一种高光性改性塑料及其制备方法、应用
技术领域
本发明属于材料技术领域，尤其涉及一种高光性改性塑料及其制备方法、应用。
背景技术
化妆品是指以涂抹、喷洒或者其他类似方法，散布于人体表面的任何部位，如皮肤、毛发、指趾甲、唇齿等，以达到清洁、保养、美容、修饰和改变外观，或者修正人体气味，保持良好状态为目的的化学工业品或精细化工产品，多数化妆品是以液体、乳液状或者膏状形态存在，因此需要通过精美包装对其进行修饰，当前，塑料和玻璃是主要使用的化妆品包装材料，其中，塑料容器的多样性以及可塑性使得其成为日渐流行的包装材料。
为了让包装更为精美以提高化妆品颜值，通常会对包装的颜色进行调整，并对包装材料的色泽度要求高，当前常用的塑料颜料主要分为有机颜料以及无机颜料，其中，无机颜料常存在颜色偏暗、大部分包含重金属有毒成分，并且其与塑料体系的分散性较差，色度不均；而有机颜料虽然颜色鲜亮、色光明亮，但其耐老化性能、耐热性能以及耐光性能均不如无机颜料，而且着色不稳定，容易因不同操作条件、操作模具、设备等而出现色差情况；二者作为塑料体系的着色剂均存在色光不鲜艳、色度不均，甚至还会因分散性差而影响塑料体系的力学性能，导致残次品率高的问题。
发明内容
本发明实施例提供一种高光性改性塑料，旨在解决现有塑料体系的着色剂均存在色光不鲜艳、色度不均，甚至还会因分散性差而影响塑料体系的力学性能，导致残次品率高的问题。
本发明实施例是这样实现的，一种高光性改性塑料，包括以下重量分数的原料：
丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物80～120份、丙烯腈-苯乙烯共聚物40～60份、贝壳色粉填料10～20份以及抗氧剂0.1～0.5份；所述贝壳色粉填料是以贝壳粉填料为原料，经植物染料以及十六烷基三甲基溴化铵共同改性所得。
本发明实施例还提供一种所述高光性改性塑料的制备方法，所述方法包括：
按照所述高光性改性塑料的配方称取各原料；
将所述丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、丙烯腈-苯乙烯共聚物、贝壳色粉填料以及抗氧剂混合均匀后，加入至螺杆挤出机中进行剪切分散，并挤出、造粒，得所述高光性改性塑料，其中，螺杆挤出机的挤出温度为210～220℃、螺杆转速为330～360r/min。
本发明实施例还提供一种所述高光性改性塑料在制备塑料容器中的应用。
本发明实施例提供的高光性改性塑料，利用以贝壳粉填料为原料，经植物染料以及十六烷基三甲基溴化铵共同改性所得的贝壳色粉填料作为聚合物体系的着色剂，具有优异的着色性能，且与丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、丙烯腈-苯乙烯共聚物体系的相容性佳，可在体系中均匀分散，形成稳定体系，大大减少了其他有机助剂的添加；另外，将其与丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、丙烯腈-苯乙烯共聚物以及抗氧剂复配所得到的高光性改性塑料不仅具有优异的力学性能，还保持着鲜亮的颜色，且提高了聚合物体系光泽度。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
为了解决现有塑料体系的着色剂均存在色光不鲜艳、色度不均，甚至还会因分散性差而影响塑料体系的力学性能，导致残次品率高的问题。本发明实施例提供了高光性改性塑料，利用以贝壳粉填料为原料，经植物染料以及十六烷基三甲基溴化铵共同改性所得的贝壳色粉填料作为聚合物体系的着色剂，具有优异的着色性能，且与丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、丙烯腈-苯乙烯共聚物体系的相容性佳，可在体系中均匀分散，形成稳定体系，大大减少了其他有机助剂的添加；另外，将其与丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、丙烯腈-苯乙烯共聚物以及抗氧剂复配所得到的高光性改性塑料不仅具有优异的力学性能，还保持着鲜亮的颜色，且提高了聚合物体系光泽度。
在本发明实施例中，所述高光性改性塑料，包括以下重量分数的原料：
丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物80～120份、丙烯腈-苯乙烯共聚物40～60份、贝壳色粉填料10～20份以及抗氧剂0.1～0.5份；所述贝壳色粉填料是以贝壳粉填料为原料，经植物染料以及十六烷基三甲基溴化铵共同改性所得。
在本发明实施例中，所述植物染料为番红、刚果红中的一种或任意比例的两种。当然，除了上述番红、刚果红外，还可以尝试其他水溶性植物染料作为贝壳粉的改性染料，虽然本发明实施例目前仅采用了番红、刚果红，但不应以此限制本发明适用范围，其他等同替换和改进均应包含在本发明的保护范围之内。
在本发明实施例中，将贝壳粉填料同时用植物染料以及十六烷基三甲基溴化铵进行特定比例下的复配改性，不仅使贝壳粉填料得以稳定固色，还能对贝壳粉的表面进行有机改性处理，有助于提高贝壳粉填料与丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、丙烯腈-苯乙烯共聚物体系的界面相容性。当所得贝壳色粉填料填充入丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、丙烯腈-苯乙烯共聚物体系的同时携带植物染料对丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、丙烯腈-苯乙烯共聚物体系进行优异着色，并且，经本发明研究发现，在十六烷基三甲基溴化铵的作用下，通过贝壳粉填料搭载植物染料，有助于提高聚合基体系的光泽度，并对植物染料起到了更好的屏障性阻碍作用，进一步有效降低了染料的色迁、降解速率。所述植物染料与质量分数为10～15％的十六烷基三甲基溴化铵水溶液的重量比例为1:900～1000。
在本发明实施例中，所述贝壳粉填料与植物染料的重量比例为300～400:1。
具体地，所述贝壳色粉填料的制备方法具体为：将植物染料与质量分数为10～15％的十六烷基三甲基溴化铵水溶液按1:900～1000的重量比例混合，搅拌均匀后，得混合溶液；将贝壳粉填料缓慢且匀速地加入至所述混合溶液中，持续搅拌2～3h后，静置12～24h，得混合浆料；所述贝壳粉填料与植物染料的重量比例为300～400:1；对所述混合浆料进行过滤、清洗、干燥，即得。
在本发明实施例中，所述丙烯腈-苯乙烯共聚物以及所述丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物中的丙烯腈的质量分数均为20～25％。经本发明研究发现，当丙烯腈-苯乙烯共聚物以及丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物中的丙烯腈含量相当，尤其质量分数均为20～25％时，二者相容性更佳、折射率更近，对体系的光泽度改善效果也更显著。除另有说明外，实施例中所用丙烯腈-苯乙烯共聚物、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物中的丙烯腈的质量分数均为25％。
在本发明实施例中，所述抗氧剂为抗氧剂CA、抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂TNP、抗氧剂BHT中的一种或任意质量比的几种。
在本发明实施例中，所述高光性改性塑料还包括润滑剂0.1～0.5份；所述润滑剂为硬脂酸钡、TAF润滑剂中的一种或任意质量比的两种。润滑剂的添加有利于提高树脂体系加工流动性，使得其脱模性能增加，可选择性添加。
在本发明一个优选实施例中，所述高光性改性塑料包括以下重量分数的原料：
丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物90～110份、丙烯腈-苯乙烯共聚物45～55份、贝壳色粉填料13～17份以及抗氧剂0.1～0.5份。
在本发明一个优选实施例中，所述高光性改性塑料包括以下重量分数的原料：
丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物100份、丙烯腈-苯乙烯共聚物50份、贝壳色粉填料15份以及抗氧剂0.3份。
本发明还提供了一种所述高光性改性塑料的制备方法，所述方法包括：
按照所述高光性改性塑料的配方称取各原料；
将所述丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、丙烯腈-苯乙烯共聚物、贝壳色粉填料以及抗氧剂混合均匀后，加入至螺杆挤出机中进行剪切分散，并挤出、造粒，得所述高光性改性塑料，其中，螺杆挤出机的挤出温度为210～220℃、螺杆转速为330～360r/min。
本发明还提供了一种所述高光性改性塑料在制备塑料容器中的应用。
在本发明实施例中，所述高光性改性塑料可应用在制备塑料容器。塑料容器包括但不限于化妆品容器，例如，口红管、瓶盖、真空瓶、彩盒等。
在本发明的实施例中，丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、丙烯腈-苯乙烯共聚物均购自杭州三联工业材料科技有限公司，润滑剂、抗氧剂均购自吉林卓创新材料有限公司，贝壳粉购自湖南常德贝壳粉生产有限公司，番红、刚果红均购自湖南汇百侍生物科技有限公司，十六烷基三甲基溴化铵均购自国药集团上海化学试剂有限公司。
以下给出本发明某些实施方式的实施例，其目的不在于对本发明的范围进行限定。
另外，需要说明的是，以下实施例中所给出的数值是尽可能精确，但是本领域技术人员理解由于不可能避免的测量误差和实验操作问题，每一个数字都应该被理解为约数，而不是绝对准确的数值。例如，由于称量器具的误差，关于各实施例高光性改性塑料中各原料的重量值，应该理解为其可能具有±2％或±1％的误差。
实施例1
在本发明实施例中，高光性改性塑料包括以下重量分数的原料：
丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物82份、丙烯腈-苯乙烯共聚物41份、贝壳色粉填料10份以及抗氧剂CA%200.1份。其中，贝壳色粉填料的制备方法为：将番红与质量分数为10％的十六烷基三甲基溴化铵水溶液按1:900的重量比例混合，在温度为45℃下利用磁力搅拌器恒温搅拌均匀，得混合溶液；将贝壳粉填料缓慢且匀速地加入至所述混合溶液中，并持续磁力搅拌2h后，静置24h，得到贝壳粉填料对番红的吸附达到饱和状态的混合浆料；所述贝壳粉填料与番红的重量比例为300:1；最后，对所述混合浆料进行过滤并采用去离子水反复清洗滤渣，在电热恒温鼓风干燥箱内以120℃恒温干燥并粉碎，研磨至300目，即得。
在本发明实施例中，所述高光性改性塑料的制备方法包括：
按照上述高光性改性塑料的配方称取各原料；将所述丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、丙烯腈-苯乙烯共聚物、贝壳色粉填料以及抗氧剂CA混合均匀后，加入至螺杆挤出机中进行剪切分散，并挤出、造粒，得所述高光性改性塑料，其中，螺杆挤出机的挤出温度为210℃、螺杆转速为340r/min。
实施例2
在本发明实施例中，高光性改性塑料包括以下重量分数的原料：
丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物118份、丙烯腈-苯乙烯共聚物57份、贝壳色粉填料20份以及抗氧剂TNP%200.5份。其中，贝壳色粉填料的制备方法为：将刚果红与质量分数为15％的十六烷基三甲基溴化铵水溶液按1:950的重量比例混合，在温度为45℃下利用磁力搅拌器恒温搅拌均匀，得混合溶液；将贝壳粉填料缓慢且匀速地加入至所述混合溶液中，并持续磁力搅拌3h后，静置24h，得到贝壳粉填料对刚果红的吸附达到饱和状态的混合浆料；所述贝壳粉填料与刚果红的重量比例为350:1；最后，对所述混合浆料进行过滤并采用去离子水反复清洗滤渣，在电热恒温鼓风干燥箱内以120℃恒温干燥并粉碎，研磨至300目，即得。
在本发明实施例中，所述高光性改性塑料的制备方法包括：
按照上述高光性改性塑料的配方称取各原料；将所述丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、丙烯腈-苯乙烯共聚物、贝壳色粉填料以及抗氧剂TNP混合均匀后，加入至螺杆挤出机中进行剪切分散，并挤出、造粒，得所述高光性改性塑料，其中，螺杆挤出机的挤出温度为220℃、螺杆转速为360r/min。
实施例3
在本发明实施例中，高光性改性塑料包括以下重量分数的原料：
丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物90份、丙烯腈-苯乙烯共聚物45份、贝壳色粉填料13份以及抗氧剂TNP%200.1份。其中，贝壳色粉填料的制备方法为：将番红与质量分数为15％的十六烷基三甲基溴化铵水溶液按1:1000的重量比例混合，在温度为45℃下利用磁力搅拌器恒温搅拌均匀，得混合溶液；将贝壳粉填料缓慢且匀速地加入至所述混合溶液中，并持续磁力搅拌3h后，静置24h，得到贝壳粉填料对番红的吸附达到饱和状态的混合浆料；所述贝壳粉填料与番红的重量比例为400:1；最后，对所述混合浆料进行过滤并采用去离子水反复清洗滤渣，在电热恒温鼓风干燥箱内以120℃恒温干燥并粉碎，研磨至300目，即得。
在本发明实施例中，所述高光性改性塑料的制备方法包括：
按照上述高光性改性塑料的配方称取各原料；将所述丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、丙烯腈-苯乙烯共聚物、贝壳色粉填料以及抗氧剂TNP混合均匀后，加入至螺杆挤出机中进行剪切分散，并挤出、造粒，得所述高光性改性塑料，其中，螺杆挤出机的挤出温度为220℃、螺杆转速为360r/min。
实施例4
在本发明实施例中，高光性改性塑料包括以下重量分数的原料：
丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物108份、丙烯腈-苯乙烯共聚物55份、贝壳色粉填料17份以及抗氧剂TNP%200.5份。其中，贝壳色粉填料的制备方法为：将刚果红与质量分数为15％的十六烷基三甲基溴化铵水溶液按1:1000的重量比例混合，在温度为45℃下利用磁力搅拌器恒温搅拌均匀，得混合溶液；将贝壳粉填料缓慢且匀速地加入至所述混合溶液中，并持续磁力搅拌3h后，静置24h，得到贝壳粉填料对刚果红的吸附达到饱和状态的混合浆料；所述贝壳粉填料与刚果红的重量比例为400:1；最后，对所述混合浆料进行过滤并采用去离子水反复清洗滤渣，在电热恒温鼓风干燥箱内以120℃恒温干燥并粉碎，研磨至300目，即得。
在本发明实施例中，所述高光性改性塑料的制备方法包括：
按照上述高光性改性塑料的配方称取各原料；将所述丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、丙烯腈-苯乙烯共聚物、贝壳色粉填料以及抗氧剂TNP混合均匀后，加入至螺杆挤出机中进行剪切分散，并挤出、造粒，得所述高光性改性塑料，其中，螺杆挤出机的挤出温度为220℃、螺杆转速为360r/min。
实施例5
在本发明实施例中，高光性改性塑料包括以下重量分数的原料：
丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物100份、丙烯腈-苯乙烯共聚物50份、贝壳色粉填料15份以及抗氧剂CA%200.3份。其中，贝壳色粉填料的制备方法为：将刚果红与质量分数为15％的十六烷基三甲基溴化铵水溶液按1:1000的重量比例混合，在温度为45℃下利用磁力搅拌器恒温搅拌均匀，得混合溶液；将贝壳粉填料缓慢且匀速地加入至所述混合溶液中，并持续磁力搅拌3h后，静置24h，得到贝壳粉填料对刚果红的吸附达到饱和状态的混合浆料；所述贝壳粉填料与刚果红的重量比例为400:1；最后，对所述混合浆料进行过滤并采用去离子水反复清洗滤渣，在电热恒温鼓风干燥箱内以120℃恒温干燥并粉碎，研磨至300目，即得。
在本发明实施例中，所述高光性改性塑料的制备方法包括：
按照上述高光性改性塑料的配方称取各原料；将所述丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、丙烯腈-苯乙烯共聚物、贝壳色粉填料以及抗氧剂CA混合均匀后，加入至螺杆挤出机中进行剪切分散，并挤出、造粒，得所述高光性改性塑料，其中，螺杆挤出机的挤出温度为220℃、螺杆转速为360r/min。
实施例6
在本发明实施例中，高光性改性塑料包括以下重量分数的原料：
丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物100份、丙烯腈-苯乙烯共聚物50份、贝壳色粉填料15份、抗氧剂1010%200.3份以及TAF润滑剂0.3份。其中，贝壳色粉填料的制备方法为：将番红与质量分数为15％的十六烷基三甲基溴化铵水溶液按1:1000的重量比例混合，在温度为45℃下利用磁力搅拌器恒温搅拌均匀，得混合溶液；将贝壳粉填料缓慢且匀速地加入至所述混合溶液中，并持续磁力搅拌2～3h后，静置24h，得到贝壳粉填料对番红的吸附达到饱和状态的混合浆料；所述贝壳粉填料与番红的重量比例为400:1；最后，对所述混合浆料进行过滤并采用去离子水反复清洗滤渣，在电热恒温鼓风干燥箱内以120℃恒温干燥并粉碎，研磨至300目，即得。
在本发明实施例中，所述高光性改性塑料的制备方法包括：
按照上述高光性改性塑料的配方称取各原料；将所述丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、丙烯腈-苯乙烯共聚物、贝壳色粉填料、抗氧剂1010以及TAF润滑剂混合均匀后，加入至螺杆挤出机中进行剪切分散，并挤出、造粒，得所述高光性改性塑料，其中，螺杆挤出机的挤出温度为220℃、螺杆转速为360r/min。
实施例7
在本发明实施例中，高光性改性塑料包括以下重量分数的原料：
丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物100份、丙烯腈-苯乙烯共聚物50份、贝壳色粉填料15份、抗氧剂TNP%200.3份以及硬脂酸钡0.3份。其中，贝壳色粉填料的制备方法为：将刚果红与质量分数为15％的十六烷基三甲基溴化铵水溶液按1:1000的重量比例混合，在温度为45℃下利用磁力搅拌器恒温搅拌均匀，得混合溶液；将贝壳粉填料缓慢且匀速地加入至所述混合溶液中，并持续磁力搅拌3h后，静置24h，得到贝壳粉填料对刚果红的吸附达到饱和状态的混合浆料；所述贝壳粉填料与刚果红的重量比例为400:1；最后，对所述混合浆料进行过滤并采用去离子水反复清洗滤渣，在电热恒温鼓风干燥箱内以120℃恒温干燥并粉碎，研磨至300目，即得。
在本发明实施例中，所述高光性改性塑料的制备方法包括：
按照上述高光性改性塑料的配方称取各原料；将所述丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、丙烯腈-苯乙烯共聚物、贝壳色粉填料、抗氧剂TNP以及硬脂酸钡混合均匀后，加入至螺杆挤出机中进行剪切分散，并挤出、造粒，得所述高光性改性塑料，其中，螺杆挤出机的挤出温度为220℃、螺杆转速为360r/min。
对比例1
在实施例5的基础上，所述高光性改性塑料仅包括以下重量分数的原料：
丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物100份、丙烯腈-苯乙烯共聚物50份以及抗氧剂CA0.3份。
对比例2
在实施例5的基础上，所述高光性改性塑料仅包括以下重量分数的原料：
丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物100份以及抗氧剂CA%200.3份。
对实施例1-7以及对比例1-2所制备得到的材料在90℃下干燥2h后，用注塑机制样，注塑温度为240℃，试样成型后在(23±2)℃温度、(50±5)％湿度环境中调节24h，进行相关性能测试；其中，相关性能测试包括：洛氏硬度(按照GB/T3398-2008测试，压头直径12.7mm)，铅笔硬度(按照GB/T6739-2006测试，荷重1kg)，光泽度(按照ASTM%20D523-2008测试，在60℃下测试)，测试结果如表1所示。
表1
综上，从表1可知，本发明实施例1-7所制备得到的高光性改性塑料具有较佳的综合性能，不仅具有非常高的表面光泽度(98.7～99.6)，同时具有较高的刚性和表面耐划伤性，且冲击韧性均较好，远远优异于对比例1中丙烯腈-苯乙烯共聚物、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物组合聚合物基体以及对比例2中单独丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物聚合物基体，说明本发明利用以贝壳粉填料为原料，经植物染料以及十六烷基三甲基溴化铵共同改性所得的贝壳色粉填料作为聚合物体系的着色剂，与丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、丙烯腈-苯乙烯共聚物体系的相容性佳，可在体系中均匀分散，形成稳定体系，与丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、丙烯腈-苯乙烯共聚物以及抗氧剂复配所得到的高光性改性塑料不仅具有优异的力学性能，还保持着鲜亮的颜色，且提高了聚合物体系光泽度。
对比例3
在实施例5的基础上，将丙烯腈的质量分数为25％的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物组分替换成丙烯腈的质量分数为35％的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物。
对比例4
在实施例5的基础上，仅对贝壳色粉填料的制备条件进行调整，所述贝壳色粉填料的制备方法为：将刚果红与水溶液按1:1000的重量比例混合，在温度为45℃下利用磁力搅拌器恒温搅拌均匀，得混合溶液；将贝壳粉填料缓慢且匀速地加入至所述混合溶液中，并持续磁力搅拌3h后，静置24h，得到贝壳粉填料对刚果红的吸附达到饱和状态的混合浆料；所述贝壳粉填料与刚果红的重量比例为400:1；最后，对所述混合浆料进行过滤并采用去离子水反复清洗滤渣，在电热恒温鼓风干燥箱内以120℃恒温干燥并粉碎，研磨至300目，即得。
对比例5
在实施例5的基础上，仅对贝壳色粉填料的制备条件进行调整，所述刚果红与质量分数为20％的十六烷基三甲基溴化铵水溶液的重量比例为1:1000。
参照上述实验方法分别对上述对比例3-5制得的各组材料进行光泽度测试，测试结果见下表2。
表2
综上，从表2可知，对比例3所得材料的光泽度稍微弱于实施例5，主要在于对比例3体系烯腈-苯乙烯共聚物以及丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物中的丙烯腈质量分数相差较远，而实施例5中当丙烯腈-苯乙烯共聚物以及丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物中的丙烯腈的质量分数相当，且为25％时，二者相容性更佳、折射率更近，对体系的光泽度改善效果也更显著。另外，综合实施例5以及对比例4-5来看，本发明在特定浓度的十六烷基三甲基溴化铵的作用下，通过贝壳粉填料搭载植物染料，有助于提高聚合基体系的光泽度，并对植物染料起到了更好的屏障性阻碍作用，且其可进一步有效降低了染料的色迁、降解速率，在长期光照条件下可维持持久的颜色以及光泽度，而对比例4-5在长期光照条件下固色效果差，光泽度也会受到影响。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
