專利名稱：包含蠟和表面活性劑的球形珠光顏料濃縮物的制作方法
背景技術(shù)：
珠光或珍珠質(zhì)顏料模擬天然珍珠的效果，并且由在光譜的可見光區(qū)域透明的薄片組成。這些片非常光滑，照射到這些片上的光線部分被反射，部分透過(guò)片。透過(guò)的部分光隨后被片中的其他層反射。其結(jié)果就出現(xiàn)了來(lái)自許多層的多重反射，這樣，由于眼睛不能聚焦在一個(gè)特定的層上而產(chǎn)生了閃光深度。
發(fā)生的反射是鏡面的，因?yàn)槿肷浣堑扔诜瓷浣?。以非鏡面角度反射的光的量較少，并且當(dāng)越過(guò)鏡面角時(shí)被反射的光的量迅速減少。其結(jié)果是珠光顏料對(duì)觀察角極其敏感。為了使被反射的光的量最大，片必須非常光滑。任何的表面粗燥都引起光線以非鏡面方式散射并使光澤效果減小。
為了使反射率最大，片必須彼此平行且與基底平行地排列。如果不這樣排列，光將被隨機(jī)反射，同樣，光澤將減弱。被反射的光的量取決于折射系數(shù)。隨著折射系數(shù)提高，被反射的光的量增加。
1979年10月出版的Mearl公司的Use of Mearlin Luster Pigments inPlastics指出，由涂有二氧化鈦和/或氧化鐵的云母構(gòu)成的珠光顏料可用聚烯烴分散。該文獻(xiàn)推薦添加1％低分子量聚乙烯粉末以獲得最佳分散。通過(guò)在班伯里類型或連續(xù)混合機(jī)中預(yù)混合，可以將珠光顏料混入濃縮物形式。除了班伯里混合機(jī)或連續(xù)混合-擠出機(jī)之外，其他類型的混合器，例如二輥磨、砑光機(jī)、旋渦強(qiáng)烈混合機(jī)(Henschel型)和雙行星混合機(jī)，也可用于制備濃縮物。另外參見普通授權(quán)的的美國(guó)專利3,819,566。
所述濃縮物一般與有機(jī)著色劑和聚合物混合，然后擠出并制粒以形成母料。母料然后一般吹塑或注塑，形成成品。
美國(guó)專利6,451,102指出，嵌入顏料是一種由改進(jìn)其流動(dòng)特性的材料包圍或至少部分涂覆的顏料。該文獻(xiàn)指出，嵌入顏料可用于生產(chǎn)母料，一種可用的嵌入顏料是可購(gòu)得的IRIODINOWM8顏料。標(biāo)為0303的Merck’sEffect Pigments for Plastics(可在2003年10月Merck的主頁(yè)上獲得)指出，IRIODINOWM8顏料包含70％珍光顏料(二氧化鈦涂覆的云母)和30％的低分子量聚合物。當(dāng)我們使用下述對(duì)比例A的母料前體擠出IRIODINOWM8顏料以形成下述對(duì)比例F的母料時(shí)，發(fā)現(xiàn)擠出機(jī)線(extruder strand)斷裂，因此需要手動(dòng)從擠出機(jī)向制粒機(jī)送料。而且，對(duì)比例A的產(chǎn)物不是基本為球形的，這是不利的。
美國(guó)專利6,398,862公開了一種不起塵組合物。該專利描述了將糊擠出或壓成顆粒，因而其本身沒有明確地描述基本為球形的組合物。
因此，工業(yè)上需要不會(huì)導(dǎo)致斷線的母料前體。還需要提供較高的擠出機(jī)產(chǎn)量的母料前體。
發(fā)明概要為了響應(yīng)工業(yè)需要，本發(fā)明提供了一種基本為球形的組合物，其包含約60至約80重量％的珠光顏料、約14至約38重量％的蠟和約2至約6重量％的表面活性劑。本發(fā)明的基本為球形的形狀使流動(dòng)性得到改進(jìn)。本發(fā)明還提供了包含前述組合物的母料前體。本發(fā)明還提供了一種提高擠出機(jī)中母料產(chǎn)量的方法，其包括以下步驟將聚合物與包含珠光顏料、蠟和表面活性劑的基本為球形的組合物混合，并擠出該組合物以形成母料。
有利地是，本發(fā)明組合物不起塵，提供了提高了的母料擠出機(jī)產(chǎn)量，使來(lái)自擠出機(jī)的線斷裂降到最低程度或完全消除，并且縮短了生產(chǎn)時(shí)間。
附圖的簡(jiǎn)要說(shuō)明

圖1是對(duì)比例A的GCMS。
圖2是對(duì)比例A、發(fā)明例3和發(fā)明例4的DSC。
圖3是發(fā)明例1的GCMS。
圖4是對(duì)比例A產(chǎn)物的光學(xué)顯微照片。
圖5是與發(fā)明例1的母料前體類似的母料前體的光學(xué)顯微照片。
發(fā)明詳述珠光顏料這里使用的短語(yǔ)“珠光顏料”是指在光線透過(guò)該顏料或由其反射時(shí)顯示類似珍珠或珍珠質(zhì)或彩虹效果的顏料。正如本領(lǐng)域所公知的，這種顏料的特性取決于光學(xué)干涉現(xiàn)象，這在L.M.Greenstein，“Nacreous(Pearlescent)Pigments and Interference Pigments”，Pigment Handbook，第1卷，Properties and Economics，第二版，John Wiley & Sons，Inc.(1988)中有充分描述。
可用于本發(fā)明的珠光顏料包括二氧化鈦涂覆的云母；氧化鐵涂覆的云母；如授予Louis Armanini等人的普通授權(quán)的美國(guó)專利4,146,403披露的氧化鐵涂覆的涂有二氧化鈦的云母；如授予William J.Sullivan等人的普通授權(quán)的美國(guó)專利5,753,371披露的氧化鐵或二氧化鈦涂覆的玻璃；如授予Carmine DeLuca等人的普通授權(quán)的美國(guó)專利5,611,851披露的片狀金屬氧化物；如授予Paul Cao的普通授權(quán)的美國(guó)專利6,572,695、6,579,357和6,582,507披露的氯氧化鉍效果顏料；如授予James D.Christie等人的普通授權(quán)的美國(guó)專利6,325,847和6,440,208披露的光學(xué)可變顏料；美國(guó)專利6,132,873的介電反射體；用二氧化硅然后用氧化鐵或二氧化鈦涂覆的基材；和用二氧化鈦或氧化鐵然后用二氧化硅涂覆的基材；這些全部引入本文；可從Engelhard Corporation購(gòu)得的FIREMIST珠光顏料(包含硼硅酸鈣鈉和二氧化鈦)；可從Engelhard Corporation購(gòu)得的MAGNAPEARL1000珠光顏料(包含70-80重量％云母和20-30重量％二氧化鈦)；可從Engelhard Corporation購(gòu)得的MAGNAPEARL1100珠光顏料(包含67-75重量％云母、0.2-2.0重量％氧化錫和25-31重量％的二氧化鈦)；可從Engelhard Corporation購(gòu)得的MAGNAPEARL2100珠光顏料(包含56.5-64.5重量％云母、0.2-2.0重量％氧化錫和35.5-41.5重量％二氧化鈦)；和可從Engelhard Corporation購(gòu)得的片狀二氧化鈦。
可用的珠光顏料包括至少一種涂覆在至少兩種不同材料或基材的混合物上的金屬氧化物，這些材料或基材可以具有任何形態(tài)，包括片狀、球形、立方體形、針狀、須狀或纖維狀。可用的片狀材料的實(shí)例包括片狀氧化鋁、片狀玻璃、鋁、云母、氯氧化鉍、片狀氧化鐵、片狀石墨，片狀硅石、青銅、不銹鋼、天然珍珠、氮化硼、二氧化硅、銅薄片、銅合金薄片、鋅薄片、鋅合金薄片、氧化鋅、搪瓷、陶土和瓷器等。還可以使用前述片狀材料或至少一種前述片狀材料與至少一種非片狀材料的任意組合。為了方便，下面的描述集中于玻璃與云母的組合，但是也可以使用其他組合。云母是合意的，因?yàn)槠渫该鞫雀?、反射?qiáng)、色度濃，這主要是由于存在小的涂覆的薄片。玻璃薄片具有高透明度、非常白的整體色彩和在強(qiáng)光下的閃光效應(yīng)的特征，但是，如以上所述，其因高的成本和熔點(diǎn)被排除在許多應(yīng)用之外。
可用的球形材料的實(shí)例包括玻璃、塑料、陶瓷、金屬或合金，并且球可以是實(shí)心或空心的。適用的玻璃球披露于美國(guó)專利5,217,928，在此通過(guò)參考全部引入本文。
可用的立方材料包括玻璃立方體。在一個(gè)實(shí)例中，本發(fā)明使用兩種或多種分層基材的混合物。優(yōu)選地，基材之一是片狀氧化鋁或片狀玻璃。
特別地，各基材可構(gòu)成混合物的約5-90％，但優(yōu)選大多數(shù)混合體由一種基材(如云母)構(gòu)成。更優(yōu)選地，混合體包含至少約65％云母，甚至更優(yōu)選至少約75％云母。特別地，云母片和玻璃片具有在上述范圍內(nèi)的平均粒徑和厚度。雖然優(yōu)選使用C玻璃，但在現(xiàn)有技術(shù)中，任何類型玻璃和形態(tài)都可用于本發(fā)明。其他可用的玻璃薄片具有的厚度≤1.0μm，并且軟化點(diǎn)≥800℃。
玻璃可分為例如A玻璃、C玻璃、E玻璃和ECR玻璃。滿足軟化點(diǎn)特性要求的玻璃是石英玻璃和軟化點(diǎn)≥800℃的任何其他玻璃組合物。滿足所述要求的玻璃薄片是特種玻璃，例如Schott Duran或Supremax類型。依照ASTM C 338，軟化點(diǎn)被定義為當(dāng)直徑為0.55-0.75mm、長(zhǎng)度為23.5cm的均勻玻璃纖維的上10cm以5℃/min的速率加熱時(shí)長(zhǎng)度增大1mm/分鐘時(shí)的溫度。
可用的至少兩種不同材料或基材的混合物的實(shí)例列于下表。
蠟本發(fā)明的蠟改進(jìn)了珠光顏料的流動(dòng)性。優(yōu)選地，所述蠟包含極性基團(tuán)和分散基團(tuán)(蠟的整體特性是分散性強(qiáng)于極性)。優(yōu)選的極性基團(tuán)包括包含氧、胺或酸的官能團(tuán)。優(yōu)選的分散基團(tuán)包括直鏈或支鏈的烴、飽和或不飽和的烴和鹵代烴。所述分散基團(tuán)包含能夠旋轉(zhuǎn)并因此便于使極性基團(tuán)靜電吸引到珠光顏料上的σ鍵；它們還對(duì)聚合物具有親合性。所述蠟優(yōu)選是被氧化的烴，更優(yōu)選被氧化的飽和烴，甚至更優(yōu)選被氧化的聚烯烴，而且最優(yōu)選被氧化的聚乙烯。優(yōu)選地，所述蠟的熔點(diǎn)低于其中加入該蠟的聚合物的熔點(diǎn)，以利于通過(guò)較早熔化的混合物提高母料產(chǎn)量。可用的氧化聚烯烴蠟包括聚乙烯和聚丙烯。蠟在組合物中的存在量?jī)?yōu)選為14至約38重量％，更優(yōu)選約18至約32重量％，最優(yōu)選約25.8至約26.5重量％。
表面活性劑優(yōu)選地，本發(fā)明表面活性劑具有極性和非極性的分散部分。在所述表面活性劑中，極性部分包含乙氧基化的醇，而非極性分散部分包含烴。在所述表面活性劑中，極性部分與優(yōu)選的珠光顏料的極性二氧化鈦表面相連。在所述表面活性劑中，非極性部分使表面活性劑容易地分散到優(yōu)選的聚烯烴中，并且由于珠光顏料的極性部分與表面活性劑的極性部分相連，表面活性劑能夠容易地混入優(yōu)選的聚烯烴中。所述表面活性劑的分子量(Mn)在約800至約1300范圍內(nèi)。最優(yōu)選的表面活性劑包括聚(氧-1，2-亞乙基)，α-(9Z)-9-十八碳烯基-ω-羥基-(9Cl)和C12-14乙氧基化仲醇的混合物。因而，有利地，本發(fā)明表面活性劑具有提供額外濕潤(rùn)珠光顏料的作用并降低將母料前體與混合物混合所需的能量。表面活性劑的存在量?jī)?yōu)選為組合物的約2-6重量％，更優(yōu)選為組合物的約3至約4.5重量％，最優(yōu)選為組合物的約3.5至約4.2重量％。有利地，C12-14乙氧基化仲醇已獲得FDA批準(zhǔn)用于與食品接觸。Sakai，Tadao；Simultaneous Determination of Cationic Surfactantsand Nonionic surfactants by Ion Association Titration；Analytical Sciences；2003年9月；第19卷第13223-25頁(yè)提供了一種有效的滴定程序。
本文使用的短語(yǔ)“基本為球形”是指當(dāng)在光學(xué)顯微鏡下觀察時(shí)，組合物中至少50％具有球形形狀。
我們發(fā)現(xiàn)，使用包含蠟、表面活性劑和水的混合物的蠟乳液是本發(fā)明的關(guān)鍵。在這種蠟乳液中，表面活性劑降低了混合兩種不混溶組分(即蠟和水)所需的能量，并且起著穩(wěn)定乳液的作用。優(yōu)選的乳液具有小于1微米的粒徑。氧化的聚烯烴蠟與表面活性劑的乳液可作為MICHEM72040、72040M和72040M1乳液從Michelman獲得。Michelman的MICHEM72040M1乳液包含60重量％水、35重量％蠟和5重量％表面活性劑。日期為2002的Michelman產(chǎn)品說(shuō)明書介紹MICHEM乳液72040是可用于紡織工業(yè)以提高加工過(guò)程中的潤(rùn)滑性、并且最經(jīng)常用作針用潤(rùn)滑劑、減少針在高速縫紉操作中磨損的非離子聚乙烯蠟，但是沒有介紹或建議將其用于本發(fā)明。
制備乳液顏料在低剪切混合桶中合并。優(yōu)選地，乳液與顏料的重量比為約1.8至約1，并且更優(yōu)選為約1.068至約1。
將乳液與顏料混合，然后加入去離子水以獲得期望的粘度?；旌显谌萜鲀?nèi)于連續(xù)且緩慢的攪拌下進(jìn)行?；旌纤俾蕬?yīng)產(chǎn)生較低的剪切力以使夾帶進(jìn)入漿液的空氣最少。
混合物應(yīng)盡可能迅速地通過(guò)噴霧干燥器處理。否則，保持在混合容器或儲(chǔ)罐中可導(dǎo)致組分分離或沉降。通過(guò)霧化裝置將混合物泵入噴霧干燥器內(nèi)?？梢允褂眯D(zhuǎn)霧化器或其他液滴形成系統(tǒng)。然后將該混合物送入噴霧干燥器內(nèi)，同時(shí)將入口溫度保持在約200℃至約360℃(等于約392至約680)，將出口溫度保持在約88℃至約115℃(等于約190至約240)。噴霧干燥器的出口溫度略高于蠟溫度以使蠟圍繞珠光顏料流動(dòng)。
所獲得的基本為球形的組合物提供了期望的產(chǎn)物流動(dòng)特性，例如在與聚合物一起流過(guò)擠出機(jī)桶期間剪切阻力較低。擠出機(jī)的產(chǎn)能也得到提高。獲得的干混物包含約70％珍珠。
盡管不希望受縛于理論，但我們認(rèn)為表面活性劑降低了擠出機(jī)在混合聚合物與母料前體的混合階段需要的能量，因此留下了更多能量可用于擠出機(jī)抽吸階段，并且表面活性劑通過(guò)至少部分封裝珠光顏料達(dá)到了前述目的。
本發(fā)明組合物特別適用于其中在高于120℃溫度下處理珠光顏料并將其混入聚合物的任何方法。可將本發(fā)明組合物擠入用于母煉的任何聚合物中。可用的無(wú)定形聚合物包括聚苯乙烯、苯乙烯馬來(lái)酸酐、丙烯腈丁二烯苯乙烯、聚氯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯丙烯腈、聚碳酸酯、聚苯醚(polyphenyloxide)、多芳基化合物、聚砜、聚醚砜、聚醚酰亞胺、聚苯硫、和聚酰胺-酰亞胺?？捎玫慕Y(jié)晶樹脂包括聚烯烴，包括低密度和高密度聚乙烯、超高分子量聚乙烯和聚丙烯；聚甲醛；尼龍，包括尼龍6、尼龍6/6和尼龍4/6；聚酯，包括聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯和聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯、聚鄰苯二酰胺、含氟聚合物和聚醚醚酮。
本發(fā)明組合物有利地以足以制備基于組合物總量至少約25重量％珠光顏料的母料的量用于聚合物母料的配制物。特別地，本發(fā)明母料前體以足以制備基于組合物總量至少約35重量％珠光顏料的母料的量混入母料聚合物。
應(yīng)用母料一般加入適當(dāng)?shù)男迈r聚合物中，以通過(guò)吹塑、注?；驍D出處理制備最終的著色部件。實(shí)例包括化妝品和個(gè)人護(hù)理用品容器，如皮膚護(hù)理產(chǎn)品，其中包括面膜、抗UV洗液、液體皂、嬰兒用油和抗菌產(chǎn)品；毛發(fā)護(hù)理產(chǎn)品，包括香波、護(hù)發(fā)素、發(fā)膠和定型劑以及著色劑；化妝用品，包括指甲油、睫毛膏、眼影和香水；剃須膏；除臭劑；牙齒用品；衣服洗滌劑瓶；食品飲料容器；玩具；梳子；藥物包裝膜和食品包裝膜。
分析測(cè)試方法通過(guò)差示掃描量熱法(DSC)和熱重分析法(TGA)測(cè)量熔點(diǎn)。對(duì)于DSC，使用可從Perkin-Elmer購(gòu)得的鋁質(zhì)試樣盤。稱取2.2-2.4毫克試樣放入盤中。將蓋子放到盤上，然后使蓋子彎曲。使用Perkin-Elmer DSC7補(bǔ)償型。氮?dú)庖?5毫升/分鐘的速率使用。以1秒鐘的間隔以10℃/分鐘的速率將試樣由室溫加熱到200℃。
對(duì)于TGA，使用可從Perkin-Elmer購(gòu)得的大鉑試樣盤。稱取4.4-4.5毫克試樣放入盤中。使用Shimadzu TGA50。氮?dú)庖?0毫升/分鐘速率使用。以2秒鐘的間隔以20℃/分鐘的速率將試樣由室溫加熱到300℃。
按照下述確定氣相色譜質(zhì)譜。將試樣放入ThermexTM高溫測(cè)定池(pyrocell)中，并以10℃/分鐘的速率在流動(dòng)氦中加熱到230℃并在230℃保持10分鐘。流出的氣體收集到大約150℃的低溫測(cè)定池(cryocell)中。在熱解加熱循環(huán)后，低溫測(cè)定池的溫度增加到300℃，將收集的分析物釋放到GC柱中(Varian CP-Sil 5 CB普通目的柱，30m×0.32mm×10m)。然后以10℃/分鐘的速率將GC(HP6890)爐由室溫加熱290℃。利用LECOPegasusII TOF-MS設(shè)備，在整個(gè)GC爐加熱循環(huán)的持續(xù)時(shí)間內(nèi)收集質(zhì)譜。以20光譜/秒的獲取速率同時(shí)監(jiān)視所有在5和300之間的塊體。
燃燒過(guò)程中的灰份和損失按照下述測(cè)定。將1-2g試樣放入瓷坩堝中，然后放入設(shè)定在900℃的爐中。1小時(shí)后，將試樣從爐轉(zhuǎn)移到干燥器中并冷卻到室溫。稱量坩堝和試樣的重量。燒失量(LOI)計(jì)算如下％LOI＝坩堝重量+((W2-We)/(W1～We))×100，其中W2＝燃燒后的坩堝重量+試樣重量(g)，W1＝燃燒前的坩堝重量+試樣重量(g)，We＝燃燒后空坩堝的重量(g)。
下述對(duì)比例和發(fā)明例涉及母料前體及其制備。
對(duì)比例A對(duì)比例A為Merck公司的IRIODINWM8珠光顏料。Merck的編號(hào)為0303的Effect Pigments for Plastics(可在2003年10月Merck的網(wǎng)頁(yè)上獲得)介紹IRIODINWM8顏料包含70％珠光顏料(二氧化鈦涂覆的云母)和30％的低分子量聚合物。對(duì)比例A的GCMS示于圖1中。結(jié)果說(shuō)明存在烴基。由于表面活性劑一般具有極性基團(tuán)，而對(duì)比例A沒有顯示出任何極性基團(tuán)如-NH2、-COOH、-COC-或-COH的存在，因此對(duì)比例A不包含表面活性劑。對(duì)比例A的DSC示于圖2中。
對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行光學(xué)顯微。如圖4(a)以200倍放大倍率和圖4(b)以500倍的放大倍率所示，光學(xué)顯微表明獲得的產(chǎn)物幾乎都不是球形，相反，材料為聚集團(tuán)塊的形式。平均粒徑為約10至約180微米，其中大多數(shù)顆粒具有的粒徑為約20至約120微米。
對(duì)比例B對(duì)比例B包含35重量％的低密度聚乙烯(熔點(diǎn)為160℃；由UnionCarbide公司提供)和65重量％的顏料(來(lái)自Engelhard Corporation的MAGNAPEARL2100顏料)并且按照下述制備。不存在表面活性劑。
將525克低密度聚乙烯和975克顏料加入容量為3.5磅的班伯里密煉機(jī)中。在300-368(約149℃至約187℃)持續(xù)混合14分鐘。取出該復(fù)合材料，冷卻到室溫，切成大約1英寸的立方體，然后在轉(zhuǎn)刀式制粒機(jī)中研磨成直徑不超過(guò)4mm的顆粒。
對(duì)比例C對(duì)比例C包含35重量％的乙烯-丙烯酸共聚物蠟(來(lái)自Honeywell Inc.的A-CD5120)和65重量％的顏料(來(lái)自Engelhard Corporation的MAGNAPEARL2100顏料)并且如下制備。其中不存在表面活性劑。
將525克乙烯-丙烯酸共聚物和975克顏料加入容量為3.5磅的班伯里密煉機(jī)中。在190-222(約88℃至約106℃)下持續(xù)混合11分鐘。
該混合物是脆硬的，并且造粒前不需要切碎。使用對(duì)比例B中描述的制粒機(jī)，但在4mm孔被半固體蠟堵塞之前僅獲得了1000克顆粒狀產(chǎn)物，其熔點(diǎn)為92℃，足以因設(shè)備摩擦熱開始熔融。
對(duì)比例D對(duì)比例D包含35重量％的聚乙烯蠟(來(lái)自Honeywell Inc.的A-C725均聚物)和65重量％的顏料(來(lái)自Engelhard Corporation的MAGNAPEARL2100顏料)并且如下制備。其中不存在表面活性劑。
將525克聚乙烯蠟和975克顏料加入設(shè)定在250(約121℃)容量為3.5磅班伯里密煉機(jī)中，并使其在100RPM下完全熔化。將最終的批次攪拌9分鐘。蠟熔點(diǎn)為110℃。該混合物是脆硬的，并且造粒前不需要切碎。該產(chǎn)物然后在轉(zhuǎn)刀式制粒機(jī)中粒化，并研磨為自由流動(dòng)無(wú)粉塵粉末。
發(fā)明例1將700克顏料、750克40％固體的乳液和1883克蒸餾水放入塑料桶中。所用顏料為來(lái)自Engelhard Corporation的MAGNAPEARL2100，并且包含56.5-64.5重量％云母、0.2-2.0重量％氧化錫和35.5-41.5重量％二氧化鈦。所述乳液包含約96.3重量％氧化聚乙烯蠟和3.7重量％聚(氧-1，2-亞乙基)、α-(9Z)-9-十八碳烯基-ω-羥基-(9Cl)并且為Michelman MICHEM72040乳液。低速機(jī)械攪拌該混合物以避免形成泡沫，攪拌45分鐘。
利用蠕動(dòng)泵將漿液加入預(yù)熱到350℃的CNIRO轉(zhuǎn)盤式噴霧干燥器的進(jìn)料口，并且一旦開始添加后就不再攪拌。在80分鐘的運(yùn)行期間干燥器入口溫度保持在350℃，出口溫度保持在110℃。所述盤通過(guò)在設(shè)備上保持為設(shè)置2的空氣壓力旋轉(zhuǎn)。水在噴霧干燥期間蒸發(fā)。收集到總計(jì)581克干燥產(chǎn)物。通過(guò)熱分析測(cè)定構(gòu)成該產(chǎn)物29.9％的有機(jī)部分，其具有106℃的熔點(diǎn)。發(fā)明例1母料前體的GCMS示于圖3。結(jié)果說(shuō)明其中存在表面活性劑。
對(duì)與發(fā)明例1的方法制備的產(chǎn)物相似的產(chǎn)物進(jìn)行光學(xué)顯微。如圖5(a)以200倍放大倍率和圖5(b)以500倍的放大倍率所示，光學(xué)顯微表明獲得的產(chǎn)物幾乎全部呈球形。平均粒徑為約8至約120微米，其中大多數(shù)顆粒具有的粒徑為約24至約60微米。
發(fā)明例2重復(fù)上述發(fā)明例1，不同的是僅使用1050克水制備漿液。收集620克干燥產(chǎn)物。
來(lái)自發(fā)明例1和2的產(chǎn)物以及對(duì)比例A的顏料均通過(guò)一套7個(gè)從20目到325目的篩進(jìn)行篩分。各樣品落入指定粒徑的百分比列于下述數(shù)據(jù)表中。觀察到發(fā)明例2產(chǎn)物具有較窄的粒徑分布。粒徑以微米為單位。下表1中的數(shù)據(jù)資料為試樣在所述范圍內(nèi)的百分比。
表1.篩分分析獲得的粒徑分布
對(duì)比例E重復(fù)上述發(fā)明例2，不同的是僅使用438克聚乙烯乳液，在產(chǎn)物中產(chǎn)生20.0％的理論蠟含量。
發(fā)明例3重復(fù)上述發(fā)明例2，不同的是用Michelman MICHEM72040M乳液代替Michelman MICHEM72040乳液。發(fā)明例3的DSC示于圖2中。
發(fā)明例4重復(fù)上述發(fā)明例2，不同的是用Michelman MICHEM72040M1乳液代替Michelman MICHEM72040乳液。發(fā)明例4的DSC示于圖2中。
發(fā)明例5使用30馬力250加侖Cowles溶解器。在批次1中，使用的顏料為來(lái)自Engelhard Corporation的MAGNAPEARL2100顏料，并且包含56.5-64.5重量％云母、0.2-2.0重量％氧化錫和35.5-41.5重量％二氧化鈦。在Cowles罐中將顏料加入去離子水中，同時(shí)將混合器通電。乳液的固體內(nèi)容物包含約96.3重量％氧化的聚乙烯蠟和3.7重量％C12-C14仲醇乙氧基化物，并且為Michelman MICHEM72040M1乳液。將該乳液加入云母漿液中。由于在加入乳液前所述云母漿液極其黏稠，因此批次2和3在添加云母漿液之前將乳液加入水中。所用組分的百分比列于下述表2。
表2
利用空氣隔膜泵將Cowles罐中的物料泵送到125加侖的非攪拌的干燥器進(jìn)料罐中。干燥器的霧化器用蠕動(dòng)泵供給。干燥在Niro 12英尺干燥器中進(jìn)行。水在噴霧干燥期間蒸發(fā)。目標(biāo)溫度為入口400、出口205。在250加侖的批量排放到125加侖的干燥器進(jìn)料罐后，制備新的批次。該程序能夠使干燥過(guò)程不間斷地持續(xù)進(jìn)行。在整個(gè)操作過(guò)程中，干燥條件沒有任何改變。干燥產(chǎn)物匯集在裝有塑料內(nèi)襯的55加侖鋼桶內(nèi)。
該操作產(chǎn)生了1,063kg自由流動(dòng)粉末，理論收率為加入批次的材料的96％。整個(gè)干燥時(shí)間為9小時(shí)。平均生產(chǎn)速率為260磅/小時(shí)，平均水蒸發(fā)速率為389磅/小時(shí)。
下述對(duì)比例和發(fā)明例涉及母料及其制備。
發(fā)明例6和對(duì)比例F與G使用安裝有一對(duì)34mm反向旋轉(zhuǎn)24∶1 L/D PVC類型螺旋的Leistritz AG型LSM 34 GG擠出機(jī)，將上述對(duì)比例A或上述對(duì)比例E或上述發(fā)明例2的產(chǎn)物擠入低密度聚乙烯(″LDPE″)樹脂以制備25％的顏料母料。使用4.5kg母料前體。因而，該母料前體包含1.61kg對(duì)比例A或?qū)Ρ壤鼸或發(fā)明例2和2.89kg LDPE樹脂。該母料前體還包含45克Witco礦物油。
所述擠出機(jī)以200轉(zhuǎn)/分鐘(RPM)的恒定螺旋速率、恒定螺桿轉(zhuǎn)矩12安培操作，并且預(yù)先加入預(yù)混合的母料前體與LDPE樹脂的混合物。計(jì)算擠出產(chǎn)物的生產(chǎn)率，并記錄在大約45分鐘的運(yùn)行時(shí)間內(nèi)的線斷裂數(shù)。對(duì)于每次運(yùn)行(或者，如果在運(yùn)行內(nèi)變化顯著，則為運(yùn)行段)，還記錄擠出機(jī)內(nèi)的背壓以及擠出機(jī)模頭溫度。相關(guān)實(shí)驗(yàn)的產(chǎn)量和線斷裂結(jié)果示于下述表3，其中母料縮寫為MB，對(duì)比例縮寫為Comp.，并且發(fā)明例縮寫為Inv.Ex.。
表3.母料產(chǎn)量和線斷裂與擠出機(jī)模頭溫度
產(chǎn)量是單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的擠出物的質(zhì)量。結(jié)果說(shuō)明在發(fā)明例6母料中使用發(fā)明例2母料前體有利地提供了比在對(duì)比例F母料中使用對(duì)比例A母料前體高的生產(chǎn)率。并且，對(duì)比例F母料斷裂，不利地要求手動(dòng)從擠出機(jī)向切碎機(jī)供料。我們認(rèn)為這種線斷裂是由非均勻母料造成的。出乎意料地發(fā)現(xiàn)，對(duì)于發(fā)明例6，擠出機(jī)模頭溫度與母料產(chǎn)量存在直接關(guān)系。但是，在165℃-253℃的擠出機(jī)模頭溫度范圍內(nèi)，在對(duì)比例F母料中沒有觀察到這種關(guān)系。
這些結(jié)果還說(shuō)明，為了提供較高的擠出機(jī)生產(chǎn)率，與20重量％蠟(對(duì)比例G)相比，具有超過(guò)20重量％蠟(發(fā)明例6)是關(guān)鍵的。
對(duì)比例H使用上文發(fā)明例6描述的擠出機(jī)，將上述對(duì)比例B的母料前體加入LDPE中以制備25％顏料母料。擠出機(jī)在與上述發(fā)明例6類似的條件下操作。在25％顏料母料中沒有出現(xiàn)線斷裂，并且3、15分鐘的生產(chǎn)率為58.5、71.4和70.1克/分鐘。
這些結(jié)果說(shuō)明發(fā)明例6母料有利地提供了比對(duì)比例H母料高的產(chǎn)量，如上述表2所述，因而證明了通過(guò)其中具有表面活性劑的本發(fā)明獲得了令人驚奇的結(jié)果。
對(duì)比例I使用上文在發(fā)明例6中描述的擠出機(jī)，將上述對(duì)比例C的母料前體加入LDPE中以制備25％的顏料母料。擠出機(jī)在160-175℃的較低溫度和60-110psi的背壓下操作。螺桿的電流不能保持在期望的12.0安培，但是由于必須降低進(jìn)料速率以減少蠟在擠出機(jī)的進(jìn)料喉區(qū)域過(guò)早熔化而達(dá)到了最高的10.5安培。該25％顏料母料出現(xiàn)了多個(gè)線斷裂，并且計(jì)算出生產(chǎn)率為100.4、102.5和100.7g/分鐘。
這些結(jié)果說(shuō)明發(fā)明例6母料有利地提供了比對(duì)比例I母料高的產(chǎn)量，如上述表3所述，因而證明了通過(guò)其中具有表面活性劑的本發(fā)明獲得的令人驚奇的結(jié)果。
而且，發(fā)明例6母料沒有斷裂，而對(duì)比例I母料發(fā)生了斷裂。
對(duì)比例J使用上文在發(fā)明例6中描述的擠出機(jī)，將上述對(duì)比例D的母料前體加入LDPE中以制備25％的顏料母料。擠出機(jī)在166-206℃下操作。記錄了至少10次該25％顏料母料的斷裂，所計(jì)算的三個(gè)相繼階段內(nèi)的生產(chǎn)率為104.9、96.3和88.8g/分鐘。
這些結(jié)果說(shuō)明發(fā)明例6母料有利地提供了比對(duì)比例J母料高的產(chǎn)量，如上述表3所述，因而證明了通過(guò)其中具有表面活性劑的本發(fā)明獲得了令人驚奇的結(jié)果。而且，發(fā)明例6母料沒有斷裂，而對(duì)比例J母料發(fā)生了斷裂。
發(fā)明例7使用上文在發(fā)明例6中描述的擠出機(jī)，將發(fā)明例3母料產(chǎn)物擠入LDPE中以制備25％的顏料母料。
發(fā)明例8使用上文在發(fā)明例6描述的擠出機(jī)，將發(fā)明例4母料產(chǎn)物擠入LDPE中以制備25％的顏料母料。
發(fā)明例9使用與上文發(fā)明例6中所述的類似的擠出機(jī)，將發(fā)明例1的母料前體加入聚丙烯中以制備43.5％的顏料母料。在3.5分鐘內(nèi)生產(chǎn)了3.1kg母料。
發(fā)明例10使用與上文發(fā)明例6所述類似的擠出機(jī)，將發(fā)明例1的母料前體加入聚苯乙烯中以制備43.5％的顏料母料。在2分鐘內(nèi)生產(chǎn)了1.25kg母料。
發(fā)明例11使用上文在發(fā)明例6中描述的擠出機(jī)，將發(fā)明例5母料產(chǎn)物擠入LDPE中以制備25％的顏料母料。該母料前體包含1.61kg發(fā)明例5和2.89kg LDPE樹脂。該母料前體還包含45克Witco礦物油。擠出機(jī)條件列于下述表4，產(chǎn)量數(shù)據(jù)列于下述表5。
表4
表5
這些結(jié)果說(shuō)明在發(fā)明例11母料中使用發(fā)明例5的母料前體有利地提供了比在對(duì)比例F母料中使用對(duì)比例A的母料前體高的生產(chǎn)率。并且，對(duì)比例F母料斷裂，這樣就不利地要求手動(dòng)從擠出機(jī)向切碎機(jī)供料。我們認(rèn)為這種線斷裂是由非均勻母料造成的。出乎意料地發(fā)現(xiàn)，對(duì)于發(fā)明例11母料，擠出機(jī)模頭溫度與生產(chǎn)率存在直接關(guān)系。
發(fā)明例12使用上文在發(fā)明例6描述的擠出機(jī)，將上述發(fā)明例5的母料產(chǎn)物加入LDPE中以制備25％的顏料母料。該母料前體包含0.750kg發(fā)明例5和0.750kg LDPE樹脂。該母料前體還包含15克Witco礦物油。擠出機(jī)條件列于下述表6，產(chǎn)量數(shù)據(jù)列于下述表7。
表6
表7
在上述表6中，線斷裂的出現(xiàn)是因?yàn)槿廴诨旌衔镌诘诙M(jìn)料口溢流。在此之前無(wú)斷裂出現(xiàn)。根據(jù)擠出機(jī)操作人員所述，超過(guò)了最大實(shí)際生產(chǎn)率。
對(duì)比例K使用上文在發(fā)明例6描述的擠出機(jī)，將上述對(duì)比例A母料產(chǎn)物加入LDPE中以制備35％的顏料母料。出現(xiàn)23次線斷裂，因此該組合物是不能使用的。
發(fā)明例13和對(duì)比例L發(fā)明例5的產(chǎn)物用于發(fā)明例13，對(duì)比例A用作對(duì)比例L的原料。擠出機(jī)為50mm的同向旋轉(zhuǎn)螺旋擠出機(jī)。原料來(lái)自立式雙螺旋槽。擠出物以形成為10根3mm的線。擠出物在15英尺的水浴中冷卻，并且通過(guò)兩個(gè)串聯(lián)的空氣干燥器干燥。然后將擠出物送入大約30hp的制粒機(jī)中。制粒后將材料篩分以除去細(xì)小部分。使用聚乙烯樹脂粉末。全部11個(gè)區(qū)的區(qū)溫度為150。模頭溫度為175。結(jié)果示于下述表8。
表8
權(quán)利要求
1.一種基本為球形的組合物，其包含(a)約60至約80重量％的珠光顏料；(b)約14至約38重量％的蠟；和(c)約2至約6重量％的表面活性劑。
2.如權(quán)利要求1所述的基本為球形的組合物，其中所述蠟(b)具有分散基團(tuán)。
3.如權(quán)利要求1所述的基本為球形的組合物，其中所述蠟(b)是被氧化的。
4.如權(quán)利要求3所述的基本為球形的組合物，其中所述被氧化的蠟是被氧化的烴。
5.如權(quán)利要求4所述的基本為球形的組合物，其中所述被氧化的烴是被氧化的聚烯烴。
6.如權(quán)利要求5所述的基本為球形的組合物，其中所述被氧化的聚烯烴是被氧化的聚乙烯或被氧化的聚丙烯。
7.如權(quán)利要求1所述的基本為球形的組合物，其中所述表面活性劑(c)選自由聚(氧-1，2-亞乙基)、α-(9Z)-9-十八碳烯基-ω-羥基-(9Cl)和C12-14乙氧基化仲醇的混合物組成的組。
8.包含如權(quán)利要求1所述的基本為球形的組合物的母料前體。
9.制備權(quán)利要求1所述組合物的方法，其包括以下步驟將珠光顏料與包含蠟、表面活性劑和水的乳液混合；并且將所述混合物噴霧干燥，從而形成所述基本為球形的組合物。
10.一種提高擠出機(jī)生產(chǎn)率的方法，其包括以下步驟(a)將聚合物與與包含珠光顏料、蠟和表面活性劑的基本為球形的組合物混合；并(b)擠出所述混合物以形成母料。
全文摘要
本發(fā)明提供了基本為球形的組合物，其包含約60至約80重量％的珠光顏料、約14至約38重量％的蠟和約2至約6重量％的表面活性劑。該組合物特別適用于擠入任何母煉用的聚合物中。然后一般將母料吹塑或注塑或擠出為成品。
文檔編號(hào)C08J3/22GK1886474SQ200480034835
公開日2006年12月27日 申請(qǐng)日期2004年11月24日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月25日
發(fā)明者C·J·威拉德, S·羅沙爾德, M·T·文圖里尼, D·C·貝克爾, S·卡茨 申請(qǐng)人:恩格哈德公司