耐色粉析出的聚合物组合物、色母粒和人造革的制作方法

本发明涉及一种耐色粉析出的聚合物组合物，及一种耐色粉析出的色母粒，本发明还涉及一种人造革。

背景技术：

1、在橡胶和塑料产品的制造中，通常加入色母粒来调节需要的颜色。目前使用的色母粒中，作为色粉一般选用有机色粉和无机色粉。有机色粉具有颜色鲜艳、颜色覆盖面广的特点，被很多色母粒选用。无机色粉的优势则是其成本及耐老化性能更优，因此无机色粉在色母粒行业的应用也非常广泛。然而，当在橡胶和/或塑料组合物、例如热塑性聚烯烃(tpo)组合物中使用无机色粉时，由于有机树脂和无机色粉之间的相容性差而存在色粉易析出的问题。有机树脂和无机色粉的极性差异越大，两者的相容性越差，色粉析出越严重。非极性树脂和无机色粉的相容性尤其差，因此色粉析出尤为严重。色粉析出时的具体表现为，会在挤出机螺杆、模头、模唇等位置的表面上积累各种颜色的析出物。在模唇及挤出机出口具有沉积物积累的情况下，如果继续长时间地运行挤出机，则会刮伤橡胶或塑料表皮，同时形成不同颜色的刮伤痕迹，由此导致生产不得不中断，且必须清理模具，这严重影响了挤出正常生产及提高了产品报废率。

2、为了解决上面提到的相容性问题，目前为止的解决方案主要是通过对无机色粉(无机物纳米/微米颗粒)进行表面改性，例如表面涂层来改善无机色粉与有机体系之间的相容性，如用含有硅或者铝的盐做成溶液，通过沉淀等方式在无机色粉表面沉积一层无机涂层后再进行不同方式的有机表面改性，或者直接进行有机表面改性。该方法的缺点在于，一方面，色粉表面处理的处理成本高，且处理不均匀；另一方面，从生产结果来看并不能彻底解决色粉析出的问题；另外，对于处理后的产品，色粉表面涂层的选择需要和产品体系有一定的适配性，因此普适性不强。

3、因此，本发明需要提出一种新的技术方案以解决上述诸多技术问题中的至少一个。

技术实现思路

1、基于上述现有技术，本发明的目的在于提供一种聚合物组合物和由其获得的人造革，以及提供一种色母粒，该组合物和色母粒能够有效避免加工过程中无机色粉的析出。

2、为实现上述技术目的，本发明提出一种耐色粉析出的聚合物组合物，所述聚合物组合物含有无机色粉和炭黑混合的色粉体系，其中，所述炭黑含有通过氧化获得的酸性炭黑。

3、本发明的关键在于采用酸性炭黑与无机色粉混合。炭黑本身作为碳材料，与组合物中有机树脂的相容性较好，基本不会发生分离。酸性炭黑通过氧化而在表面形成大量的羧基(-cooh)、羟基(-oh)等极性基团，呈带酸性，并因此极大提高了与无机材料的相互作用。由此，借助酸性炭黑良好地改善了无机色粉和有机物体系的相容性。

4、优选地，本发明采用的酸性炭黑是高结构炭黑，其具有从100到1000m2/g或者大于1000m2/g的比表面积，由此提高表面上极性基团的数量，从而使得与无机色粉的相互作用更强。炭黑的聚集体通过称为初次颗粒的较小单元融合形成立体支链结构或簇，其中允许颗粒聚集形成相对大且复杂的聚集体的炭黑等级被称为高结构炭黑，其具有相对高的比表面积；相反地，聚集范围最小化的炭黑等级被称为低结构炭黑。

5、为了获得高结构的酸性炭黑，例如可以采用槽法进行制备，槽法炭黑的比表面积可从100到1200m2/g，ph值可从3至6。另外，也可以采用炉法和灯黑来制备酸性炭黑，其比表面积小于槽法获得的炭黑水平。槽法炭黑与其它方法做的炭黑产品相比，粒子较细而比表面积较大；同时，由于采用特定的生产方式，其表面受到氧化，含有较多的含氧官能团而呈酸性。

6、优选地，所述色粉体系含有有机色粉。在无机色粉的基础上进一步添加有机色粉，有利于实现例如更鲜艳的颜色。

7、优选地，所述炭黑仅由所述酸性炭黑构成。对于析出严重的体系，通过完全采用酸性炭黑作为组合物中的炭黑，能够特别有效地避免色粉析出。

8、根据本发明，所述聚合物组合物是橡胶和/或塑料组合物。具体地，所述聚合物组合物是橡胶组合物、塑料组合物或者两者混合物。

9、本发明适用的橡胶和/或塑料产品可以是非极性的橡胶和/或塑料体系，如聚丙烯(pp)、聚乙烯(pe)、热塑性聚烯烃(tpo)、热塑性硫化橡胶(tpv)、聚烯烃弹性体(poe)等聚烯烃体系，也可以是极性的橡胶和/或塑料体系，如聚氯乙烯(pvc)体系。体系中的主要成分为例如如上所述的树脂，并添加有色粉和其它助剂。这里提到的“非极性”和“极性”均是指体系中的树脂极性特性。相应适用的应用领域可以是单螺杆挤出、双螺杆挤出，也可以在注塑、流延等相关塑料加工领域使用。

10、根据本发明的一种实施方案，所述聚合物组合物包含非极性树脂。非极性树脂和无机色粉的相容性较差，通过加入酸性炭黑，能够特别有效地避免色粉析出。

11、根据本发明的一种实施方案，所述聚合物组合物中的树脂为pp、pe、tpo、tpv或poe树脂中的一种或几种。

12、关于色粉体系在聚合物组合物中的添加方式，可以将炭黑通过分散树脂及其他分散助剂与无机色粉及可能存在的有机色粉一起预先混合，例如通过挤出制得色母粒，再将色母粒加入组合物体系中加工制备产品；也可以不通过分散树脂，而将炭黑直接加入目标体系中，与无机色粉、有机色粉或者与含有无机色粉的色母一起使用。所述两种方式均能改善无机色粉析出的问题。

13、本发明优选地，所述色粉体系以色母粒的形式包含在所述聚合物组合物中。

14、还优选地，所述色母粒中含有分散树脂。所述分散树脂的极性与组合物树脂的极性相同。例如对于非极性的组合物树脂，选择非极性树脂作为色母粒中的分散树脂，例如pp、pe。更优选地，色母粒中的分散树脂采用与组合物树脂相同的树脂，从而更好地改善相容性。例如，在tpo组合物(即组合物树脂为tpo树脂)的情况下，色母粒中的分散树脂优选采用tpo树脂。

15、由此制备的色母粒中包含酸性炭黑、无机色粉、可能存在的有机色粉、以及分散树脂，在加工过程中将由此制备的色母粒加入橡胶和/或塑料组合物，能够避免色粉分散不均和粉尘污染。

16、优选地，基于包含酸性炭黑、无机色粉、可能的有机色粉、以及分散树脂的色母粒的总重量，所述色母粒含有大于0重量％，且最高不超过70重量％，优选不超过50重量％的酸性炭黑。具体的酸性炭黑含量可以根据析出严重程度和颜色要求来调整，含量过高时会造成不易加工。

17、优选地，为了确保橡胶和/或塑料组合物和由其制得的产品具有较高的机械性能，基于包含酸性炭黑、无机色粉、可能的有机色粉、以及分散树脂的色母粒的总重量，色母粒中的酸性炭黑含量为最高20重量％，优选不超10重量％。

18、为了实现上述技术目的，本发明还提出一种耐色粉析出的色母粒，包含无机色粉、炭黑和分散树脂，其中，所述炭黑含有通过氧化获得的酸性炭黑。优选地，所述炭黑仅由所述酸性炭黑构成。

19、优选地，所述酸性炭黑是高结构炭黑，其具有从100到1000m2/g或者大于1000m2/g的比表面积。

20、如前所述，酸性炭黑良好地改善了色母粒中的无机色粉和有机树脂的相容性，从而在色母粒的加工过程中不会析出色粉。

21、前述关于聚合物组合物的描述中关于酸性炭黑和色粉体系的说明，同样适用于所述色母粒。

22、本发明适用的无机色粉包括铁系、铬系、tio2、镉系、群青等无机颜料。色粉体系可以是纯无机物，也可以是无机有机混合的色母体系。对于析出严重的体系，可以适当增加酸性炭黑的含量。

23、为实现上述技术目的，本发明还提出一种人造革，其包含前述根据本发明的聚合物组合物制备而成的表皮。

24、本发明的优点在于：通过加入酸性炭黑，使得无机色粉和有机体系良好地相容，从而在挤出制备橡塑产品或色母粒的时候，不会析出无机色粉，由此，一方面大大提高生产效率，不需要频繁拆模头清理；另一方面大大降低报废率，不会刮伤挤出的橡塑表皮或色母粒条而产生报废品，对于色母粒的制备还能够使色母粒的颜色调配更精准和均匀。