[发明专利]一种用于聚乙烯改性的黑色母粒及其制备方法

说明书

本发明公开了一种用于聚乙烯改性的黑色母粒及其制备方法，黑色母粒包括以下质量份的原料：100～150份聚乙烯树脂、50～100份黑色颜料、0.1～5份分散剂、0.1～10份增溶剂。本发明使用的黑色颜料为受阻酚改性炭黑、聚磷酸铵改性炭黑的混合物，其相比未改性炭黑具有良好的分散性，同时可以克服黑色聚乙烯阻燃性能不好的问题。使用本发明制备的黑色母粒改性的聚乙烯具有良好的力学性能和阻燃效果。

技术领域

本发明涉及高分子材料领域，尤其涉及一种用于聚乙烯改性的黑色母粒及其制备方法。

背景技术

塑料着色的传统方法有干法(浮染)着色、糊状着色剂着色、液状着色剂着色、色粒着色等。这几种方法都具有很多缺点，如颜料的分散性差、飞扬大、污染环境、危害工人身体健康、颜料计量不易控制、着色效果差、成本高等。特别是在颜料加入量极小的制品中，由于颜料的分散性差，从而导致色差的产生。对于颜料浓度很高的制品，由于颜料与树脂的亲和性差，制品加工性能欠佳，并且物理机械性能下降。色母粒着色较好地解决了传统塑料着色方法中存在的这些问题，故已逐渐成为获得高质量塑料着色制品的主要手段。

色母粒，也称为颜料浓缩物，是一种新型高分子材料专用着色剂。它是把超常量的颜料均匀地载附于树脂之中而制得的聚集体，通常由颜料、载体树脂、添加剂三个基本要素所组成。

炭黑作为一种黑色着色剂，着色力强，遮盖性能优异，普遍应用于橡胶和塑料行业。除了染色外，炭黑添加在塑料和橡胶里面，还具有填充、增强、抗静电和抗老化等多种优异的性能。由于炭黑种类的差异，可选取不同的色素炭黑对塑料染色，得到不同黑度的产品。添加炭黑的塑料耐候性优异，即使在极端恶劣的户外环境下，也不会褪色。然而，在塑料生产过程中特别是在配料、混料阶段，炭黑的加入造成了颗粒飞扬、遍地灰尘的环境污染问题。为解决该问题，塑料行业已逐步避免直接使用炭黑而改用炭黑色母粒进行生产。

炭黑作为一种无机染料，其在树脂中的分散性直接影响到产品的力学性能和外观。为提高炭黑在树脂中的分散性，在传统的炭黑色母粒会添加分散剂，如聚乙烯蜡、EBS(乙烯基双硬脂酰胺)、硬脂酸钙，而分散剂的加入对下游产品的力学性能、热性能、外观(析出、气泡、银丝)和使用性能均有一定的影响，因此制备高分散、高性能的黑色母粒是现在的主要发展方向。

此外，黑色母粒发展至今，已出现了由通用性向定制化的逐渐转变。其下游行业如塑料改性，根据自身产品特点已开始着手于黑色母粒配方的掌控以避免未知助剂对产品性能的影响。因此，炭黑的多功能化也越来越重要。黑色母粒的多功能化可根据下游行业的需要进行阻燃、抗静电、导电、耐候、耐磨和相容性改性。

专利CN108485245 B公开了一种通用性黑色母粒及其制备方法，该黑色母粒重量百分比组成为：炭黑40～50％、线性低密度聚乙烯粉料46～56％、乙烯基双硬脂酰胺1～3％、硬脂酸锌1～3％，其中，炭黑的平均原生粒径为19～23nm，吸油值为45～60mL/100g；线性低密度聚乙烯粉料的熔融指数为20～50g/10min。该发明所选择的炭黑和线性低密度聚乙烯粉料均同时兼具提高炭黑分散性和减少助剂使用量的特性，从而使得整个体系中只需要极少量的助剂即可实现炭黑的良好分散性。其缺点在于对于原材料有着严格的限制，且仅能提高炭黑的分散性，并不具备其他的改性功能，应用范围较窄。

专利CN105885324 B公开了一种通用黑色母粒，至少包括如下原料：(a)35重量份的载体树脂；(b)50～300重量份的炭黑颜料；(c)0.5～10重量份的炭黑分散剂；其中，所述载体树脂为马来酸酐改性聚丙烯；所述分散剂结构式为：R1-R2-R3；所述R1中至少含有羟基；所述R2中至少含有酯基；所述R3中至少含有氟元素。该发明中的通用黑色母粒具有很高的炭黑颜料浓度的同时具有较好的分散性，且在高温下仍具有很高的分散性。其缺点在于分散剂添加量高可能会导致下游产品性能下降，同时不具备对下游产品功能化改性的能力。

发明内容