克服已有方案存在白色标迹偏黄、白度不够高、饱满度不够等缺点。
本研究发现，选用纳米级的深色颜料，配合有效的助分散剂和制备方法，在保证背景颜色质量的情况下，可以大幅减少深色颜料的使用量，从而使激光印标获得的印迹同背景的对比度得到显著提高，同时，所形成的印迹线条更流畅，字迹更圆润饱满；研究同时还发现，树脂基体选用合理的光稳定剂配合抗氧剂的使用，可以防止激光照射产生氧化降解形成的黄变，有效改善白色印迹的色度及其耐久性，微量的荧光增白剂可进一步提高印迹的白度，获得近乎完美的印标效果。
实现本发明目的的技术方案包括以下一种树脂组合物及其加工方法，其中所述原料份数除特殊说明外，均为重量份数。
本发明的树脂组合物包括基体树脂100份、深色颜料0.01～0.1、钛白粉0.05～1、助分散剂0.05～1、抗氧剂0.1～1、光稳定剂0.05～1、荧光增白剂0.05～1、硬脂酸0.1～0.5。
所述基体树脂为甲基丙烯酸甲酯-丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚树脂(MABS)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯树脂(ABS)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚苯乙烯(PS)、热塑性弹性体及其共混合金。
所述深色颜料为碳黑粉、酞菁兰、氧化铁紫、铁酞绿，其中优选纳米级颜料粒子以优化经激光照射形成印迹的色泽，相对于较大的颜料粒子，均匀分散的纳米颜料粒因吸收激光能量形成的局部过热情况减小，因而避免了基体树脂因局部过热形成的黄变，同时其用量可大大减少，深色颜料中优选炭黑粉，进一步的优选为纳米炭黑粉。
所述钛白粉为普通钛白粉，优选晶型为锐钛型的钛白粉，进一步的优选为经表面有机化处理的钛白粉。
所述助分散剂用于促进颜料粒子在树脂基体中的分散，获得均匀一致的背景颜色，所采用的助分散剂可以为现有技术中的一种或两种，其中优选金属皂类助分散剂，进一步的优选为硬脂酸的金属皂，如硬脂酸的钙、镁、铝、锌、锂盐。
所述抗氧剂用于提高最终制品的耐久性，并确保在激光印标过程中，受激光照射形成的印迹光滑连续，抗氧剂的选用为现有技术中的一种或两种抗氧剂，如2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚(BHT)，β-(3，5-二叔丁基-4-羟基-苯基)丙烯酸十八酯，2，6-二叔丁基苯酚，4，4’-硫代双(4-甲基-6-叔丁基酚)(TMBC)，硫代二丙酸二月桂酯(DLTP)，四[β-(3’，5’-二叔丁基-4’-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(1010)，硫代二丙酸二硬脂酸酯(DSTP)，亚磷酸三苯酯等。
光稳定剂的加入可提高基体树脂在光照下的耐黄变能力，同时有助于形成清晰、光滑连续的印迹，可选用现有技术中的一种或两种，如二苯甲酮类、苯并三唑类或受阻胺类等抗氧剂。
所述荧光增白剂用以提高经激光照射后形成的印迹同背景的对比度，可获得更为清晰的印迹，优选1，2-二苯乙烯衍生物类增白剂。
硬脂酸的加入有利于产品成型时脱模，且使产品表面更光亮。也可选用现有技术的其它脱模剂。
本发明的树脂混合物采用以下方法制备将所选基体树脂与各类助剂通过高速混合器均匀混合，将混合后的物料通过双螺杆混炼挤出机制成粒料，粒料经充分干燥后进行二次造粒干燥后制得可激光印标的树脂专用料。
为达到预期效果，所述用于第一、二次造粒的双螺杆混炼挤出机的螺杆捏合块组合中适当增加强剪切作用捏合块的数量，提高分散效果，同时避免局部剪切过热。
经上述方法制得的原料粒子可直接应用于挤出、注塑、压延等常规塑料成型加工方法，成型后的产品适于用激光束照射形成各种文字或图案，获得具有清晰边缘和高对比度的印迹。
所述激光束为波长1064nm的激光束，优选Nd:YAG激光器作为激光源。
经上述方法制得的制品回收再利用时无需经过特殊操作，可直接制成新的制品，使用激光束进行二次、多次标记，印迹质量无明显变化。
与传统印标方法相比较，该方法具有明显的环保优势，高的灵活性、可靠性和工作效率，低的印刷成本，更为重要的是其标记耐磨性显著提高，耐酸、碱、油等性能优异，不易脱落变色，易于回收再利用。
具体实施例方式
以下是通过实施例对本发明进行具体描述，有必要在此指出的是以下实施例只能用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的技术熟练人员可以根据上述本发明的内容做出一些非本质的改进和调整。
实施例1.将基体树脂MABS 100份、纳米级炭黑0.05份、锐钛型钛白粉0.2份、助分散剂硬脂酸铝0.5份、抗氧剂2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚0.3份、光稳定剂2-(2’-羟基-5-甲基苯基)苯并三唑0.3份，荧光增白剂4，4′-二(苯并三唑-2-反)二苯代乙烯0.2份，硬脂酸0.5份通过高速混合器均匀混合，将混合后的物料通过双螺杆混炼挤出机制成粒料，粒料经充分干燥后进行二次造粒干燥后即可制得可激光印标的树脂专用料。
2.将基体树脂ABS 70份、PMMA 30份，炭黑0.08份、钛白粉0.3，助分散剂硬脂酸镁0.5份、抗氧剂四[β-(3’，5’-二叔丁基-4’-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯0.4份，光稳定剂2-(2’-羟基-5-甲基苯基)苯并三唑0.3份，荧光增白剂4，4′-二(苯并三唑-2-反)二苯代乙烯0.2份，硬脂酸0.5份通过高速混合器均匀混合，将混合后的物料通过双螺杆混炼挤出机制成粒料，粒料经充分干燥后进行二次造粒干燥后即可制得可激光印标的树脂专用料。
3.将基体树脂聚苯乙烯70份、MABS 30份、酞菁兰颜料粉0.08份、钛白粉0.3，助分散剂硬脂酸镁0.25份、硬脂酸铝0.25份，抗氧剂四[β-(3’，5’-二叔丁基-4’-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯0.4份，光稳定剂2-(2’-羟基-5-甲基苯基)苯并三唑0.3份，荧光增白剂4，4′-二(苯并三唑-2-反)二苯代乙烯0.2份，硬脂酸0.5份通过高速混合器均匀混合，将混合后的物料通过双螺杆混炼挤出机制成粒料，粒料经充分干燥后进行二次造粒干燥后即可制得可激光印标的树脂专用料。
4.将基体树脂ABS 85份、热塑性弹性体苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)15份，纳米级炭黑0.03份、锐钛型钛白粉0.2份、助分散剂硬脂酸镁0.25份、硬脂酸铝0.25份，抗氧剂2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚0.3份、光稳定剂2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮0.3份，荧光增白剂4，4′-二(苯并三唑-2-反)二苯代乙烯0.2份，硬脂酸0.5份通过高速混合器均匀混合，将混合后的物料通过双螺杆混炼挤出机制成粒料，粒料经充分干燥后进行二次造粒干燥后即可制得可激光印标的树脂专用料。
权利要求
1.一种树脂组合物，其组分包括基体树脂100份、深色颜料0.01～0.1、钛白粉0.05～1、助分散剂0.05～1、抗氧剂0.1～1、光稳定剂0.05～1、荧光增白剂0.05～1、硬脂酸0.1～0.5。
2.如权利要求1所述树脂组合物，其特征在于所述基体树脂为甲基丙烯酸甲酯-丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚树脂(MABS)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯树脂(ABS)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚苯乙烯(PS)、热塑性弹性体及其共混合金中的一种。
3.如权利要求1所述树脂组合物，其特征在于所述深色颜料为纳米级炭黑粉、酞菁兰、氧化铁紫、铁酞绿中的一种。
4.如权利要求3所述树脂组合物，其中所述纳米级深色颜料的用量为100份基体树脂使用0.01～0.05质量份数。
5.如权利要求1所述树脂组合物，其特征在于所述助分散剂为硬脂酸的金属皂。
6.如权利要求1所述树脂组合物，其特征在于所述抗氧剂为2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚(BHT)，β-(3，5-二叔丁基-4-羟基-苯基)丙烯酸十八酯，2，6-二叔丁基苯酚，4，4’-硫代双(4-甲基-6-叔丁基酚)(TMBC)，硫代二丙酸二月桂酯(DLTP)，四[β-(3’，5’-二叔丁基-4’-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(1010)，硫代二丙酸二硬脂酸酯(DSTP)，亚磷酸三苯酯中的一种。
7.如权利要求1所述树脂组合物，其特征在于所述荧光增白剂为1，2-二苯乙烯衍生物类增白剂。
8.一种树脂组合物的制备方法，其特征在于将所选基体树脂与各类助剂通过高速混合器均匀混合，将混合后的物料通过双螺杆混炼挤出机制成粒料，粒料经充分干燥后进行二次造粒干燥后制得该树脂组合物。
9.如权利要求8所述树脂组合物制备方法，其特征在于用于第一、二次造粒的双螺杆混炼挤出机的螺杆捏合块组合中增加了强剪切作用捏合块的数量。
全文摘要
本发明公开了一种树脂组合物，包括基体树脂100份、深色颜料0.01～0.1、钛白粉0.05～1、助分散剂0.05～1、抗氧剂0.1～1、光稳定剂0.05～1、荧光增白剂0.05～1、硬脂酸0.1～0.5。所述基体树脂为丙烯酸类树脂、苯乙烯类树脂、热塑性弹性体及其共混物，深色颜料可为纳米级炭黑，本发明还包括制备该树脂组合物的二次造粒方法。通过激光束的照射，在该树脂组合物的制品表面形成的白色标迹边缘清晰、白度和对比度高，线条流畅，字迹圆润饱满，并利于回收再利用，相对于其它已有方案，成本低廉。
文档编号B29C47/40GK101050297SQ20071002812
公开日2007年10月10日 申请日期2007年5月23日 优先权日2007年5月23日
发明者傅轶, 邹华维, 柯文体 申请人:银禧工程塑料(东莞)有限公司