一种具有免喷涂特殊质感效果树脂的制备方法技术

本发明专利技术属于树脂制备工艺领域，尤其涉及一种具有免喷涂特殊质感效果的树脂制备方法。本发明专利技术通过将ATRP引发剂键合在特效颜料的表面，通过可控聚合使单体逐一在颜料表面精确聚合形成均匀的高分子包覆，从根本上解决了传统自由基聚合、无序聚合将多个特效颜料片状颗粒交联粘合的问题。另外，由于在ATRP可控聚合过程中，引发剂始终在高分子链的前端，并持续保持其活性，可以通过单体的设计和选择来调节高分子包覆层，使之具备与树脂基材良好的相容性，有效的提高特效颜料在树脂基材中的分散性。以这种方式包覆的特效颜料可以与多种工程塑料树脂相匹配，如ABS,PC，PBT,PMMA，尼龙等，制备相应的高质量免喷涂质感效果树脂。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于树脂制备工艺领域，尤其涉及一种具有免喷涂特殊质感效果的树脂制 备方法。
技术介绍
特殊效果颜料是一种新型颜料。不同于普通颜料，它不仅具有色彩，还具备特殊的 质地效果，随角异色效果，甚至功能性效果。特效颜料主要包括金属颜料（包括彩色金属颜 料），高档珠光颜料，新型晶片颜料，玻璃颜料，防伪颜料，红外反射（或透明）颜料，等等。 广泛的应用于汽车涂料，塑料加工和高档油墨和印刷行业。目前特效颜料主要包括以下种 类： (1)金属颜料 金属颜料是研磨而成的微米尺寸的铝薄片。其特点是表面光滑平整，粒度分布集 中，形状规则，具有优异的光反射能力和金属光泽，与透明彩色颜料混合使用，具有明显的 "随角异色效应"，装饰效果非常华丽美观。 (2)珠光颜料 珠光颜料是由一种或多种金属氧化物包覆的微米尺寸的石英（Mica)薄片。相对 于金属颜料，珠光颜料相对较为廉价。但是基于人工合成的石英（SyntheticMica)基材目 前是研究的热点。因为人工合成的石英基材无杂质，透明而纯净。以它为基材的珠光颜料 具备普通珠光颜料不具备的高色彩饱和度，高亮度。它们正成为市场上新的热点。 (3)玻璃颜料 它是由高透明的片状硼硅玻璃材料为基材，包覆二氧化钛等金属氧化物而制成。 同其他产品相比它的最大特点是折光指数高，闪光效果极其强烈，能体现出璀璨、星光闪 烁、钻石般的光学维度及美妙的色调变幻。通过精确控制二氧化钛的包覆厚度而生产出白、 金、红、紫、蓝、绿等多种色彩艳丽的产品。 (4)合成晶片颜料 这种颜料是基于高温高压法制备的微米尺寸的氧化铝片状晶体。商品名为 Xirallic。它具有非常高的色彩纯度，可以展现出水晶般的闪烁效果。 (5)红外反射（或透明）颜料 太阳能量主要集中于红外波段（大于50%)。而深色或黑色的汽车会由于吸收红 外能量而使车内温度上升。这样为提高驾驶的舒适性而使用空调降温会使汽车油耗增加 1-2MPG(每加仑英里数）。红外反射颜料是片状的深色或黑色混合金属氧化物（MixedMetal Oxides，ΜΜ0)。它的特点是在可见光波段有很强的吸收，但是在红外波段却是有很强的反 射。当在汽车涂料中使用这种特效颜料可以有效的降低太阳吸热，提高能源利用率。同时 红外反射颜料还可以广泛的应用于建筑保温和军事伪装上。 从以上的发展趋势来看，特效颜料的研究涉及到汽车，建筑，能源，化妆品，消费电 子和军事科技等很多行业，社会和经济效益巨大。但是在传统塑料加工工艺中，目前还是主 要采用喷涂或电镀方法在材料表面产生特效质感效果。传统的塑料涂装采用的特效漆都是 溶剂型的，挥发性有机物含量较高，是造成大气污染的一个主要污染源。电镀工艺产生有毒 的废水废液，容易造成水体污染等环境问题。目前，随着环境问题越来越受到人们的关注，免喷涂特效质感树脂产品正逐步显 示出其竞争力。通常的做法是在高光树脂材料中添加特效颜料。常见的可制备免喷涂特效 的树脂有PP、ABS、PMMA、ABS/PMMA、PC、PC/ABS、ASA、聚酯、PS等。免喷涂特效树脂可帮助 客户应对多样化、差别化的市场需求，同时能帮客户减少生产工艺流程、提高生产效率、降 低生产成本。由于无需喷涂就可达到喷涂的特殊质感效果，不产生对环境有毒有害的气体、 粉尘等污染物质，因此在生产过程中真正实现节能减排。由此可见，免喷涂特效树脂将拥有 独特的优势，形成巨大的市场潜力。 如果将片状特效颜料直接加入到树脂中，虽然方法简单，但是基体树脂与特效颜 料的亲和力低、相容性差，导致特效颜料在基体树脂中的分散性差、易团聚，制备的树脂不 具备所期望的特殊质感效果。并且在注塑强剪切条件下，特效颜料与基体树脂材料很难达 到流动性一致，容易形成流痕。同时直接采用片状颜料加入，在生产过程中还会带来严重的 粉尘问题，对操作人员的身体健康造成伤害和粉尘爆炸，威胁安全生产。 针对上述问题，现有技术中已经尝试了通过溶剂置换或矿物油润滑的方式，对特 效颜料的表面进行预处理，再进行造粒。这样的工艺虽然避免了操作过程中的粉尘问题，但 是对基体树脂和特效颜料之间相容性的改善并没有多少帮助，分散不均的问题依然存在， 效果也差强人意。 现有技术中存在对特效颜料进行物理包覆的技术。其核心是通过物理方法在特效 颜料外层包覆一层或多层树脂，形成便于实际使用的固体颗粒。这样提高了特效颜料与基 体树脂的亲和力和分散性。这其中比较典型的是采用蜡包覆。但是蜡包覆的金属颜料仅适 用于非极性高分子材料基体树脂，如PE,PP。在绝大多数极性工程塑料中仍然无法使用。并 且包覆后，由于蜡的熔点较低，且与特效颜料表面无键合，从而导致包覆层与颜料的结合性 较弱，容易（特别是在加工过程中）从颜料表面脱落，影响实际的分散效果。在某些应用中， 有报道提到先用蜡包覆的特效颜料与树脂基材制成色母，再利用造粒时的高剪切力强制分 散。这样强制分散的结果是会导致片状颜料被剪碎，从而丧失应用的外观效果。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术通过将ATRP(AtomicTransferRadical Polymerization，原子转移自由基聚合反应）引发剂键合在颜料的表面，从根本上解决了 传统自由基聚合中由于无序聚合将多个颜料颗粒交联粘合的问题。通过实现可控聚合，使 高分子单体逐一在颜料表面精确聚合形成均匀的高分子包覆层。另外，在本专利技术采用ATRP 表面可控活性聚合工艺中，引发剂始终在高分子链的前端，并持续保持其活性。通过聚合单 体的设计和控制，可有效的控制包覆在颜料表面的高分子层的结构，使之与塑料基材相匹 配，进一步增加相容性。以这种方式包覆的特效颜料可以与多种工程塑料树脂相匹配，如 ABS，PC，PBT，PMMA，尼龙等，制备相应的高质量免喷涂特殊质感效果塑料。 本专利技术采用的具体操作方案为： 提供一种具有免喷涂金属效果树脂的制备方法，步骤为： (1)颜料表面引发剂处理 向装有机械搅拌器和回流管的三颈烧瓶中加入特效颜料、表面引发剂、溶剂，混合 后加热至80°C反应3小时，反应结束后，冷却至室温，将反应物真空抽滤，并用溶剂洗涤，得 到表面接枝有引发剂的特效颜料， 其中，特效颜料为由珠光颜料，玻璃颜料，片晶颜料或具有特殊功能性效果的片状 混合金属氧化物颜料；这些特效颜料的直径在1至1000微米之间，厚度在〇. 01-100微米之 间。 a、ATRP引发剂 ATRP引发聚合体系是由引发剂（如烷基卤代物RX)、催化剂（如过渡金属卤化物 CuBr、CuCl)和络合配位体（如联吡啶、五甲基二乙烯三胺等）所组成的活性聚合体系，聚 合条件温和，适用单体广，是无机粒子表面接枝的一种强有力的工具， 其中，关键步骤是把引发剂以化学键合的方式接枝至特效颜料表面：由于特效颜 料表面有-0H官能团，可以采用硅烷偶联剂将引发剂键合至特效颜料表面，硅烷偶联剂是 一类在分子中同时含有两种不同化学性质基团的有机硅化合物，其经典结构可用通式YSiX 表示，式中，Y为非水解基团，X为可水解基团，包括Cl、OMe、OEt、C2H4CH3、0Me3&OAc等，这 些水解基团可与特效颜料表面的-〇H官能团反应，生成牢固的O-Si-O键， 制备带ATRP引发剂的硅烷偶联剂，其步骤是本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有免喷涂特殊质感效果树脂的制备方法，其特征在于：所述制备方法的步骤为，(1)颜料表面引发剂处理向装有机械搅拌器和回流管的三颈烧瓶中加入特效颜料、表面引发剂、溶剂，混合后加热至80℃反应3小时，反应结束后，冷却至室温，将反应物真空抽滤，并用溶剂洗涤，得到表面接枝有引发剂的颜料；(2)高分子包覆颜料向装有机械搅拌器和回流管的三颈烧瓶中加入步骤(1)中得到的表面接枝有引发剂的颜料、催化剂、包覆单体、溶剂，混合后向所述三颈烧瓶中充氮气，在氮气气氛下加热至80℃后，加入氮气脱气的络合配位剂继续反应1小时，反应结束后，冷却至室温，将反应物真空抽滤，并用溶剂洗涤，得到表面包覆有树脂的颜料；(3)具有免喷涂特殊质感效果塑料粒子的制备将步骤(2)中得到的表面包覆有树脂的颜料、塑料基材以及助剂加入双螺杆挤出机混合挤出造粒，得到具有免喷涂特殊质感效果塑料粒子。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王巍，胡一鸣，韩敏，潘丽静，
申请(专利权)人：常州绚铭新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32