專利名稱：絕緣黑色母粒及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及塑料著色領(lǐng)域，具體地，本發(fā)明涉及絕緣黑色母粒、使用及其制備方法。
背景技術(shù)：
母粒是由超量的化學(xué)助劑、載體樹脂和分散劑所組成。色母粒是把超常量的顏料 (染料)均勻載附于樹脂中而得到的聚集體。色母粒主要由顏料、分散劑及載體樹脂組成， 其中，顏料一般分為有機(jī)顏料，如酞青綠等；無機(jī)顏料，如氧化鐵紅、鈦白；染料，如還原桃紅、分散橙等。聚烯烴、PVC色母粒采用的是顏料，一般說染料不可用于聚烯烴著色，否則會引起嚴(yán)重遷移。分散劑主要對顏料表面進(jìn)行潤濕，有利于顏料進(jìn)ー步分散，并穩(wěn)定在樹脂中，同時必須與樹脂相容性好，不影響著色產(chǎn)品品質(zhì)。聚烯烴色母粒分散劑一般采用低分子量聚乙烯蠟或硬酯酸鋅等。工程塑料色母粒分散劑一般采用有極性低分子量聚乙烯蠟、硬酯酸鎂、硬酯酸鈣等。載體樹脂使顏料均勻分布并使色母粒呈顆粒狀。選擇載體需考慮與被著色樹脂的相容性，還要考慮母粒應(yīng)有良好分散性，因此載體的流動性應(yīng)大于被著色樹脂，同時被著色后不影響產(chǎn)品質(zhì)量。如選用熔體指數(shù)較大的同類高聚物，使母粒的熔體指數(shù)較高于被著高聚物，以保證最終制品的色澤一致。PE、PP色母料選擇LDPE (低密度聚乙烯) 樹脂為載體，PS、ABS母料選擇改性PS為載體。色母粒著色的顯著優(yōu)點使用方便，對成型環(huán)境無污染；著色均勻，穩(wěn)定，提高塑料制件質(zhì)量；易于計量，可應(yīng)用自動化程度高的成型生產(chǎn)系統(tǒng)。黒色母粒能改善尼龍的顏色以及改性尼龍制品，應(yīng)用于各種改性尼龍材料，其應(yīng)用包括汽車、航海、航空、家用電器、電子產(chǎn)品等工程塑料。CN 102093614A涉及聚乙烯管用炭黒色母粒及其制備方法，提供了一種聚乙烯管用炭黒色母粒，它包括以下組分100重量份的分子量為150-400萬的超高分子量聚乙烯；35-100重量份的炭黑；1. 75-20重量份的丁苯吡共聚物；以及0-10重量份的抗氧劑，還提供了聚乙烯管用炭黒色母粒的制備方法以及PE100管混配料的制備方法。而絕緣黒色母粒，還要求盡量不影響基材的電性能，以保證基材的絕緣效果。CN 1243845A公開了ー種通信電纜用色母粒，包括作為載體樹脂的聚烯烴、顏料、 分散劑，其特征是還包括有活化劑和偶聯(lián)劑，組分重量百分比為聚烯烴35 55%，顏料 40 60%，分散劑3. 0 5. 0%，活化劑0. 80 2. 00%，偶聯(lián)劑0. 50 1. 50%。目前市場上也有絕緣黑色母粒銷售，但現(xiàn)有絕緣黑色母粒均存在分散性不夠，導(dǎo)致添加量多，影響基體性能(如物理機(jī)械性能、加工性能、耐化學(xué)性、電性能等)，且提高了成本。同時，黑色母粒的生產(chǎn)極易造成污染，這也是目前急需解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的之ー在于提供一種絕緣黒色母粒。所述絕緣黒色母粒按質(zhì)量百分比包括CN 102532666 A

聚合物載體 40 84% 色素炭黑10 50%
表面改性劑 0.2 10%。
按聚合物載體的不同組成，將所述絕緣黑色母粒記為I或IL 優(yōu)選地，所述絕緣黒色母粒I，按質(zhì)量百分比包括聚合物A40ハ-84%
色素炭黑10へ50%
表面改性劑0. 2 10%,
其中，所述聚合物A為聚乙烯或聚丙烯。
進(jìn)ー步優(yōu)選，所述絕緣黒色母粒I按質(zhì)量百分比包括
聚合物A45-75%
色素炭黑15~45%
表面改性劑1~6%
加工助劑0.5~15%，
其中，所述聚合物A為聚乙烯或聚丙烯。 特別優(yōu)選，所述絕緣黒色母粒I按質(zhì)量百分比包括
聚合物A50-70%
色素炭黑20~40%
表面改性劑2~4%
加工助劑5~10%，
其中，所述聚合物A為聚乙烯或聚丙烯。
優(yōu)選地，所述絕緣黒色母粒II，按質(zhì)量百分比包括
聚合物A
聚合物A接枝馬來酸酐
色素炭黑
30-60% 5-40% 10-50% 0.2-10%,
表面改性劑
其中，所述聚合物A為聚乙烯或聚丙烯。
進(jìn)ー步優(yōu)選，所述絕緣黒色母粒II按質(zhì)量百分比包括聚合物A35-55% 聚合物A接枝馬來酸酐 10~35%
色素炭黑15~45%
表面改性劑1~6%
加工助劑0.5~15%，其中，所述聚合物A為聚乙烯或聚丙烯。特別優(yōu)選，所述絕緣黒色母粒II按質(zhì)量百分比包括
聚合物A40-50%
聚合物A接枝馬來酸酐15~30%
色素炭黑20~40%
表面改性劑2~4%
加工助劑5~10%， 其中，所述聚合物A為聚乙烯或聚丙烯。優(yōu)選地，所述色素炭黑吸油值(DBP)為150ml/100g以下，進(jìn)ー步優(yōu)選為 120ml/100g以下，特別優(yōu)選為100ml/100g以下。優(yōu)選地，所述色素炭黑粒徑為60nm以下，進(jìn)ー步優(yōu)選為10 50nm，特別優(yōu)選為 20 30nm。優(yōu)選地，所述色素炭黑著色強(qiáng)度大于90 %，進(jìn)ー步優(yōu)選大于100 %，特別優(yōu)選大于 110%。優(yōu)選地，所述色素炭黑灰分小于2 %，進(jìn)ー步優(yōu)選小于1%，特別優(yōu)選小于0. 5%。特別優(yōu)選，所述色素碳黑吸油值(DBP)為100ml/100g以下，粒徑在20_30歷，著色強(qiáng)度大于110%，灰分小于0.5%。優(yōu)選地，所述表面改性劑為偶聯(lián)劑，特別優(yōu)選為鈦酸酯偶聯(lián)劑或硅烷偶聯(lián)劑，例如硅烷偶聯(lián)劑KH-550。優(yōu)選地，所述加工助劑包括聚乙烯蠟、硬脂酸鋅、分散劑中的1種或至少2種的組合；所述分散劑的例子有水玻璃、三聚磷酸鈉、六偏磷酸鈉和焦磷酸鈉、三乙基己基磷酸、 十二烷基硫酸鈉、甲基戊醇、纖維素衍生物、聚丙烯酰胺、古爾膠、脂肪酸聚乙ニ醇酯等；所述組合典型但非窮盡的例子有聚乙烯蠟、硬脂酸鋅、十二烷基硫酸鈉的組合，聚乙烯蠟、聚丙烯酰胺的組合，聚乙烯蠟、硬脂酸鋅、焦磷酸鈉、甲基戊醇的組合，硬脂酸鋅、六偏磷酸鈉、 古爾膠的組合等。本發(fā)明所述絕緣黒色母粒還可以包括其他組分，例如抗氧化劑、表面處理劑、成核劑、相容增韌劑、潤滑劑等，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員可根據(jù)所掌握的專業(yè)知識選擇。
本發(fā)明的目的之一還在于提供一種所述絕緣黑色母粒的使用方法。所述絕緣黑色母粒在基材中添加的質(zhì)量百分比為6%以下，例如5%、4%、3%、2%、1. 1%U%>0.9%, 0.8%,0.5%,0. 等，特別優(yōu)選為1 5%，所述絕緣黒色母粒的添加不影響基材的性能 (包括電性能)。本發(fā)明的目的之一還在于提供所述絕緣黒色母粒的用途。所述絕緣黒色母粒I用于制備聚乙烯或聚丙烯黒色制品。所述絕緣黒色母粒II用于制備聚苯乙烯、高抗沖聚苯乙烯、丙烯腈-丁ニ烯-苯乙烯三嵌段共聚物、聚酰胺、聚碳酸酷、聚酯等黒色制品。本發(fā)明的目的之一還在于提供一種所述絕緣黑色母粒的制備方法。所述絕緣黒色母粒的制備方法包括色素炭黑預(yù)處理，然后將預(yù)處理后的色素炭黑與加入載體、加工助劑一起密煉，在用雙螺桿擠出機(jī)造粒制成；其中，所述色素炭黑預(yù)處理包括在80 150°C，將炭黑預(yù)熱至少5min，然后加入表面改性劑，再處理至少lOmin。優(yōu)選地，造粒完成后還可以進(jìn)行所需要的后處理，例如包裝等。優(yōu)選地，所述色素炭黑預(yù)處理采用高混機(jī)。優(yōu)選地，所述炭黑預(yù)處理溫度為90 130°C，特別優(yōu)選為100°C。優(yōu)選地，所述炭黑預(yù)熱時間為至少8min，進(jìn)ー步優(yōu)選為10 15min，特別優(yōu)選 IOmin0優(yōu)選地，加入表面改性劑后再處理時間為至少12min，特別優(yōu)選為15min。優(yōu)選地，當(dāng)表面改性劑為液態(tài)時，采用頂端噴入法。所述頂端噴入法即把液態(tài)助劑從頂端采用高壓噴入，如使用CN 201592492U液體計量計時添加裝置。所述密煉及造粒所需條件是所屬領(lǐng)域公知技木，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)可根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)確定。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下特點(1)可直接與基材共混復(fù)合，可不再添加改性劑或增溶剤，減少中間生產(chǎn)環(huán)節(jié)或生產(chǎn)設(shè)備；(2)本產(chǎn)品為高濃絕緣黒色母粒，添加量少，對產(chǎn)品電性能影響較??；(3)本產(chǎn)品在基材中分散均勻，對基材物理機(jī)械性能影響較?。?4)本產(chǎn)品采用密煉機(jī)以及雙螺桿擠出機(jī)制造，對生產(chǎn)環(huán)境與周圍環(huán)境無污染。
具體實施例方式為便于理解本發(fā)明，本發(fā)明列舉實施例如下。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明了，所述實施例僅僅是幫助理解本發(fā)明，不應(yīng)視為對本發(fā)明的具體限制。實施例1采用高混機(jī)，加入吸油值(DBP)為100ml/100g，粒徑為30nm，著色強(qiáng)度為110%， 灰分為0. 5%的色素炭黑40g，在100°C預(yù)熱lOmin，然后加入硅烷偶聯(lián)劑KH_5504g，再處理 15min，然后與聚乙烯50g、聚乙烯蠟5g、硬脂酸鋅Ig —起密煉，再用雙螺桿擠出機(jī)造粒，制得絕緣黑色母粒。
對其進(jìn)行測試，炭黑分散性達(dá)到< 2級，熔融指數(shù)為30g/10min，著色均勻，體積電阻率為1.4X1011，具有優(yōu)異的性能。實施例2采用高混機(jī)，加入吸油值(DBP)為150ml/100g，粒徑為60nm，著色強(qiáng)度為90%， 灰分為2%的色素炭黑50g，在150°C預(yù)熱15min，然后加入硅烷偶聯(lián)劑KH_5504g，再處理 IOmin,然后與聚乙烯30g、聚乙烯接枝馬來酸酐10g、聚乙烯蠟4g、硬脂酸鋅2g —起密煉，再用雙螺桿擠出機(jī)造粒，制得絕緣黑色母粒。對其進(jìn)行測試，炭黑分散性達(dá)到< 2級，熔融指數(shù)為35g/10min，著色均勻，體積電阻率為2. IX IO11 Ω ·πι，具有優(yōu)異的性能。實施例3采用高混機(jī)，加入吸油值(DBP)為120ml/100g，粒徑為50nm，著色強(qiáng)度為100%，灰分為的色素炭黑15g，在80°C預(yù)熱5min，然后加入鈦酸酯偶聯(lián)劑(儀征天揚(yáng)化工有限公司TM-U) Ig,再處理lOmin，然后與聚丙烯60g、聚丙烯接枝馬來酸酐23. 5g、硬脂酸鋅0. 5g 一起密煉，再用雙螺桿擠出機(jī)造粒，制得絕緣黑色母粒。對其進(jìn)行測試，炭黑分散性達(dá)到< 2級，熔融指數(shù)為45g/10min，著色均勻，體積電阻率為1.4Χ1013Ω ·πι，具有優(yōu)異的性能。實施例4采用高混機(jī)，加入吸油值(DBP)為90ml/100g，粒徑為lOnm，著色強(qiáng)度為120%，灰分為0. 4%的色素炭黑Mg，在110°C預(yù)熱8min，然后加入鈦酸酯偶聯(lián)劑(儀征天揚(yáng)化工有限公司TM-12)6g，再處理12min，然后與聚丙烯60g、硬脂酸鋅2. 3g、聚乙烯蠟3. lg、六偏磷酸鈉4. 6g 一起密煉，再用雙螺桿擠出機(jī)造粒，制得絕緣黑色母粒。對其進(jìn)行測試，炭黑分散性達(dá)到< 2級，熔融指數(shù)為36g/10min，著色均勻，體積電阻率為2.6Χ1012Ω ·πι，具有優(yōu)異的性能。申請人:聲明，本發(fā)明通過上述實施例來說明本發(fā)明的詳細(xì)エ藝設(shè)備和エ藝流程， 但本發(fā)明并不局限于上述詳細(xì)ェ藝設(shè)備和ェ藝流程，即不意味著本發(fā)明必須依賴上述詳細(xì) ェ藝設(shè)備和ェ藝流程才能實施。所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該明了，對本發(fā)明的任何改進(jìn)， 對本發(fā)明產(chǎn)品各原料的等效替換及輔助成分的添加、具體方式的選擇等，均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍和公開范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.絕緣黑色母粒，按質(zhì)量百分比包括 聚合物載體40 84%色素炭黑10 50%表面改性劑0.2 10%。
2.如權(quán)利要求1所述的絕緣黑色母粒，其特征在干，所述絕緣黒色母粒I按質(zhì)量百分比包括聚合物A40ハ-84%色素炭黑10へノ 50%表面改性劑0. 2 ‘ 10%,其中，所述聚合物A為聚乙烯或聚丙烯；進(jìn)ー步優(yōu)選，所述絕緣黒色母粒I按質(zhì)量百分比包括聚合物A45-75%色素炭黑15~45%表面改性劑1~6%加工助劑0.5~15%，其中，所述聚合物A為聚乙烯或聚丙烯； 特別優(yōu)選，所述絕緣黒色母粒I按質(zhì)量百分比包括 聚合物A色素炭黑表面改性劑50-70% 20-40% 2-4% 5-10%,加工助劑其中，所述聚合物A為聚乙烯或聚丙烯。
3.如權(quán)利要求1所述的絕緣黑色母粒，其特征在干，所述絕緣黒色母粒II按質(zhì)量百分比包括聚合物A30-60%聚合物A接枝馬來酸酐5~40%色素炭黑10~50%表面改性劑0.2~10%，其中，所述聚合物A為聚乙烯或聚丙烯；進(jìn)ー步優(yōu)選，所述絕緣黒色母粒II按質(zhì)量百分比包括聚合物A35-55% 聚合物A接枝馬來酸酐 10~35%色素炭黑15~45%表面改性劑1~6%加工助劑0.5~15%，其中，所述聚合物A為聚乙烯或聚丙烯；特別優(yōu)選，所述絕緣黒色母粒II按質(zhì)量百分比包括聚合物A40-50%聚合物A接枝馬來酸酐 15~30%色素炭黑20~40%表面改性劑2~4%加工助劑5~10%，其中，所述聚合物A為聚乙烯或聚丙烯。
4.如權(quán)利要求1-3任一項所述的絕緣黑色母粒，其特征在干，所述色素炭黑吸油值 (DBP)優(yōu)選為150ml/100g以下，進(jìn)ー步優(yōu)選為120ml/100g以下，特別優(yōu)選為100ml/100g以下；優(yōu)選地，所述色素炭黑粒徑為60nm以下，進(jìn)ー步優(yōu)選為10 50nm，特別優(yōu)選為20 30nm ；優(yōu)選地，所述色素炭黑著色強(qiáng)度大于90%，進(jìn)ー步優(yōu)選大于100%，特別優(yōu)選大于 110% ；優(yōu)選地，所述色素炭黑灰分小于2%，進(jìn)ー步優(yōu)選小于1%，特別優(yōu)選小于0.5% ；特別優(yōu)選，所述色素碳黑吸油值(DBP)為100ml/100g以下，粒徑在20-30nm，著色強(qiáng)度大于110%，灰分小于0. 5%。
5.如權(quán)利要求1-4任一項所述的絕緣黑色母粒，其特征在干，所述表面改性劑為偶聯(lián)劑，特別優(yōu)選為鈦酸酯偶聯(lián)劑或硅烷偶聯(lián)劑，例如硅烷偶聯(lián)劑KH-550 ；優(yōu)選地，所述加工助劑包括聚乙烯蠟、硬脂酸鋅、分散劑中的1種或至少2種的組合。
6.如權(quán)利要求1-5任一項所述的絕緣黑色母粒的使用方法，其特征在干，所述絕緣黑色母粒在基材中添加的質(zhì)量百分比為6%以下。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在干，所述絕緣黒色母粒在基材中添加的質(zhì)量百分比為1 5%。
8.如權(quán)利要求1-5任一項所述絕緣黑色母粒的用途，其特征在干，所述絕緣黒色母粒I 用于制備聚乙烯或聚丙烯黒色制品；所述絕緣黒色母粒II用于制備聚苯乙烯、高抗沖聚苯乙烯、丙烯腈-丁ニ烯-苯乙烯三嵌段共聚物、聚酰胺、聚碳酸酷、聚酯等黒色制品。
9.如權(quán)利要求1-5任一項所述的絕緣黑色母粒的制備方法，其特征在干，所述方法包括色素炭黑預(yù)處理，然后將預(yù)處理后的色素炭黑與加入載體、加工助劑一起密煉，在用雙螺桿擠出機(jī)造粒制成；其中，所述色素炭黑預(yù)處理包括在80 150°C，將炭黑預(yù)熱至少5min，然后加入表面改性劑，再處理至少lOmin。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在干，造粒完成后還可以進(jìn)行所需要的后處理； 優(yōu)選地，所述色素炭黑預(yù)處理采用高混機(jī)；優(yōu)選地，所述炭黑預(yù)處理溫度為90 130°C，特別優(yōu)選為100°C ； 優(yōu)選地，所述炭黑預(yù)熱時間為至少8min，進(jìn)ー步優(yōu)選為10 15min，特別優(yōu)選IOmin ； 優(yōu)選地，加入表面改性劑后再處理時間為至少12min，特別優(yōu)選為15min ； 優(yōu)選地，當(dāng)表面改性劑為液態(tài)時，采用頂當(dāng)噴入法。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種絕緣黑色母粒，按質(zhì)量百分比包括聚合物載體40～84％，色素炭黑10～50％，表面改性劑0.2～10％。其在基材中添加的質(zhì)量百分比為6％以下。其制備方法包括色素炭黑預(yù)處理，然后將預(yù)處理后的色素炭黑與加入載體、加工助劑一起密煉，在用雙螺桿擠出機(jī)造粒制成。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明產(chǎn)品可直接與基材共混復(fù)合，可不再添加改性劑或增溶劑，減少中間生產(chǎn)環(huán)節(jié)或生產(chǎn)設(shè)備；本產(chǎn)品為高濃絕緣黑色母粒，添加量少，對產(chǎn)品電性能影響較小；本產(chǎn)品在基材中分散均勻，對基材物理機(jī)械性能影響較??；本產(chǎn)品采用密煉機(jī)以及雙螺桿擠出機(jī)制造，對生產(chǎn)環(huán)境與周圍環(huán)境無污染。
文檔編號C08J3/22GK102532666SQ20121000270
公開日2012年7月4日 申請日期2012年1月5日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月5日
發(fā)明者王玉庭 申請人:東莞市德誠塑化科技有限公司