发明名称 --- 一种改善铝粉颜料亲和性的美学树脂的制备方法
申请号-：CN201010252754
申请日：2010.08.13
公开（公告）号-：CN102372904B
公开（公告）日：2013.01.23
IPC分类号：C08L67/00; C08L55/02; C08L69/00; C08L33/12; C08L23/12; C08L25/06; C09C3/08; C08K9/06; C08K3/08; C09C1/64; C09C3/10; C09C3/12; C08L51/00
申请（专利权）人：上海锦湖日丽塑料有限公司;
发明人：周霆;周雷刚;董建廷;李哲;王斌;辛敏琦;
申请人地址：上海市闵行区华漕镇纪高路1399号;
申请人邮编201107;
摘要：本发明涉及一种改善铝粉颜料亲和性的美学树脂的制备方法，该方法采用有机溶剂与铝粉颜料在搅拌机中低速搅拌后加入偶联剂共同移至高速混合机中进行处理，再将预处理的铝粉颜料与相容剂及塑料基材在高速混合机中混合均匀后挤出造粒得到铝粉颜料母粒；最后根据金属效果的需求将铝粉颜料的母粒按一定比例添加到各种相应塑料基材中，经高速混合后，通过双螺杆挤出的工艺制备成免喷涂的具有特殊金属效果的美学树脂。本发明可以有效改善铝粉颜料在添加到塑料基材后，经挤出造粒后容易从塑料基材中脱落的现象，提高了注塑成型时铝粉颜料的分散性，避免了铝粉颜料容易团聚、堆积现象的产生，为绿色环保的美学树脂代替传统的喷漆方案提供了技术支持。
权利要求书
1.一种改善铝粉颜料亲和性的美学树脂的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
（1）将有机溶剂与铝粉颜料按重量比为（0.05~0.3）︰1置于搅拌机中，控制搅拌速度为10~300rpm，低速搅拌处理3~10min，得到处理好的铝粉颜料；
（2）将处理好的铝粉颜料与偶联剂按重量比为1︰（0.001~0.05）混合，然后将其置于高速混合机中搅拌处理3~10min，完成对铝粉颜料的预处理；
（3）将上述步骤得到铝粉颜料与相容剂及美学树脂按重量比为（0.3~3）︰（2~7）︰（0~5）在高速混合机中混合均匀后，经双螺杆挤出造粒成含铝粉颜料为5~30wt%的铝粉颜料母粒；
（4）将铝粉颜料母粒与美学树脂按（0.08~0.2）︰1混合，再在高速混合机内充分搅拌均匀，经计量装置送入双螺杆挤出机中，在螺杆的输送、剪切和混炼下，物料经熔化、复合，再经挤出、拉条、冷却、切粒步骤，得到产品；
步骤（1）中的有机溶剂选自甲醇、乙醇、乙酸乙酯、丙酮、四氢呋喃、异丙醇、甲苯、二甲苯、苯酚或四氯化碳中的一种或两种；
步骤（3）中的相容剂选自聚丙烯接枝马来酸酐、苯乙烯-马来酸酐共聚物、丙烯腈-苯乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯接枝马来酸酐、丙烯腈-苯乙烯接枝马来酸酐、丙烯腈-苯乙烯接枝甲基丙烯酸或乙烯-丙烯酸甲酯共聚物接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯中的一种；美学树脂为具有金属效果的聚酯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯共聚物、聚碳酸酯/丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物合金、聚甲基丙烯酸甲酯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物/聚甲基丙烯酸甲酯合金、聚碳酸酯、聚丙烯或聚苯乙烯。
2.根据权利要求1所述的一种改善铝粉颜料亲和性的美学树脂的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中的铝粉颜料为薄片状，粒径为10~300μm。
3.根据权利要求2所述的一种改善铝粉颜料亲和性的美学树脂的制备方法，其特征在于，所述的铝粉颜料的表层包覆聚乙烯蜡或丙烯酸酯。
4.根据权利要求1所述的一种改善铝粉颜料亲和性的美学树脂的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中的偶联剂选自硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂或铝酸酯偶联剂中的一种。
说明书
一种改善铝粉颜料亲和性的美学树脂的制备方法
技术领域
本发明涉及一种树脂的制备方法，尤其是涉及一种改善铝粉颜料亲和性的美学树脂的制备方法。
背景技术
随着社会的发展，人们对产品外观要求的越来越高，具有珠光、闪光效果的特殊色彩越来越来受到人们的青睐。特殊色彩传统的解决方案是采用喷涂工艺，但是喷涂加工一方面工序复杂，成产成本高；另一方面喷涂加工过程中容易产生环境污染。因此，目前比较流行的是采用在高光泽塑料基材中直接添加金属颜料、云母钛珠光颜料等具有特殊色彩颜料的方案以代替传统的喷涂方案，其相应制备的树脂通常可称为美学树脂。常见的可制备美学树脂的塑料有PP、ABS、PMMA、ABS/PMMA、PC、PC/ABS、ASA、聚酯、PS等。美学树脂不仅生产效率高，成本低，而且可以回收利用，再次，即使美学树脂的表面受到破外，内层的外观仍于表层保持一致，而不像漆层脱落那样形成明显的瑕疵，实用性大大增加。由此可见，美学树脂将拥有其独特的优势，将形成巨大的市场潜力。
铝粉是一种最重要的金属颜料之一，在涂料、油墨、塑料中有着广泛的应用。铝粉颜料具有“双色效应”，即从不同的角度观察其涂层时，涂层的颜色会随着角度的变化而发生改变。通常正面观察涂层时，涂层颜色比较明亮，而侧面观察涂层时，其颜色则会显得相对暗淡。铝粉颜料反射光线的能力比较强，其涂层不仅可反射可见光，而且还可以发射紫外光和红外光，对可见光的全光谱反射，因而在视觉上呈现银白色，具有极强的金属效果。鉴于铝粉本身存在的安全隐患，铝粉在外界中的腐蚀、氧化而失去光泽以及考虑铝粉颜料在塑料中分散性，通常都会对铝粉颜料进行表面改性。
目前，铝粉的表面处理通常包括物理保护和化学保护两种，其核心均是通过物理的或者化学的方法在铝粉表面包覆一层或多层有机树脂，一方面提高铝粉颜料的抗腐蚀性，另一方面，提高铝粉颜料与树脂的亲和性，改善分散性。最常见的铝粉颜料处理的方法是采取用PE蜡包覆法，但是通常PE蜡与铝粉的结合力较弱，容易从铝粉表层脱落，而且PE蜡包覆的铝粉与工程塑料的相容性不好，分散效果也会较差。在实际使用时，在树脂挤出切粒环节容易出现铝粉颜料从基体树脂中脱落的现象，造成了包装运输过程中的铝粉污染现象，另一方面由于脱落铝粉与树脂密度的差异导致在注塑成型中分散不良，或使脱落的铝粉部分滞留在螺杆的死角处，造成了的金属效果的损失。同时，由于PE蜡包覆的铝粉与工程塑料本身的相容性问题加之脱落铝粉的共同作用下，极易出现制品表面铝粉团聚、堆积的现象。文献报导了其他新型的表面处理的方法，如采用丙烯酸酯类、SMA等包覆铝粉颜料，专利200610123751.8则采用硅氧烷与聚合物双层包覆的方案来改善铝粉颜料包覆层的粘结力及其于树脂的亲和性。但是上述处理方法基本上是采用化学合成改性的方法，步骤繁琐，所以没有工业化生产，市场上的相应产品很少。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种改善铝粉与美学树脂亲和性的制备方法，该方法制备的美学树脂不仅可以明显改善铝粉颜料与美学树脂的亲和性，铝粉颜料在生产切粒环节不容易从树脂基体中脱落，造成污染及后续成型过程中团聚、堆积的问题；而且可以进一步改善铝粉颜料在美学树脂中的分散性。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种改善铝粉颜料亲和性的美学树脂的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
(1)将有机溶剂与铝粉颜料按重量比为(0.05～0.3)∶1置于搅拌机中，控制搅拌速度为10～300rpm，低速搅拌处理3～10min，得到处理好的铝粉颜料；
(2)将处理好的铝粉颜料与偶联剂按重量比为1∶(0.001～0.05)混合，然后将其置于高速混合机中搅拌处理3～10min，完成对铝粉颜料的预处理；
(3)将上述步骤得到铝粉颜料与相容剂及美学树脂按重量比为(0.3～3)∶(2～7)∶(0～5)在高速混合机中混合均匀后，经双螺杆挤出造粒成含铝粉颜料为5～30wt％的铝粉颜料母粒；
(4)将铝粉颜料母粒与美学树脂按(0.08～0.2)∶1混合，再在高速混合机内充分搅拌均匀，经计量装置送入双螺杆挤出机中，在螺杆的输送、剪切和混炼下，物料经熔化、复合，再经挤出、拉条、冷却、切粒步骤，得到产品。
所述步骤(1)中的有机溶剂选自甲醇、乙醇、乙酸乙酯、丙酮、四氢呋喃、异丙醇、甲苯、二甲苯、苯酚或四氯化碳中的一种或两种。
所述步骤(1)中的铝粉颜料为薄片状，粒径为10～300um。
所述的铝粉颜料的表层包覆聚乙烯蜡或丙烯酸酯。
所述步骤(2)中的偶联剂选自硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂或铝酸酯偶联剂中的一种。
所述步骤(3)中的相容剂选自聚丙烯接枝马来酸酐、苯乙烯-马来酸酐共聚物、丙烯腈-苯乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯接枝马来酸酐、丙烯腈-苯乙烯接枝马来酸酐、丙烯腈-苯乙烯接枝甲基丙烯酸或乙烯-丙烯酸甲酯共聚物接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯中的一种。
所述步骤(3)中的美学树脂为具有金属效果的聚酯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯共聚物、聚碳酸酯/丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物合金、聚甲基丙烯酸甲酯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物/聚甲基丙烯酸甲酯合金、聚碳酸酯、聚丙烯或聚苯乙烯。
所述步骤(3)中的产品中铝粉颜料母粒含量为0.1～3wt％。与现有技术相比，本发明制备的具有金属效果的美学树脂，采用铝粉颜料的两步预处理再结合相容剂制成铝粉颜料母粒方案，不仅可以明显改善铝粉颜料与美学树脂的亲和性，使铝粉颜料在生产切粒环节不容易从树脂基体中脱落，造成污染及后续成型过程中团聚、堆积的问题；而且可以进一步改善铝粉颜料在美学树脂中的分散性。使得铝粉颜料在工程塑料的应用得以进一步普及，加速了美学树脂替代传统喷漆方案的步伐，在外观要求较高的家电、消费电子产品、汽车等领域具有广阔的应用前景。与现有技术相比，本发明具有如下特点与优势：
(1)采用了铝粉颜料的两步法处理工艺，第一步采用有机溶剂破坏市售铝粉颜料的PE蜡包覆层；第二步采用硅烷偶联剂对铝粉颜料进行偶联，这样大大提高了硅烷偶联剂的效率，增强了硅烷偶联剂所起的“分子桥”的作用；
(2)采用了相容剂与预处理铝粉颜料的母粒法工艺，使得铝粉颜料的表面处理更加充分，与树脂的亲和力得到进一步加强；
(3)制备方法简单，无需采用化学合成改性的方法，容易实现工业化生产；
(4)铝粉颜料与美学树脂的亲和性好，不容易从树脂中脱落，可改善铝粉团聚、堆积的现象，而且还能保持铝粉颜料的色泽。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
一种改善铝粉颜料亲和性的美学树脂的制备方法，该方法包括以下步骤：
第一步，将10g乙醇与200g铝粉颜料(粒径100um)在搅拌机中低速搅拌(60prm)处理5min；
第二步，将处理后的铝粉颜料，添加20g硅烷偶联剂，共同移至高速混合机中处理10min，完成铝粉颜料的预处理；
第三步，将预处理后的铝粉颜料与SAN-GMA及高光ABS树脂按10∶50∶40重量比在高速混合机中混合均匀后，经双螺杆挤出造粒成含铝粉颜料为10％wt的铝粉颜料母粒；
第四步，将铝粉颜料母粒按重量比10wt％的比例，添加到高光ABS树脂中，在高速混合机内搅拌充分混合后，经计量装置送入双螺杆挤出机中，在螺杆的输送、剪切和混炼下，物料熔化、复合，再经挤出、拉条、冷却、切粒步骤，得到免喷涂的具有特殊金属效果(含铝粉颜料1.0wt％)的ABS美学树脂。
实施例2
一种改善铝粉颜料亲和性的美学树脂的制备方法，该方法包括以下步骤：
第一步，将20g乙醇与200g铝粉颜料(粒径100um)在搅拌机中低速搅拌(60prm)处理5min；
第二步，将处理后的铝粉颜料，添加30g硅烷偶联剂，共同移至高速混合机中处理10min，完成铝粉颜料的预处理；
第三步，将预处理后的铝粉颜料与SAN-GMA及高光ABS树脂按10∶50∶40重量比在高速混合机中混合均匀后，经双螺杆挤出造粒成含铝粉颜料为10％wt的铝粉颜料母粒；
第四步，将铝粉颜料母粒按重量比10wt％的比例，添加到高光ABS树脂中，在高速混合机内搅拌充分混合后，经计量装置送入双螺杆挤出机中，在螺杆的输送、剪切和混炼下，物料熔化、复合，再经挤出、拉条、冷却、切粒步骤，得到免喷涂的具有特殊金属效果(含铝粉颜料1.0wt％)的ABS美学树脂。
实施例3
一种改善铝粉颜料亲和性的美学树脂的制备方法，该方法包括以下步骤：
第一步，将20g乙醇与200g铝粉颜料(粒径100um)在搅拌机中低速搅拌(60prm)处理5min；
第二步，将处理后的铝粉颜料，添加30g硅烷偶联剂，共同移至高速混合机中处理10min，完成铝粉颜料的预处理；
第三步，将预处理后的铝粉颜料与SMA及高光ABS树脂按10∶50∶40重量比在高速混合机中混合均匀后，经双螺杆挤出造粒成含铝粉颜料为10％wt的铝粉颜料母粒；
第四步，将铝粉颜料母粒按重量比10wt％的比例，添加到高光ABS树脂中，在高速混合机内搅拌充分混合后，经计量装置送入双螺杆挤出机中，在螺杆的输送、剪切和混炼下，物料熔化、复合，再经挤出、拉条、冷却、切粒步骤，得到免喷涂的具有特殊金属效果(含铝粉颜料1.0wt％)的ABS美学树脂。
实施例4
一种改善铝粉颜料亲和性的美学树脂的制备方法，该方法包括以下步骤：
第一步，将15g乙醇与200g铝粉颜料(粒径200um)在搅拌机中低速搅拌(60prm)处理5min；
第二步，将处理后的铝粉颜料，添加20g硅烷偶联剂，共同移至高速混合机中处理8min，完成铝粉颜料的预处理；
第三步，将预处理后的铝粉颜料与SMA及PC/ABS树脂按20∶40∶40重量比在高速混合机中混合均匀后，经双螺杆挤出造粒成含铝粉颜料为20％wt的铝粉颜料母粒；
第四步，将铝粉颜料母粒按重量比10wt％的比例，添加到PC/ABS树脂中，在高速混合机内搅拌充分混合后，经计量装置送入双螺杆挤出机中，在螺杆的输送、剪切和混炼下，物料熔化、复合，再经挤出、拉条、冷却、切粒步骤，得到免喷涂的具有特殊金属效果(含铝粉颜料2.0wt％)的PC/ABS美学树脂。
实施例5
一种改善铝粉颜料亲和性的美学树脂的制备方法，该方法包括以下步骤：
第一步，将15g乙醇与200g铝粉颜料(粒径150um)在搅拌机中低速搅拌(60prm)处理5min；
第二步，将处理后的铝粉颜料，添加20g硅烷偶联剂，共同移至高速混合机中处理10min，完成铝粉颜料的预处理；
第三步，将预处理后的铝粉颜料与EMA-g-GMA及高光ABS树脂按10∶50∶40重量比在高速混合机中混合均匀后，经双螺杆挤出造粒成含铝粉颜料为10％wt的铝粉颜料母粒；
第四步，将铝粉颜料母粒按重量比10wt％的比例，添加到高光ABS树脂中，在高速混合机内搅拌充分混合后，经计量装置送入双螺杆挤出机中，在螺杆的输送、剪切和混炼下，物料熔化、复合，再经挤出、拉条、冷却、切粒步
骤，得到免喷涂的具有特殊金属效果(含铝粉颜料1.0wt％)的ABS美学树脂。
实施例6
一种改善铝粉颜料亲和性的美学树脂的制备方法，该方法包括以下步骤：
第一步，将30g乙醇与200g铝粉颜料(粒径150um)在搅拌机中低速搅拌(60prm)处理5min；
第二步，将处理后的铝粉颜料，添加30g硅烷偶联剂，共同移至高速混合机中处理10min，完成铝粉颜料的预处理；
第三步，将预处理后的铝粉颜料与SMA及PMMA树脂按10∶50∶40重量比在高速混合机中混合均匀后，经双螺杆挤出造粒成含铝粉颜料为10％wt的铝粉颜料母粒；
第四步，将铝粉颜料母粒按重量比10wt％的比例，添加到PMMA树脂中，在高速混合机内搅拌充分混合后，经计量装置送入双螺杆挤出机中，在螺杆的输送、剪切和混炼下，物料熔化、复合，再经挤出、拉条、冷却、切粒步骤，得到免喷涂的具有特殊金属效果(含铝粉颜料1.0wt％)的PMMA美学树脂。
将实施例1、2、3、5制备得到的含铝粉颜料1.0wt％的ABS美学树脂与直接添加1.0wt％市售PE蜡包覆铝粉颜料至ABS制备美学树脂的方法相比，其铝粉颜料与ABS树脂亲和性对比结果为：虽然两者光泽与颜色相当，但本发明制备的ABS美学树脂的粒料基本没有铝粉脱落的现象，而后者则铝粉脱落现象非常明显。说明本发明的制备方法明显改善了铝粉颜料与ABS树脂的亲和性。
将实施例4制备得到的含铝粉颜料1.0wt％的PC/ABS美学树脂与直接添加1.0wt％市售PE蜡包覆铝粉颜料至PC/ABS制备美学树脂的方法相比，其铝粉颜料在PC/ABS树脂连续注塑的分散情况结果为：在注塑成型前期阶段(小于30次成型周期)，两者分散情况相差不明显，前者的铝粉分散略优，但是在注塑成型后期(大于500次成型周期)，本发明制备的PC/ABS美学树脂的铝粉颜料的分散性明显较优，基本与注塑成型前期的效果相当，而传统后者的制备的PC/ABS美学树脂制件则在局部区域特别是熔接线部位易出现较为明显的铝粉堆积、团聚现象。说明本发明的制备方法明显改善了铝粉颜料在PC/ABS树脂中的分散性。
实施例7
一种改善铝粉颜料亲和性的美学树脂的制备方法，该方法包括以下步骤：
(1)将乙醇与乙酸乙酯的混合物作为有机溶剂，控制有机溶剂与铝粉颜料的重量比为0.05∶1置于搅拌机中，所使用的铝粉颜料为薄片状，粒径为10um，表层包覆聚乙烯蜡，控制搅拌速度为10rpm，低速搅拌处理10min，得到处理好的铝粉颜料；
(2)将处理好的铝粉颜料与硅烷偶联剂按重量比为1∶0.001混合，然后将其置于高速混合机中搅拌处理3min，完成对铝粉颜料的预处理；
(3)将上述步骤得到铝粉颜料与丙烯腈-苯乙烯接枝马来酸酐及聚甲基丙烯酸甲酯按重量比为0.3∶2∶5在高速混合机中混合均匀后，经双螺杆挤出造粒成含铝粉颜料为5wt％的铝粉颜料母粒；
(4)将铝粉颜料母粒与聚甲基丙烯酸甲酯按0.08∶1混合，再在高速混合机内充分搅拌均匀，经计量装置送入双螺杆挤出机中，在螺杆的输送、剪切和混炼下，物料经熔化、复合，再经挤出、拉条、冷却、切粒步骤，得到产品，该产品中铝粉颜料母粒含量为0.1wt％，具有免喷涂的功能及特殊金属效果。
实施例8
一种改善铝粉颜料亲和性的美学树脂的制备方法，该方法包括以下步骤：
(1)将乙醇与铝粉颜料按重量比为0.3∶1置于搅拌机中，所使用的铝粉颜料为薄片状，粒径为300um，表层包覆丙烯酸酯，控制搅拌速度为300rpm，低速搅拌处理3min，得到处理好的铝粉颜料；
(2)将处理好的铝粉颜料与钛酸酯偶联剂按重量比为1∶0.05混合，然后将其置于高速混合机中搅拌处理10min，完成对铝粉颜料的预处理；
(3)将上述步骤得到铝粉颜料与乙烯-丙烯酸甲酯共聚物接枝甲基丙烯酸 缩水甘油酯按重量比为3∶7在高速混合机中混合均匀后，经双螺杆挤出造粒成含铝粉颜料为30wt％的铝粉颜料母粒；
(4)将铝粉颜料母粒与聚碳酸酯/丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物合金按0.2∶1混合，再在高速混合机内充分搅拌均匀，经计量装置送入双螺杆挤出机中，在螺杆的输送、剪切和混炼下，物料经熔化、复合，再经挤出、拉条、冷却、切粒步骤，得到产品，该产品中铝粉颜料母粒含量为3wt％，具有免喷涂的功能及特殊金属效果。
本发明的范围不受所述具体实施方案的限制，所述实施方案只欲作为阐明本发明各个方面的单个例子，本发明范围内还包括功能等同的方法和组分。实际上，除了本文所述的内容外，本领域技术人员参照上文的描述和附图可以容易地掌握对本发明的多种改进。所述改进也落入所附权利要求书的范围之内。
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