[发明专利]一种酚醛树脂黑色功能母料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种酚醛树脂黑色功能母料及其制备方法，具体涉及一种以纳米材料改性色素炭黑为染色剂的酚醛树脂黑色功能母料及其制备方法。

背景技术

酚醛树脂是以苯酚和甲醛为原料在酸性催化剂（或碱性催化剂）条件下，聚合而成的高分子材料。它生产工艺稳定操作简单，原材料价格低廉，并且具有良好的耐热性，电绝缘性、耐腐蚀性、低发烟性、制品尺寸稳定性等诸多优点。因此，以酚醛树脂为主要原材料的酚醛模塑料（俗称电木粉）在家用电器、家用炊具、航空航天、汽车工业等许多领域都有广泛的应用。在众多的酚醛模塑料制品中，黑色产品占主导地位，大约占产品总量的95%以上。目前酚醛模塑料主要是用油溶苯胺黑和炭黑进行染色。

油溶苯胺黑是最早的有机合成染料。它具有着色力强，流动性好，吸光性能强，颜色稳定性好等优点。在酚醛模塑料中它易分散、染色力强，生产的产品即黑又亮。但是油溶苯胺黑在生产时，对环境污染比较严重；因含铬元素对人体生理健康上也有一定影响。随着我国《环境保护法》的严格实施，油溶苯胺黑的生产成本越来越高，销售价格也成倍的增长。在黑色酚醛模塑料中，配色成本已经占到了销售价格7%～9%。已经严重影响企业的经济效益。炭黑也是古老的黑色染色剂之一并且较为经济。但是炭黑不宜分散，影响染色。现在工业生产的炭黑粒子近似球形，粒子直径介于微米和纳米之间。许多粒子常聚结成三维键支链状或团聚状态。炭黑的染色力与自身结构有着必要的相关联系，一般来讲结构高的炭黑较容易分散，但是染色力相对较低，结构低的炭黑染色力较高，但是在分散时需要更大的剪切力。色素炭黑是所有颜料中最难分散的一种。为了降低生产成本，提高企业效益，酚醛模塑料生产企业已经大量的应用炭黑来替代油溶苯胺黑。

目前，酚醛模塑料应用炭黑染色的主要工艺是把炭黑（或加入少量油黑）与酚醛树脂、木粉、乌洛托品、无机填料等其它材料共混后，在双辊开炼机上进行塑化和染色处理，然后冷却粉碎造粒。这种传统工艺对降低酚醛模塑料的染色成本有一定的效果；但是对炭黑分散和利用有一定的局限性。主要缺点如下：（1）用量比较大；（2）分散不均匀；（3）制品外观不美观；（4）制品较脆；（5）影响酚醛树脂的固化速度；（6）易污染生产环节。

经市场调查，当前在酚醛模塑料生产中还没有一种应用色素炭黑替代油溶苯胺黑、炭黑并且取得比较理想效果的产品。因此，为了降低酚醛模塑料的染色成本，提高酚醛树脂的综合性能，需要研发一种染色效果好、生产成本低、性能稳定、流动性好、应用简便的多功能树脂母料。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种酚醛树脂黑色功能母料及其制备方法，该母料具有染色性好，流动性好，能够任意量添加，又可提高增韧性和热变形温度，使得综合性能显著提升。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：一种酚醛树脂黑色功能母料，其组成原料包括苯酚、甲醛、催化剂和染色剂，其特征在于，所述酚醛树脂黑色功能母料由以下重量份数的原料制备而成：苯酚200份，甲醛148～152份，催化剂2～10份，染色剂4～4份。

上述染色剂为复合功能黑色染色剂，所述复合功能黑色染色剂由以下重量份数的原料制备而成：无机纳米材料0.1～0.7份，色素炭黑6～8份，分散剂0.1份，润滑剂0.1～0.15份，消泡剂0.01份，乳化剂0.1～0.2份，偶联剂0.2份。

上述无机纳米材料为纳米碳酸钙、纳米蒙脱土和纳米二氧化硅中的一种或多种组合。

上述复合功能黑色染色剂由以下重量份数的原料制备而成：纳米碳酸钙0～0.1份，纳米蒙脱土0.1～0.3份，纳米二氧化硅0～0.4份，色素炭黑6～8份，分散剂0.1份，润滑剂0.1～0.15份，消泡剂0.01份，乳化剂0.1～0.2份，偶联剂0.2份。

上述偶联剂为硅烷偶联剂。

本发明中的复合功能黑色染色剂是应用纳米粒子改性色素炭黑制备复合功能染色剂。其的制备方法是：无机纳米材料经过硅烷偶联剂表面处理后与色素炭黑按比例混合，再加入分散剂、润滑剂、消泡剂、乳化剂；经过预分散、球磨分散或超声波分散及乳化处理制备而成。具体按以下步骤进行：

步骤1：预分散

将无机纳米材料置于高速搅拌机中；加分散剂、润滑剂，经高速搅拌，时间1～3分钟；再加入偶联剂，继续搅拌1～2分钟；然后加入色素炭黑，继续搅拌5～8分钟，保持温度在25℃~45℃；

步骤2：球磨分散或超声波分散

将步骤1所得物料投入球磨机或超声波分散设备中，进一步分散，温度在25℃~45℃；

步骤3：乳化处理