[发明专利]一种低熔垂炭黑母粒及其制备方法

说明书

本发明公开了一种低熔垂炭黑母粒，由以下重量份的原料组成：聚乙烯树脂50份，弹性体35份，改性炭黑130份，分散剂10份，抗老化助剂5份；改性炭黑由以下重量份数的原料组成：炭黑100份，锚助剂5～35份，无水乙醇10份。本发明提供的一种低熔垂炭黑母粒，能够有效降低大管径HDPE管道用炭黑母粒熔融过程中的集中生热量，增加内部热量传输，改善其生产过程中产生的熔垂现象。

技术领域

本发明涉及塑料着色技术领域，具体涉及一种用于大管径HDPE管道的低熔垂炭黑母粒及其制备方法。

背景技术

高密度聚乙烯(HDPE)是一种通用的热塑性非极性聚合物，由于其加工的管材具有耐腐蚀、水力特性好、重量轻、使用寿命长等特点，近十年来广泛用于燃气、市政给水、排污等领域。在实际生产过程中，对于小管径壁厚不超过80mm的管道，加工成型简单，但是在加工大管径壁厚超过80mm的HDPE管道时，加工难度明显提高。这是因为由于HDPE材料的大分子缠结特性，导致去导热性差，挤出冷却定径过程中大管径管材内部的HDPE熔融热难以散发，冷却固化速率慢；另外由于热塑性高分子材料的特性，随着加工温度的升高，HDPE分子链经历由玻璃态到高弹态再到粘流态的过程，管材出挤出模头后其管壁内部仍呈部分粘流态，分子链具有相对滑移的能力，受重力作用向下移动，造成上面壁厚小，下面壁厚大的熔垂现象，使得大管径HDPE管材在成型过程中壁厚尺寸不均匀，不能实现符合要求的对接熔融焊接。

HDPE加工过程中的外部传输热量和内部集中生热是导致管道熔垂的关键，控制熔融过程中的内部集中生热量是改善大管径PE管道生产过程中熔垂现象的关键。目前有部分国内外大公司推出了适合于大口径管材生产的低熔垂原料，原理是采用双峰(双分子量分布)结构，其中高分子量部分提供刚性及定性，低分子量部分提供加工性及流动性。但是对于壁厚超过100mm的管道，改善效果不明显。二是改造管材挤出机喷淋冷却装置。三是调整设置模头温度，采用不均匀加热环状温度设置。但是这些措施在大管径PE黑色管道领域收效甚微。大管径PE黑色管道的生产是通过在HDPE基料中加入一定比例的炭黑母粒后，通过挤出机加工成HDPE黑色混配料，然后挤出管材。而炭黑在塑料熔融过程中受剪切会产生大量热量，加剧管道的熔垂现象。

因此，如何降低大管径HDPE管道用炭黑母粒熔融过程中的集中生热量，并增加内部热量的传输，成为改善其生产过程中产生熔垂现象的关键。

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大管径HDPE管道易产生熔垂现象的技术问题，提供一种低熔垂炭黑母粒及其制备方法，能够有效降低大管径HDPE管道用炭黑母粒熔融过程中的集中生热量，增加内部热量传输，改善其生产过程中产生的熔垂现象。

本发明提供一种低熔垂炭黑母粒，由以下重量份的原料组成：聚乙烯树脂50份，弹性体35份，改性炭黑130份，分散剂10份，抗老化助剂5份；改性炭黑由以下重量份数的原料组成：炭黑100份，锚助剂5～35份，无水乙醇10份。

本发明所述的一种低熔垂炭黑母粒，作为优选方式，聚乙烯树脂为高密度聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物中的一种或多种。