技术领域
[0001] 本
发明涉及属于新型塑料颜料领域,具体涉及一种高色彩稳定性的PVC树脂。
背景技术
[0002] PVC曾是世界上产量最大的通用塑料,应用非常广泛。在
建筑材料、工业制品、日用品、地板革、地板砖、人造革、管材、电线
电缆、
包装膜、瓶、发泡材料、密封材料、
纤维等方面均有广泛应用。在很多领域中,需要对PVC进行着色后使用,通常通过色母粒来改善PVC树脂的
颜色,色母粒由高比例的颜料或添加剂与热塑性树脂,经良好分散而成的塑料
着色剂,其所选用的树脂对着色剂具有良好润湿和分散作用,并且与被着色材料具有良好的相容性。
[0003] 使用时对色母粒的稳定性及加工性能有很高的要求,所以在色母粒制备时需要添加多种助剂,对色母粒的中颜料分散效果造成影响,而且容易引起色母粒中颜料在高温下流失或者变色,影响制品的品质。
发明内容
[0004] 本发明的目的是提供一种高色彩稳定性的PVC树脂,与通过与特质的色母粒混合,提升了颜色的稳定性。
[0005] 本发明通过以下技术方案实现:一种高色彩稳定性的PVC树脂,在PVC基体树脂中加入基体树脂重量2-5%的色母粒,所述色母粒按重量计使用以下原料制成:颜料12-15份、分散剂1-1.2份、PVC树脂25-40份、抗
氧化剂0.5-0.8份、填料15-22份;
所述载体由以下成分制成:PP树脂50-60份、填料40-45份;
所述填料使用以下方法制备:
(1)、将
硅藻土烘干;
(2)、将蒙脱土使用
质量分数15%的
硝酸溶液浸泡处理30-40min,浸泡过程中使用
超声波震荡处理,然后烘干;
(3)、按重量计取聚乙二醇10份、膨胀
石墨0.3份、玻璃纤维1.5份、
水15份,在38-45℃下搅拌处理1-2h,得到
混合液;
(4)、将步骤(1)制备的
硅藻土、步骤(2)制备的蒙脱土、步骤(3)得到的混合液按重量比
4:1.2:3的比例混合,在500-600r/min 的转速下搅拌35-40min,然后使用
超声波震荡处理
1-2h,得到混合物;
(5)、将步骤(4)得到的混合物蒸干,然后在惰性气体保护下进行
碳化处理;
(6)、将步骤(5)处理好碳化后的原料与硅烷
偶联剂按重量比30-40:1的比例混合,得到填料。
[0006] 所述步骤(5)中碳化处理方法如下:在氩气保护下,将混合物在250℃下处理10min,在3-5℃/min的升温幅度下升温至400℃,保温处理25-30min,然后不断通入氮气气流,使各成分混合均匀;然后以5℃/min的速度升温至580℃,保温15-20min,再以5℃/min的升温幅度升温至715℃,在715℃下处理10-
12min,然后快速降温至240℃,保温45min,自然降温至常温。
[0007] 在快速降温处理时,降温速度为35-40℃/min。
[0008] 所述玻璃纤维使用以下方法进行改性处理:(1)、将玻璃纤维使用质量分数15%的硝
酸溶液浸泡处理30min,然后将玻璃纤维使用去离子水清洗3-5遍,再使用
乙醇溶液清洗2-3遍,烘干至恒重;
(2)、将步骤(1)处理好的玻璃纤维与碳
纳米管按重量比5:0.3的比例混合,使用超声波处理20-25min,然后将混合后的原料与硅烷偶联剂KH550按重量比55-60:1的比例的混合,使用超声波震荡处理1.2-1.5h;
(3)、将氧化石墨加入其重量5倍的去离子水中,然后超声处理1-2h,得到氧化石墨水溶胶;将步骤(2)处理好的玻璃纤维与氧化石墨水溶胶按重量比1:1比例混合搅拌均匀,超声分散处理1-2h,烘干,得到改性玻璃纤维。
[0009] 所述硅藻土使用以下方法处理:(1)、先将硅藻土浸入到质量分数为5%的
醋酸溶液中,浸泡10-12min后取出,用去离子水冲洗3-4遍,干燥备用;
(2)、将硅藻土进行
研磨处理,完成后取出过600目筛后备用;
(3)、将操作(2)所得的硅藻土放入到
煅烧炉内进行煅烧处理,控制煅烧的
温度为350-
420℃,35-45min后取出备用;
(4)、将
钛酸丁酯、
碳纳米管、无水乙醇对应按照重量比4:1:5进行混合后,将混合物与步骤(3)得到的硅藻土使用高速
搅拌机在1500-2000r/min 的转速下搅拌处理1-1.5h,然后使用超声波处理1-2h,得到处理后的硅藻土。
[0010] 所述分散剂为
硬脂酸镁、微晶
石蜡、硬脂酸丁酯一种或几种的混合。
[0011] 所述颜料为酞菁红、酞菁蓝、酞菁绿、耐晒大红、大分子红、大分子黄、永固黄、永固紫、偶氮红、镉红、镉黄、钛白粉、
炭黑、氧化
铁红、氧化铁黄中的一种。
[0013] 还加入PVC树脂重量2-3%的
增塑剂。
[0014] 所述将PVC基体树脂、色母粒
粉碎,400目筛,然后使用搅拌机搅拌处理30-40min,将混合后的原料使用
挤出机挤出,得到高色彩稳定性的PVC树脂。
[0015] 本申请中的填料使用硅藻土、蒙脱土作为基体,在处理过程中使用聚乙烯醇和玻璃纤维附着在硅藻土与蒙脱土表面,然后进行碳化处理,加上玻璃纤维的附着作用,用于
支撑填料及材料的强度。
[0016] 通过对硅藻土表面进行
酸洗、
有机溶剂处理及烘干,能够改善硅藻土表面微孔的活性,然后使用处理液进行处理,使得硅藻土表面的活性更强,能够提升与树脂材料和填料的效果,加入碳纳米管,能进一步提升色料与载体的结合的牢固度和色料的分散效果,提升色料的稳定性,而且经过偶联剂处理,复合后能增加硅藻土与树脂等受
力的连接点,提升连接的强度。
[0017] 在填料改性过程中,使得硅藻土表面的孔能够有一定的收缩或者舒张,利用硅藻土的多孔性及蒙脱土的复合层状结构,在与树脂复合后,树脂收到外力时使得分子链间有一定的滑移空间,不会造成分子链断裂。同时,经过改性使得填料形成带有大量孔隙及微孔的微球结构,对于色料的分散和色料的稳定性起到良好的提升作用,还能明显改善材料的抗静电性能。
[0018] 经过复合后,各种填料对于颜料具有良好的附着性,色母粒的耐候性及稳定性显著增强,也具有更好的耐酸
碱腐蚀性。
[0019] 本发明的有益效果:本发明提供的树脂通过添加特殊制备的色母粒,加入后树脂的颜色具有良好的耐温性能,在色母粒制备时加入填料,不仅可以提升色母粒的力学稳定性,而且由于填料经过改性后,具有优良的
吸附和分散性能,提升了色母粒的力学性能和色母粒存放及使用的稳定性,明显改善了色母粒与树脂的相容性,色母粒对树脂着色后,通过
物理吸附性及化学络合性能,使得树脂具有良好的抗老化能力,对酸碱及高温的稳定性明显提升。
具体实施方式
[0020]
实施例1一种高色彩稳定性的PVC树脂,在PVC基体树脂中加入基体树脂重量5%的色母粒,所述色母粒按重量计使用以下原料制成:颜料13份、分散剂1.1份、PVC树脂32份、抗氧化剂0.65份、填料18份;
所述填料使用以下方法制备:
(1)、将硅藻土烘干;
(2)、将蒙脱土使用质量分数15%的硝酸溶液浸泡处理35min,浸泡过程中使用超声波震荡处理,然后烘干;
(3)、按重量计取聚乙二醇10份、膨胀石墨0.3份、玻璃纤维1.5份、水15份,在40℃下搅拌处理1.2h,得到混合液;
(4)、将步骤(1)制备的硅藻土、步骤(2)制备的蒙脱土、步骤(3)得到的混合液按重量比
4:1.2:3的比例混合,在550r/min 的转速下搅拌35min,然后使用超声波震荡处理1-2h,得到混合物;
(5)、将步骤(4)得到的混合物蒸干,然后在惰性气体保护下进行碳化处理;
(6)、将步骤(5)处理好碳化后的原料与硅烷偶联剂按重量比38:1的比例混合,得到填料。
[0021] 所述步骤(5)中碳化处理方法如下:在氩气保护下,将混合物在250℃下处理10min,在5℃/min的升温幅度下升温至400℃,保温处理27min,然后不断通入氮气气流,使各成分混合均匀;然后以5℃/min的速度升温至
580℃,保温18min,再以5℃/min的升温幅度升温至715℃,在715℃下处理11min,然后快速降温至240℃,保温45min,自然降温至常温。
[0022] 在快速降温处理时,降温速度为36℃/min。
[0023] 所述玻璃纤维使用以下方法进行改性处理:(1)、将玻璃纤维使用质量分数15%的硝酸溶液浸泡处理30min,然后将玻璃纤维使用去离子水清洗3-5遍,再使用乙醇溶液清洗2-3遍,烘干至恒重;
(2)、将步骤(1)处理好的玻璃纤维与碳纳米管按重量比5:0.3的比例混合,使用超声波处理20-25min,然后将混合后的原料与硅烷偶联剂KH550按重量比55:1的比例的混合,使用超声波震荡处理1.5h;
(3)、将氧化石墨加入其重量5倍的去离子水中,然后超声处理1.3h,得到氧化石墨水溶胶;将步骤(2)处理好的玻璃纤维与氧化石墨水溶胶按重量比1:1比例混合搅拌均匀,超声分散处理1.5h,烘干,得到改性玻璃纤维。
[0024] 所述硅藻土使用以下方法处理:(1)、先将硅藻土浸入到质量分数为5%的醋酸溶液中,浸泡10-12min后取出,用去离子水冲洗3-4遍,干燥备用;
(2)、将硅藻土进行研磨处理,完成后取出过600目筛后备用;
(3)、将操作(2)所得的硅藻土放入到煅烧炉内进行煅烧处理,控制煅烧的温度为380℃,40min后取出备用;
(4)、将钛酸丁酯、碳纳米管、无水乙醇对应按照重量比4:1:5进行混合后,将混合物与步骤(3)得到的硅藻土使用高速搅拌机在1800r/min 的转速下搅拌处理1.5h,然后使用超声波处理1.2h,得到处理后的硅藻土。
[0025] 所述分散剂为硬脂酸镁、微晶石蜡、硬脂酸丁酯一种或几种的混合。
[0026] 所述颜料为酞菁蓝。
[0027] 实施例2与实施例1相比,色母粒按重量计使用以下原料制成:颜料15份、分散剂1.3份、PVC树脂
35份、抗氧化剂0.7份、填料20份,其他处理方式与实施例1相同。
[0028] 实施例3不对玻璃纤维进行改性,其他同实施例1。
[0029] 实施例4不对硅藻土进行改性,其他步骤同实施例1。
[0030] 实施例5与实施例1相比,碳化处理直接在715℃下处理,不进行变温处理。
[0031] 对比例1与实施例1相比,不使用填料。
[0032] 对比例2与实施例1相比,填料使用硅藻土。
[0033] 对比例3与实施例1相比,不使用抗氧化剂。
[0034] 实验1为了验证本申请各实施例中PVC性能,将各实施例的PVC制备成测试样片,使用不添加色母粒的为对照组,结果如表1:
表1
注:上表2中所述的拉伸强度参照GB/T 1040进行测试;所述的弯曲强度参照GB/T 9341进行测试,色差使用色差仪测试,老化处理后色差为将树脂在室外自然老化处理100天后测试。
[0035] 由表1可知,使用本申请实施例的色母粒加入PVC树脂后,能形成良好的光泽,材料的色差小,而且对于PVC树脂有显著的增强作用,提升了树脂的力学性能,但是,改变了成分及处理方法后,色母粒对ABS树脂的增强效果不明显。同时,本申请中色母粒具有良好的耐老化效果,在经过老化处理后,依然能保持良好的色泽稳定性。
[0036] 实验2为了验证各实施例及对比例中色母粒对酸碱的耐腐蚀效果,本申请进行以下实验,将各实施例及对比例制备的色母粒分别进行处理,记录处理后色母粒的颜色的变化,结果如下表:
表2
注:酸处理为将色母粒使用质量分数2%的
盐酸处理24h;碱处理为将色母粒使用2%的氢氧化钠溶液处理24h;老化处理为将色母粒在室外自然老化100天;
由表1可知,本申请中实施例制备的色母粒具有更好的耐酸碱及老化的性能,在酸碱处理后依然具有良好的色彩稳定性。