具有金属外观的美学树脂组合物及其制备方法

摘要

本发明涉及一种具有金属外观的美学树脂组合物及其制备方法，所述树脂组合物包含以下组分及其重量份含量：基体树脂100、双亲性高分子0.2～5.0、金属颜料0.1～4.0、珠光颜料0.1～4.0、润滑剂0.1～2.0、抗氧剂0.1～1.0；其制备方法包括：将上述原料在高速混合机内搅拌混合后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、切粒得到一种具有金属外观的美学树脂组合物。与现有技术相比，本发明解决了由于金属颜料在基材树脂中不良分散和浸润导致的表面麻点和色斑问题，可通过注塑、挤出、吹塑等方法直接成型。

说明书

技术领域

本发明涉及一种树脂组合物及其制备方法，尤其是涉及一种具有金属外观的美学树脂组合物及其制备方法。

背景技术

近年来，消费品对具有独特颜色及外观的塑料产生了强烈的需求。例如，目前具有闪烁效果和金属质感的外观产品越来越受到消费者的青睐，与传统的单一色调相比，这种独特的外观能给人带来极大的视觉冲击，使消费者能享受其美学设计，我们把这种材料称为美学树脂。

美学树脂传统的技术方案是对成型产品进行后处理，使用最多的是喷涂工艺，可以根据产品需要选择珠光漆、金属漆等。但喷涂工艺有诸多限制，如工序复杂，对毛坯件表面要求较高，结果导致产品成本成倍增加；另一方面，喷涂产品无法回收，对环境造成了极大的压力。因此，目前开发出了新型金属颜料，可以直接与树脂共混获得具有金属光泽或闪烁效果的塑料制品。常用的金属颜料如铝粉，铝粉具有一定的长径比，可对光进行反射从而显示出金属光泽，其金属质感主要受铝粉形态、粒径和表面抛光度影响，一般来说可通过大粒径银元型铝粉获得强烈的金属质感效果。

常用的塑料树脂大多为非极性高分子，如ABS、PE、PC等，而金属颜料为无机颜料，与塑料树脂的相容性较差，颜料不能有效分散，从而出现表面麻点和颜色不均一问题，所以商业化的可用于塑料的金属颜料一般都会进行表面包覆处理，如美国Silberline公司开发的塑料用铝粉经过PE-wax、丙烯酸或矿物油包覆，再如专利200610123751.8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。但现有技术通常为物理相容方法，加工过程包覆层容易脱落而失效，对改善塑料树脂与金属颜料间的相容性非常有限，所以无法解决由于金属颜料团聚带来的表面质量问题。综上所述，如何解决金属颜料在加工过程中的分散和浸润成为亟待解决的技术难题。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述在塑料树脂中添加金属颜料时出现的表面麻点和色斑问题，从而提供一种具有金属外观的美学树脂组合物及其制备方法。本发明所制备美学树脂可用于生产有金属质感或闪烁效果的制品，具有显著的市场前景和经济价值。

为了实现本发明的目的，本发明人通过实验发现双亲性的高分子对改善金属颜料分散具有显著的效果。这类双亲性高分子其原理类似于表面活性剂，在结构上由柔性的长链高分子和极性的反应性基团通过接枝或共聚而成，其极性的反应性基团可与金属颜料表面的活性基团如羟基、羧基等进行反应，形成化学键合，这种结合方式在常规的加工过程中不会被破坏；而柔性长链高分子可对金属颜料起到浸润包覆的作用，从而起到预分散作用。所以，双亲性高分子对金属颜料起到了预分散和浸润包覆双重作用，这是传统技术所不可比拟的。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现，本发明涉及一种具有金属外观的美学树脂组合物及其制备方法，该美学树脂组合物包括以下组分及重量份含量：

基体树脂            100；

双亲性高分子        0.2～5.0；

金属颜料            0.1～4.0；

珠光颜料            0.1～4.0；

润滑剂              0.1～2.0；

抗氧剂              0.1～1.0。

优选地，所述的基体树脂为苯乙烯系树脂、丙烯酸系树脂、聚烯烃树脂、聚甲醛树脂、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯中的一种或其多种的混合物。

优选地，所述的苯乙烯系树脂为ABS、GPPS、HIPS、SAN、ASA、AES或其混合物。

优选地，所述的丙烯酸系树脂为PMMA、MS、MSAN、透明ABS或其混合物。

优选地，所述的聚烯烃树脂为PE、PP、EPR、POE或其混合物。

优选地，所述的双亲性高分子为脂肪族烯烃与反应性单体的接枝共聚物、脂肪族烯烃与反应性单体的无规共聚物、脂肪族烯烃-丙烯酸酯与反应性单体的接枝共聚物、脂肪族烯烃-丙烯酸酯与反应性单体的无规共聚物中的一种或多种的混合物。

优选地，所述的脂肪族烯烃为聚烯烃、烷基丙烯酸酯聚合物、聚烯烃共聚物及聚烯烃与烷基丙烯酸酯共聚物中的一种或多种的混合物；所述的反应性单体为马来酸酐、甲基丙烯酸缩水甘油醚、羧基、丙烯酸及其衍生物中的一种或多种。

优选地，所述的金属颜料为铝粉、金粉、锌粉、铜粉中一种或几种；所述的金属颜料形态包含为片状、银元状、棒状或球状，粒径为1μm～300μm；所述的金属颜料表面包覆的基材是PE蜡、矿物油、EVA蜡及丙烯酸酯中的一种。

优选地，所述的金属颜料粒径为10μm～100μm。

优选地，所述的珠光颜料为天然鱼鳞珠光颜料、氯氧化铋结晶珠光颜料、云母涂覆珠光颜料、二氧化硅涂覆珠光颜料、硼酸铝盐涂覆珠光颜料、人造云母涂覆珠光颜料、氧化铋涂覆珠光颜料中的一种或几种的混合物。

优选地，所述珠光颜料表面包覆有一层或多层的金属氧化物，所述金属氧化物为氧化铝、二氧化锡、二氧化钛、氧化铁、氧化锑、氧化锌中的一种或几种的混合。

优选地，所述的珠光颜料为云母涂覆珠光颜料，二氧化硅涂覆珠光颜料，人造云母涂覆珠光颜料中的一种或几种的混合物，粒径为1μm～150μm。

优选地，所述的珠光颜料的粒径为2μm～50μm。

优选地，所述润滑剂为硅油、白矿油、脂肪酸酰胺、硬脂酸钡、硬脂酸镁、石蜡、聚乙烯蜡、乙撑双硬脂酸酰胺、乙烯-醋酸乙烯共聚物或乙烯-丙烯酸共聚物中的一种或几种的混合。

本发明还涉及前述具有金属外观美学树脂组合物的制备方法，包括如下步骤：

(a)按照以下组分及含量(重量份)称取原料：

基体树脂            100；

双亲性高分子        0.2～5.0；

金属颜料            0.1～4.0；

珠光颜料            0.1～4.0；

润滑剂              0.1～2.0；

抗氧剂              0.1～1.0。

(b)将基体树脂、双亲性高分子、金属颜料、珠光颜料、抗氧剂、润滑剂，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。

本发明具有高效阻燃性能、良好导热性能、优异加工性能等特点。使得该合金材料在电子电气、家电等领域具有极为广阔的应用。

本发明与现有技术相比，具有以下优势：解决了由于金属颜料在基材中不良分散和浸润导致的表面麻点和色斑(颜色不均一)问题，制备了具有金属外观的美学树脂组合物。这是由于双亲性高分子中的极性反应基团能与金属颜料表面的活性基团形成化学键，而其高分子的长链组分对金属颜料起到浸润作用，并且这种长链组分与基材树脂具有一定相容性，从而提高了金属颜料在基材树脂中得到了良好的分散和浸润。

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。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

实施例1

本实施例提供一种具有金属外观的美学树脂组合物，其制备方法包括以下步骤：

(1)按照以下组分及含量备料：

其中，基体树脂为上海锦湖日丽塑料有限公司的MA301；

双亲性高分子为乙烯-丙烯酸甲酯-马来酸酐三元共聚物，丙烯酸甲酯含量为25％，马来酸酐含量为2.4％

金属颜料为铝粉颜料，粒径为100μm，抛光玉米片型，矿物油为载体；

珠光颜料为TiO2包覆的云母片，粒径为2μm；

润滑剂为PETS；

抗氧剂为B900。

(2)将基体树脂、双亲性高分子、金属颜料、珠光颜料、抗氧剂、润滑剂，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，得到具有金属外观的美学树脂组合物1。

实施例2

本实施例提供一种具有金属外观的美学树脂组合物，其制备方法包括以下步骤：

(1)按照以下组分及含量备料：

其中，基体树脂为上海锦湖日丽塑料有限公司的MA301；

双亲性高分子为乙烯-丙烯酸丁酯-马来酸酐三元共聚物，丙烯酸丁酯含量为28％，马来酸酐含量为2.2％

金属颜料为铝粉颜料，粒径为35μm，抛光玉米片型，矿物油为载体；

珠光颜料为TiO2包覆的云母片，粒径为15μm；

润滑剂为PETS；

抗氧剂为B900。

(2)将基体树脂、双亲性高分子、金属颜料、珠光颜料、抗氧剂、润滑剂，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，得到具有金属外观的美学树脂组合物2。

实施例3

本实施例提供一种具有金属外观的美学树脂组合物，其制备方法包括以下步骤：

(1)按照以下组分及含量备料：

其中，基体树脂为上海锦湖日丽塑料有限公司的MA301；

双亲性高分子为线性低密度聚乙烯接枝马来酸酐，马来酸酐含量为8.0％

金属颜料为铝粉颜料，粒径为300μm，抛光玉米片型，矿物油为载体；

珠光颜料为TiO2包覆的云母片，粒径为100μm；

润滑剂为PETS；

抗氧剂为B900。

(2)将基体树脂、双亲性高分子、金属颜料、珠光颜料、抗氧剂、润滑剂，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，得到具有金属外观的美学树脂组合物3。

实施例4

本实施例提供一种具有金属外观的美学树脂组合物，其制备方法包括以下步骤：

(1)按照以下组分及含量备料：

其中，基体树脂为上海锦湖日丽塑料有限公司的MA301；

双亲性高分子为茂金属催化的乙烯-辛烯-甲基丙烯酸缩水甘油醚三元共聚物，辛烯含量为32％，甲基丙烯酸缩水甘油醚含量为5.0％

金属颜料为铝粉颜料，粒径为1μm，抛光玉米片型，矿物油为载体；

珠光颜料为TiO2包覆的云母片，粒径为15μm；

润滑剂为PETS；

抗氧剂为B900。

(2)将基体树脂、双亲性高分子、金属颜料、珠光颜料、抗氧剂、润滑剂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，得到具有金属外观的美学树脂组合物4。

实施例5

本实施例提供一种具有金属外观的美学树脂组合物，其制备方法包括以下步骤：

(1)按照以下组分及含量备料：

其中，基体树脂为上海锦湖日丽塑料有限公司的MA301；

双亲性高分子为线性低密度聚乙烯接枝甲基丙烯酸缩水甘油醚，马来酸酐含量为7.6％

金属颜料为铝粉颜料，粒径为35μm，抛光玉米片型，矿物油为载体；

珠光颜料为TiO2包覆的云母片，粒径为1μm；

润滑剂为PETS；

抗氧剂为B900。

(2)将基体树脂、双亲性高分子、金属颜料、珠光颜料、抗氧剂、润滑剂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，得到具有金属外观的美学树脂组合物5。

实施例6

本实施例提供一种具有金属外观的美学树脂组合物，其制备方法包括以下步骤：

(1)按照以下组分及含量备料：

其中，基体树脂为上海锦湖日丽塑料有限公司的MA301；

双亲性高分子为乙烯-丙烯酸丁酯-马来酸酐三元共聚物，丙烯酸丁酯含量为28％，马来酸酐含量为2.2％

金属颜料为铝粉颜料，粒径为10μm，抛光玉米片型，矿物油为载体；

珠光颜料为TiO2包覆的云母片，粒径为50μm；

润滑剂为PETS；

抗氧剂为B900。

(2)将基体树脂、双亲性高分子、金属颜料、珠光颜料、抗氧剂、润滑剂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，得到具有金属外观的美学树脂组合物6。

对比实施例1

本实施例提供了一种美学树脂组合物，其制备方法包括以下步骤：

(1)按照以下组分及含量备料：

其中，基体树脂为上海锦湖日丽塑料有限公司的MA301；

三元共聚物为乙烯-丙烯腈-马来酸酐共聚而成，其中丙烯腈含量为25％，马来酸酐含量为2.8％；

金属颜料为铝粉颜料，粒径为35μm，抛光玉米片型，矿物油为载体；

珠光颜料为TiO2包覆的云母片，粒径为15μm；

润滑剂为PETS；

抗氧剂为B900。

(2)将基体树脂、三元共聚物、金属颜料、珠光颜料、抗氧剂、润滑剂，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，得到具有金属外观的美学树脂组合物7。

对比实施例2

本实施例提供了一种美学树脂组合物，其制备方法包括以下步骤：

(1)按照以下组分及含量备料：

其中，基体树脂为上海锦湖日丽塑料有限公司的MA301；

三元共聚物为乙烯-丙烯腈二元共聚物接枝马来酸酐，其中丙烯腈含量为25％，马来酸酐含量为9.2％；

金属颜料为铝粉颜料，粒径为35μm，抛光玉米片型，矿物油为载体；

珠光颜料为TiO2包覆的云母片，粒径为15μm；

润滑剂为PETS；

抗氧剂为B900。

(2)将基体树脂、接枝共聚物、金属颜料、珠光颜料、抗氧剂、润滑剂，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，得到具有金属外观的美学树脂组合物8。

对比实施例3

本实施例提供了一种美学树脂组合物，其制备方法包括以下步骤：

(1)按照以下组分及含量备料：

其中，基体树脂为上海锦湖日丽塑料有限公司的MA301；

金属颜料为铝粉颜料，粒径为35μm，抛光玉米片型，矿物油为载体；

珠光颜料为TiO2包覆的云母片，粒径为15μm；

润滑剂为PETS；

抗氧剂为B900。

(2)将基体树脂、三元共聚物、金属颜料、珠光颜料、抗氧剂、润滑剂，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，得到具有金属外观的美学树脂组合物9。

外观评价方法

将上述实施例和对比实施例获得的树脂于90℃干燥3h后注塑成60×40×3mm的方板，要求模具表面粗糙度为R＜2μm，以排除由于模具表面磨损造成的麻点问题，在C光源下观察表面情况，结果见表1：

表1

  实施例名称  样品名称  表面麻点  色斑  实施例1  美学树脂1  ★★  2  实施例2  美学树脂2  ★  1  实施例3  美学树脂3  ★★☆  3.0  实施例4  美学树脂4  ★★☆  2.5  实施例5  美学树脂5  ★★☆  2.5  实施例6  美学树脂6  ★  1  对比实施例1  美学树脂7  ★★★  3.5  对比实施例2  美学树脂8  ★★★★  4  对比实施例3  美学树脂9  ★★★★★  5

注：★越多表明麻点越多，表面质重越差

1级最好，5级最差

由表1可知，本发明所述的具有金属外观的美学树脂组合物其表面麻点显著减少，色斑问题得到了有效改善，这是由于双亲高分子对金属颜料起到了预分散和浸润的双重功能。本发明所述的美学树脂可通过注塑、挤出、吹塑等方法直接成型，用于家电产品外壳、运动器材零部件、3C产品外壳等。