用于高密度聚乙烯土工膜的炭黑母粒制造技术

本发明专利技术涉及一种聚乙烯土工膜的炭黑母粒及制备方法。本发明专利技术所制备的炭黑母粒，具有计量精确、分散性好、流动性好、浓度高、添加量少的特点，与高密度聚乙烯树脂相容性好，易于分散，能够有效防止紫外老化和热氧老化，特别适合用作高密度聚乙烯土工膜专用炭黑母粒。

Carbon black masterbatch for high-density polyethylene geomembrane

The invention relates to a carbon black master batch of a polyethylene geomembrane and a preparation method thereof. The preparation of carbon black masterbatch, with accurate measurement and good dispersion, good fluidity, high concentration, add less, and high density polyethylene resin has good compatibility, easy dispersion, can effectively prevent ultraviolet aging and thermal aging, especially suitable for use as a special carbon black high density polyethylene geomembrane masterbatch.

【技术实现步骤摘要】
用于高密度聚乙烯土工膜的炭黑母粒
本专利技术属于塑料着色
，具体涉及一种用于高密度聚乙烯土工膜的炭黑母粒。
技术介绍
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。
技术实现思路
本专利技术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，本专利技术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：将各组分加入自动称量加料系统，由多台失重式连续计量电子称称量后，将物料加入到转速为400-600rpm的双转子连续式密炼机中(注：双转子的转速均在此范围内，且转速比为1:1)，充分进行捏合、剪切和分散，捏合温度为120-220℃。经密炼机密炼的物料进入单螺杆挤出机中，挤出机温度为130-230℃，经过挤出机剪切、混合后挤压造粒，烘干后得到炭黑母粒。本专利技术的炭黑母粒熔体流动速率为30-60g/10min(190℃，21.6kg砝码)，因此流动性、分散性好。技术效果(1)本专利技术所制备的炭黑母粒，具有计量精确、分散性好、流动性好、浓度高、使用时添加量少的特点，在土工膜用高密度聚乙烯树脂中添加质量分数为5％-10％即可满足要求；(2)本专利技术所制备的炭黑母粒与高密度聚乙烯树脂相容性好，易于分散，耐紫外老化性能测试结果比对比例至少高1.7倍，氧化诱导时间的测试结果比对比例至少高2.1倍以上，OIT保留率比对比例至少高1.7倍，能够有效防止紫外老化和热氧老化，特别适合用作高密度聚乙烯土工膜用的炭黑母粒。具体实施方式下面结合本专利技术的具体实施方式对本专利技术进行详细说明，但是需要指出的是，本专利技术的保护范围并不受这些具体实施方式的限制，而是由权利要求书来确定。实施例1高密度聚乙烯土工膜用的炭黑母粒各主要组分的质量比如下：具体制备方法：将各组分加入自动称量加料系统，由多台失重式连续计量电子称称量后，将物料加入到转速为400rpm的双转子连续式密炼机中，充分进行捏合、剪切和分散，捏合温度为220℃。经密炼机密炼的物料进入单螺杆挤出机中，挤出机温度为230℃，经过挤出机剪切、混合后挤压造粒、烘干后得到炭黑母粒。所制备的炭黑母粒可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％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。实施例2高密度聚乙烯土工膜用的炭黑母粒各主要组分的质量比如下：具体制备方法：将各组分加入自动称量加料系统，由多台失重式连续计量电子称称量后，将物料加入到转速为600rpm的双转子连续式密炼机中，充分进行捏合、剪切和分散，捏合温度为120℃。经密炼机密炼的物料进入单螺杆挤出机中，挤出机温度为130℃，经过挤出机剪切、混合后挤压造粒、烘干后得到炭黑母粒。所制备的炭黑母粒可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。实施例3高密度聚乙烯土工膜用的炭黑母粒各主要组分的质量比如下：具体制备方法：将各组分加入自动称量加料系统，由多台失重式连续计量电子称称量后，将物料加入到转速为500rpm的双转子连续式密炼机中，充分进行捏合、剪切和分散，捏合温度为170℃。经密炼机密炼的物料进入单螺杆挤出机中，挤出机温度为180℃，经过挤出机剪切、混合后挤压造粒、烘干后得到炭黑母粒。所制备的炭黑母粒可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8％的炭黑母粒，进行充分混合，后通过本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种炭黑母粒，其特征在于：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％。

【技术特征摘要】
1.一种炭黑母粒，其特征在于：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％。2.根据权利要求1所述的炭黑母粒，其特征在于所述载体树脂为线性低密度聚乙烯树脂，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。3.根据权利要求1所述的炭黑母粒，其特征在于：所述的炭黑的质量百分比为：40％-50％；所述的载体树脂的质量百分比为：50％-60％。4.根据权利要求1所述的炭黑母粒，其特征在于：所述的主抗氧剂为两种受阻酚类抗氧剂的混合物。5.根据权利要求4所述的炭黑母粒，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：鲍光复，徐振明，傅勇，陆小义，姜志荣，
申请(专利权)人：中国石化扬子石油化工有限公司，中国石油化工股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32