[发明专利]用于高密度聚乙烯土工膜的炭黑母粒

说明书

技术领域

本发明属于塑料着色技术领域，具体涉及一种用于高密度聚乙烯土工膜的炭黑母粒。

背景技术

土工膜是用于土木工程起防水作用具有极低渗透性的膜状材料。它的水蒸气渗透系数小于1×10^-13g·cm/(cm²·s·Pa)，与传统的防水材料相比，土工膜具有渗透系数低、低温柔性好、形变适应性强、质量轻、强度高、整体连接性好、施工方便等优点。因此它不但能满足水土工程的要求，而且还可以应用于屋顶防漏、园林绿化、河堤坝坡的保土、农田水渠的防渗和水土保持、滩涂围垦造田、环境工程中垃圾填埋、三废处理和环境整治、防止沙漠化等。

对于土工膜材料，要求耐老化、强度高、抗刺穿性好，同时柔软性、可焊性好，以适用于各种复杂的施工现场及恶劣环境。目前使用最广泛的是高密度聚乙烯(HDPE)。通过对膜料防渗、混凝土防渗、浆砌石防渗、沥青防渗等多种防渗方案的对比，高密度聚乙烯原料以其集造价低、防渗性能好、耐低温、耐腐蚀性好等诸多优点于一身而被广泛选用。

在土工膜施工和实际使用过程中，全部或部分土工膜是暴露在室外的，特别是在阳光充足、较为炎热的季节或地区，苛刻的环境会加速材料的老化，因此要求材料有良好的光稳定性和耐热老化性能。较为公认的做法是在聚乙烯中添加炭黑以提高光稳定性，添加良好的抗氧化体系以提高耐热老化性能。

炭黑是塑料工业中的一种重要添加剂，它可以改善塑料的老化、着色及力学性能。炭黑作为一种微粉型的填料被广泛应用于聚乙烯土工膜生产当中。这是由于，对于高密度聚乙烯土工膜来说，炭黑既可以用作颜料，又可以用作抗老化剂，即炭黑可以提供最为经济有效的方式以达到防紫外线老化的目的。大量科学研究证明，具有一定粒径(27nm以下)的炭黑在聚合物中添加量达到2.0％～2.5％(质量分数)，并均匀分散在聚合物中，则其寿命可达50年以上。因此炭黑母粒是制造高密度聚乙烯土工膜的一个非常重要的组成部分。现有技术中，生产高密度聚乙烯土工膜时一般使用普通炭黑母粒品种，难以同时满足其在分散性、相容性、流动性、耐紫外老化性和耐热氧老化性等方面的特殊要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有炭黑高浓度、易分散、流动性好、具有良好的耐紫外老 化性能和耐热氧老化性能、使用时添加少量后就能满足高密度聚乙烯土工膜性能要求的炭黑母粒。

具体而言，本发明涉及以下方面的内容：

一种炭黑母粒，可用于高密度聚乙烯土工膜，制备炭黑母粒时所需原料的各主要组分质量百分比(以炭黑和载体树脂的总质量为基数计算所需主抗氧剂、辅助抗氧剂、润滑剂的质量分数)为：

炭黑：30％-55％；

载体树脂：45％-70％；

主抗氧剂：0.1％-0.4％；

辅助抗氧剂：0.1％-0.4％；

润滑剂：0.1％-0.2％。

具体地，炭黑为现有技术高纯度炉法制备得到的炭黑，炭黑平均的粒径为10-25nm。

具体地，炭黑的优选的质量百分比为：40％-50％；载体树脂的优选的质量百分比为：50％-60％。

载体树脂为线性低密度聚乙烯树脂(LLDPE)，线性低密度聚乙烯树脂的密度为0.920-0.935g/cm³，线性低密度聚乙烯树脂的熔体流动速率为30-60g/10min(190℃，5.0kg砝码)。

具体地，主抗氧剂为两种受阻酚类抗氧剂的混合物，具体为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯和1,3,5-三甲基-2,4,6-三(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)苯，其质量比为1:(0.5～2)。

具体地，辅助抗氧剂为亚磷酸酯类抗氧剂和硫酯类抗氧剂的混合物，其中亚磷酸酯类抗氧剂为三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯，硫酯类抗氧剂为硫代二丙酸二(十八醇)酯，其质量比为1:(0.5～3)。

具体地，润滑剂为硬质酸钙或硬脂酸锌。

所制备的炭黑母粒用于生产高密度聚乙烯土工膜，步骤如下：在土工膜用高密度聚乙烯树脂中添加质量分数为5％-10％的炭黑母粒，进行充分混合，后通过土工膜生产加工设备熔融塑化、挤出吹塑成型、切割收卷得到高密度聚乙烯土工膜成品。

所述炭黑母粒的制备方法具体如下：