一种通用性黑色母粒及其制备方法技术

本发明专利技术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。将上述各组分加入加热式捏合机低速混合，再进入双螺杆挤出机挤出，经冷却、烘干、切粒，制得该黑色母粒。本发明专利技术黑色母粒环保无气味无蜡、颜色黑度高、分散性好，对各类塑料制品的力学性能影响不大，通用性好；本发明专利技术制备方法生产成本低，工艺简单且稳定，操作简单易行，特别适用于工业化大规模生产。

A universal black masterbatch and its preparation method

The invention discloses a universal black masterbatch and a preparation method thereof. The weight percentage composition of the black masterbatch is: carbon black 40-50%, linear low density polyethylene powder 46-56%, vinyl bisstearate 1-3%, zinc stearate 1-3%. The average primary diameter of carbon black is 19-23 nm, and the oil absorption value is 45-60 M. L/100g; the melt index of linear low density polyethylene powder is 20 ~ 50g/10min. The black masterbatch was prepared by adding the above components into a heating kneader to mix at low speed, then entering a twin-screw extruder to extrude, cooling, drying and pelleting. The black masterbatch has the advantages of environmental protection, odorless, wax-free, high color blackness, good dispersibility, little influence on the mechanical properties of various plastic products, good universality, low production cost, simple and stable process, simple and easy operation, and is especially suitable for industrial large-scale production.

【技术实现步骤摘要】
一种通用性黑色母粒及其制备方法
本专利技术属于高分子材料领域，具体涉及一种通用性黑色母粒及其制备方法。
技术介绍
合成树脂及塑料是生产、生活各个领域中不可缺少的重要材料，塑料着色是塑料生产中不可缺少的一环，它不仅为塑料制品增添了和谐的色彩，把我们周围世界装扮的绚丽多彩，而且还可以赋予塑料多种功能，改善塑料的某些应用性能并赋予其新的特性。塑料着色的传统方法有干法(浮染)着色、糊状着色剂着色、液状着色剂着色等。颜料一般是粉状，其分散性差、计量不易控制、着色效果差、成本高，在颜料加入量极小的制品中，会导致色差的产生；对于颜料浓度很高的制品，由于颜料与树脂的亲和性差，使得制品加工性能欠佳，并导致物理机械性能下降；而且，颜料添加和混合时容易飞扬，被人体吸入后将影响操作人员的健康。这些问题的存在限制了传统塑料着色方法的应用，而色母粒着色较好地解决了上述问题，故已逐渐成为获得高质量塑料着色制品的主要手段。色母粒是把常量的颜料均匀载附于树脂之中而制得的聚集体。色母粒一般由着色剂、载体和分散剂组成，通常是通过将着色剂、载体和分散剂经由高速混炼机混炼后，破碎、挤出拉成粒而制得。因此，色母粒是由高比例的颜料或添加剂与热塑性树脂经良好分散而成的塑料着色剂，其所选用的树脂对着色剂具有良好润湿和分散作用，并且与被着色材料具有良好的相容性，和颜料有较好的亲和力。由于色母粒中树脂载体将颜料和空气、水分隔离，避免了直接使用颜料时颜料的吸水和氧化现象，可以使颜料的品质长期不变。而且，颗粒状的色母粒，与树脂颗粒大小相近，在计量上更方便准确，混合时不会粘附于容器上，与树脂的混合也较均匀，因此可以保证添加量的稳定，从而保证制品颜色的稳定。并且，在添加和混合的时候不会出现飞扬，能保持环境的洁净，使用方便易行。黑色母是色母粒的一种，但它的地位与其他色母粒又有些不同。黑色母是塑胶加工中最常用的一种色母粒，也是量最大的一种色母粒。黑色母是由高比例的炭黑及添加剂与热塑性树脂，经良好分散而成的塑料着色剂，其所选用的树脂对着色剂具有良好润湿和分散作用，并且与被着色材料具有良好的相容性。由于炭黑是最难分散的一种颜料，现有技术中黑色母对被改性塑料物性的影响较大，黑色母的发展受到了一定程度的限制。目前，黑色母以专用黑色母为主，专用黑色母多以与被着色树脂相同或相近的树脂为载体，如：中国专利技术专利CN200610030033.6公开了以MDPE和HDPE为载体的给水用聚乙烯管材用黑色母，中国专利技术专利申请CN201010550637.X公开了以超高分子量聚乙烯为载体的聚乙烯管用炭黑色母粒。中国专利技术专利CN02135596.7公开了以苯乙烯系聚合物为载体的于苯乙烯类树脂用黑色母粒。中国专利技术专利CN200810029614.7公开了以AS为载体的用于AS系列塑料用黑色母粒。中国专利技术专利CN201010611390.8公开了以聚乳酸为载体的可降解塑料用黑色母粒。这些色母均具有较好的分散性能，但仅为某一种或某一类树脂专用。此外，还有通用黑色母，由于适用性广而需求巨大。通用黑色母，一般用某种通用级树脂(往往是低熔点的聚乙烯)作为载体，以价格不菲的低分子蜡(主要为聚乙烯蜡)来作为分散剂。因为低分子蜡的使用，一方面的加工和制品中容易析出，直接影响到塑料制品的性能，另一方面低分子蜡的价格比较高，提高了色母粒的制造成本。因此，这样做成的通用黑色母存在着很多缺点：着色效果的预见性差，影响塑料制品的强度，产品容易变形、扭曲，对工程塑料更为明显；而且，由于聚乙烯蜡价格昂贵，造成生产成本较高，若要降低成本，必然使用聚乙烯蜡等低成本的回料，在后加工过程中，气味较重，还影响塑料制品性能。如：中国专利技术专利CN201010599302.7公开了一种黑色母粒，组成按质量百分比配比为(％)：载体树脂5～15％；炭黑70～89.4％；分散润滑剂5～15％；其他助剂0.6～1％；所述载体树脂为线性低密度聚乙烯6201；所述炭黑为德固赛900L；分散润滑剂为聚乙烯蜡(PE蜡)、色粉专用乙撑硬脂酸酰胺(EBS)或光亮润滑分散剂TAS-2A中的一种或几种；其他助剂为抗氧剂β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯(1790)、偶联剂γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH-550)。该专利的黑色母粒中载体树脂含量非常低，而无机粒子含量相当高，尤其是高含量的炭黑在加工过程中团聚严重，从而对改性塑料的性能产生十分不利的影响。因此，通用色母的“通用性”受到极大的限制。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术目的在于提供了一种通用性黑色母粒及其制备方法，该黑色母粒环保无气味无蜡、颜色黑度高、后加工过程中分散性好，对塑料制品的力学性能影响不大，该制备方法工艺体系简单、容易操作，适合大规模工业化生产。为了达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种通用性黑色母粒，其重量百分比组成为：其中，所述炭黑的平均原生粒径为19～23nm，吸油值为45～60mL/100g；所述线性低密度聚乙烯粉料的熔融指数为20～50g/10min。优选的技术方案中，所述炭黑的平均原生粒径为21nm，吸油值为55mL/100g。优选的技术方案中，所述线性低密度聚乙烯粉料的熔融指数为50g/10min。同时，本专利技术还提供了一种通用性黑色母粒的制备方法，包括：将炭黑、线性低密度聚乙烯粉料、乙烯基双硬脂酰胺和硬脂酸锌加入加热式捏合机，在加热温度为110～140℃、转速为20～40r/min下，混合30～50分钟；然后，进入双螺杆挤出机挤出，经冷却、烘干、切粒，得到黑色母粒；其中，各组分的重量百分比为：其中，所述炭黑的平均原生粒径为19～23nm，吸油值为45～60mL/100g；所述线性低密度聚乙烯粉料的熔融指数为20～50g/10min。优选的技术方案中，所述炭黑的平均原生粒径为21nm，吸油值为55mL/100g。优选的技术方案中，所述线性低密度聚乙烯粉料的熔融指数为50g/10min。优选的技术方案中，所述加热温度为130℃。优选的技术方案中，所述混合时间为40分钟。优选的技术方案中，所述双螺杆挤出机的长径比为48:1～56:1，进一步优选为48:1。优选的技术方案中，所述双螺杆挤出机的设置为：反应区温度150～190℃、主机转速250～350r/min。进一步优选所述主机转速为260r/min。如前所述，现有技术对于通用性黑色母粒的研究，主要集中在对于组合物体系中分散剂、载体树脂以及助剂的种类和用量的选择以及配伍，而对于炭黑的选择，则考虑得相对简单：要么是为节省成本考虑，选择价格便宜的炭黑；要么是从质量出发，选择市场口碑好的优质炭黑。几乎没有文献将炭黑的粒径与吸油值参数与载体树脂、分散剂的选择以及配伍进行深入的研究，因此，现有的通用性黑色母粒大多体系复杂，炭黑以及助剂的比例相对较高，这样，不但成本高昂，而且对于塑料制品的力学性能产生不良影响。本申请专利技术人意外地发现：平均原生粒径为19～23nm，吸油值为45～60mL/100g的炭黑，不但自身具有良好的分散性，而且在与熔融指数为20～50g/10min的线性低密度聚乙烯粉料配伍时，其也表现出良好的分散性。一方面，熔融指数为20～50g/10min的线性低密度聚乙烯相对分子质量较低，熔体流动速率大，其作为树脂载本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种通用性黑色母粒，其特征在于，其重量百分比组成为：

【技术特征摘要】
1.一种通用性黑色母粒，其特征在于，其重量百分比组成为：其中，所述炭黑的平均原生粒径为19～23nm，吸油值为45～60mL/100g；所述线性低密度聚乙烯粉料的熔融指数为20～50g/10min。2.如权利要求1所述的通用性黑色母粒，其特征在于，所述炭黑的平均原生粒径为21nm，吸油值为55mL/100g。3.如权利要求1或2所述的通用性黑色母粒，其特征在于，所述线性低密度聚乙烯粉料的熔融指数为50g/10min。4.一种通用性黑色母粒的制备方法，包括：将炭黑、线性低密度聚乙烯粉料、乙烯基双硬脂酰胺和硬脂酸锌加入加热式捏合机，在加热温度为110～140℃、转速为20～40r/min下，混合30～50分钟；然后，进入双螺杆挤出机挤出，经冷却、烘干、切粒，得到黑色母粒；其中，各组分的重量百分比为：其中，所述炭黑的平均原生粒径为19～23nm，吸油值为45～60mL...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁峰，
申请(专利权)人：袁峰，
类型：发明
国别省市：江苏,32