一种能提高PE管材应力特性的炭黑母粒制造技术

本发明专利技术涉及塑料着色技术领域，公开了一种能提高PE管材应力特性的炭黑母粒，由以下重量份数的成分组成：载体40‑60、炭黑40‑45、分散剂5‑20、偶联剂0.5‑2、加工助剂0.5‑2、促进剂0.5‑2、抗氧剂1.2‑1.6。本发明专利技术能够通过加入分散剂、偶联剂、促进剂，能够促进炭黑的分散，解决了因炭黑分散不均匀而造成管材开裂的问题。

A Carbon Black Masterbatch for Improving Stress Characteristics of PE Pipe

【技术实现步骤摘要】
一种能提高PE管材应力特性的炭黑母粒
本专利技术涉及塑料着色
，具体涉及了一种能提高PE管材应力特性的炭黑母粒。
技术介绍
PE(聚乙烯)管道是最常见的管道之一，由于其特有的性能优势，广泛地运用在给水、排水等众多领域中。但是由于聚乙烯分子结构特性，使聚乙烯管道在大气、阳光和氧的作用下，会发生老化、变色、龟裂、变脆或粉化，甚至丧失其力学性能。因此在聚乙烯管材生产中添加抵抗紫外线的炭黑色母是一个防止聚乙烯管道老化可行的办法。但是由于成本和技术的限制，目前添加炭黑色母生产的聚乙烯管材存在很多问题，首先，炭黑色母配方成分中过多的小分子会造成管材耐压强度下降；其次，炭黑在管材中分散不均造成管道性能缺陷；最后，炭黑与基体的界面处理不好，影响管材的综合性能，这几种情况尤其会造成管材后期出现大范围的应力开裂破坏。
技术实现思路
本专利技术的目的之一是提供一种能提高PE管材应力特性的炭黑母粒，以解决因管材中炭黑分散不均匀而造成的管材后期开裂的问题。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：一种能提高PE管材应力特性的炭黑母粒，由以下重量份数的成分组成：载体40-60、炭黑40-45、分散剂5-20、偶联剂0.5-2、加工助剂0.5-2、促进剂0.5-2、抗氧剂1.2-1.6。与现有技术相比，本专利技术的原理及有益效果：本专利技术利用载体作为原料，其中加入炭黑，以增加管材抵抗紫外线的能力，有效地防止了管材的老化；由于炭黑本身以团聚，因此加入分散剂，利用分散剂将炭黑包裹，通过分散剂的分散性能，使炭黑在载体原料内均匀分散，防止炭黑发生团聚；由于炭黑为无机物，而载体通常为有机物，如聚乙烯等，因此为了使两者更好地相容，加入偶联剂，利用偶联剂的亲油亲水性质对炭黑表面进行处理，即偶联剂一端与炭黑连接，另一端与其他有机组分连接，使炭黑能够在组分中均匀分散，提高最终管材的质量；同时为了更好地促进炭黑分散，加入加工助剂和促进剂，使炭黑能够更好地进行分散；加入抗氧剂，增加管材的抗氧化性能，降低管材老化的速度，从而延长管材的使用寿命。进一步，所述载体为高密度聚乙烯。无毒、无味，且简单、易得。进一步，所述载体为聚乙烯粒料和聚乙烯粉料的混合物，其中聚乙烯粒料与聚乙烯粉料的重量份数比例为2:1。通过粒料和粉料的混合，能够保证混合的均匀性，防止下料不均匀、搅拌结块的问题。进一步，所述炭黑为槽法炭黑，粒径为20-40mm。槽法工艺制得的炭黑质量更优，且在该粒径下炭黑能够更好地进行分散。进一步，所述分散剂为聚乙烯蜡、乙烯基双硬脂酰胺、酯蜡、EVA蜡、氧化聚乙烯蜡中的一种。此类分散剂分子量相对比较集中，融程分布较窄，性能稳定，对管材质量有提升作用。进一步，所述偶联剂为钛酸酯、乙烯基硅烷中的一种。该类偶联剂能够很好地起到偶联的作用，促进炭黑与其他成分之间的混合，从而达到混合均匀的效果。进一步，所述加工助剂为硬脂酸钙、硬脂酸钠、硬脂酸锌、硬脂酸镁中的一种或多种。利用该类加工助剂能够促进炭黑分散均匀，提高管材的质量。进一步，所述促进剂为滑石粉、云母、硫酸钡、二氧化钛、碳酸钙、二氧化硅中的一种或多种。该类促进剂成本较低，且能够有效地促进炭黑分散，防止炭黑发生团聚。进一步，所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂330、或抗氧剂168中的一种或两种。该类抗氧剂具有优良的抗氧化性能，能够有效地提高管材的抗氧化性，从而延缓管材老化。本专利技术的目的之二是提供一种炭黑母粒的加工工艺，包括以下步骤：(1)预分散：将炭黑、分散剂、偶联剂、加工助剂、促进剂和抗氧剂混合；首先在20-25℃、300-450rpm下搅拌3-8分钟，然后在20-25℃、900-1200rpm下搅拌2-5分钟，接着在100-120℃、900-1200rpm下搅拌2-5分钟，最后加入载体，在100-120℃、900-1200rpm下搅拌5-8分钟后下料；(2)密炼：将预分散后的母料加入到密炼机中进行密炼；(3)造粒：将密炼完成后的产物传递至造粒机中进行造粒。采用该工艺生产炭黑母粒，首先将载体以外的其他成分进行混合，先常温低速搅拌，然后再常温高速搅拌，接着再高温高速搅拌，使各成分之间充分混合；然后再缓慢加入载体原料进行高温高速搅拌，使原料与其他成分充分混合，尤其是使其中的炭黑能够均匀地分散，防止炭黑发生团聚而影响管材的质量。混合后将母料加入到密炼机中，通过密炼机对母料进行密炼塑化，最后将密炼好的产物加入到造粒机中进行造粒，完成炭黑母粒的生产制备。整个加工工艺过程简单，易于操作，且能够生产出均匀分散的炭黑母粒，为后续生产管材提供了优良品质的原料。附图说明图1为本专利技术实施例中密炼机的主视局部剖面图。具体实施方式下面通过具体实施方式进一步详细说明：说明书附图中的附图标记包括：密炼箱1、进料箱2、混炼转子3、伺服电机4、联轴器5、推料板6、液压缸7、加料箱8、搅拌叶9、导料管10、出料口11、挡板12、铁块13、第一弹簧14、齿条15、电磁铁16、触碰延时开关17、第一扇齿轮18、气孔19、过滤器20、缸体21、无杆腔22、有杆腔23、三通阀24、第一单向阀25、第二单向阀26、第二弹簧27、活塞板28、活塞杆29、第二扇齿轮30。一、实施例数据如表1所示：表1(单位：Kg)实施例载体炭黑分散剂偶联剂加工助剂促进剂抗氧剂1404050.50.50.51.22404170.60.70.81.23454290.61.01.11.345043120.91.21.31.455543151.31.51.51.566044181.61.71.71.676045202221.6以实施例1为例，具体说明表1中形成的能提高PE管材应力特性的炭黑母粒，由以下重量份数的成分组成：载体40Kg、炭黑40Kg、分散剂5Kg、偶联剂0.5Kg、加工助剂0.5Kg、促进剂0.5Kg、抗氧剂1.2Kg。上述实施例1至7中，载体为高密度聚乙烯，且由聚乙烯粒料和聚乙烯粉料的混合物，其中聚乙烯粒料与聚乙烯粉料的重量份数比例为2:1。上述实施例1至7中，炭黑为槽法工艺炭黑，粒径为20-40mm。上述实施例1至7中，分散剂为聚乙烯蜡、乙烯基双硬脂酰胺、酯蜡、EVA蜡、氧化聚乙烯蜡中的一种。其中聚乙烯蜡选用聚合工艺蜡，其优点是分子量相对比较集中，融程分布较窄，性能稳定。上述实施例1至7中，所述偶联剂为钛酸酯、乙烯基硅烷中的一种。上述实施例1至7中，加工助剂为硬脂酸钙、硬脂酸钠、硬脂酸锌、硬脂酸镁中的一种或多种的混合物。上述实施例1至7中，促进剂为滑石粉、云母、硫酸钡、二氧化钛、碳酸钙、二氧化硅中的一种或多种的混合物。上述实施例1至7中，抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂330、或抗氧剂168中的一种或两种混合物。二、以表1中实施例4为例，具体说明本专利技术炭黑母粒的制备过程：实施例4中采用聚乙烯蜡作为分散剂，钛酸酯作为偶联剂，硬脂酸钙作为加工助剂，纳米碳酸钙作为促进剂，以及抗氧剂168作为抗氧剂。1、预分散将43Kg炭黑、12Kg聚乙烯蜡、0.9Kg钛酸酯、1.2Kg硬脂酸钙、1.3Kg纳米碳酸钙以及1.4Kg抗氧剂168加入到混合机中，调节温度为20-25℃、转速为300-450rpm低速搅拌3-8分钟；然后在保持温度不变的情况下，将转速调制900-1200rpm搅拌2-5本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种能提高PE管材应力特性的炭黑母粒，其特征在于：由以下重量份数的成分组成：载体40‑60、炭黑40‑45、分散剂5‑20、偶联剂0.5‑2、加工助剂0.5‑2、促进剂0.5‑2、抗氧剂1.2‑1.6。

【技术特征摘要】
1.一种能提高PE管材应力特性的炭黑母粒，其特征在于：由以下重量份数的成分组成：载体40-60、炭黑40-45、分散剂5-20、偶联剂0.5-2、加工助剂0.5-2、促进剂0.5-2、抗氧剂1.2-1.6。2.根据权利要求1所述的一种能提高PE管材应力特性的炭黑母粒，其特征在于：所述载体为高密度聚乙烯。3.根据权利要求2所述的一种能提高PE管材应力特性的炭黑母粒，其特征在于：所述载体为聚乙烯粒料和聚乙烯粉料的混合物，其中聚乙烯粒料与聚乙烯粉料的重量份数比例为2:1。4.根据权利要求1所述的一种能提高PE管材应力特性的炭黑母粒，其特征在于：所述炭黑为槽法炭黑，粒径为20-40mm。5.根据权利要求1所述的一种能提高PE管材应力特性的炭黑母粒，其特征在于：所述分散剂为聚乙烯蜡、乙烯基双硬脂酰胺、酯蜡、EVA蜡、氧化聚乙烯蜡中的一种。6.根据权利要求1所述的一种能提高PE管材应力特性的炭黑母粒，其特征在于：所述偶联剂为钛酸酯、乙烯基硅烷中的一种。7.根据权利要求1所述的一种能提高PE管材应力特性的...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡正华，秦杰，周绍强，汪敏，
申请(专利权)人：重庆伟星新型建材有限公司，
类型：发明
国别省市：重庆,50