[发明专利]通用性广的炭黑母粒、制备系统装置及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及炭黑母粒生产技术领域，具体涉及一种分散性能好、通用性广的炭黑母粒、制备系统装置及其制备方法。

背景技术

在改性塑料行业中，炭黑由于化学稳定好、着色能力强与廉价等因素常被用来作为黑色着色剂及紫外线屏蔽剂。炭黑的原生粒子尺寸在5-300nm之间，是一种非常细、粒状的颜料，比表面积可达到1200m²/g，表面活性大而易团聚。作为着色剂，炭黑的着色能力直接与炭黑的在被着色体的分散程度与粒径相关，炭黑只有在完全分散的情况下才可能达到大部分的全色深黑；同时在非常细的炭黑加工过程中需要防止工人、机器和环境遭到粉尘的严重侵害。因此将炭黑制备成母粒，对于解决超细炭黑的分散性而提高炭黑的着色能力，解决粉尘污染、提高生产效率来说显得非常关键。

目前制备炭黑母粒的工艺主要包括以下3种：

1)CN101701100A采用高速混合机+双螺杆挤出机设备工艺。将基体树脂、炭黑及分散剂等助剂通过高速混合机进行高速的搅拌混合，并混合物形成一定程度的团聚小颗粒，再将团聚小颗粒团聚物通过双螺杆挤出机进行熔融塑化、分散及挤出造粒，这种方法的优点是设备简单、投资小；存在的缺点是炭黑与树脂在高速混合机的高速搅拌下，炭黑粉尘极易飘扬，造成环境污染大，其次是采用此工艺方法制备的炭黑含量不超过30%。

2)CN102532666、CN102040814A等采用高速混合机+密炼机+单螺杆挤出机等设备工艺。将基体树脂、炭黑及分散剂等助剂通过高速混合机进行高速的搅拌混合后在加入密炼机进行密炼，当树脂、炭黑和功能主机在密炼机中塑化均匀后，再通过强制喂料器将密炼好的团聚物喂入单螺杆挤出机进行挤出造粒。该方法的最大优点是可以生产炭黑含量高达55%的炭黑母粒；存在的不足首先是由于密炼机工作模式为间歇式，造成各个批次生产过程不稳定、密炼产品的品质差异大；其次这种生产模式下炭黑极易造成粉尘污染；最后这种生产模式下生产效率低。

3)CN102206372A等采用计量称+双转子连续混炼机等设备，通过将树脂、分散剂、炭黑等通过连续混炼双转子的熔融塑化、混炼，再通过冷却及造粒而制备炭黑母粒，此类方法缺陷如下：1)双转子连续混炼设备的转子一般较短，物料通过在混炼室内通过高速转动的转子进行混炼，混炼到一定程度再通过转子挤压使得物料排出，造成物料在混炼室内混炼的时间可控性不高，在炭黑含量超过45%时，极易造成物料要么混炼过度、要么混炼程度不够，造成生产时异常非常多，产品合格品率较低；2)其次，此类设备操作困难，在制备高含量炭黑母粒时，需要先通过树脂在混炼室内形成稳定的熔池，再将炭黑的含量从低往高慢慢添加才能保证混炼温度场的稳定与连续生产，以生产炭黑含量为50%母粒为例，整个炭黑体含量逐渐由低往高添加时间超过15min，等于至少前15min生产的产品为不合格品。

4)查阅国内专利文献，制备炭的黑母粒都需要添加硬脂酸盐或蜡之类的分散剂，以保证炭黑更好在基体树脂中分散，但这样制备的母粒由于基体中含有易析出的硬脂酸盐或蜡，使得产品的力学性能、耐老化性能下降，同时也易产生异味，大大限制了炭黑母粒的使用范围。

发明内容

综上所述，本发明有必要提供一种分散性能好、通用性广的炭黑母粒。

此外，本发明还有必要提供一种制备上述炭黑母粒的制备系统装置。

另，本发明还有必要提供一种应用上述制备系统装置制造上述炭黑母粒的方法。

一种通用性广的炭黑母粒，包括以下重量份数的组分：

聚乙烯：      45-70份；

炭黑：        30-55份；

抗氧剂：      0.1-0.3份；

其中，所述炭黑母粒不包括分散剂。

一种通用性广的炭黑母粒，由以下重量份数的组分组成：

聚乙烯：      45-70份；

炭黑：        30-55份；

抗氧剂：      0.1-0.3份。

其中，所述分散剂可以包括硬脂酸盐、蜡等。所述硬脂酸盐常用的有：硬脂酸钙、硬脂酸锌、硬脂酸钡。所述蜡常用低分子蜡，如聚乙烯蜡等。

其中，所述聚乙烯优选由以下重量份的组分组成：

低密度聚乙烯：        10-70份；

线性低密度聚乙烯：    0-35份。

其中，所述聚乙烯进一步优选由以下重量份的组分组成：

低密度聚乙烯：        10-35份；

线性低密度聚乙烯：    25-35份。