[发明专利]一种低凝胶炭黑母粒及其制备方法

说明书

本发明公开了一种低凝胶炭黑母粒，由以下重量份的原料组成：改性聚乙烯85份，炭黑100份，第一加工助剂10份，第二加工助剂5份，抗老化助剂3份；改性聚乙烯由以下重量份数的原料组成：聚乙烯树脂100份，硅助剂5～30份，抗氧剂5份；第一加工助剂为聚合型聚乙烯蜡、氧化聚乙烯蜡、醋酸乙烯基蜡中的一种或多种；第二助剂为乙撑双硬脂酰胺、接枝乙撑双硬脂酰胺、含氟聚合物加工助剂中的一种或多种。本发明提供的一种低凝胶炭黑母粒，能够有效降低炭黑母粒中凝胶基团的含量，提高产品的使用性能。

技术领域

本发明涉及塑料着色技术领域，具体涉及一种低凝胶炭黑母粒及其制备方法。

背景技术

炭黑母粒是指将炭黑以一定比例浓缩添加在热塑性聚合物载体中。其热塑性聚合物载体一般包括：聚烯烃、聚酰胺、聚碳酸酯、ABS等类型。其加工设备包括密炼机、连续混炼机及螺杆挤出机。由于炭黑具备导电导热、杀菌、抗紫外老化等特性，炭黑母粒广泛应用于家装及工程管材管件、电子产品及汽车配饰工程注塑、土工及农用、电缆及导电、抗静电包装产品的生产中。

炭黑母粒的关键性能包括炭黑含量、色相、炭黑分散及炭黑母粒稀释性能。聚乙烯炭黑母粒的炭黑质量含量一般为40％～50％，由于高炭黑含量，在其市场应用中存在炭黑分散及炭黑母粒稀释问题，导致产品出现表观缺陷及应力集中点，这是由炭黑的高结构造成的。物理方法中炭黑的最小存在形式是凝聚体，以炭黑粒子间聚成链状或葡萄状的程度来表示。这些凝聚体的尺寸、形态和每一凝聚体中的粒子数量构成的凝聚体是这些炭黑具备高结构，并且由于炭黑的加工工艺，炭黑表面会残存少量如酚基、醌基、羧基、羟基等有机基团。聚乙烯炭黑母粒在生产过程中，在设备的强剪切力作用下，聚乙烯会断链并产生大量自由基，炭黑表面极性有机基团与断链产生的自由基形成氢键，这些氢键形成外力难以打断的基团，造成分散坏点。并且炭黑母粒存储过程中，在环境温度与湿度作用下，由于炭黑的高结构特性及聚乙烯分子链特性，炭黑所结合的柔性聚乙烯分子链更加紧密地结合在炭黑聚集体上，形成外力难以打开的交联结构，在产品中形成应力坏点。

行业内目前的解决方案是将传统剪切型密炼机更换为连续密炼机，依靠连续密炼机在密炼剪切过程中的阶段式加压、拉伸、释放应力、加压的循环模式，达到减少炭黑母粒中凝胶基团的目的。但是该设备加工的产品，炭黑含量最高只能达到约39％，同样添加量情况下产品中炭黑含量不达标，影响产品的外观黑度及抗紫外老化性能。并且连续混炼机价格高昂，市场推广力度比剪切型密炼机差。

申请号为201210547660.2公开了一种制作聚乙烯管材的混配料的炭黑母粒，炭黑母粒各组分的重量百分比为：炭黑32.2-50％，载体树脂47.2-65％，抗氧剂0.1-0.3％，硬脂酸盐0.5-2.5％。

申请号为201610154819.2公开了一种用于高密度聚乙烯土工膜的炭黑母粒，各组分的质量百分比为：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％。

申请号为201911324130.X公开了一种PE压力管道用HDPE载体炭黑母粒，由以下重量份的原料组成：HDPE载体树脂27-52.7份炭黑40-55份乙烯共聚物分散剂5-10份松香类助分散剂2-5份抗老化助剂0.3-3份。

发明内容

本发明是为了解决现有技术中炭黑母粒凝胶基团过高影响产品性能的技术问题，提供一种低凝胶炭黑母粒及其制备方法，能够有效降低炭黑母粒中凝胶基团的含量，提高产品的使用性能。

本发明提供一种低凝胶炭黑母粒，由以下重量份的原料组成：改性聚乙烯85份，炭黑100份，第一加工助剂10份，第二加工助剂5份，抗老化助剂3份；改性聚乙烯由以下重量份数的原料组成：聚乙烯树脂100份，硅助剂5～30份，抗氧剂5份；第一加工助剂为聚合型聚乙烯蜡、氧化聚乙烯蜡、醋酸乙烯基蜡中的一种或多种；第二加工助剂为乙撑双硬脂酰胺、接枝乙撑双硬脂酰胺、含氟聚合物加工助剂中的一种或多种。