用于良好分散的高負載的有色母料的方法和組合物與流程

本申請要求2014年7月18日遞交的懸置U.S.實用專利申請14/334,710的優先權，其全部內容通過引用并入本文。
技術領域：
本公開內容總體上涉及用于來自分流擠出方法的良好分散的高負載的有色母料配制劑的方法和組合物，任選地包括一種或多種添加劑。高負載的有色母料可以含有一種著色劑或著色劑的配制共混物。
背景技術：
：常常為母料制備著色劑如顏料制劑。母料是包含一部分著色劑的塑性或彈性體聚合物的包封的、造粒的或粒狀的無塵濃縮物。母料用于著色塑料，在加工之前或加工過程中加入到待著色的塑料中。使用母料是因為它們提供比純凈的著色劑更好的著色劑分散并從工作場所消除干燥的著色劑粉塵。用于制備母料的各種方法是已知的，并且以下方法是母料制備中的標準：a)將合適的基質(聚合物)與著色劑混合；b)干燥共混/擠出和捏合，隨后研磨著色劑濃縮物；或c)干燥共混/擠出和隨后細噴霧、熱切割(hotchopping)或線造粒。例如，如美國專利7,442,742號中所描述，母料組合物由著色劑、熱塑性載體、茂金屬聚合物加工助劑和任選的添加劑的干燥共混/擠出形成。與美國專利7,442,742號相比，本發明能夠達到高達20％或更高的活性成分負載。分流進料可用于塑料、食品、印刷調色劑、膠乳和其它材料的擠出加工中。分流進料描述了使用兩個或更多個涉及在擠出機中加工的進料流。在如Corbett1979年8月的美國專利4,165,210號中的熱塑性層壓結構的生產中，通過兩股熔融塑料流的組合產生塑料層壓片材結構，并且其產生通過模具的層流，產生層壓片材或管。在Bekele1990年3月的美國專利4,909,726號中，描述了共擠出方法，其中來自多個擠出機的聚合物流在擠出機之一的模具處合并形成多層膜。在Herridge等人1997年8月的美國專利5,660,922號中，詳細描述了用于制造帶材的共擠出方法。關于在塑料和食品加工中溫度敏感組分的下游進料，在Kim1983年10月的美國專利4,409,165號中描述了如何將溫度敏感型發泡劑作為單獨的進料在其中聚合物被壓實但尚未熔融的點引入到聚合物進料的下游，由此降低發生熔融的溫度。在Read等人2003年11月的美國專利6,649,666號中，描述了另一種方法，其中將發泡劑的進料流與聚合物進料流分開引入。在食品的擠出加工中，水常常作為單獨的進料流，一般在下游加入以控制蒸發損失，如Keller等人1988年7月的美國專利4,759,939號、Keller等人的4,880,653號和1990年10月vanLengerich的4,949,628號中描述的。在Chawan等人1990年10月的美國專利4,965,082號中描述了面食生產中液體成分的下游進料。在機械脆性材料如具有高長寬比的特殊效果顏料和功能填料的下游進料的技術中，Chako等人1985年1月的美國專利4,495,324號描述了將短玻璃纖維在聚合物粒料進料的下游進料到擠出機中進入熔融聚合物中以制備玻璃纖維增強復合材料。下游進料機械脆性材料的另外的實例包括1997年4月的美國專利5,621,040號和Akapeddi等人的1998年3月的5,723,520號、Brussel的2004年8月美國專利6,776,596號，其描述了將長玻璃纖維在下游進料到聚合物料流中、后熔融，以產生高強度玻璃增強復合材料。如在Hobbs等人2009年2月的美國專利7,488,764號中所述，將高長寬比料封裝在微球中，隨后將其與聚合物粒料一起在主進料口處以及在粒料的下游進料到熔體中。Magni等人2011年3月的美國專利申請2011/0073799描述了通過下游進料高達35％的提高聚合物的導熱性的高長寬比顆粒制備的復合材料。潤滑劑的下游進料描述于Lovgren等人1984年5月的美國專利4,446,090號、Austin1988年5月的美國專利4,877,568號和LeBlanc等人1996年7月的美國專利5,531,923號中，其詳細描述了在聚合物進料下游液體潤滑劑進料到熔融聚合物中。在美國專利5,486,327號中，Bemis等人描述了一種類似的方法，其中將通常含有油的液體有色濃縮物在聚合物的下游引入以擠出有色的塑料。然而，在Buehler等人1994年5月的美國專利5,316,578號和Schmid等人1996年1月的美國專利5,480,923號中描述了在關于淀粉產品的擠出加工方面下游進料液體組分以調節材料的粘度和在下游引入液體以受控的方式降低產品粘度。顆粒添加劑和填料的下游進料在專利文獻中對于在塑料材料的生產中的顆粒功能添加劑和填料進行了描述。Plamthottam1999年1月的美國專利4,906,421號描述了填料的下游進料，1999年10月的美國專利5,969,089號描述了在樹脂下游添加填料和功能添加劑，以及2001年6月的美國專利6,242,127號描述了在膜擠出工藝中下游添加功能添加劑。阻燃添加劑的下游進料描述于Selvaraj等人2004年3月的美國專利6,713,598號、Yakobe2004年10月的美國專利6,800,677號中，其還包括用于增強的玻璃纖維的下游進料，以及Gaggar等人2011年5月美國專利7,939,585號。Luo等人2001年9月的美國專利6,287,692號描述了電線和電纜化合物的擠出加工，其中在聚合物進料的下游引入顆粒添加劑。美國專利8,367,755號描述了用于片材擠出和模塑的聚苯醚熱塑性化合物，其中在擠出加工過程中在聚合物進料的下游引入添加劑以制備所述化合物。在通過擠出加工制備聚合物合金和共混物中使用樹脂分流描述于如下美國專利中：Golba1985年10月的4,547,541；Baird等人1993年7月的5,225,488；Papazoglou等人1995年5月的5,420,198；Elkovitch等人2007年2月的7,182,886；Ellul等人2011年1月的7,868,090；Wood等人2012年4月的8,148,466。在反應性擠出法中的分流進料是已知的且描述于Gallucci等人2006年12月的美國專利7,148,314號中，其詳細描述了在聚合物下游具有需要的官能團的組分的進料，然后與其反應并產生官能化的聚合物，以及Barbieri等人2010年11月的美國專利7,829,640號，其詳細描述了擠出反應方法，其中將輸出料流反饋到進料喉管用于進一步反應。在Silvy等人2002年3月的美國專利6,352,654號和Hossen2004年8月的6,776,929號中描述了關于通過擠出加工制備導電性聚合物方面在樹脂進料下游加入著色劑進料，其中導電炭黑粉末或母料在聚合物進料的下游引入所述熔體中。其中將熔融聚合物作為第二進料流進料的擠出加工的利用已描述于Stibel等人1994年12月的美國專利5,376,702中，其中在該方法中將第二聚合物料流分離、與其它組分合并、然后與主聚合物料流再合并。在Song等人2000年1月的美國專利6,010,723號中，描述了一種制備口香糖的方法，其中配方的組分在第一擠出機中配混，然后將其輸出物進料到第二擠出機中，其中還進料降低來自擠出機1的熔體料流粘度的組分。在Mahabadi等人1990年1月的美國專利4,894,308號中討論了其中下游進料粘合劑的顆粒、液體和樹脂的復雜混合物的擠出配混，其中通過利用在主進料口處的表面活性劑和顏料的干共混物進行靜電干燥印刷調色劑的擠出加工，其在熱和壓力下熔融，然后輸送通過第二進料口，其中聚合物作為粉末或粒料引入。在Chung等人2009年8月的美國專利7,572,567號中描述了一種方法，其中將多氯化鋁的水溶液作為凝結粘合劑在下游引入用于干印刷的靜電調色劑的顏料和其它組分的熔體流中。所描述的技術涉及旨在制造成部件或材料的材料和用于制造構造的方法。相反，本發明涉及用于制備用于著色熱塑性材料的中間體的方法和材料；具體而言，是顏色和添加劑母料。在Stibel等人(5,376,702，1994年12月)中，將單獨的熔融聚合物料流與添加劑合并，然后與主進料再合并。相反，本發明描述了預熔融用作載體或粘合劑的母料配制劑的大部分樹脂組分以提高密度的反直覺法(counter-intuitiveprocess)，以(i)在進料喉管中產生用于添加著色劑和添加劑的額外的自由體積，和(ii)在與樹脂接觸后立即開始顏料潤濕過程。Song等人(2000年1月的6,010,723和較早的專利)描述了將擠出機的輸出物進料到第二擠出機的主進料中，用于通過第二擠出機引入降粘添加劑。而在本發明中，母料配制劑的大部分樹脂組分被預熔融，并且用作載體或粘合劑以使所述配制劑致密化以(i)在進料喉管中產生用于添加著色劑和添加劑的額外的自由體積和(ii)在與樹脂接觸后立即開始顏料潤濕過程。本發明還不同于Corbett1979年8月的4,165,210，其描述了將熔融塑料料流在模具中一起形成層壓結構的概念。本發明和Bekele1990年3月的4,909,726和Herridge等人1997年8月的5,660,922中描述的共擠出方法之間存在類似的差異。在樹脂進料的下游添加顏料的概念是已知的，例如，Silvy等人2002年3月的美國專利6,352,654號和Hossen2004年8月的美國專利6,776,929號描述了通過擠出加工制備導電聚合物，其中將導電炭黑粉末或母料在聚合物進料的下游引入熔體中，其中炭黑是總組合物的次要組分。然而，本發明涉及包含高達總組合物的80％的顏料的下游添加。多種專利描述了填料如短玻璃纖維的下游進料和具有高達70％玻璃纖維的復合材料，其是可商購的。然而，著色劑具有高得多的潤濕表面積，并且如上面所指出，作為次要組分在下游加入。現有技術沒有描述在粉末進料的下游引入預熔融的樹脂載體進料。也沒有為了增加可用于粉末的體積以獲得比先前可能的更高的負載和在接觸時啟動潤濕過程的組合目的的預熔融樹脂進料的概念。本文描述的本發明提供了主進料中的體積增加，其中聚合物熔體進料和著色劑混合物進料在相同的主進料喉管處引入。此外，所述專利沒有一個涉及引入作為第二熔體加工單元的輸出物的熔融料流的聚合物進料，或者在著色劑混合物進料的上游進料樹脂料流。現有技術中引用的方法描述了一種擠出方法，其中在到達下游進料口所在的區域之前，樹脂在擠出機中進行壓縮和熔融。然而，如本文詳細描述的，在單獨的裝置中預熔融樹脂具有如下優點：(i)可以使主擠出機的壓縮、捏合和熔融區域最小化；(ii)該方法更節能，因為更多供應到擠出機的能量用于影響著色劑和添加劑的引入和分散，從而能夠實現更高的生產速率，以及(iii)可以使用簡單的單螺桿擠出機或熔體泵用于預熔融聚合物。基于此，組合系統的總成本可以比常規擠出機單獨的總成本更低或相當。由干燥共混/擠出形成的已知母料通常使用包括熱塑性聚合物、著色劑、分散劑和任選的一種或多種添加劑的方法配制。所述熱塑性聚合物通常稱為“載體”或“載體樹脂”。典型的母料商業配制劑，特別是用著色劑(顏料和染料)的混合物配制的，包括約30重量％的著色劑、約5重量％的分散劑、約10重量％的添加劑和約55重量％的載體。不幸的是，由干燥共混/擠出形成的已知母料，特別是包含著色劑(顏料和染料)的共混物的那些母料具有相對低的著色劑濃度。因此，已經發現許多已知的母料引入了不必要的成本和不希望的量的輔助成分，如載體基質。特別是在含有相對高比例的有機顏料的著色劑配制劑的情況下，由于分散不充分，更高的著色劑負載不能用于由干顏料制備的已知母料中。著色劑顆粒的不充分分散會導致最終產品的物理和機械性能如拉伸強度、撓曲模量、伸長率和沖擊強度的降低。而且，顏料聚集體會導致影響部件外觀的表面缺陷。常規生產的母料中有機顏料分散可以通過使用主要或完全粉末化或細粒化的樹脂來改進。然而，這種實踐導致引入具有比與樹脂粒料的混合物明顯更低的堆密度的樹脂、著色劑和其它成分的干燥共混混合物。在任何給定時間將較少的材料引入到擠出機中，導致加工速率的顯著降低。已知的干燥共混/擠出母料組合物的另一個缺點是不能顯著改善所述母料本身和最終產品的可加工性。已知的干燥共混/擠出母料加工的另一個缺點是擠出機進料喉管中的共混體積限制。特別是在有機顏料和某些效果顏料如珠光顏料的情況下，由于這些顏料的低堆密度，進料喉管中的固定體積限制了顏料和添加劑負載。類似地，對在進料喉管處引入的材料的量的這些限制顯著降低了擠出產量和著色強度。由于進料喉管中的固定體積引起的問題可以通過使用更薄的葉片(flights)增加進料喉管中的自由體積、在螺桿上增加更深的根部以及延長開口的長度進行緩解；然而，所有這些嘗試將僅在體積空間中提供小的增量增益(例如，10-15％的更多的自由體積空間)，并不提供所需的顏料和添加劑負載的增加，并且犧牲了螺桿的強度和壽命。已知的干燥共混/擠出母料組合物的另一個缺點是不能包括相對顯著量的關于添加劑如紫外光吸收劑、光穩定劑、抗氧化劑和發泡劑的負載。通常，僅在需要時加入添加劑，然后少量加入。否則，認為母料的可加工性將受損。此外，加工已知的干燥共混/擠出母料組合物中的其它缺陷是由擠出機提供的工作低效和擠出循環的長度低效。具體而言，許多能量和停留時間用于熔融聚合物載體而不是分散著色劑。目前，沒有已知的用于提供避免與常規母料相關的上述問題的母料組合物的系統或方法。因此，希望提供一種具有改進的可加工性的母料組合物，其增加了母料組合物的負載以及最終產品的著色，而不犧牲生產速率、生產量、有色部件的物理和機械性能以及表面外觀，同時將較少的載體樹脂引入最終部件中。如本文所述和要求保護的本申請解決了現有技術母料及其開發方法的上述缺點。技術實現要素：在一個方面，本公開內容涉及制備母料的方法，其包括將著色劑、添加劑、熱塑性載體和任選的茂金屬聚合物加工助劑混合，然后將大部分載體樹脂以熔融狀態加入至位于主進料處、主進料上游、主進料下游或其組合的端口。雖然在熔體加工熱塑性塑料中，通常在主進料的下游，將添加劑和著色劑作為單獨的物流引入并不罕見，但是在常規母料加工中將大部分樹脂作為第二擠出機或熔體泵生成的熔體料流引入主擠出機是違反直覺的。本公開內容涉及通過使用分流進料生產的母料組合物，其包括具有著色劑、聚合物加工助劑和任選的添加劑和載體樹脂的主要進料或主進料，以及包括大部分熔融狀態的載體樹脂的第二進料，其連接到與主進料相同的進料、在主進料上游、主進料下游或其組合。所述主進料主要由著色劑、顏料、粉末樹脂、加工助劑和功能添加劑如UV、AO、滑爽劑、抗靜電劑、抗微生物劑、FR等組成。主進料可以是粉末進料、著色劑混合物進料和/或小顆粒進料。另一方面，本公開涉及一種制備著色聚合物的方法，其包括將高負載母料組合物引入可熔體加工的聚合物中以形成熔體進料聚合物組合物，其中所述母料包含著色劑、熱塑性載體、茂金屬聚合物加工助劑和任選的添加劑，并擠出聚合物組合物以形成著色的聚合物。在一個實施方案中，由分流工藝制備高負載和良好分散的母料組合物的方法包括以下步驟：a)在主進料中的混合物中混合著色劑；b)預熔融第二進料中的熱塑性載體；和c)將主進料的混合物與第二進料的熔融的熱塑性載體合并以形成母料組合物。使用來自該方法的母料組合物，可以生產熱塑性制品。在一個實施方案中，所述混合步驟包括在主進料、第二進料或其組合中的添加劑。在一個實施方案中，所述混合步驟包括在主進料中的茂金屬聚合物加工助劑，其中所述茂金屬聚合物加工助劑是聚烯烴。茂金屬聚合物加工助劑可以是通過在茂金屬催化劑存在下使丙烯單體與約2-15％的乙烯共聚單體聚合而獲得的無定形茂金屬聚丙烯共聚物。此外，茂金屬聚合物加工助劑可以顯示約0.87-0.93g/cm3的密度，約80-145℃的滴點和約60-6300mPas的粘度。所述合并步驟可以進一步包括將第二進料供應到由主進料、主進料上游、主進料下游或其組合定位的端口。所述合并步驟可進一步包括在主進料、第二進料或其組合中供應添加劑。添加劑可以選自下組：抗氧化劑、紫外光吸收劑、光穩定劑、阻燃劑、抗菌劑、表面張力降低劑、除臭劑、抗靜電劑、防粘連劑、增塑劑、填料和發泡劑。所述添加劑可進一步包括約0-15重量％的抗氧化劑、約0-45重量％的光穩定劑和約0-45重量％的紫外光吸收劑。在一個實施方案中，所述添加劑為約5-60重量％。所述著色劑可以為約15-80重量％，所述熱塑性載體為約9-60重量％，和所述茂金屬聚合物為約2-20重量％。所述著色劑可以選自下組：有機顏料、無機顏料、單一顏料分散體、染料、涂覆的云母、粉末鋁、熒光增白劑、熒光劑和磷光劑。所述著色劑可包括約5-50重量％的有機顏料。所述著色劑可包括約10-40重量％的有機顏料。所述著色劑可包括約0-80重量％的無機顏料。此外，所述著色劑可包括約3-40重量％的有機顏料和約10-60重量％的無機顏料。所述熱塑性載體可選自以下的至少一種：如下的均聚物和共聚物：聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚甲醛、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚對苯二甲酸丁二醇酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚醚砜、聚砜、聚醚酮、聚苯乙烯共聚物、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物、聚酰胺、聚碳酸酯及其組合。該方法可以進一步包括分散體包(dispersionpackage)。在一個實施方案中，所述分散體包選自下組：蠟、金屬鹽、偶聯劑和表面活性劑。所述分散體包可以為約2-8重量％。該方法可以進一步包括以下之一：阻燃劑、抗菌劑、表面張力降低劑、除臭劑、抗靜電劑、防粘連劑、增塑劑、填料和發泡劑。制備高負載和良好分散的母料組合物的方法可以進一步包括以下步驟：a)將如權利要求1中提供的由分流工藝形成的母料組合物引入可熔體加工的聚合物中以形成進料聚合物組合物，其中所述母料組合物包含顏料、熱塑性載體和大于5重量％至約60重量％的添加劑，其中所述添加劑選自下組：抗氧化劑、紫外光吸收劑和光穩定劑；和b)加工所述聚合物組合物以形成所述母料組合物。附圖說明本公開內容通過參考以下結合下面附圖的詳細描述可以更好地理解，其中：圖1是在一個實施方案中由分流工藝制備高負載和良好分散的母料組合物的工藝流程圖；圖2是在另一個實施方案中由分流工藝制備高負載和良好分散的母料組合物的工藝流程圖；圖3是在又一個實施方案中由分流工藝制備高負載和良好分散的母料組合物的工藝流程圖。具體實施方式現在將詳細參考本教導的示例性實施例，其實施例在附圖中示出。應當理解，在不脫離本教導的相應范圍的情況下，可以利用其它實施方案，并且可以進行結構和功能改變。此外，在不脫離本教導的范圍的情況下，可以組合或改變各實施方案的特征。這樣，以下描述僅以說明的方式呈現，且不應以任何方式限制可對所說明的實施方案做出的各種替代和修改，并且仍在本教導的精神和范圍內。提供了具有著色劑和任選的一種或多種添加劑的母料組合物。本公開內容描述了使用分流進料加工設備制備相對高負載的有色濃縮物和添加劑。本公開內容的母料組合物表現出優異的著色劑分散性、著色性能、增加的添加劑濃度以及改進的可處理性，使得著色的最終產品具有優異的物理和機械強度以及優異的著色。本發明的母料組合物任選地包括茂金屬聚合物加工助劑，其基本上消除了許多在現有技術中遇到的實際問題和限制。所述任選的茂金屬聚合物加工助劑與各種載體樹脂相容，允許降低常規載體樹脂的量，并且還提供了最終產品的更好的機械和物理性能。與已知方法相比，所述母料分流工藝允許著色劑負載的特別增加。隨著著色劑和添加劑的濃度增加，實現所需的最終產品性能要求的母料組合物的量可以明顯低于常規的母料組合物。此外，所述任選的茂金屬加工助劑還改善了母料組合物的可處理性，因為所述母料組合物在較低的溫度下熔融，這允許其更有效地“潤濕”或分布，以提供更好的可加工性和增加的產量。所述母料組合物通常包括著色劑、熱塑性載體和任選的茂金屬加工助劑和添加劑，如抗氧化劑、紫外光吸收劑和光穩定劑。在一個實施方案中，所述茂金屬聚合物加工助劑是通過在茂金屬催化劑存在下使丙烯單體與約2-15％、約2-10％或約5-10％的乙烯共聚單體聚合而獲得的無定形茂金屬聚丙烯共聚物。在一個實施方案中，所述茂金屬聚合物加工助劑顯示約0.87-0.93g/cm3的密度，約80-145℃的滴點和約60-6300mPas的粘度。在一個實施方案中，所述茂金屬聚合物加工助劑可以具有從無定形到高度結晶的范圍。在一個實施方案中，所述加工助劑是茂金屬聚合物，其是其中茂金屬用作聚合催化劑的聚合物的通用術語。所述茂金屬聚合物加工助劑不是如在常規母料中使用的茂金屬樹脂，并且具有與之不同的結構和物理性能。所述茂金屬加工助劑是與其中使用常規的齊格勒催化劑、齊格勒-納塔催化劑等的聚合物相比具有更高的單分散性和更窄的分子量分布(例如，在茂金屬聚乙烯的情況下，Mw/Mn<2)的聚合物。已經發現，所述茂金屬聚合物加工助劑允許大量著色劑在高的添加劑濃度存在下均勻地分散，使得最終產品具有優異的著色以及更好的物理和機械性能。因此，所述組合物可以提供具有優異的機械強度的模塑或擠出制品。因此，所述茂金屬聚合物是優選的加工助劑，因為其具有低滴點、低粘度、低密度和良好的潤濕能力。聚合物的滴點范圍優選為80℃-120℃。所述聚合物的粘度優選為60-6300mPas。所述聚合物的密度優選為0.87-0.93g/cm3。所述茂金屬聚合物在母料組合物中的存在量可高達約20％，優選約4％至約12％。合適的茂金屬聚合物包括丙烯的均聚物或丙烯與一種或多種烯烴的共聚物或接枝有其它聚合物的共聚物。丙烯與乙烯的共聚物是優選的。所述共聚物的乙烯含量為0.1％至約20％，優選約2％至約10％。所述茂金屬聚合物加工助劑與各種載體樹脂高度相容。熱塑性載體的說明性實例是如下的均聚物和共聚物：高和低密度聚乙烯、高和低密度聚丙烯、聚苯乙烯、聚甲醛、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚對苯二甲酸丁二醇酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚醚砜、聚砜、聚醚酮、聚苯乙烯共聚物、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物、聚酰胺如尼龍-6或尼龍-6,6、聚氯乙烯和乙烯與0.1-20mol％的1-丁烯、1-戊烯、1-己烯、4-甲基-1-戊烯、1-辛烯、1-癸烯、1-十一碳烯的共聚物、其它抗沖改性合金，或其混合物。要成為所述母料的聚合物和所述母料的載體聚合物可以是但不是必須是相同的。添加到母料中的著色劑可包含顏料、單一顏料分散體、染料、納米復合材料、涂覆的云母、粉末鋁和其它金屬、熒光增白劑、熒光劑、磷光劑或其混合物。顏料可以是有機顏料和無機顏料中的至少一種或組合，并且沒有特別限制。當使用有機顏料時，所述有機顏料可以以母料組合物的高達約50重量％存在。在一個優選的實施方案中，所述有機顏料以母料組合物的約10至約40重量％的范圍存在。如果使用無機顏料，所述無機顏料可以以母料組合物的高達約75重量％存在。在一個優選的實施方案中，所述無機顏料以母料組合物的約15重量％至約75重量％的范圍存在。在另一個實施方案中，使用有機和無機顏料，并且所述有機顏料可以存在高達約20％，和所述無機顏料可以存在高達約60％。在一個實施方案中，所述有機顏料以約3％至約20％存在，和所述無機顏料以約10％至約60％存在。所述有機顏料的說明性實例包括偶氮和雙偶氮顏料如偶氮和二偶氮色淀、漢撒(Hansas)、苯并咪唑酮、二芳基化物、吡唑酮、黃色和紅色顏料；多環顏料如酞菁、喹吖啶酮、苝、紫環酮、二噁嗪、蒽醌、異吲哚啉、硫靛、二芳基或喹酞酮顏料、苯胺黑或其混合物。所述無機顏料的示例性實例包括無機顏料如氧化鈦、鈦黃、氧化鐵、群青、鈷藍、氧化鉻綠、鉛黃、鎘黃和鎘紅、炭黑顏料及其混合物。所述有機和無機顏料可以單獨使用或組合使用。這些顏料可以是任何形式的干粉、常規或根據該方法制備的單一顏料分散體或其混合物。在一個實施方案中，所述著色劑為約15-80重量％，所述熱塑性載體為約9-60重量％，和所述茂金屬聚合物為約2-20重量％。在另一個實施方案中，所述著色劑選自下組：有機顏料、無機顏料、單一顏料分散體、染料、涂覆的云母、粉末鋁、熒光增白劑、熒光劑和磷光劑。在又一個實施方案中，所述著色劑包含約5-50重量％的有機顏料。在一個實施方案中，所述著色劑包含約10-40重量％的有機顏料。在一個實施方案中，所述著色劑包含約0-80重量％的無機顏料。在一個實施方案中，所述著色劑包含約3-40重量％的有機顏料和約10-60重量％的無機顏料。任選地，所述母料組合物也可包含添加劑。說明性的實例是紫外光吸收劑、光穩定劑、抗氧化劑、阻燃劑、抗菌劑、表面張力降低劑、除臭劑、抗靜電劑、防粘連劑、增塑劑、發泡劑、填料和其它已知的添加劑或其混合物。紫外光吸收劑(UVA)通過吸收光能并將吸收的光能無害地釋放為熱能而使聚合物免受UV光。受阻胺光穩定劑(HALS)清除光氧化過程中形成的自由基中間體。UVA和/或HALS的濃度越高，對于聚合物(母料載體和最終產物)不降解的保護越大，且顏色越不褪色。UVA和HALS可以加入高達母料的約45重量％。優選的UVA和HALS包括來自BASFSE的等級的那些。UVA和HALS的說明性實例包括水楊酸衍生物如水楊酸苯基酯、水楊酸對叔丁酯等，二苯甲酮體系如2,4-二羥基二苯甲酮、2-羥基-4-甲氧基二苯甲酮等，苯并三唑體系如2-(2'-羥基-3'，5'-二叔丁基苯基)苯并三唑、2-(2'-羥基-3'-叔丁基-5'-甲基苯基)-5-氯苯并三唑等，受阻胺體系如雙(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、二甲基琥珀酸酯-1-(2-羥乙基)-4-羥基-2,2,6,6-四甲基哌啶縮合產物，2-羥基二苯甲酮如2,4-二羥基二苯甲酮、2-羥基-4-甲氧基二苯甲酮、2-羥基-4-辛氧基二苯甲酮和5,5'-亞甲基雙(2-羥基-4-甲氧基二苯甲酮)；2-(2'-羥基苯基)苯并三唑，例如2-(2'-羥基-5'-甲基苯基)苯并三唑、2-(2'-羥基-5'-叔辛基苯基)苯并三唑，-(2'-羥基-3'，5'-二叔丁基苯基)苯并三唑、2-(2'-羥基-3'，5'-二叔丁基苯基)-5-氯苯并三唑，2-(2'-羥基-3'-叔丁基-5'-甲基苯基)-5-氯苯并三唑、2-(2'-羥基-3'，5'-二枯基苯基)苯并三唑和2,2'-亞甲基雙(4-叔辛基-6-苯并三唑基)苯酚；苯甲酸酯，例如苯基水楊酸酯、間苯二酚單苯甲酸酯、2,4-二叔丁基苯基-3'，5'-二叔丁基-4'-羥基苯甲酸酯和十六烷基-3,5-二叔丁基-4-羥基苯甲酸酯；取代的草酰替苯胺，例如2-乙基-2'-乙氧基草酰替苯胺和2-乙氧基-4'-十二烷基草酰替苯胺；氰基丙烯酸酯，例如乙基-α-氰基-β，β-二苯基丙烯酸酯和甲基-2-氰基-3-甲基-3-(對-甲氧基苯基)丙烯酸酯，以及任何其它已知的UVA，或其混合物。HALS的其它說明性實例包括2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基硬脂酸酯、1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基硬脂酸酯、2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基苯甲酸酯、雙(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、雙(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、四(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)-1,2,3,4-丁烷四羧酸酯、四(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)-1,2,3,4-丁烷四羧酸酯、雙(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)-二(十三烷基)-1,2,3,4-丁烷四羧酸酯、雙(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)-2-丁基-2-(3'，5'-二叔丁基-4-羥基芐基)丙二酸酯、1-(2-羥乙基)-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶醇/琥珀酸二乙酯縮聚物、1,6-雙(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基氨基)己烷/二溴乙烷縮聚物、1,6-雙(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基氨基)己烷/2,4-二氯-6-叔辛基氨基-s-三嗪縮聚物、1,6-雙(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基氨基)己烷/2,4-二氯-6-嗎啉基-s-三嗪縮聚物等，或其混合物。包括加工穩定劑在內的抗氧化劑可以加入到母料組合物中高達所述母料的約15重量％。過氧化物聚合物降解通常在加工過程中(例如由于熱或剪切)或在曝光時發生。在此期間可形成過氧化物自由基，其又可導致形成過氧化物。將抗氧化劑摻入聚合物中以穩定過氧化物自由基防止降解。當保持了聚合物的初始分子量和/或初始顏色時，則實現了最佳的聚合物穩定性。因此，本發明的母料組合物通過實現較高的添加劑濃度而不犧牲著色劑濃度提供了較高程度的保護。在一個實施方案中，UVA(和/或HALS)和抗氧化劑可以加入高達母料的約60重量％。在這樣的實施方案中優選將UVA(和/或HALS)加入高達母料的約45重量％，和將抗氧化劑加入高達母料的約15重量％。位阻酚或HALS是優選的抗氧化劑，特別是來自BASFSE的等級的空間受阻酚。抗氧化劑的其它示例性實例包括酚體系如2,6-二叔丁基對甲酚、季戊四醇-四-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸酯甲基苯酚、十八烷基-3-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸酯等，磷體系如三(2,4-二叔丁基苯基)磷酸酯、二硬脂酰季戊四醇二磷酸酯(distearylpnetaerythritoldiphophate)、四(2,4-二叔丁基苯基)-4,4'-亞聯苯基膦酸酯等，硫體系如二硬脂酰-3,3'-硫代二丙酸酯、季戊四醇-四-(3-月桂基硫代丙酸酯)，受阻酚型抗氧化劑和過氧化物分解劑，HALS(如上所述)，或其混合物。受阻酚型抗氧化劑的說明性實例是2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚、苯乙烯化苯酚、正十八烷基-3-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸酯、2,2'-亞甲基雙(4-甲基-6-叔丁基苯酚)、2-叔丁基-6-(3-叔丁基-2-羥基-5-甲基芐基)-4-甲基苯基丙烯酸酯、2-[1-(2-羥基-3,5-二叔戊基苯基)乙基]-4,6-二叔戊基苯基丙烯酸酯、4,4'-亞丁基雙(3-甲基-6-叔丁基苯酚)、4,4'-硫代-雙(3-甲基-6-叔丁基苯酚)、烷基化雙酚、四[亞甲基-3-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸酯]甲烷、3,9-雙[2-{3-(3-叔丁基-4-羥基-5-甲基苯基)丙酰氧基}-1,1-二甲基乙基]-2,4,8,10-四氧雜螺[5.5]十一烷或其混合物。過氧化物分解劑的說明性實例是有機磷型過氧化物分解劑如亞磷酸三壬基苯酯、亞磷酸三苯酯和亞磷酸三(2,4-二叔丁基苯)酯；和有機硫代型過氧化物分解劑如二月桂基-3,3'-硫代二丙酸酯、二肉豆蔻基-3,3'-硫代二丙酸酯、二硬脂酰基-3,3'-硫代二丙酸酯、季戊四醇四(3-月桂基硫代丙酸酯)、雙十三烷基-3,3'-硫代二丙酸酯和2-巰基苯并咪唑，或其混合物。阻燃劑的說明性實例是磷酸體系如磷酸烯丙基二烯丙酯、磷酸甲苯基二苯酯、磷酸辛基二苯酯、磷酸三烯丙酯、磷酸三丁酯、磷酸三苯酯、磷酸三(β-氯乙基)酯、磷酸三(二氯丙基)酯，磷酸三(2,3-二溴丙基)酯、磷酸三(溴-氯丙基)酯等，氯體系如氯化石蠟、氯化聚苯、全氯五環癸烷等，溴體系如四溴乙烷、四溴丁烷、六溴苯、十溴二苯醚、聚二溴苯醚、雙(三溴苯氧基)乙烷、亞乙基雙溴降冰片烷二羧酸酰亞胺(ethylenebisbromonorbornanedicarboxylmide)、亞乙基雙四溴鄰苯二甲酰亞胺等，反應型如氯菌酸酐、四溴鄰苯二甲酸酐、四溴雙酚A、二乙氧基(dietoxy)-雙-(2-羥乙基)-氨基甲基磷酸酯、dibormcresylalycidyl醚等，或其混合物。抗菌劑的說明性實例包括基于酚醚的抗菌劑如在分子內骨架中具有酚基的那些，例如10,10'-氧基雙苯氧雜胂等；天然抗菌劑，如具有環庚三烯酚酮作為中心骨架的那些，例如扁柏酚、β-多巴林(beta-dolabulin)等，作為脂肪酸的甘油酯，低級脂肪酸單甘油酯，蔗糖脂肪酸酯，聚甘油脂肪酸酯，例如辛酸單甘油酯、癸酸單甘油酯、月桂酸單甘油酯、棕櫚酸糖酯、單癸酸十甘油酯、辛酸六甘油酯等，沸石基化合物、沸石基化合物中的部分或全部可離子交換的離子，例如可以例舉的是部分或全部的鈉離子、鈣離子、鉀離子、鎂離子、鐵離子等被具有抗菌性的離子如銀離子、銅離子、鋅離子、銨離子等取代。這些化合物可以單獨使用或其兩種或更多種組合使用。填料通常是不貢獻于顏色的便宜的顆粒材料。填料的說明性實例尤其包括滑石、云母、粘土、納米粘土、二氧化硅或其混合物。本文所述的母料組合物可以含有其它添加劑或成分，并且不應限于所述的配制劑。在一個實施方案中，可以以高達母料的約25重量％的量將分散體包添加到母料組合物中。在另一個實施方案中，所述分散體包以基于所述母料重量的約2％至約8％的量添加。所述分散體包可以是蠟、金屬鹽、表面活性劑、偶聯劑、有機金屬化合物及其混合物。說明性實例包括常規的聚乙烯和聚丙烯蠟及其衍生物如酸改性的產物和酸改性的產物的金屬鹽，以及硬脂酸鋅、硬脂酸鎂、硬脂酸鋁、硬脂酸鈣和亞乙基雙硬脂酰胺及其混合物。在實際混合母料之前，如果需要，可以預混合主要進料和第二進料中的每一種的組分，對于其可以使用鼓式或轉鼓式混合器。在實際的干燥共混混合過程中，可以在槳片型混合器中進行混合。在一個實施方案中，將著色劑共混物與一些蠟在高強度混合器中混合，直到蠟熔融并包封所述著色劑，得到良好分散的致密的著色劑共混物。另外的分散在擠出機，例如單螺桿或雙螺桿擠出機中進行，然而，可以使用本領域已知的任何合適的設備。示例性實例包括布氏(Buss)捏合機、行星輥擠出機、開放式雙槽捏合機、快速攪拌器、內部熔劑混合器如班伯里混合器和法雷爾連續混合器等。在主要或主進料中，以干燥共混/擠出配置加工以下物質：著色劑和任選的添加劑、載體樹脂和聚合物加工助劑。在一個實施方案中，主進料中的載體樹脂可以以總配制劑重量的高達約10％存在且可以在干燥共混階段中與主進料中的顏料和添加劑共混以幫助顏料潤濕過程。或者，可不將載體樹脂加入到主進料中。所述主進料與第二進料在主進料口、主進料口上游、主進料口下游或其組合處連接。如圖1所示，示出了工藝流程圖，其中主進料在第二進料的上游，在圖2中，第二進料在主進料的上游示出，在圖3中，主進料和第二進料在相同的進料口連接。如圖所示，進料口可以表示計量器、閥、開口及其任何組合。輸送區域示出了材料至熔融、分散和計量區域的輸送，其可以包括但不限于捏合、壓縮、反轉元件等。在一個實施方案中，所述第二進料包括大部分熔融狀態的載體樹脂。全部或大部分載體樹脂可通過第二進料引入母料中。在替代的實施方案中，第二進料在熔融狀態在上游或下游經由約8L/D的第二進料口引入。所述第二進料可以通過相對小的第二擠出機，如低L/D單螺桿擠出機或熔體泵生產。在一個實施方案中，所述第二進料可以通過側進料引入。在一個實施方案中，與來自主進料流的低熔體/高加工粉末相比，第二進料流中的預熔融樹脂載體具有增加的熔體流動。來自第二進料的載體樹脂作為熔體料流的引入導致與粒料、薄片或粉末的堆密度相比更高密度的組合物。主要/主和第二進料的組合允許通過主進料引入更大體積的著色劑和添加劑。含有熔融載體樹脂的第二進料在與來自主料流的混合物接觸后立即潤濕顏料。第二進料的使用從維護和清潔來看提供了益處，因為僅當樹脂改變或變化時，相應的第二擠出機或熔體泵才需要轉換，使得僅需要使用下一種樹脂的簡單吹掃。基于此，在第二進料中添加載體料流節省了關于至少第二進料擠出機/熔體泵的維護和清潔方面的時間和金錢。使用第二進料的另外的益處包括具有用于在擠出機中加工和用熔融聚合物潤濕的活性成分的額外空間，其在擠出機中比粒料形式占據更少的自由體積。這允許處理增加的低堆密度成分的負載。此外，無論是與主進料同時、在其上游或下游，使用第二進料都增加了擠出機通過如下可提供的工作效率：用具有將早期潤濕并增加粉末成分密度的低溫熔融茂金屬聚合物和分散助劑的低堆密度成分填充葉片，使得一旦熔融樹脂以其最致密的狀態引入，擠出機的葉片充滿母料，與部分充滿(例如1/4或1/2)相反，如常規母料擠出方法的那些。填充葉片允許增加擠出機內的工作和壓力，這有助于分散和高的生產率。相應地，使用第二進料的另一個優點是可以縮短擠出時間的長度，因為樹脂不需要熔融，并且提高了利用全部葉片的效率。使用第二進料允許許多益處而不犧牲生產率。在一個實施方案中，第二進料作為經由單螺桿或連續混合器操作的連續方法進行加工。在另一個實施方案中，第二進料以分批法進行加工。此外，第二進料可通過使用具有最小混合的溫和螺桿配置進行加工，仍然保持母料組合物具有高負載。在一個實施方案中，第二進料與溫和的螺桿配置、主要是捏合機的分散螺桿、單螺桿擠出機或雙螺桿擠出機配對。在另一個實施方案中，主進料和第二進料可以在第一進料喉管引入，并且仍然保持母料配制劑具有至少50％的無機顏料負載。在示例性實施方案中，如下表1、2、3和4中所示，對于紅色(用于聚烯烴的紅色配制劑)、綠色(用于聚烯烴的綠色配制劑)、紫色(用于聚烯烴的紫色珍珠配制劑)和黃色(用于聚烯烴的黃色配制劑)著色母料組合物的一組試驗由本文所述的分流工藝配制，并與由如下所示的干燥共混/擠出工藝開發配制的常規母料進行比較。將著色進料流的組分干燥共混，然后在熔融樹脂進料流的上游引入。如本文所提及，配方根據美國專利7,442,742號開發，其中G2是由位于北卡羅來納州Salisbury的CarolinaColorCorporation擁有的注冊商標。表1-用于聚烯烴的紅色配制劑G2配方60:40分流65:35分流70:30分流75:25分流組分％總量％總量％總量％總量％總量顏料紅12211.8613.4714.5915.7216.84顏料紅1014.144.705.095.495.87顏料紅17012.6514.3715.5716.7717.96聚合物加工助劑5.004.735.135.525.91分散助劑3.003.784.104.424.73PE薄片20.0018.9220.5022.0823.65PE粒料43.3340.0035.0030.0025.00顏料負載v.標準100％114％123％132％142％表1說明了由分流形成的各種母料組合物的用于聚烯烴的紅色配制劑的顏料負載，其中主進料與第二進料的重量比例為60:40、65:35、70:30或75:25。隨著主進料與第二進料的比例增加，顏料的負載也增加。如表1所示，75:25的分流導致紅色顏料比G2配方高大約42％的負載的更高的堆密度。表2-用于聚烯烴的綠色配制劑表2說明了由分流形成的各種母料組合物的用于聚烯烴的綠色配制劑的顏料負載，其中主進料與第二進料的重量比例為60:40、65:35、70:30、75:25或80:20。與上述表1類似，隨著主進料與第二進料的比例增加，顏料的負載也增加。如表2所示，80:20的分流導致綠色顏料比G2配方高大約48％的負載的更高的堆密度。在示例性實施方案中，如下表3和4中所示，對于紫色(用于聚烯烴的紫色珍珠配制劑)和黃色(用于聚烯烴的黃色配制劑)著色母料組合物的一組試驗由本文所述的分流工藝配制，并與由干燥共混/擠出工藝開發的常規母料進行比較：表3-用于聚烯烴的紫色珍珠配制劑G2配方65:35分流80:20分流組分％總量％總量％總量紫色緞光珍珠5.906.858.44紫色閃光珍珠5.906.858.44紅色緞光珍珠4.725.496.75顏料藍299.4410.9713.51顏料紅1221.131.321.62聚合物加工助劑4.004.645.72分散助劑4.504.995.79礦物油2.002.322.86滑爽劑13.3415.4919.07PP薄片5.005.817.15PP粒料44.0635.0020.00顏料負載v.標準100％112％142％表3說明了由分流形成的各種母料組合物的用于聚烯烴的紫色珍珠配制劑的顏料負載，其中主進料與第二進料的重量比例為65:35或80:20。與上述表1和2類似，隨著主進料與第二進料的比例增加，顏料的負載也增加。如表3所示，80:20的分流導致紫色顏料比G2配方高大約42％的負載的更高的堆密度。含有80:20分流的共混物包括大約58％的活性成分(例如顏料和滑爽劑)，包括大約19％的滑爽劑。由于主擠出機的L/D減小，與常規母料制備雙螺桿上運行的G2配方相比，紫色珍珠具有更亮的外觀和更小的粒度減小。表4-用于聚烯烴的黃色配制劑G2配方60:40分流70:30分流組分％總量％總量％總量顏料白60.551.181.38顏料黃1095.5111.7713.73顏料1105.5111.7713.73溶劑黃334.419.4110.99分散助劑2.104.485.23SAN粉末10.0021.3824.94ABS粒料71.9340.0030.00顏料負載v.標準100％212％248％表4說明了由分流形成的各種母料組合物的用于聚烯烴的黃色配制劑的顏料負載，其中主進料與第二進料的重量比例為60:40或70:30。與上述表1、2和3類似，隨著主進料與第二進料的比例增加，顏料的負載也增加。如表4所示，70:30的分流導致黃色顏料比G2配方高大約48％的負載的更高的堆密度。含有70:30分流的共混物除了大約11％的染料之外還包括超過大約27％的難以分散的有機顏料。表3和4中所述的每種比率已經通過灰分試驗和通過模塑板驗證。母料可以引入任何相容的聚合物中并進行加工。應當理解，本公開內容的母料組合物可用于著色形成各種形狀如片材、薄膜、管、瓶、容器、模塑產品和其它模塑品的聚合物。術語加工在本文中用于描述聚合物轉化為所需形狀的制品。加工的說明性實例是擠出模塑、注塑、吹塑、壓縮模塑和壓延。將母料加入到可熔體加工的聚合物中可以通過本領域已知的任何方法完成。可以使用與制備母料本身相同的方法。應當理解，母料載體聚合物可以與可熔體加工的聚合物相同或不同。母料組合物可以通過間歇或連續方法引入和加工。在一個說明性實施方案中，可將母料引入可熔體加工的聚合物中，并在橡膠配混機、簡單捏合機或班伯里或其它密煉機中或在混合擠出機中進行加工。或者，母料可通過適當的裝置計量加入擠出機的進料段。連續方法可以例如在快速混合器、單螺桿擠出機、雙螺桿擠出機、布氏捏合機、行星輥擠出機、開口雙槽捏合機或快速攪拌器中進行。連續法是優選的。雖然已經在所附實施方案和前面的詳細描述中描述了本教導的實施方案，但是應當理解，本教導不僅限于所公開的實施方案，而是本文描述的教導能夠進行多種重排、修改和取代。當前第1頁1 2 3