专利名称：绝缘黑色母粒及其制备方法
技术领域：
本发明涉及塑料着色领域，具体地，本发明涉及绝缘黑色母粒、使用及其制备方法。
背景技术：
母粒是由超量的化学助剂、载体树脂和分散剂所组成。色母粒是把超常量的颜料 (染料)均勻载附于树脂中而得到的聚集体。色母粒主要由颜料、分散剂及载体树脂组成， 其中，颜料一般分为有机颜料，如酞青绿等；无机颜料，如氧化铁红、钛白；染料，如还原桃红、分散橙等。聚烯烃、PVC色母粒采用的是颜料，一般说染料不可用于聚烯烃着色，否则会引起严重迁移。分散剂主要对颜料表面进行润湿，有利于颜料进ー步分散，并稳定在树脂中，同时必须与树脂相容性好，不影响着色产品品质。聚烯烃色母粒分散剂一般采用低分子量聚乙烯蜡或硬酯酸锌等。工程塑料色母粒分散剂一般采用有极性低分子量聚乙烯蜡、硬酯酸镁、硬酯酸钙等。载体树脂使颜料均勻分布并使色母粒呈颗粒状。选择载体需考虑与被着色树脂的相容性，还要考虑母粒应有良好分散性，因此载体的流动性应大于被着色树脂，同时被着色后不影响产品质量。如选用熔体指数较大的同类高聚物，使母粒的熔体指数较高于被着高聚物，以保证最终制品的色泽一致。PE、PP色母料选择LDPE (低密度聚乙烯) 树脂为载体，PS、ABS母料选择改性PS为载体。色母粒着色的显著优点使用方便，对成型环境无污染；着色均勻，稳定，提高塑料制件质量；易于计量，可应用自动化程度高的成型生产系统。黒色母粒能改善尼龙的颜色以及改性尼龙制品，应用于各种改性尼龙材料，其应用包括汽车、航海、航空、家用电器、电子产品等工程塑料。CN 102093614A涉及聚乙烯管用炭黒色母粒及其制备方法，提供了一种聚乙烯管用炭黒色母粒，它包括以下组分100重量份的分子量为150-400万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重量份的抗氧剂，还提供了聚乙烯管用炭黒色母粒的制备方法以及PE100管混配料的制备方法。而绝缘黒色母粒，还要求尽量不影响基材的电性能，以保证基材的绝缘效果。CN 1243845A公开了ー种通信电缆用色母粒，包括作为载体树脂的聚烯烃、颜料、 分散剂，其特征是还包括有活化剂和偶联剂，组分重量百分比为聚烯烃35 55%，颜料 40 60%，分散剂3. 0 5. 0%，活化剂0. 80 2. 00%，偶联剂0. 50 1. 50%。目前市场上也有绝缘黑色母粒销售，但现有绝缘黑色母粒均存在分散性不够，导致添加量多，影响基体性能(如物理机械性能、加工性能、耐化学性、电性能等)，且提高了成本。同时，黑色母粒的生产极易造成污染，这也是目前急需解决的问题。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的之ー在于提供一种绝缘黒色母粒。所述绝缘黒色母粒按质量百分比包括CN 102532666 A
聚合物载体 40 84% 色素炭黑10 50%
表面改性剂 0.2 10%。
按聚合物载体的不同組成，将所述绝缘黑色母粒记为I或IL 优选地，所述绝缘黒色母粒I，按质量百分比包括聚合物A40ハ-84%
色素炭黑10へ50%
表面改性剂0. 2 10%,
其中，所述聚合物A为聚乙烯或聚丙烯。
进ー步优选，所述绝缘黒色母粒I按质量百分比包括
聚合物A45-75%
色素炭黑15~45%
表面改性剂1~6%
加工助剂0.5~15%，
其中，所述聚合物A为聚乙烯或聚丙烯。 特別优选，所述绝缘黒色母粒I按质量百分比包括
聚合物A50-70%
色素炭黑20~40%
表面改性剂2~4%
加工助剂5~10%，
其中，所述聚合物A为聚乙烯或聚丙烯。
优选地，所述绝缘黒色母粒II，按质量百分比包括
聚合物A
聚合物A接枝马来酸酐
色素炭黑
30-60% 5-40% 10-50% 0.2-10%,
表面改性剂
其中，所述聚合物A为聚乙烯或聚丙烯。
进ー步优选，所述绝缘黒色母粒II按质量百分比包括聚合物A35-55% 聚合物A接枝马来酸酐 10~35%
色素炭黑15~45%
表面改性剂1~6%
加工助剂0.5~15%，其中，所述聚合物A为聚乙烯或聚丙烯。特別优选，所述绝缘黒色母粒II按质量百分比包括
聚合物A40-50%
聚合物A接枝马来酸酐15~30%
色素炭黑20~40%
表面改性剂2~4%
加工助剂5~10%， 其中，所述聚合物A为聚乙烯或聚丙烯。优选地，所述色素炭黑吸油值(DBP)为150ml/100g以下，进ー步优选为 120ml/100g以下，特别优选为100ml/100g以下。优选地，所述色素炭黑粒径为60nm以下，进ー步优选为10 50nm，特別优选为 20 30nm。优选地，所述色素炭黑着色強度大于90 %，进ー步优选大于100 %，特别优选大于 110%。优选地，所述色素炭黑灰分小于2 %，进ー步优选小于1%，特别优选小于0. 5%。特別优选，所述色素碳黑吸油值(DBP)为100ml/100g以下，粒径在20_30歷，着色強度大于110%，灰分小于0.5%。优选地，所述表面改性剂为偶联剂，特別优选为钛酸酯偶联剂或硅烷偶联剂，例如硅烷偶联剂KH-550。优选地，所述加工助剂包括聚乙烯蜡、硬脂酸锌、分散剂中的1种或至少2种的组合；所述分散剂的例子有水玻璃、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠和焦磷酸钠、三乙基己基磷酸、 十二烷基硫酸钠、甲基戊醇、纤维素衍生物、聚丙烯酰胺、古尔胶、脂肪酸聚乙ニ醇酯等；所述组合典型但非穷尽的例子有聚乙烯蜡、硬脂酸锌、十二烷基硫酸钠的组合，聚乙烯蜡、聚丙烯酰胺的組合，聚乙烯蜡、硬脂酸锌、焦磷酸钠、甲基戊醇的组合，硬脂酸锌、六偏磷酸钠、 古尔胶的組合等。本发明所述绝缘黒色母粒还可以包括其他组分，例如抗氧化剂、表面处理剂、成核剂、相容增韧剂、润滑剂等，所属领域技术人员可根据所掌握的专业知识选择。
本发明的目的之一还在于提供一种所述绝缘黑色母粒的使用方法。所述绝缘黑色母粒在基材中添加的质量百分比为6%以下，例如5%、4%、3%、2%、1. 1%U%>0.9%, 0.8%,0.5%,0. 等，特別优选为1 5%，所述绝缘黒色母粒的添加不影响基材的性能 (包括电性能)。本发明的目的之一还在于提供所述绝缘黒色母粒的用途。所述绝缘黒色母粒I用于制备聚乙烯或聚丙烯黒色制品。所述绝缘黒色母粒II用于制备聚苯乙烯、高抗冲聚苯乙烯、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。本发明的目的之一还在于提供一种所述绝缘黑色母粒的制备方法。所述绝缘黒色母粒的制备方法包括色素炭黑预处理，然后将预处理后的色素炭黑与加入载体、加工助剂一起密炼，在用双螺杆挤出机造粒制成；其中，所述色素炭黑预处理包括在80 150°C，将炭黑预热至少5min，然后加入表面改性剂，再处理至少lOmin。优选地，造粒完成后还可以进行所需要的后处理，例如包装等。优选地，所述色素炭黑预处理采用高混机。优选地，所述炭黑预处理温度为90 130°C，特別优选为100°C。优选地，所述炭黑预热时间为至少8min，进ー步优选为10 15min，特別优选 IOmin0优选地，加入表面改性剂后再处理时间为至少12min，特別优选为15min。优选地，当表面改性剂为液态时，采用顶端喷入法。所述顶端喷入法即把液态助剂从顶端采用高压喷入，如使用CN 201592492U液体计量计时添加装置。所述密炼及造粒所需条件是所属领域公知技木，所属领域技术人员应当可根据现有技术确定。与现有技术相比，本发明具有以下特点(1)可直接与基材共混复合，可不再添加改性剂或增溶剤，减少中间生产环节或生产设备；(2)本产品为高浓绝缘黒色母粒，添加量少，对产品电性能影响较小；(3)本产品在基材中分散均勻，对基材物理机械性能影响较小；(4)本产品采用密炼机以及双螺杆挤出机制造，对生产环境与周围环境无污染。
具体实施例方式为便于理解本发明，本发明列举实施例如下。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。实施例1采用高混机，加入吸油值(DBP)为100ml/100g，粒径为30nm，着色强度为110%， 灰分为0. 5%的色素炭黑40g，在100°C预热lOmin，然后加入硅烷偶联剂KH_5504g，再处理 15min，然后与聚乙烯50g、聚乙烯蜡5g、硬脂酸锌Ig —起密炼，再用双螺杆挤出机造粒，制得绝缘黑色母粒。
对其进行测试，炭黑分散性达到< 2级，熔融指数为30g/10min，着色均勻，体积电阻率为1.4X1011，具有优异的性能。实施例2采用高混机，加入吸油值(DBP)为150ml/100g，粒径为60nm，着色强度为90%， 灰分为2%的色素炭黑50g，在150°C预热15min，然后加入硅烷偶联剂KH_5504g，再处理 IOmin,然后与聚乙烯30g、聚乙烯接枝马来酸酐10g、聚乙烯蜡4g、硬脂酸锌2g —起密炼，再用双螺杆挤出机造粒，制得绝缘黑色母粒。对其进行测试，炭黑分散性达到< 2级，熔融指数为35g/10min，着色均勻，体积电阻率为2. IX IO11 Ω ·πι，具有优异的性能。实施例3采用高混机，加入吸油值(DBP)为120ml/100g，粒径为50nm，着色强度为100%，灰分为的色素炭黑15g，在80°C预热5min，然后加入钛酸酯偶联剂(仪征天扬化工有限公司TM-U) Ig,再处理lOmin，然后与聚丙烯60g、聚丙烯接枝马来酸酐23. 5g、硬脂酸锌0. 5g 一起密炼，再用双螺杆挤出机造粒，制得绝缘黑色母粒。对其进行测试，炭黑分散性达到< 2级，熔融指数为45g/10min，着色均勻，体积电阻率为1.4Χ1013Ω ·πι，具有优异的性能。实施例4采用高混机，加入吸油值(DBP)为90ml/100g，粒径为lOnm，着色强度为120%，灰分为0. 4%的色素炭黑Mg，在110°C预热8min，然后加入钛酸酯偶联剂(仪征天扬化工有限公司TM-12)6g，再处理12min，然后与聚丙烯60g、硬脂酸锌2. 3g、聚乙烯蜡3. lg、六偏磷酸钠4. 6g 一起密炼，再用双螺杆挤出机造粒，制得绝缘黑色母粒。对其进行测试，炭黑分散性达到< 2级，熔融指数为36g/10min，着色均勻，体积电阻率为2.6Χ1012Ω ·πι，具有优异的性能。申请人:声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细エ艺设备和エ艺流程， 但本发明并不局限于上述详细ェ艺设备和ェ艺流程，即不意味着本发明必须依赖上述详细 ェ艺设备和ェ艺流程才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进， 对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
权利要求
1.绝缘黑色母粒，按质量百分比包括 聚合物载体40 84%色素炭黑10 50%表面改性剂0.2 10%。
2.如权利要求1所述的绝缘黑色母粒，其特征在干，所述绝缘黒色母粒I按质量百分比包括聚合物A40ハ-84%色素炭黑10へノ 50%表面改性剂0. 2 ‘ 10%,其中，所述聚合物A为聚乙烯或聚丙烯；进ー步优选，所述绝缘黒色母粒I按质量百分比包括聚合物A45-75%色素炭黑15~45%表面改性剂1~6%加工助剂0.5~15%，其中，所述聚合物A为聚乙烯或聚丙烯； 特別优选，所述绝缘黒色母粒I按质量百分比包括 聚合物A色素炭黑表面改性剂50-70% 20-40% 2-4% 5-10%,加工助剂其中，所述聚合物A为聚乙烯或聚丙烯。
3.如权利要求1所述的绝缘黑色母粒，其特征在干，所述绝缘黒色母粒II按质量百分比包括聚合物A30-60%聚合物A接枝马来酸酐5~40%色素炭黑10~50%表面改性剂0.2~10%，其中，所述聚合物A为聚乙烯或聚丙烯；进ー步优选，所述绝缘黒色母粒II按质量百分比包括聚合物A35-55% 聚合物A接枝马来酸酐 10~35%色素炭黑15~45%表面改性剂1~6%加工助剂0.5~15%，其中，所述聚合物A为聚乙烯或聚丙烯；特別优选，所述绝缘黒色母粒II按质量百分比包括聚合物A40-50%聚合物A接枝马来酸酐 15~30%色素炭黑20~40%表面改性剂2~4%加工助剂5~10%，其中，所述聚合物A为聚乙烯或聚丙烯。
4.如权利要求1-3任一项所述的绝缘黑色母粒，其特征在干，所述色素炭黑吸油值 (DBP)优选为150ml/100g以下，进ー步优选为120ml/100g以下，特別优选为100ml/100g以下；优选地，所述色素炭黑粒径为60nm以下，进ー步优选为10 50nm，特別优选为20 30nm ；优选地，所述色素炭黑着色強度大于90%，进ー步优选大于100%，特别优选大于 110% ；优选地，所述色素炭黑灰分小于2%，进ー步优选小于1%，特别优选小于0.5% ；特別优选，所述色素碳黑吸油值(DBP)为100ml/100g以下，粒径在20-30nm，着色強度大于110%，灰分小于0. 5%。
5.如权利要求1-4任一项所述的绝缘黑色母粒，其特征在干，所述表面改性剂为偶联剂，特別优选为钛酸酯偶联剂或硅烷偶联剂，例如硅烷偶联剂KH-550 ；优选地，所述加工助剂包括聚乙烯蜡、硬脂酸锌、分散剂中的1种或至少2种的组合。
6.如权利要求1-5任一项所述的绝缘黑色母粒的使用方法，其特征在干，所述绝缘黑色母粒在基材中添加的质量百分比为6%以下。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在干，所述绝缘黒色母粒在基材中添加的质量百分比为1 5%。
8.如权利要求1-5任一项所述绝缘黑色母粒的用途，其特征在干，所述绝缘黒色母粒I 用于制备聚乙烯或聚丙烯黒色制品；所述绝缘黒色母粒II用于制备聚苯乙烯、高抗冲聚苯乙烯、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.如权利要求1-5任一项所述的绝缘黑色母粒的制备方法，其特征在干，所述方法包括色素炭黑预处理，然后将预处理后的色素炭黑与加入载体、加工助剂一起密炼，在用双螺杆挤出机造粒制成；其中，所述色素炭黑预处理包括在80 150°C，将炭黑预热至少5min，然后加入表面改性剂，再处理至少lOmin。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在干，造粒完成后还可以进行所需要的后处理； 优选地，所述色素炭黑预处理采用高混机；优选地，所述炭黑预处理温度为90 130°C，特別优选为100°C ； 优选地，所述炭黑预热时间为至少8min，进ー步优选为10 15min，特別优选IOmin ； 优选地，加入表面改性剂后再处理时间为至少12min，特別优选为15min ； 优选地，当表面改性剂为液态时，采用顶当喷入法。
全文摘要
本发明涉及一种绝缘黑色母粒，按质量百分比包括聚合物载体40～84％，色素炭黑10～50％，表面改性剂0.2～10％。其在基材中添加的质量百分比为6％以下。其制备方法包括色素炭黑预处理，然后将预处理后的色素炭黑与加入载体、加工助剂一起密炼，在用双螺杆挤出机造粒制成。与现有技术相比，本发明产品可直接与基材共混复合，可不再添加改性剂或增溶剂，减少中间生产环节或生产设备；本产品为高浓绝缘黑色母粒，添加量少，对产品电性能影响较小；本产品在基材中分散均匀，对基材物理机械性能影响较小；本产品采用密炼机以及双螺杆挤出机制造，对生产环境与周围环境无污染。
文档编号C08J3/22GK102532666SQ20121000270
公开日2012年7月4日 申请日期2012年1月5日 优先权日2012年1月5日
发明者王玉庭 申请人:东莞市德诚塑化科技有限公司