CN116814006A - 一种功能母粒及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种功能母粒及其制备方法和应用，按重量份数计，包括：基体塑胶20～90份、粉状胶体光子晶体5～80份、相容剂1～10份、扩散剂0.5～5份、抗氧剂0.3～1份、紫外线吸收剂0.1～0.5份、0.2‑1.0份抗水解剂；其中，基体塑胶在波长400nm～800nm的透光度≥70％，基体塑胶的成型温度≤270℃；粉状胶体光子晶体包括纳米微球和载体树脂。相比于现有技术，本发明的功能母粒，含光子晶体三维微纳结构，能够对特定角度、特定波长的光进行选择性调控形成对应的结构色，还可以获得不同的颜色，实现功能母粒随角异色、动态变色功能；且还具有不褪色、不含有化学色素与塑胶相容性较好的优势特征。

Description

一种功能母粒及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域，更具体地说，是涉及一种功能母粒及其制备方法和应用。

背景技术

随角异色是指在光线下从不同的角度观察可呈现出不同颜色的现象。换言之，当观察者不动，光源角度发生变化，也可呈现出不同的颜色。在自然界中常见这种现象，如同紫蝶、孔雀、变彩蛋白石等等。随着人类社会对美好生活的不断追求，研究具有随角异色、动态变色的功能材料并开发其在各个领域中的应用已经成为方兴未艾的热点课题。

目前在塑胶行业常用的随角异色、动态变色功能材料包括变色龙颜料。变色龙颜料是以多种材料作为基片,并在基片表面包覆多种金属氧化物,从而随观察角度的变化而得到不同颜色的颜料，一般其表面会进行有机或无机颜料着色，含有化学色素。将变色龙颜料应用于塑胶行业，由于变色龙颜料基片难以呈现平行有序排列，塑胶制品往往存在随角异色、动态变色效应不明显的问题。此外，变色龙颜料与塑胶相容性差，变色龙颜料制备的塑胶制品存在明显熔接痕的问题。

有鉴于此，如何拓展随角异色、动态变色的功能材料在塑胶中的广泛应用，确有必要提供一种解决上述技术问题的技术方案。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明目的之一提供一种功能母粒，以解决目前变色龙颜料应用于塑胶中存在相容性差，且含化学色素和随角异色、动态变色效应不明显的问题。

本发明技术方案如下所述：一种功能母粒，按重量份数计，包括：基体塑胶20～90份、粉状胶体光子晶体5～80份、相容剂1～10份、扩散剂0.5～5份、抗氧剂0.3～1份、紫外线吸收剂0.1～0.5份、抗水解剂0.2-1.0份；

其中，所述基体塑胶在波长400nm～800nm的透光度≥70％，所述基体塑胶的成型温度≤270℃；所述粉状胶体光子晶体包括纳米微球和载体树脂。

进一步地，按重量份数计，基体塑胶40～90份、粉状胶体光子晶体8～60份、相容剂1～10份、扩散剂0.5～5份、抗氧剂0.3～1份、紫外线吸收剂0.1～0.5份、抗水解剂0.2-1.0份；所述基体塑胶在波长400nm～800nm的透光度≥90％。

进一步地，所述纳米微球在所述粉状胶体光子晶体中的重量占比为50％～80％，所述载体树脂在所述粉状胶体光子晶体中的重量占比为20％～50％；所述纳米微球的粒径为10nm～600nm。

进一步地，所述粉状胶体光子晶体由胶体光子晶体膜经冷冻超微破碎或气流超微粉碎后制得；所述胶体光子晶体膜的厚度为10～100μm，所述粉状胶体光子晶体的细度为50～500目。

进一步地，所述胶体光子晶体膜的制备方法为：所述纳米微球通过自组装在所述载体树脂中进行有序排列形成三维微纳结构，固化后得到胶体光子晶体膜；所述胶体光子晶体膜的厚度为15～50μm，所述粉状胶体光子晶体的细度为100～300目；所述纳米微球为高分子合成微球，所述载体树脂为光固化树脂。

进一步地，所述高分子合成微球为聚苯乙烯微球，所述光固化树脂为水性光固化聚丙烯酸酯树脂。

进一步地，所述基体塑胶为PP、PE、ABS、AS、BS、PS、PC、PMMA、TPU、EVA、PET、PA、TPE中的至少一种；所述相容剂为非反应型相容剂；所述非反应型相容剂包括EAA、EEA、EMA、EVA、CPE、SEBS中的至少一种；所述扩散剂包括季戊四醇酯、液态石蜡、聚乙烯蜡、氧化聚乙烯蜡、二甲基硅油、硬脂酸、硬脂酸盐、乙撑双硬脂酸酯、乙撑双油酸酰胺中的至少一种；所述抗氧剂包括受阻酚类、亚磷酸酯类、硫代类、复合类、受阻胺类中的至少一种；所述紫外线吸收剂包括水杨酸酯类、苯酮类、苯并三唑类、取代丙烯腈类、三嗪类、受阻胺类中的至少一种；所述抗水解剂包括异氰酸酯类化合物、噁唑啉类化合物、酸酐类化合物、环氧类化合物、碳化二亚胺和聚碳化二亚胺中的至少一种。

进一步地，所述基体塑胶为PP、EVA、PS、TPU、TPE中的至少一种；所述非反应型相容剂为EVA；所述扩散剂为季戊四醇酯和二甲基硅油；所述抗氧剂为受阻酚类和亚磷酸酯类；所述紫外线吸收剂为苯并三唑类；所述抗水解剂为碳化二亚胺和/或聚碳化二亚胺。

本发明目的之二在于提供一种上述所述的功能母粒的制备方法，包括以下步骤：

按重量份数称取各组分，基体塑胶20～90份、粉状胶体光子晶体5～80份、相容剂1～10份、扩散剂0.5～5份、抗氧剂0.3～1份、紫外线吸收剂0.1～0.5份、抗水解剂0.2-1.0份，并干燥所述粉状胶体光子晶体；

干燥后各组分搅拌混合，在温度≤270℃下挤出造粒，得功能母粒。

本发明目的之三在于提供一种如上述所述的功能母粒在塑胶制品中的应用。

根据上述方案的本发明，相比于现有技术，其有益效果在于：本发明提供的功能母粒，采用纳米微球在载体树脂中自组装构筑光子晶体三维微纳结构，得到的胶体光子晶体以粉状分散在具有较高透光度的基体塑胶中，可见光能照射进并作用于纳米微球，三维微纳结构形成光子带隙，能够对特定角度、特定波长的光进行选择性调控，形成对应的结构色，并通过对入射光的反射、折射以及衍射获得不同的颜色，实现功能母粒随角异色、动态变色功能；另外，采用的基体塑胶成型温度≤270℃，在制备过程中较低的成型温度可以避免粉状胶体光子晶体发生热降解，避免破坏内部的三维微纳结构。此外，本发明的功能母粒还具有不褪色、不含有化学色素及与塑胶相容性好的优势特征，不仅有效降低了环境污染和碳足迹，且制得的塑胶制品也更加美观。

附图说明

图1为本发明颜色测试目测角度示意图；

图2为本发明实施例1中的PP绳带拉头外套的示意图；

图3为本发明实施例7中的TPU绳带拉头的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例的详细描述和附图用于示例性地说明本发明的原理，但不能用来限制本发明的范围，即本发明不限于所描述的实施例。

本发明第一方面旨在提供一种功能母粒，按重量份数计，包括：基体塑胶20～90份、粉状胶体光子晶体5～80份、相容剂1～10份、扩散剂0.5～5份、抗氧剂0.3～1份、紫外线吸收剂0.1～0.5份、抗水解剂0.2-1.0份；

其中，所述基体塑胶在波长400nm～800nm的透光度≥70％，所述基体塑胶的成型温度≤270℃；所述粉状胶体光子晶体包括纳米微球和载体树脂。

本发明利用粉状胶体光子晶体与基体塑胶及各助剂组合配比，挤出造粒制备功能母粒，各组分相容性好，分散均匀，结构色的亮度和饱和度好，随角异色、动态变色连续性强，敏感度高并且变色效果明显，有效解决了目前变色龙颜料应用于塑胶中存在相容性差，且含化学色素和随角异色、动态变色效应不明显的问题。

优选的，按重量份数计，基体塑胶40～90份、粉状胶体光子晶体8～60份、相容剂1～10份、扩散剂0.5～5份、抗氧剂0.3～1份、紫外线吸收剂0.1～0.5份、抗水解剂0.2-1.0份。

其中，本发明的基体塑胶优选为热塑性塑胶，受热软化，可反复塑制并可回收利用，拓展了功能母粒的应用范畴。同时选择成型温度≤270℃的热塑性塑胶，可避免较高成型温度下粉状胶体光子晶体发生热降解的问题，从而保证粉状胶体光子晶体内部的三维微纳结构不被破坏。此外，基体塑胶还应满足在波长400nm～800nm的透光度≥70％，保证可见光下的透光度，可增强作用于粉状胶体光子晶体的入射光强度，保证粉状胶体光子晶体产生结构色的亮度和色泽，由此保证功能母粒的随角异色、动态变色效果。优选的，基体塑胶在波长400nm～800nm的透光度≥90％，越高的透光度，作用于粉状胶体光子晶体的入射光强度越大，粉状胶体光子晶体产生结构色的亮度、色泽越好，功能母粒的随角异色、动态变色效果越佳。

在一些实施例中，基体塑胶可为PP、PE、ABS、AS、BS、PS、PC、PMMA、TPU、EVA、PET、PA、TPE中的至少一种。透光度≥90％的热塑性塑胶，可优选为高透PP、高透EVA、高透PS、高透TPU。

在一些实施例中，按重量份数计，基体塑胶可为20～30份、30～40份、40～50份、50～60份、60～70份、70～80份或80～90份。优选的，基体塑胶为40～90份。

基体塑胶的含量随粉状胶体光子晶体的含量而调整，当基体塑胶的质量含量较高(大于或等于70％)，即粉状胶体光子晶体的含量较低时，本发明功能母粒可直接作为塑胶母粒用于注塑、挤出、压延、吹塑、流延等多种成型工艺中，从而制备具有随角异色、动态变色功能的塑胶制品，塑胶制品不褪色且不含化学色素。而如果基体塑胶的含量较低，即粉状胶体光子晶体的质量含量较高(大于或等于15％)时，本发明功能母粒可按照一定比例加入到对应的的原生塑胶(是指与功能母粒中的基体塑胶种类、型号相同的原料)中进行混合，以降低粉状胶体光子晶体的含量，提高基体塑胶的含量，然后再应用于注塑、挤出、压延、吹塑、流延等多种成型工艺中，从而制备具有随角异色、动态变色功能的塑胶制品，塑胶制品不褪色以及不含化学色素。

在一些实施例中，按重量份数计，粉状胶体光子晶体可为5～10份、10～20份、20～30份、30～40份、40～50份、50～60份、60～70份或70～80份。优选的，按重量份数计，粉状胶体光子晶体为8～60份。

当制备粉状胶体光子晶体质量含量大于50％的高浓缩功能母粒时，可优选采用高透明EVA的基体塑胶匹配使用，EVA高浓缩功能母粒可以加入大部分的塑胶中进行比例调配，降低粉状胶体光子晶体的含量后，再应用于注塑、挤出、压延、吹塑、流延等多种成型工艺中，从而制备具有随角异色、动态变色功能的塑胶制品，塑胶制品不褪色以及不含化学色素。此外，制备EVA高浓缩功能母粒可以减少功能母粒造粒制备成本，提高功能母粒生产效率。

其中，粉状胶体光子晶体包括的纳米微球，是指粒径为纳米级的聚合物小颗粒，原料易得，制备方法简单，粒径和分散性控制工艺成熟，其自组装成有序的三维微纳结构，可形成光子带隙，能够对特定角度、特定波长的光进行选择性调控，形成对应的结构色，并通过对入射光的反射、折射以及衍射获得不同的颜色，实现粉状胶体光子晶体随角异色、动态变色功能。结构显色不需要化学色素，利用三维微纳结构显色，只要材料的折射率和形状不变，也不存在会褪色的问题，有效地降低了环境污染和碳足迹。优选的，纳米微球优选为高分子合成微球，采用高分子合成纳米微球，单体可通过自组装在载体树脂中进行三维有序排列，构筑的内部微纳结构更加稳固，结构色的显色效果更好。更优选的，纳米微球优选为聚苯乙烯微球。

而载体树脂作为支撑载体，纳米微球采用自组装在载体树脂中进行有序排列形成三维微纳结构，然后再通过载体树脂的固化得到胶体光子晶体膜，进而得到粉状胶体光子晶体。本发明的载体树脂优选为光固化树脂，具有良好的透明性，光线透过载体树脂，纳米微球构筑定型的三维微纳结构可以在所有方位显现出结构色，不受特定的视觉方位限制。得到的粉状胶体光子晶体再分散在基体塑胶中，不会存在二次有序排列的困扰，全方位都可以显现出结构色，随角异色、动态变色效应明显，更有效解决了现有变色龙颜料应用于塑胶中含有化学色素以及难以有序排列造成随角异色、动态变色效应不明显的问题。更优选的，载体树脂优选为水性光固化聚丙烯酸酯树脂，水性光固化聚丙烯酸酯树脂与聚苯乙烯微球形成的粉状胶体光子晶体，与基体塑胶组配形成的功能母粒，随角异色、动态变色效应更加明显。

本发明采用的纳米微球，其粒径为10nm～600nm。不同尺寸的纳米微球构成的宏观结构会显示不同的颜色，例如：粒径80nm和200nm的纳米微球三维微纳结构分别呈现绿色和蓝色。本发明可通过调整纳米微球粒径，进而调整粉状胶体光子晶体的结构色，根据生产所需调整其颜色的变化范围，获得可见光谱内不同波长对应的颜色。

在一些实施例中，所述粉状胶体光子晶体由胶体光子晶体膜经冷冻超微破碎或气流超微粉碎后制得；所述胶体光子晶体膜的厚度为10～100μm。优选的，所述胶体光子晶体膜的厚度为15～50μm。

在一些实施例中，所述胶体光子晶体膜的制备方法为：所述纳米微球通过自组装在所述载体树脂中进行有序排列形成内部三维微纳结构，固化后得到胶体光子晶体膜。

先将纳米微球和载体树脂混合制成胶体光子晶体膜后，再通过超微破碎胶体光子晶体膜得到粉末状态，制得的粉状胶体光子晶体体积可控，粉末状态又更容易分散在基体塑胶中，保证了功能母粒随角异色、动态变色的效果。

在一些实施例中，所述粉状胶体光子晶体的细度为50～500目。优选的，所述粉状胶体光子晶体的细度为100～300目。所述粉状胶体光子晶体所容纳的纳米微球数量与粉体的体积成正比，粉体的体积越大，粉体所容纳的纳米微球数量越多，纳米微球数量的多少影响结构色的饱和度以及随角异色、动态变色的连续性和敏感度，具体可根据生产需要选择纳米微球的含量及其粒径。

在一些实施例中，所述纳米微球在所述粉状胶体光子晶体中的重量占比为50％～80％，所述载体树脂在所述粉状胶体光子晶体中的重量占比为20％～50％。具体的，纳米微球的重量占比可为50％、55％、60％、65％、70％、75％或80％，载体树脂的重量占比可为50％、45％、40％、35％、30％、25％或20％。

在一些实施例中，按重量份数计，相容剂可为1～3份、3～5份、5～7份、7～10份。

在一些实施例中，所述相容剂为非反应型相容剂；所述非反应型相容剂包括EAA、EEA、EMA、EVA、CPE、SEBS中的至少一种。当然本发明相容剂也可选择反应型相容剂，但为更好保护粉状胶体光子晶体的内部结构，优选的为非反应型相容剂。相容剂可克服粉状胶体光子晶体与基体塑胶之间相容性较差的问题，有效提高两者共混体系界面的结合强度。相比于常规变色龙颜料与塑胶相容性差，导致变色龙颜料制备的塑胶制品存在明显熔接痕的问题，本发明添加有相容剂，与基体塑胶和粉状胶体光子晶体匹配使用，最终得到的塑胶制品具有较好的外观和力学性能。

优选的，所述非反应型相容剂为EVA。EVA可更好匹配载体树脂为水性光固化聚丙烯酸酯树脂的使用，载体树脂固化后，分子之间呈现交联网状结构，表面极性弱，因此所述粉状胶体光子晶体与所述基体塑胶之间相容性较差，共混体系界面结合强度不高，为此，本发明优选采用EVA。发明人通过实验测试证明，EVA既与粉状胶体光子晶体具有较好的相容性，又与基体塑胶中的大部分材料也具有良好的相容性，通过相容剂EVA，共混体系中粉状胶体光子晶体与基体塑胶之间的界面粘结力增加，共混结构稳定，由此得到的塑胶制品完全不存在熔接痕，更美观，力学性能也更优。

另外，如果基体塑胶直接采用EVA，则相容剂选择其他的，经由本发明的功能母粒得到的塑胶制品同样不会产生熔接痕的问题。

在一些实施例中，按重量份数计，扩散剂可为0.5～1份、1～2份、2～3份、3～4份或4～5份。在本发明功能母粒中添加扩散剂可以改善粉状胶体光子晶体的分散性，避免发生团聚；在本发明功能母粒中粉状胶体光子晶体为分散相，基体塑胶为连续相，扩散剂的添加也可有效提高功能母粒的加工流动性。功能母粒制备过程中，粉状胶体光子晶体分散越均匀，结构显色的连续性更好，功能母粒随角异色、动态变色效应更突出。

在一些实施例中，所述扩散剂包括季戊四醇酯(PETS)、液态石蜡、聚乙烯蜡、氧化聚乙烯蜡、二甲基硅油、硬脂酸、硬脂酸盐、乙撑双硬脂酸酯(EBS)、乙撑双油酸酰胺(EBO)中的至少一种。优选的，所述扩散剂为季戊四醇酯和二甲基硅油，一方面季戊四醇酯和二甲基硅油不影响共混体系透明度，更能保证功能母粒的随角异色、动态变色效应；另一方面在各组份搅拌混合时，二甲基硅油还可以促使粉状胶体光子晶体与基体塑胶之间进行粘附，进一步提高粉状胶体光子晶体在功能母粒中分散均匀性。更优选的，季戊四醇酯和二甲基硅油的复配质量比为1：2。

在一些实施例中，所述抗氧剂包括受阻酚类、亚磷酸酯类、硫代类、复合类、受阻胺类中的至少一种。所述抗氧剂可以抑制、阻止或延迟粉状胶体光子晶体和基体塑胶在加工以及使用过程中发生氧化反应，延长功能母粒使用寿命。优选的，所述抗氧剂为受阻酚类和亚磷酸酯类。更优选的，抗氧剂为受阻酚类抗氧剂1010和亚磷酸酯抗氧剂168复配，复配质量比为1:1。

在一些实施例中，所述紫外线吸收剂包括水杨酸酯类、苯酮类、苯并三唑类、取代丙烯腈类、三嗪类、受阻胺类中的至少一种。所述紫外线吸收剂可以防止粉状胶体光子晶体和基体塑胶在光照作用下发生光分解变色，进而避免影响所述塑胶功能母粒随角异色、动态变色效果。优选的，所述紫外线吸收剂为苯并三唑类。更优选的，紫外线吸收剂为UV-P。

在一些实施例中，所述抗水解剂包括异氰酸酯类化合物、环氧类化合物、噁唑啉类化合物、酸酐类化合物、碳化二亚胺和聚碳化二亚胺中的至少一种。所述抗水解剂通过改变水分解的过程或抑制分解反应，可以延缓或防止粉状胶体光子晶体和基体塑胶在加工以及使用过程中水分解的发生，避免其内部分子链结构遭受破坏，进而防止影响所述塑胶功能母粒随角异色、动态变色效应。特别是，粉状胶体光子晶体含有亲水性基团，更容易发生水分解，添加所述抗水解剂尤显重要。优选的，所述抗水解剂为碳化二亚胺和聚碳化二亚胺。更优选的，抗水解剂为聚碳化二亚胺。

本发明第二方面旨在提供一种上述所述的功能母粒的制备方法，包括以下步骤：

按重量份数称取各组分，基体塑胶20～90份、粉状胶体光子晶体5～80份、相容剂1～10份、扩散剂0.5～5份、抗氧剂0.3～1份、紫外线吸收剂0.1～0.5份、抗水解剂0.2-1.0份，并干燥所述粉状胶体光子晶体；

干燥后各组分搅拌混合，在温度≤270℃下挤出造粒，得功能母粒。

因粉状胶体光子晶体中含有亲水性基团，吸水性高，因此本发明制备方法在各组分混合前先充分干燥粉状胶体光子晶体，而后再搅拌混合，可避免在高温挤出造粒中粉状胶体光子晶体以及基体塑胶发生水解。具体的可采用除湿干燥装置干燥，干燥温度80～100℃，干燥时间≥4小时。如其他组分也存在较多水分，则也干燥后再混合。

搅拌混合时间≥10分钟，以混合均匀各组分，保证结构显色的连续性，随角异色、动态变色的效果。造粒可选择双螺杆挤出机进行造粒，开启真空装置排气，然后在加工温度≤270℃下造粒，避免造粒温度过高而破坏粉状胶体光子晶体内部的微纳结构。

本发明第三方面旨在提供一种如上述所述的功能母粒在塑胶制品中的应用。

具体的，本发明功能母粒可适用于注塑、挤出、压延、吹塑、流延等多种成型工艺，制备出具有随角异色、动态变色功能的塑胶制品。如应用于注塑工艺中，可制备得到具有随角异色、动态变色功能的各类注塑产品；如应用于挤出工艺中，制备得到具有随角异色、动态变色功能的管材、线材、棒材类型材产品；如应用于压延工艺中，制备得到具有随角异色、动态变色功能的板材类片状产品；如应用于吹塑工艺中，制备得到具有随角异色、动态变色功能的瓶类中空产品；如应用于流延工艺中，制备得到具有随角异色、动态变色功能的膜片类复合产品。

为了更好地理解本发明，下面结合附图以及具体实施例对本发明进行进一步的描述，但并不限于以下实施例。

实施例1

一种功能母粒，按重量份数计，包括：基体塑胶PP(型号为福聚烯ST868M)85.7份、粉状胶体光子晶体9份(在功能母粒中的质量含量为9％)、相容剂透明EVA(型号为150W)3份、扩散剂(工业级季戊四醇酯+二甲基硅油按质量比为1:2复配)1.5份、抗氧剂(工业级1010和168按质量比为1:1复配)0.3份、紫外线吸收剂UV-P 0.2份、抗水解剂(工业级聚碳化二亚胺)0.3份；

其中，所述粉状胶体光子晶体包括纳米微球和载体树脂，聚苯乙烯微球粒径70nm，载体树脂为水性光固化聚丙烯酸酯树脂，胶体光子晶体膜的厚度为15μm，粉状胶体光子晶体的细度为150目，聚苯乙烯微球在粉状胶体光子晶体的重量占比为50％，载体树脂在粉状胶体光子晶体的重量占比为50％。

粉状胶体光子晶体的制备方法为：先将聚苯乙烯微球的乳液、第一丙烯酸酯单体、第二丙烯酸酯单体、丙烯酸酯低聚物混合均匀得到浆料，通过聚苯乙烯微球自组装在载体树脂中进行有序排列形成三维微纳结构，然后经过紫外光固化，得到15μm厚的胶体光子晶体膜，再将胶体光子晶体膜经气流超微粉碎后制得粉状胶体光子晶体。

该功能母粒的制备方法为：

(1)称重：按照上述配比，称取各组分；

(2)干燥：将粉状胶体光子晶体进行除湿干燥，干燥温度100℃，干燥时间8小时；其它组分材料吸水性不高，可不干燥；

(3)混合：将干燥后的粉状胶体光子晶体与其它组分材料投入搅拌机内混合，拌料时间15分钟；

(4)挤出造粒：将混合材料投入双螺杆挤出机造粒，加工温度为：1段(落料口)120℃、2段150℃、3段160℃、4段180℃、5段180℃、6段(模头)185℃，开启真空装置排气，挤出切粒，制得PP功能母粒。

将得到的PP功能母粒直接应用于注塑，生产一款具有随角异色、动态变色功能的绳带拉头外套。

具体注塑工艺参数：注塑机选用25T立式注塑机，注塑模具型腔数为1出2穴，产品单重为0.65g，流道水口重量为1.1g，注塑成型温度为一段165℃、二段175℃、三段185℃、四段185℃、五段195℃，注射压力为50kgf/cm²，注射速度为35％，注射时间5s，周期为20s。

实施例2

与实施例1不同的是，基体塑胶和粉状胶体光子晶体的含量，按重量份数计，本实施例的基体塑胶PP(型号为福聚烯ST868M)90份、粉状胶体光子晶体6份(在功能母粒中的质量含量为6％)。

得到的PP功能母粒同样直接应用于注塑，生产一款具有随角异色、动态变色功能的绳带拉头外套。

其余参见实施例1的设置，这里不再赘述。

实施例3

与实施例1不同的是，各组分的含量，按重量份数计，本实施例的基体塑胶PP(型号为福聚烯ST868M)71.5份、粉状胶体光子晶体20份(在功能母粒中的质量含量为20％)、相容剂透明EVA(型号为150W)5份、扩散剂(工业级季戊四醇酯+二甲基硅油按质量比为1:2复配)2.2份、抗氧剂(工业级1010和168按质量比为1:1复配)0.5份、紫外线吸收剂UV-P0.3份、抗水解剂(工业级聚碳化二亚胺)0.5份。

得到的PP功能母粒与PP原料(福聚烯ST868M)按照质量比1:3进行调配，再应用于注塑，此时注塑中的粉状胶体光子晶体的质量含量为5％，生产同一款具有随角异色、动态变色功能的绳带拉头外套。

其余参见实施例1的设置，这里不再赘述。

实施例4

与实施例1不同的是，各组分的含量，按重量份数计，本实施例的基体塑胶PP(型号为福聚烯ST868M)71.5份、粉状胶体光子晶体20份(在功能母粒中的质量含量为20％)、相容剂透明EVA(型号为150W)5份、扩散剂(工业级季戊四醇酯+二甲基硅油按质量比为1:2复配)2.2份、抗氧剂(工业级1010和168按质量比为1:1复配)0.5份、紫外线吸收剂UV-P0.3份、抗水解剂(工业级聚碳化二亚胺)0.5份。

其中，所述粉状胶体光子晶体中的聚苯乙烯微球粒径200nm。

得到的PP功能母粒与PP原料(福聚烯ST868M)按照质量比1:1进行调配，再应用于注塑，此时注塑中的粉状胶体光子晶体的质量含量为10％，生产同一款具有随角异色、动态变色功能的绳带拉头外套。

其余参见实施例1的设置，这里不再赘述。

实施例5

与实施例4不同的是，本实施例将实施例4得到的PP功能母粒与PP原料(福聚烯ST868M)按照质量比1:3进行调配，再应用于注塑，此时注塑中的粉状胶体光子晶体的质量含量为5％，生产同一款具有随角异色、动态变色功能的绳带拉头外套。

其余参见实施例4的设置，这里不再赘述。

实施例6

与实施例4不同的是，各组分的选择，按重量份数计，本实施例的基体塑胶PP(型号为福聚烯ST868M)71.5份、粉状胶体光子晶体20份(在功能母粒中的质量含量为20％)、相容剂透明EVA(型号为150W)5份、扩散剂(工业级季戊四醇酯)2.2份、抗氧剂(工业级1010和168按质量比为1:1复配)0.5份、紫外线吸收剂UV-P 0.3份、抗水解剂(工业级聚碳化二亚胺)0.5份。

得到的PP功能母粒与PP原料(福聚烯ST868M)按照质量比1:1进行调配，再应用于注塑，此时注塑中的粉状胶体光子晶体的质量含量为10％，生产同一款具有随角异色、动态变色功能的绳带拉头外套。

其余参见实施例4的设置，这里不再赘述。

实施例7

一种功能母粒，按重量份数计，本实施例的基体塑胶TPU(型号为科思创3690AU)86.6份、粉状胶体光子晶体10份(在功能母粒中的质量含量为10％)、相容剂透明EVA(型号为150W)1份、扩散剂(工业级季戊四醇酯+二甲基硅油按质量比为1:2复配)1.5份、抗氧剂(工业级1010和168按质量比为1:1复配)0.3份、紫外线吸收剂UV-P 0.2份、抗水解剂(工业级聚碳化二亚胺)0.4份。

其中，所述粉状胶体光子晶体包括纳米微球和载体树脂，聚苯乙烯微球粒径100nm，载体树脂为水性光固化聚丙烯酸酯树脂，胶体光子晶体膜的厚度为15μm，粉状胶体光子晶体的细度为150目，聚苯乙烯微球在粉状胶体光子晶体的重量占比为50％，载体树脂在粉状胶体光子晶体的重量占比为50％。

该功能母粒的制备方法为：

(1)称重：按照上述配比，称取各组分；

(2)干燥：将粉状胶体光子晶体和基体塑胶TPU进行除湿干燥，干燥温度100℃，干燥时间8小时；其它组分材料吸水性不高，可不干燥；

(3)混合：将干燥后的粉状胶体光子晶体、基体塑胶TPU和其它组分材料投入搅拌机内混合，拌料时间15分钟；

(4)挤出造粒：将混合材料投入双螺杆挤出机造粒，加工温度为：1段(落料口)180℃、2段190℃、3段200℃、4段215℃、5段220℃、6段(模头)225℃，开启真空装置排气，挤出切粒，制得TPU功能母粒。

将得到的TPU功能母粒直接应用于注塑，生产一款具有随角异色、动态变色功能的绳带拉头。

具体注塑工艺参数：注塑机选用25T立式注塑机，注塑模具型腔数为1出8穴，产品单重为0.75g，流道水口重量为3.38g，注塑成型温度为一段190℃、二段195℃、三段210℃、四段220℃、五段230℃，注射压力为80kgf/cm²，注射速度为30％，注射时间8s，周期为35s。

对上述实施例1～7得到的塑料制品进行颜色测试。

颜色测试：测试方法为目测，目视角度参见图1所示，将绳带拉头外套组装在黑色绳带内芯上，调整到不同方向观察绳带拉头外套显示的颜色(或是将绳带拉头调整到不同方向,观察绳带拉头显示的颜色)；当绳带拉头外套(或绳带拉头)慢速旋转，观察绳带拉头外套显示颜色的动态变化。

测试结果见下表1和图2～3所示。

表1

由实施例1～7的对比中可以看出，不同纳米微球的粒径，可以使得塑胶制品呈现不同的结构色，如图2～3所示。另外，由实施例1和3以及实施例4～5的对比中可以看出，在一定范围内，具有较高含量的粉状胶体光子晶体，得到的塑胶制品颜色饱和度更高，颜色连续性更好。

相比于变色龙颜料在塑胶制品中所展现的随角异色、动态变色效应，本发明提供的功能母粒，制得塑胶制品产生梦幻般的色彩，具有较为明显的随角异色、动态变色效应，且也不含有化学色素也不存在褪色的问题，塑胶制品也更美观，实用性更强。特别是优选范围内的各组分配比使用，随角异色、动态变色效应明显，颜色饱和度高，颜色连续性好。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

上面结合附图对本发明专利进行了示例性的描述，显然本发明专利的实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明专利的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进将本发明专利的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种功能母粒，其特征在于，按重量份数计，包括：基体塑胶20～90份、粉状胶体光子晶体5～80份、相容剂1～10份、扩散剂0.5～5份、抗氧剂0.3～1份、紫外线吸收剂0.1～0.5份、0.2-1.0份抗水解剂；

其中，所述基体塑胶在波长400nm～800nm的透光度≥70％，所述基体塑胶的成型温度≤270℃；所述粉状胶体光子晶体包括纳米微球和载体树脂。

2.如权利要求1所述的一种功能母粒，其特征在于，按重量份数计，基体塑胶40～90份、粉状胶体光子晶体8～60份、相容剂1～10份、扩散剂0.5～5份、抗氧剂0.3～1份、紫外线吸收剂0.1～0.5份、0.2-1.0份抗水解剂；所述基体塑胶在波长400nm～800nm的透光度≥90％。

3.如权利要求1或2所述的一种功能母粒，其特征在于，所述纳米微球在所述粉状胶体光子晶体中的重量占比为50％～80％，所述载体树脂在所述粉状胶体光子晶体中的重量占比为20％～50％；所述纳米微球的粒径为10nm～600nm。

4.如权利要求1所述的一种功能母粒，其特征在于，所述粉状胶体光子晶体由胶体光子晶体膜经冷冻超微破碎或气流超微粉碎后制得；所述胶体光子晶体膜的厚度为10～100μm，所述粉状胶体光子晶体的细度为50～500目。

5.如权利要求4所述的一种功能母粒，其特征在于，所述胶体光子晶体膜的制备方法为：所述纳米微球通过自组装在所述载体树脂中进行有序排列形成三维微纳结构，固化后得到胶体光子晶体膜；所述胶体光子晶体膜的厚度为15～50μm，所述粉状胶体光子晶体的细度为100～300目；所述纳米微球为高分子合成微球，所述载体树脂为光固化树脂。

6.如权利要求5所述的一种功能母粒，其特征在于，所述高分子合成微球为聚苯乙烯微球，所述光固化树脂为水性光固化聚丙烯酸酯树脂。

7.如权利要求1或2所述的一种功能母粒，其特征在于，所述基体塑胶为PP、PE、ABS、AS、BS、PS、PC、PMMA、TPU、EVA、PET、PA、TPE中的至少一种；所述相容剂为非反应型相容剂；所述非反应型相容剂包括EAA、EEA、EMA、EVA、CPE、SEBS中的至少一种；所述扩散剂包括季戊四醇酯、液态石蜡、聚乙烯蜡、氧化聚乙烯蜡、二甲基硅油、硬脂酸、硬脂酸盐、乙撑双硬脂酸酯、乙撑双油酸酰胺中的至少一种；所述抗氧剂包括受阻酚类、亚磷酸酯类、硫代类、复合类、受阻胺类中的至少一种；所述紫外线吸收剂包括水杨酸酯类、苯酮类、苯并三唑类、取代丙烯腈类、三嗪类、受阻胺类中的至少一种；所述抗水解剂包括异氰酸酯类化合物、噁唑啉类化合物、酸酐类化合物、环氧类化合物、碳化二亚胺和聚碳化二亚胺中的至少一种。

8.如权利要求7所述的一种功能母粒，其特征在于，所述基体塑胶为PP、EVA、PS、TPU、TPE中的至少一种；所述非反应型相容剂为EVA；所述扩散剂为季戊四醇酯和二甲基硅油；所述抗氧剂为受阻酚类和亚磷酸酯类；所述紫外线吸收剂为苯并三唑类；所述抗水解剂为碳化二亚胺和/或聚碳化二亚胺。

9.一种如权利要求1～8任一项所述的功能母粒的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

按重量份数称取各组分，基体塑胶20～90份、粉状胶体光子晶体5～80份、相容剂1～10份、扩散剂0.5～5份、抗氧剂0.3～1份、紫外线吸收剂0.1～0.5份、抗水解剂0.2-1.0份，并干燥所述粉状胶体光子晶体；

干燥后各组分搅拌混合，在温度≤270℃下挤出造粒，得功能母粒。

10.一种如权利要求1～8任一项所述的功能母粒在塑胶制品中的应用。