本发明专利技术公开了一种高性能炭黑母粒、制备系统装置及其制备方法，该母粒可以作为紫外屏蔽剂和黑色着色剂，广泛应用于聚烯烃燃气管道、净水输送管道、导电塑料、薄膜和电缆料等方面，生产工艺流程短、原料负压输送、封闭式配方投料、连续密炼和造粒系统，使得原材料始终在密闭的系统中输送和生产，不会发生炭黑泄漏和飞扬现象，保证了良好的生产环境。本发明专利技术的高性能炭黑母粒，由以下质量配比的原料制成：聚烯烃载体树脂20-80份、炭黑20-55份、分散剂0.2-2份、加工助剂0.1-0.5、抗氧剂0.1-1.0份。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种母粒、制备系统装置及其制备方法，更具体地说涉及。
技术介绍
炭黑是一种重要的功能性填料，在橡胶行业主要作为补强性填料使用，在塑料行业可以作为紫外光屏蔽剂和黑色着色剂使用。炭黑可广泛应用于塑料燃气管道、净水输送管道、导电塑料、塑料薄膜和电缆料等方面，如选用含量在2. 5%以上、原生态粒子为5 20nm的炭黑用于塑料制品中并达到良好的分散，可以有效地屏蔽紫外光对塑料制品的损伤，使其使用寿命达50年以上。近年来随着经济的发展和技术的进步，对于炭黑的需求显著增长，而且其应用领域也不断扩展。炭黑只有很好地均勻分散在高分子材料中，才能发挥其优异的性能，否则分散不佳的炭黑聚集体不但不能有效地屏蔽紫外光，反而会成为高分子材料最先破坏的应力集中点，导致材料力学性能下降。炭黑由于表观密度小、比表面积大，很难通过塑料制品的加工工程直接使其均勻地分散。解决炭黑在塑料制品分散性的办法常常是采用专用设备和特殊配方首先制备炭黑母粒，通过加入含有预分散炭黑的母粒可以使炭黑在塑料制品的加工工程中均勻地分散。目前制备炭黑母粒的工艺主要包括以下三种(1)双螺杆挤出机该工艺是将树脂、炭黑和功能助剂等首先经过高速混合机混合均勻，然后加入双螺杆挤出机共混造粒。该方法最大的优点是设备简单、投资少；存在的缺点是炭黑和树脂等原料在高速混合时易造成炭黑粉尘飞扬而污染环境，同时采用该工艺生产的炭黑母粒中炭黑质量百分比含量常常小于30%。(2)密炼机该工艺是将树脂和炭黑通过计量称分别称量后加入密炼机中，功能助剂则是常常通过人工称量后手动投入到密炼机中；当树脂、炭黑和功能助剂在密炼机中共混均勻后排料至开炼机中，开炼机出片后通过皮带输送机送入单螺杆挤出机的加料口进行挤出造粒。该方法最大的优点是可以生产出炭黑质量百分比含量高达50%炭黑母粒；存在的缺点是由于采用密炼机间隙性生产，生产过程不稳定、炭黑含量波动大，同时从密炼机排料至开炼机的过程中易造成物料损失和粉尘飞扬。(3)双转子连续混炼机树脂、炭黑和功能助剂在含有多个失重式计量称的动态称量系统中准确称量后同时加入双转子连续混炼机共混，均勻后物料利用自重落入单螺杆挤出机进行造粒。该方法最大的优点是可以连续生产炭黑质量百分比含量高达50%炭黑母粒，由于生产过程连续，炭黑母粒质量稳定；同时该过程物料损失和粉尘飞扬均较少，是目前最环保的生产方法。现有技术中采用双螺杆挤出机、密炼机和双转子连续混炼机生产炭黑母粒的工艺过程示意图如图2、图3和图4所示。这三种工艺无一例外的都是首先利用货用电梯将树脂、炭黑等原料提升至4楼，再通过行车将原料投入位于3-4楼之间的各自料仓中，经由位于3楼(或2楼)的物料称量系统按配方称量后进入混合料仓，再由混合料仓进入位于2楼密炼机、双转子连续混炼机或1楼双螺杆挤出机进行共混和造粒。该系统工艺流程长，占用空间大，设备和基建投入均较大；同时工艺流程长还会导致原料树脂和炭黑在运输和生产过程中易飞扬，造成生产环境污染和影响工人健康；另外工艺流程长导致生产过程能耗大， 尤其是采用密炼机和双转子连续混炼机工艺。目前传统的双转子连续混炼机生产炭黑母粒的工艺如图4所示，该工艺同图3密炼机工艺相比虽然解决了炭黑母粒的连续化生产，但上料与称量系统比较复杂，还是需要建造高达4楼的厂房进行设备和工艺布局。此外，在橡胶行业改造传统的混炼胶制备过程中已经开始使用集成上料系统，可以在1层的空间中将原料间隙式提供给密炼机，该集成上料系统占用空间小、设备投入也少，基建造价和营运成本低，但经过研究发现该集成上料系统都是利用一台计量称逐一称量原料以及各种助剂给密炼机供料，只能间隙法工艺生产，不能实现过程的连续化生产，并且对于用量较小的粉末状物料和助剂很难进行准确称量和完整输送。比如，针对用于燃气管专用料等特殊场合的炭黑母粒要求高，配方中助剂品种多且用量少，从而助剂称量要求精度高、助剂在现有集成上料系统的输送管道中很容易产生粘附现象，最终由于原料配方不准确造成性能较差。因此，需要开发一种高性能的炭黑母粒、制备系统装置及其制备方法，以适应炭黑母粒日益扩大的市场应用。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决和改进现有炭黑母粒性能较差，生产工艺流程长、占用空间大、设备投入大、生产过程容易导致载体树脂和炭黑飞散，造成生产环境污染和影响工人健康的问题和不足，提供了一种高性能炭黑母粒，该母粒可以作为紫外屏蔽剂和黑色着色剂，广泛应用于聚烯烃燃气管道、净水输送管道、导电塑料、薄膜和电缆料等方面。同时本专利技术还提供了该高性能炭黑母粒的制备系统装置及其制备方法。本专利技术是通过以下技术方案实现的本专利技术的高性能炭黑母粒，由以下质量配比的原料制成聚烯烃载体树脂20-80份炭黑20-55份分散剂0.2-2份加工助剂0. 1-0. 5抗氧剂0.1-1.0。本专利技术的高性能炭黑母粒，其进一步的技术方案是所述的聚烯烃载体树脂由以重量份的各原料组成高密度聚乙烯15-80份线性低密度聚乙烯0-20份乙烯-醋酸乙烯酯共聚物 0-10份。其中乙烯-醋酸乙烯酯共聚物中醋酸乙烯酯的质量含量为5 15%。本专利技术中高密度聚乙烯优选为密度0. 940-0. 963g/cm3、熔体流动速率(190°C，2. 16kg) 5 30g/10min的一种或多种粉状混合物；线性低密度聚乙烯优选为密度0. 920-0. 935g/cm3、熔体流动速率(190°C，2. 16kg)30-60g/10min的一种或多种粉状混合物；乙烯-醋酸乙烯酯共聚物优选为密度0. 920-0. 940g/cm3、熔体流动速率(190°C，2. 16kg) 5-20g/10min的一种或多种粒状混合物。本专利技术的高性能炭黑母粒，其进一步的技术方案还可以是所述的炭黑为采用湿法工艺或干法工艺生产的原生态粒子在5 20nm低硫含量的品种。本专利技术的高性能炭黑母粒，其进一步的技术方案还可以是所述的分散剂为硬脂酸钙、硬脂酸锌、硬脂酸钡中一种或其组合；所述的抗氧剂为亚磷酸酯类抗氧剂、受阻酚类抗氧剂、硫酯类抗氧剂中一种或其组合。再进一步的技术方案是所述的亚磷酸类抗氧剂为亚磷酸三(2，4_ 二叔丁基苯基)酯或双(2，4-二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯；所述的受阻酚类抗氧剂为四[3-(3，5-二叔丁基-4-羟苯基)丙酸]季戊醇酯、2，2’亚甲基-双 (4-甲基-6-叔丁基苯酚)、β - (4-羟基苯基-3，5- 二叔丁基)丙酸正十八碳醇酯、2，6- 二叔丁基-4-甲基苯酚、4，4’ -硫代双(6-叔丁基-3-甲基苯酚)或4，4’ -硫代双(6-叔丁基间甲酚)；所述的硫酯类抗氧剂为季戊四醇四(3-月桂基硫代丙酸酯)或β，β ’ -硫代二丙酸二硬脂酸酯。本专利技术的高性能炭黑母粒，其进一步的技术方案还可以是所述的加工助剂为有机氟化物Dynamar PPA0有机氟化物Dynamar PPA (泰乐玛聚合物加工助剂)，是Dyneon公司生产的一类含氟高分子聚合物为基础结构的添加剂，具有低表面能，能帮助改善聚合物的加工性能，塑料加工过程中能在塑料机械金属表面形成“涂层”，降低熔体与机筒、螺杆、 口模等金属表面粘着力，改善熔体运动不均勻状态。本专利技术提供的高性能炭黑母粒的制备系统装置，包括有原料仓、集成上料系统、双转子连续混炼机本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种高性能炭黑母粒，其特征在于由以下重量配比的原料制成：
【技术特征摘要】
1.一种高性能炭黑母粒，其特征在于由以下重量配比的原料制成聚烯烃载体树脂20-80份炭黑20-55份分散剂0.2-2份加工助剂0. 1-0. 5抗氧剂0. 1-1. Oo2.根据权利要求1所述的高性能炭黑母粒，其特征在于所述的聚烯烃载体树脂由以重量份的各原料组成高密度聚乙烯15-80份线性低密度聚乙烯0-20份乙烯-醋酸乙烯酯共聚物 0-10份，其中乙烯-醋酸乙烯酯共聚物中醋酸乙烯酯的质量含量为5 15%。3.根据权利要求1所述的高性能炭黑母粒，其特征在于所述的炭黑为采用湿法工艺或干法工艺生产的原生态粒子在5 20nm低硫含量的品种。4.根据权利要求1所述的高性能炭黑母粒，其特征在于所述的分散剂为硬脂酸钙、硬脂酸锌、硬脂酸钡中一种或其组合；所述的抗氧剂为亚磷酸酯类抗氧剂、受阻酚类抗氧剂、 硫酯类抗氧剂中一种或其组合。5.根据权利4所述的高性能炭黑母粒，其特征在于所述的亚磷酸类抗氧剂为亚磷酸三 (2，4-二叔丁基苯基)酯或双(2，4-二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯；所述的受阻酚类抗氧剂为四[3-(3，5-二叔丁基-4-羟苯基)丙酸]季戊醇酯、2，2’亚甲基-双甲基-6-叔丁基苯酚)、β-(4-羟基苯基-3，5-二叔丁基)丙酸正十八碳醇酯、2，6_ 二叔丁基-4-甲基苯酚、4，4’ -硫代双(6-叔丁基-3-甲基苯酚)或4，4’ -硫代双(6-叔丁基间甲酚)；所述的硫酯类抗氧剂为季戊四醇四(3-月桂基硫代丙酸酯)或β，β ’ -硫代二丙酸二硬脂酸酯。6.根据权利要求1所述的高性能炭黑母粒，其特征在于所述的加工助剂为有机氟化物 Dynamar PPA。7.一种高性能炭黑母粒的制备系统装置，其特征在于该装置包括有原料仓、集成上料系统、双转子连续混炼机、单螺杆挤出机和切粒机，所述的集成上料系统由η个动态称量系统组成，每个动态称量系统均有中间料仓、秤料仓和失重秤组成，中间料仓顶部通过密封输送管道与对应的原料仓连接，中间料仓还通过密封管道与真空泵连接，中间料仓底部通过密封管道连接秤料仓，同时中间料仓与秤料仓之间设有开关阀门，秤料仓安装有称量原料的失重秤，每个秤料仓底部再通过密封管道与双转子...
【专利技术属性】
技术研发人员：张军，江国栋，陈双俊，杨念新，余新明，杨气鹏，
申请(专利权)人：南京工业大学，江苏新鹏塑化科技有限公司，
类型：发明
国别省市：84
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