[发明专利]一种聚苯乙烯炭黑母粒及其制备方法

说明书

本发明涉及高分子材料领域，具体涉及一种聚苯乙烯炭黑母粒及其制备方法。该聚苯乙烯炭黑母粒的制备方法为将炭黑加入到氧化剂中氧化得到活性炭黑，然后在活性炭黑中加入催化剂和含巯基的酸进行反应得到含巯基活性炭黑，再将通用级聚苯乙烯与含巯基活性炭黑，以及腰果酚、交联剂和光引发剂，进行紫外光照射得到具有IPN结构的聚苯乙烯，最后将具有IPN结构的聚苯乙烯与高抗冲聚苯乙烯、聚合物加工助剂和受阻酚抗氧化剂混合均匀后，加入到密炼机中进行熔融共混合，然后加入到双螺杆挤出机中共混造粒得到聚苯乙烯炭黑母粒；聚苯乙烯炭黑母粒由上述方法制成。本发明的炭黑母粒具有极佳的分散效果、黑度和抗氧化性。

技术领域

本发明属于高分子材料领域，更具体地，涉及一种聚苯乙烯炭黑母粒及其制备方法。

背景技术

炭黑具有良好的耐光性、耐热性、抗静电性等特点而广泛用于塑料制品中。在塑料制品的应用中，与直接加入炭黑相比，采用以塑料为载体的炭黑母粒可以更好的分散于塑料中。而炭黑母粒的黑度直接与炭黑的粒径相关，粒径越小，比表面积愈大，炭黑的黑度越高。这是因为尽管原生粒子已熔合成原生聚集体，但是其比表面仍能起作用，原生炭黑粒子越细，则凝聚体的比表面积越大，所显现的颜色更黑，防紫外线作用更佳。并且由于细粒子炭黑的吸光率比粗粒子炭黑的更高，所以着色力更强。

但是炭黑原生粒径越小，比表面积越大，炭黑聚集体之间的分子间作用力越强，因此高色素碳黑粒子不仅以原生粒子形式存在，而且在生产还会熔结成经化学键结合凝聚体。所以，粒径越小的炭黑赋予炭黑更大的比表面积的同时，也大大增加了分散难度。另外，无论是高色素、中色素还是低色素的碳黑都存在含氧元素较高的问题，这会直接影响到母粒加工和储存过程中载体的氧化老化，老化一旦发生，将直接导致未来使用该母料的产品提前老化。为了避免和减轻这种现象，可加入足量的抗氧化剂。但是过多的小分子助剂加入到炭黑母粒中，会导致将来使用该母粒的塑料产品性能下降。

发明内容

为了克服现有技术中存在的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种聚苯乙烯炭黑母粒，其具有极佳的分散性、高含量、高黑度和抗氧化性等特点。

本发明的另一目的在于提供一种聚苯乙烯炭黑母粒的制备方法。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种聚苯乙烯炭黑母粒的制备方法，包括如下步骤：

S1.将炭黑加入到氧化剂中，加热至70～80℃氧化24h～30h，进行淋洗过滤烘干得到活性炭黑；

S2.将步骤S1中的活性炭黑加入到丁酮中进行超声分散，分散完毕后，加入催化剂，再加入锆珠，进行搅拌，通入氮气，升温至100～110℃，再缓慢滴加含巯基的酸到反应体系中反应8h～10h，过滤烘干得到含巯基活性炭黑；

S3.将通用级聚苯乙烯溶解于溶剂中，加入步骤S2中得到的含巯基活性炭黑，以及腰果酚、交联剂和光引发剂，搅拌均匀后，进行紫外光照射，照射3～4h后，除去溶剂得到具有IPN结构的聚苯乙烯；

S4.将步骤S3中的具有IPN结构的聚苯乙烯与高抗冲聚苯乙烯、聚合物加工助剂和受阻酚抗氧化剂混合均匀后，加入到密炼机中进行熔融共混合，然后加入到双螺杆挤出机中进一步共混造粒得到聚苯乙烯炭黑母粒。

上述制备方法中，炭黑经由氧化剂氧化可得到表面含有大量羟基的活性炭黑，氧化时间越长，温度越高，氧化效果越好；在活性炭黑与含巯基的酸进行反应时加入锆珠，可有利于反应的进行。

上述制备方法中，通用级聚苯乙烯为由2000～3000苯乙烯单元构成的高分子量线型聚合物，具有高熔体强度和易加工性。腰果酚为无毒的、天然的可再生原料，绿色环保，其具有芳香环和不饱和长碳链，并且芳香环与长碳链相连接，具有较好的耐高温性、耐化学性、韧性和耐水性等特点。