[发明专利]一种炭黑母粒及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及塑料领域，进一步地说，是涉及一种炭黑母粒及其制备方法。

背景技术

随着塑料工业的迅猛发展，尼龙、聚酯、聚碳酸酯及ABS等工程塑料广泛应用于汽车、家用电器及日用消费品等领域，出于产品外观及耐候性等要求，黑色工程塑料制品的比例不断提高。

工程塑料黑色混配料的生产有两种方法：一是直接在树脂中添加炭黑生产混配料，二是用炭黑色母粒生产混配料。由于环保、性能及使用性等方面的优势，炭黑母粒的着色方式得到最广泛的应用。

众所周知，炭黑是一种纳米材料，其原生粒径一般在15-120nm之间，是高效紫外线吸收剂和光屏蔽剂。炭黑原生粒径越小、炭黑的含量越高、炭黑的分散性越好，炭黑母粒的着色力和黑度越高；同时母粒中炭黑的含量越高，添加比例越小，成本越低，对工程塑料性能的影响也越小。炭黑的粒径越小，炭黑含量越高，其比表面积就越大，炭黑聚集体之间的分子间作用力越强，越不容易分散，目前最通用技术是在配方中添加较高含量的聚乙烯蜡、EBS等低分子润滑剂以提高炭黑的分散性。低分子润滑剂的加入，必然会使材料拉伸屈服强度、弯曲强度、冲击强度性能显著下降。因此不使用低分子分散剂，采用特殊的分散体系，制备高黑度、高性能炭黑母粒，一直是本领域一项难以解决的问题，也是本发明着重解决的问题。

由于聚乙烯与聚丙烯同为非极性聚烯烃材料，因此聚乙烯炭黑母粒在聚丙烯体系中可以成功应用，但由于基体树脂的相容性原因，在ABS、尼龙、聚酯等工程塑料中，很低的炭黑母粒含量就使工程塑料的性能下降很大。而采用与同种工程塑料相同的基体树脂制备炭黑母粒，可以减少由于树脂相容性问题而引起的性能下降，但由于与其他工程塑料的相容性问题，使其适用范围很窄。如AS炭黑母粒可以用于AS、ABS产品中，却无法用于聚丙烯、尼龙、聚酯等产品中；尼龙6炭黑母粒可以用于尼龙6及尼龙66产品中，但无法用于聚丙烯、ABS、聚酯等产品中。同时由于分子链特性等方面的原因，并不是每各种程塑料都可以用于生产高含量、高分散的优质炭黑母粒。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种炭黑母粒及其制备方法，本发明的炭黑母粒与非极性聚合物都有良好的相容性，能够应用于尼龙、聚酯及ABS等极性聚合物中。

本发明的目的之一是提供一种炭黑母粒。

包括共混的以下组分：

基体树脂的类型对塑料制品的物理机械性能有很大的影响，直接影响产品的长期使用性能。通常汽车和电子产品领域应用的产品基体树脂为聚丙烯、ABS和尼龙等制品。针对其树脂本身极性各不相同，本发明采用线性低密度聚乙烯、超低密度聚乙烯、低密度聚乙烯、中密度聚乙烯、高密度聚乙烯中的任意一种或其组合为炭黑母粒的基体树脂，优选为低密度聚乙烯。基体树脂的熔体流动速率大于5g/10min(190℃，2.16kg)；从炭黑的分散性考虑，优选为大于10g/10min(190℃，2.16kg)。

炭黑的选择关系到炭黑在基体树脂中的分散性及色母加工性能，同时它也是影响产品外观和表面光泽度的关键因素。以上所述组分中的炭黑可包括现有技术中所公开的各种类型炭黑。对要求高黑度的注塑制品而言，一般选择平均原生粒径为15～120nm的炭黑。本发明聚乙烯色母中炭黑平均原生粒径小于等于100nm，优选为15～50nm。所选炭黑的挥发组分为炭黑表面吸附的含氧官能团(羧基、羟基)，挥发组分含量小于3.5wt.％。以聚乙烯树脂重量为100份计算，炭黑的含量为50～150份，优选为50～130份，更优选为80～100份。

所述双亲梳型聚合物增容剂的主链是通过自由基聚合反应得到的具有高反应活性极性侧基的丙烯酸酯系列聚合物衍生物，而梳型非极性侧基是在主链上接枝的长碳链结构，双亲梳型聚合物增容剂的主链为丙烯酸酯系列聚合物衍生物，其成分为丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酰氯、甲基丙烯酰氯、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯中的一种或组合物；长碳链结构是1-癸醇、1-十二醇、1-十八醇、1-十二胺、1-十八胺、硬脂酸、油酸中的一种或组合物。增容剂含量为0.1～14份，优选为0.5～11份。