一种低熔点高熔体流动速率炭黑母粒及制备方法与流程

1.本发明涉及一种炭黑母粒及制备方法，更具体地说涉及一种低熔点高熔体流动速率炭黑母粒及制备方法。


背景技术：

2.聚乙烯是以乙烯为单体经聚合反应制得的一种半结晶性热塑性树脂，具有一定刚柔韧性、无臭、无毒、化学稳定性好、吸水性小、电绝缘性优良。聚乙烯依聚合方法、分子量大小、链结构和性能之差异，有多种不同的分类方法，目前较为常用的分类方法是按照聚乙烯树脂密度大小进行分类，主要包括：高密度聚乙烯(hdpe)、中密度聚乙烯(mdpe)、低密度聚乙烯(ldpe)和线性低密度聚乙烯(lldpe)。hdpe是商品化聚乙烯中密度最高的品种，相对密度约为0.940～0.976g/cm3，同时由于其主链结构最为规整、支化度低，hdpe结晶度和熔点也是最高的。hdpe的结晶度常常高达80％～90％，熔点135℃左右，最高使用环境温度可达100℃。hdpe高密度和高结晶性使其耐热性、硬度、力学强度和蠕变性能均优于其他聚乙烯品种，适合制备燃气管、热水管、汽车和建筑等领域用工程塑料配件。mdpe的相对密度为0.926～0.953g/cm3，稍低于hdpe的密度，mdpe的结晶度为70％-80％，熔融温度126～135℃。mdpe的显著特点是耐环境应力开裂性和力学性能(如强度等)的长期保持性，常用于管材、薄膜、中空容器、电线电缆包覆层等。相比较hdpe和mdpe，ldpe结晶度、密度和熔点更低，这是因为后者的分子主链上在聚合反应过程中形成了更多的长短不一的侧链使其结晶能力下降所致。ldpe结晶度约为40％～50％，密度0.91～0.925g/cm3，熔点105～110℃。ldpe结构的低结晶性改善了聚乙烯柔软性、延伸性、透明性、电绝缘性和加工性能，可以制备薄膜、电线、电缆、涂层、发泡塑料等制品，尤其适合制备柔软、透明等塑料制品。
3.在传统聚乙烯树脂基础上发展起来的lldpe树脂被称为第三代聚乙烯，lldpe是乙烯与少量α-烯烃(如1-丁烯、1-辛烯等)共聚而成。相比较ldpe树脂具有较多长短不一的支链，少量的共聚单体引入使lldpe树脂主链结构中仅有非常短小的支链结构。虽然lldpe树脂密度几乎与ldpe接近，但比ldpe具有更高的结晶度、软化温度和熔融温度，同时lldpe还具有较高的拉伸强度、撕裂强度、耐环境应力开裂性、耐低温性、耐热性和耐穿刺性等一系列优点。lldpe应用领域更广，主要包括薄膜、模塑、管材、板材、电线电缆、容器、燃料箱和化学品槽罐。目前商品化hdpe、mdpe、ldpe和lldpe等四种常用聚乙烯树脂类别中，lldpe性价比最高，同时市售价格也是最低的。不同结构聚乙烯密度、结晶度和熔点比较见表1。三种聚乙烯树脂熔融温度、结晶度与结晶结构关系示意图如附图1。
4.表1 不同结构聚乙烯密度、结晶度和熔点比较
5.性能hdpemdpelldpeldpe密度，g/cm30.940～0.9760.926～0.9530.918～0.9350.910～0.925结晶度，％80～9070～8050～6040～50熔点，℃135126～135120～125105～110
6.在采用低熔点聚乙烯品种ldpe制备塑料制品的优势是具有较好的韧性，常常用于
制备透明薄膜、软管、泡沫塑料，ldpe更适合于制备化学发泡与交联的泡沫塑料。聚乙烯泡沫塑料是一种具有原料来源广泛、化学性能稳定、缓冲性和耐热性均好，导热系数、密度和吸水性均小等优点，尤其是采用偶氮二甲酰胺(ac)为化学发泡剂、过氧化二异丙苯(dcp)为交联剂制备的化学交联聚乙烯泡沫塑料还具有弹性好、强度高、缓冲性能更优异等特点，在汽车用减震密封零部件、运动鞋、野战部队单兵作战装备等方面应用更具优势。虽然商品化聚乙烯树脂类别中，lldpe品种众多、性价比最高，同时市售价格也是最低的，但是并不适合用于制备化学交联聚乙烯泡沫塑料。这是因为lldpe的熔点相对较高，约120～125℃，在此温度以上lldpe树脂与发泡剂ac、交联剂dcp等助剂混合时，极易造成发泡剂ac和交联剂dcp早期分解，干扰和影响后期的发泡工艺，难以制备发泡倍率和性能稳定的聚乙烯泡沫塑料。同时lldpe树脂的结晶度也相对高于ldpe树脂，采用lldpe制备的泡沫塑料硬度较大、弹性和手感均较差。目前商品化的化学交联聚乙烯泡沫塑料大多采用ldpe为基体原料或者ldpe与熔点更低、弹性更好的聚合物共混制备，如乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(eva)、三元乙丙橡胶等。eva是乙烯单体与醋酸乙烯酯(vac)单体形成的无规共聚物，具有熔点低、弹性好、易于与聚乙烯混合等特点，例如vac质量含量10～20wt％的eva树脂的熔点为80～90℃，特别适合与ldpe并用采用化学交联的方法聚乙烯泡沫塑料，而且这种改性的泡沫塑料弹性和手感更好。
7.在制备黑色化学交联ldpe或ldpe/eva泡沫塑料时，着色剂需要使用颜料炭黑。由于制备泡沫塑料时，其体积常常将扩大2～30倍，此时为了保证制品的颜色要求，炭黑的使用量比不发泡的聚乙烯塑料制品要大许多。目前行业中在生产黑色化学交联ldpe或ldpe/eva泡沫塑料时大多采用两种分数着色：
①
直接采用粉状炭黑着色，优点是成本低，但是缺点也很多，例如：粉状炭黑称量、混合过程中易污染生产设备和环境；表观密度小、比表面积大的炭黑作为一种无机材料与ldpe、eva等聚合物基体表面粘合力低，很难通过常用塑料制品的加工设备直接使其均匀地分散。
②
使用聚乙烯为载体的炭黑母粒，其优点是解决了因粉状炭黑称量、混合过程中污染生产设备和环境的问题。
8.目前商品化的聚烯烃为载体的炭黑母粒，其基体树脂大多采用hdpe、lldpe制备，也有少量采用ldpe、eva为基体树脂。这是因为相比较ldpe和eva，适合制备炭黑母粒的高熔体流动速率粉末状lldpe、hdpe原料易得、价格更低；市场通用ldpe价格高于lldpe、hdpe约2000～3000元/吨，通用eva价格更是高于lldpe、hdpe约5000～10000元/吨，因此适合制备炭黑母粒的高熔体流动速率粉末状ldpe和eva树脂的品种少、价格更高。基于上面的分析可知，直接采用hdpe或lldpe为基体树脂制备的炭黑母粒，其熔点在120～135℃，并不适合作为化学交联ldpe或ldpe/eva泡沫塑料体系的着色剂使用；采用ldpe或eva为基体树脂制备的炭黑母粒，其熔点在85～110℃，适合作为化学交联ldpe或ldpe/eva泡沫塑料体系的着色剂使用，但是炭黑母粒的成本较高。此外，在黑色低熔点柔性聚烯烃薄膜如ldpe薄膜、eva薄膜、聚烯烃弹性体(poe)薄膜，黑色ldpe、ldpe/eva管材，黑色低烟无卤聚烯烃阻燃电缆料等产品生产过程中同样需要低熔点、高流动性的炭黑母粒。目前由于高熔体流动速率的粉末状ldpe和eva树脂供应匮乏、采购困难，限制了市场低成本、低熔点、高熔体流动速率炭黑母粒的供应。
9.综上所述，目前在低熔点、高流动性的炭黑母粒，尤其原料来源广泛的低成本、低熔点、高流动性炭黑母粒制备过程中，现有技术制备的产品均有一定的局限性。因此，设计
采用原料来源广泛、价格相对低廉的lldpe树脂为基体材料，利用液体石蜡油作为lldpe非晶区的增塑剂在降低lldpe熔点和结晶度的同时进一步提高其流动性，制备具有低成本、低熔点、高炭黑含量、高熔体流动速率的炭黑母粒，满足低熔点聚烯烃如ldpe、eva、poe等相关塑料制品加工行业的需求。


技术实现要素：

10.本发明的目的是解决现有技术中存在的问题与不足，提供一种低熔点高熔体流动速率炭黑母粒，本发明利用来源广泛、市场售价低的聚乙烯品种lldpe为基体树脂制备具有低成本、低熔点、高炭黑含量、高熔体流动速率的炭黑母粒。该色母中炭黑质量含量高达40～50％时，质量熔体流动速率(载荷10.0kg、测试温度190℃)大于50g/10min，最高可达800g/10min，可以很容易与聚乙烯、聚丙烯树脂在熔融加工过程中混合分散，尤其是在相对较低的温度下(110℃)与低熔点聚烯烃树脂包括ldpe、eva、poe等混合满足其加工需要。特殊的材料、设备选择，独特配方和工艺设计还使得制备炭黑母粒维持弱碱性和几乎不含抗氧剂的特性，本发明的炭黑母粒特别适合作为化学发泡与过氧化物交联工艺制备ldpe或ldpe/eva泡沫塑料体系、过氧化物交联聚烯烃电缆料、低烟无卤阻燃电缆料的着色剂使用。
11.本发明还提供该低熔点高熔体流动速率炭黑母粒的制备方法，该方法先将液体石蜡油与功能助剂、抗氧剂于室温下按照配方比例加入带有搅拌桨叶的储罐中形成稳定的分散液；再通过双螺杆挤出机制备lldpe与含助剂石蜡油的混合物，可以避免炭黑因较强的吸收石蜡油能力而在混合初期过多吸入石蜡油，导致炭黑母粒熔体流动速率下降和影响lldpe的熔点下降幅度；最后借助于双转子连续混炼机将上述制备的lldpe/石蜡油混合物熔体与经秤料仓中失重秤自动计量后的炭黑共混，进一步采用单螺杆挤出机继续混合均匀并经切粒机水下造粒工艺得到低熔点高熔体流动速率炭黑母粒。
12.本发明是通过以下技术方案实现的：
13.本发明的低熔点高熔体流动速率炭黑母粒，其由以下质量配比的原料制成：
[0014][0015]
本发明上述的低熔点高熔体流动速率炭黑母粒，其进一步的技术方案是所述的聚乙烯树脂是粉状线型低密度聚乙烯一种或二种不同质量熔体流动速率品种的组合。再进一步的技术方案是所述的粉状线型低密度聚乙烯树脂其在载荷在2160g、测试温度190℃条件下熔体质量流动速率为10～50g/10min。
[0016]
本发明上述的低熔点高熔体流动速率炭黑母粒，其进一步的技术方案还可以是所述液体石蜡油是相对密度0.845～0.890g/cm3、100℃条件下运动黏度为15～25mm2/s、酸值≤0.01mgkoh/g、初馏点350℃以上、平均相对分子质量≥600的低酸值高粘度品种。
[0017]
本发明上述的低熔点高熔体流动速率炭黑母粒，其进一步的技术方案还可以是所述的炭黑其平均原生粒径20～30nm、比表面积50～70m2/g、吸油值50～60ml/100g、着色强度120～130；50g炭黑与100g沸水混合得到的炭黑水分散液冷却至25℃时的ph值在7～9之间。所述的炭黑是具有相对较高的原生粒径和着色强度、较低的比表面积和吸油值以及弱碱性特征。这种结构特征的炭黑具有较低的吸收液体石蜡油的能力，不会因大量吸收液体石蜡油而干扰其对线型低密度聚乙烯树脂中非晶区增塑作用，有利于液体石蜡油发挥降低线型低密度聚乙烯熔点的作用；炭黑的弱碱性特征可以保证其制备的炭黑母粒更适用于过氧化物交联的聚烯烃制品。
[0018]
本发明上述的低熔点高熔体流动速率炭黑母粒，其进一步的技术方案还可以是所述的功能助剂是碳酸盐、硝酸盐中的一种或其组合。使用碳酸盐、硝酸盐等可以进一步降低炭黑的吸油值；尤其是碳酸盐还可以有效调节炭黑和液体石蜡油的酸碱性使其表现出配方所需要的弱碱性。优选碳酸盐，碳酸盐对金属设备的腐蚀性更小。再进一步的技术方案是所述的碳酸盐为碳酸钾、碳酸钠、碳酸氢钠中的一种或其组合。
[0019]
本发明上述的低熔点高熔体流动速率炭黑母粒，其进一步的技术方案还可以是所述的抗氧剂是商品化抗氧剂b215、b225中一种。这里抗氧剂的使用量很低，是基于该炭黑母粒除了使用熔点相对较低的粉状线型低密度聚乙烯以外，含大量使用液体石蜡作为增塑剂进一步降低粉状线型低密度聚乙烯的熔点和加工温度，因此该炭黑母粒的加工温度低于常规炭黑母粒的加工温度，聚乙烯在加工过程中不容易产生热降解；其次，较低的抗氧剂使用量也是为了炭黑母粒加工完成以后其产品中几乎不含抗氧剂，可以保证其炭黑母粒更适用于过氧化物交联的聚烯烃制品。
[0020]
本发明上述的低熔点高熔体流动速率炭黑母粒的制备方法包括以下步骤：
[0021]
液体石蜡油与助剂的混合：将液体石蜡油、功能助剂、抗氧剂于室温下加入带有搅拌桨叶的储罐中形成稳定的分散液，液体石蜡油储罐由两个串联而成；工作时两个储罐交替使用，当其中一个完成搅拌后正常使用时，另一个进行搅拌分散备用；
[0022]
双螺杆挤出机制备lldpe/石蜡油混合物：采用平行双螺杆挤出机首先制备lldpe/石蜡油混合物，液体石蜡油通过计量泵与lldpe树脂按比例通过双螺杆挤出机进行混合，lldpe粉状树脂采用动态称量系统(失重式自动计量秤)在料斗中加入，液体石蜡油于靠近料斗位置的螺杆长度的三分之一处，双螺杆挤出机温度控制为110～160℃；不采用lldpe、炭黑和石蜡油三者同时投料混合的工艺，主要是为了避免炭黑因较强的吸收石蜡油能力而在混合初期过多吸入石蜡油，导致炭黑母粒熔体流动速率下降和影响lldpe的熔点下降幅度；
[0023]
炭黑母料制备：
①
双转子连续混炼机共混：上述制备的lldpe/石蜡油混合物熔体再与经秤料仓中失重秤自动计量后的炭黑连续不断地直接投入到双转子连续混炼机中进行共混，双转子连续混炼机转速控制在500～550rpm，混炼机温度为120～160℃；
②
单螺杆挤出机造粒：双转子连续混炼机中lldpe/石蜡油/炭黑混合体系在单螺杆挤出机进一步混合均匀，最后经切粒机水下造粒工艺得到低熔点高熔体流动速率炭黑母粒；单螺杆挤出机螺杆转速为70～80rpm，机输送段温度控制在80～100℃、塑化段及机头温度控制在100～150℃。
[0024]
本发明与现有技术相比具有以下有益效果：
[0025]
本发明克服了现有技术中制备炭黑色母粒时主要存在的以下不足，有针对性地进行配方和工艺设计并加以创造性改进：
①
现有聚乙烯作为载体的炭黑母粒大多采用粉末状lldpe、hdpe作为基体树脂，却很少采用ldpe、eva树脂。这是因为相比较ldpe和eva，适合制备炭黑母粒的高熔体流动速率粉末状lldpe、hdpe原料易得、价格更低；市场通用ldpe价格高于lldpe、hdpe约2000～3000元/吨，通用eva价格更是高于lldpe、hdpe约5000～10000元/吨，因此适合制备炭黑母粒的高熔体流动速率粉末状ldpe和eva树脂的品种少、价格更高。
②
采用差示扫描量热法(dsc)在升温速率10℃/min条件下测试不同聚烯烃树脂的熔融温度分别约为：hdpe 135℃、lldpe 125℃、ldpe 110℃、和eva(vac 14wt％)90℃，从理论上分析，采用ldpe和eva树脂为载体制备低熔点炭黑母粒是最佳选择，但由于市场高熔体流动速率的粉末状ldpe和eva树脂供应匮乏、价格高和采购困难，限制了市场低成本、低熔点、高熔体流动速率炭黑母粒的供应需求。
③
目前采用偶氮二甲酰胺(ac)为化学发泡剂、过氧化二异丙苯(dcp)为交联剂制备聚烯烃泡沫塑料时，聚烯烃大多采用ldpe、eva或者ldpe/eva为主要原料。这是因为ldpe、eva熔点较低，当温度控制在ldpe熔点110℃附近，ldpe、eva与发泡剂ac、交联剂dcp混合时不会因发泡剂ac和交联剂dcp早期分解而影响后期的发泡加工过程。因此在制备黑色聚烯烃泡沫塑料时，如果选择采用lldpe或者hdpe为基体原料与炭黑混合制得的炭黑母粒是不适合的，这是因为这种炭黑母粒需要在125～135℃才能与ldpe、eva混合均匀，如此高温会导致发泡剂ac和交联剂dcp早期分解，进而影响后期泡沫塑料的加工稳定性。
④
虽然lldpe树脂的熔点约125℃，高于ldpe的熔点约15℃，并不适合直接以其为基体材料制备低熔点的炭黑母粒。但是我们创造性提出采用以市场易得、成本相对较低的lldpe树脂为基体，选用特定性能液体石蜡油为增塑剂，利用液体石蜡油对lldpe非晶区的增塑作用进而降低其结晶度使其熔点下降，实现采用较高熔点的lldpe树脂制备低熔点炭黑母粒的可行性。
⑤
由于液体石蜡油相对密度(0.845～0.890g/cm3)和分子量均低于lldpe的密度和分子量，同时其价格低于lldpe树脂，更原低于ldpe树脂，因此lldpe和一定比例的液体石蜡油为主体材料与炭黑混合制得的炭黑母粒除了熔点降低的特点以外，其原料配方成本更低、制得的炭黑母粒密度也低，流动性更好同时更具市场竞争力。
⑥
我们在研究中发现液体石蜡油用量不太大时，并不能有效降低lldpe的熔点，例如质量比lldpe/液体石蜡油＝100/0～100/20，lldpe熔点仅由125℃下降至120℃，下降幅度不大。如果要使lldpe/液体石蜡油混合物中lldpe熔点由125℃降至ldpe的熔点110℃附近甚至更低，lldpe/液体石蜡油质量比例必须达到100/100，甚至更高如100/250。
⑦
虽然lldpe和一定比例的液体石蜡油混合后可以降低lldpe的熔点，但是这种混合物没有实际应用价值，这是因为含有少量液体石蜡油的混合物(100/20)冷却至室温时会因lldpe结晶而将其挤压析出表面，本发明中高比例石蜡油含量(100/100～100/250)lldpe析出现象更见明显，影响制成品的使用。我们巧妙地利用炭黑的多孔性和高吸油性特征在实现利用高比例液体石蜡油与lldpe并用制备低熔点炭黑母粒的同时避免了液体石蜡油的析出。
⑧
本发明通过研究筛选出合适的液体石蜡油是低酸值(≤0.01mgkoh/g)、高粘度(100℃条件下运动黏度为15～25mm2/s)品种，这是基于高比例液体石蜡油在高温下加工时高粘度品种挥发性和迁移性小。此外，由于酸性物质会导致过氧化物交联剂产生离子型分解，从而降低其自由基分解的效率，因此液体石蜡油低酸值指标可以保证其制备的炭黑母粒更适用于过氧化物交联的聚烯烃制品。
⑨
本发明另一个特征是炭黑的选型不同常规的母粒配方设计而独具创新性，现有技术的母粒中炭黑大
多选择原生粒径小(15～20nm)、比表面积大(100～120m2/g)、吸油值高(105～125ml/100g)的品种，以满足母粒后期使用过程中具有易于分散、着色好的效果。原生粒径小、比表面积大、吸油值高的品种更容易吸收液体石蜡油，为了避免炭黑与lldpe树脂中非晶区部分形成竞争吸收石蜡油，提出使用具有相对较高的原生粒径(20～30nm)、较低的比表面积(50～70m2/g)和吸油值(50～60ml/100g)炭黑品种，这种结构特征的炭黑具有较低的吸收液体石蜡油的能力，不会因大量吸收液体石蜡油而干扰其对线型低密度聚乙烯树脂中非晶区增塑作用，有利于液体石蜡油发挥降低线型低密度聚乙烯熔点的作用。此外，要求炭黑品种同时满足着色强度高和弱碱性特征，炭黑的弱碱性特征也是为了保证其制备的炭黑母粒更适用于过氧化物交联的聚烯烃制品。
⑩
虽然市售的商品化炭黑有更低比表面积(≤20m2/g)的品种，其吸收液体石蜡油的能力弱，但是此类炭黑的不足之处是其原生粒径太大(100～500nm)，着色效果降低。为了能够保证我们选用的原生粒径(20～30nm)炭黑品种具有很好着色效果的同时进一步能够降低炭黑的比表面积、减少对液体石蜡油的竞争性吸收，通过配方体系中加入碳酸盐的方法进一步降低炭黑的吸油值，同时利用碳酸盐有效调节炭黑和液体石蜡油的酸碱性，最后使制得的炭黑母粒具有弱碱性。此外，碳酸盐对金属设备的腐蚀性更小。本发明抗氧剂的使用量很低，是基于该炭黑母粒配方中使用大量液体石蜡作为增塑剂进一步较低粉状线型低密度聚乙烯的熔点和加工温度，因此该炭黑母粒的加工温度低于常规炭黑母粒的加工温度，聚乙烯在加工过程中不容易产生热降解；其次，由于抗氧剂的存在会消耗过氧化物交联剂分解产生的部分自由基降低交联效率，因此配方设计中较低的抗氧剂使用量也是为了炭黑母粒加工完成以后其产品中几乎不含抗氧剂，可以保证制得的炭黑母粒更适用于过氧化物交联的聚烯烃制品。将液体石蜡油、功能助剂、抗氧剂于室温下按照配方比例加入带有搅拌桨叶的储罐中形成稳定的分散液有助于少量功能助剂和抗氧剂的分散。采用平行双螺杆挤出机首先制备lldpe/石蜡油混合物再与炭黑混合制备母粒，不采用lldpe、炭黑和石蜡油三者同时投料混合的工艺，主要是为了避免炭黑因较强的吸收石蜡油能力而在混合初期过多吸入石蜡油，导致炭黑母粒熔体流动速率下降和影响lldpe的熔点下降幅度。
[0026]
综上所述，本发明的低熔点、高熔体流动速率炭黑母粒，其炭黑含量高达40～50％，在载荷10.0kg、测试温度190℃(聚乙烯为载体的炭黑母粒通常测试载荷21.6kg、温度190℃)熔体质量流动速率大于50g/10min、最高甚至大于800g/10min，dsc测试(升温速度10℃/10min)熔融温度小于等于110℃，丰富了目前市场上可提供通用炭黑母粒的品种，为用户提供了更多选择。该炭黑母粒可以在低熔点聚烯烃塑料制品加工过程使用时，还具有加工温度相对较低、着色强度高、分散性好等一系列优点。此外，该炭黑母粒主体材料由lldpe和石蜡油构成，成本相对低廉，制备工艺简单。本发明的低熔点、高熔体流动速率炭黑母粒主要适用于ldpe、eva和poe等聚合物体系，也适用于lldpe、hdpe和pp等高熔点聚合物体系。
附图说明
[0027]
图1三种聚乙烯树脂熔融温度、结晶度与结晶结构关系示意图。
[0028]
图2液体石蜡油含量对lldpe树脂熔融温度、结晶度和结晶结构影响示意图。
[0029]
图3-1、图3-2液体石蜡油加入方式对炭黑母粒微观结构和性能影响示意图。
[0030]
图4低熔点、高熔体流动速率炭黑母粒生产工艺流程示意图。
[0031]
图5(a)、图5(b)dsc测试部分实施例、对比例样品的升温曲线和熔融温度。
具体实施方式
[0032]
以下通过具体实施例说明本发明，但本发明并不仅仅限定于这些实施例。
[0033]
实施例1
[0034]
原料配方(质量比，份)：lldpe树脂(载荷2160g、温度190℃时mfr＝30g/10min)10，lldpe树脂(载荷2160g、温度190℃时mfr＝50g/10min)20，液体石蜡油(100℃条件下运动黏度为15mm2/s)30，炭黑(原生粒径20nm、比表面积70m2/g、吸油值60ml/100g、着色强度120、ph值7)40，抗氧剂b215 0.01，碳酸钾0.05。
[0035]
制备工艺：1.液体石蜡油与助剂的混合：将液体石蜡油、功能助剂、抗氧剂于室温下按照配方比例加入带有搅拌桨叶的储罐中形成稳定的分散液备用。2.双螺杆挤出机制备lldpe/石蜡油混合物：液体石蜡油通过计量泵与lldpe树脂按比例通过双螺杆挤出机进行混合，lldpe粉状树脂采用失重式自动计量秤在料斗中加入，双螺杆挤出机温度控制为120～160℃。3.炭黑母料制备：上述制备的lldpe/石蜡油混合物熔体再与经秤料仓中失重秤自动计量后的炭黑连续不断地直接投入到双转子连续混炼机中进行共混，双转子连续混炼机转速控制在500rpm，混炼机温度为120～150℃。双转子连续混炼机中lldpe/石蜡油/炭黑混合体系在单螺杆挤出机进一步混合均匀，最后经切粒机水下造粒工艺得到低熔点高熔体流动速率炭黑母粒，单螺杆挤出机螺杆转速为70rpm，机输送段温度控制在80℃、塑化段及机头温度控制在100～140℃。
[0036]
低熔点、高熔体流动速率炭黑母粒经检测其性能见表1。
[0037]
实施例2
[0038]
原料配方(质量比，份)：lldpe树脂(载荷2160g、温度190℃时mfr＝50g/10min)20，lldpe树脂(载荷2160g、温度190℃时mfr＝10g/10min)5液体石蜡油(100℃条件下运动黏度为25mm2/s)35，炭黑(原生粒径25nm、比表面积60m2/g、吸油值50ml/100g、着色强度120、ph值7.5)40，抗氧剂b225 0.008，碳酸钠0.1。
[0039]
制备工艺：1.液体石蜡油与助剂的混合：将液体石蜡油、功能助剂、抗氧剂于室温下按照配方比例加入带有搅拌桨叶的储罐中形成稳定的分散液备用。2.双螺杆挤出机制备lldpe/石蜡油混合物：液体石蜡油通过计量泵与lldpe树脂按比例通过双螺杆挤出机进行混合，lldpe粉状树脂采用失重式自动计量秤在料斗中加入，双螺杆挤出机温度控制为120～160℃。3.炭黑母料制备：上述制备的lldpe/石蜡油混合物熔体再与经秤料仓中失重秤自动计量后的炭黑连续不断地直接投入到双转子连续混炼机中进行共混，双转子连续混炼机转速控制在500rpm，混炼机温度为120～150℃。双转子连续混炼机中lldpe/石蜡油/炭黑混合体系在单螺杆挤出机进一步混合均匀，最后经切粒机水下造粒工艺得到低熔点高熔体流动速率炭黑母粒，单螺杆挤出机螺杆转速为80rpm，机输送段温度控制在90℃、塑化段及机头温度控制在100～140℃。
[0040]
低熔点、高熔体流动速率炭黑母粒经检测其性能见表1。
[0041]
实施例3
[0042]
原料配方(质量比，份)：lldpe树脂(载荷2160g、温度190℃时mfr＝48g/10min)20，液体石蜡油(100℃条件下运动黏度为20mm2/s)40，炭黑(原生粒径25nm、比表面积50m2/g、吸
油值55ml/100g、着色强度125、ph值9)40，抗氧剂b215 0.01，碳酸氢钠0.08。
[0043]
制备工艺：1.液体石蜡油与助剂的混合：将液体石蜡油、功能助剂、抗氧剂于室温下按照配方比例加入带有搅拌桨叶的储罐中形成稳定的分散液备用。2.双螺杆挤出机制备lldpe/石蜡油混合物：液体石蜡油通过计量泵与lldpe树脂按比例通过双螺杆挤出机进行混合，lldpe粉状树脂采用失重式自动计量秤在料斗中加入，双螺杆挤出机温度控制为110～150℃。3.炭黑母料制备：上述制备的lldpe/石蜡油混合物熔体再与经秤料仓中失重秤自动计量后的炭黑连续不断地直接投入到双转子连续混炼机中进行共混，双转子连续混炼机转速控制在500rpm，混炼机温度为130～160℃。双转子连续混炼机中lldpe/石蜡油/炭黑混合体系在单螺杆挤出机进一步混合均匀，最后经切粒机水下造粒工艺得到低熔点高熔体流动速率炭黑母粒，单螺杆挤出机螺杆转速为75rpm，机输送段温度控制在100℃、塑化段及机头温度控制在110～150℃。
[0044]
低熔点、高熔体流动速率炭黑母粒经检测其性能见表1。
[0045]
实施例4
[0046]
原料配方(质量比，份)：lldpe树脂(载荷2160g、温度190℃时mfr＝25g/10min)20，液体石蜡油(100℃条件下运动黏度为15mm2/s)35，炭黑(原生粒径20nm、比表面积55m2/g、吸油值55ml/100g、着色强度130、ph值8)45，抗氧剂b215 0.01，碳酸钾0.05，碳酸钠0.05。
[0047]
制备工艺：1.液体石蜡油与助剂的混合：将液体石蜡油、功能助剂、抗氧剂于室温下按照配方比例加入带有搅拌桨叶的储罐中形成稳定的分散液备用。2.双螺杆挤出机制备lldpe/石蜡油混合物：液体石蜡油通过计量泵与lldpe树脂按比例通过双螺杆挤出机进行混合，lldpe粉状树脂采用失重式自动计量秤在料斗中加入，双螺杆挤出机温度控制为120～160℃。3.炭黑母料制备：上述制备的lldpe/石蜡油混合物熔体再与经秤料仓中失重秤自动计量后的炭黑连续不断地直接投入到双转子连续混炼机中进行共混，双转子连续混炼机转速控制在550rpm，混炼机温度为120～150℃。双转子连续混炼机中lldpe/石蜡油/炭黑混合体系在单螺杆挤出机进一步混合均匀，最后经切粒机水下造粒工艺得到低熔点高熔体流动速率炭黑母粒，单螺杆挤出机螺杆转速为75rpm，机输送段温度控制在90℃、塑化段及机头温度控制在100～140℃。
[0048]
低熔点、高熔体流动速率炭黑母粒经检测其性能见表1。
[0049]
实施例5
[0050]
原料配方(质量比，份)：lldpe树脂(载荷2160g、温度190℃时mfr＝35g/10min)15，液体石蜡油(100℃条件下运动黏度为20mm2/s)35，炭黑(原生粒径20nm、比表面积65m2/g、吸油值55ml/100g、着色强度120、ph值8.5)50，抗氧剂b215 0.005，碳酸钾0.02，碳酸钠0.03，碳酸氢钠0.05。
[0051]
制备工艺：1.液体石蜡油与助剂的混合：将液体石蜡油、功能助剂、抗氧剂于室温下按照配方比例加入带有搅拌桨叶的储罐中形成稳定的分散液备用。2.双螺杆挤出机制备lldpe/石蜡油混合物：液体石蜡油通过计量泵与lldpe树脂按比例通过双螺杆挤出机进行混合，lldpe粉状树脂采用失重式自动计量秤在料斗中加入，双螺杆挤出机温度控制为110～150℃。3.炭黑母料制备：上述制备的lldpe/石蜡油混合物熔体再与经秤料仓中失重秤自动计量后的炭黑连续不断地直接投入到双转子连续混炼机中进行共混，双转子连续混炼机转速控制在550rpm，混炼机温度为130～160℃。双转子连续混炼机中lldpe/石蜡油/炭黑混
合体系在单螺杆挤出机进一步混合均匀，最后经切粒机水下造粒工艺得到低熔点高熔体流动速率炭黑母粒，单螺杆挤出机螺杆转速为80rpm，机输送段温度控制在100℃、塑化段及机头温度控制在110～150℃。
[0052]
低熔点、高熔体流动速率炭黑母粒经检测其性能见表1。
[0053]
实施例6
[0054]
原料配方(质量比，份)：lldpe树脂(载荷2160g、温度190℃时mfr＝50g/10min)15，液体石蜡油(100℃条件下运动黏度为15mm2/s)35，炭黑(原生粒径25nm、比表面积50m2/g、吸油值50ml/100g、着色强度125、ph值7)50，抗氧剂b225 0.01，碳酸氢钠0.05。
[0055]
制备工艺：1.液体石蜡油与助剂的混合：将液体石蜡油、功能助剂、抗氧剂于室温下按照配方比例加入带有搅拌桨叶的储罐中形成稳定的分散液备用。2.双螺杆挤出机制备lldpe/石蜡油混合物：液体石蜡油通过计量泵与lldpe树脂按比例通过双螺杆挤出机进行混合，lldpe粉状树脂采用失重式自动计量秤在料斗中加入，双螺杆挤出机温度控制为110～150℃。3.炭黑母料制备：上述制备的lldpe/石蜡油混合物熔体再与经秤料仓中失重秤自动计量后的炭黑连续不断地直接投入到双转子连续混炼机中进行共混，双转子连续混炼机转速控制在550rpm，混炼机温度为130～160℃。双转子连续混炼机中lldpe/石蜡油/炭黑混合体系在单螺杆挤出机进一步混合均匀，最后经切粒机水下造粒工艺得到低熔点高熔体流动速率炭黑母粒，单螺杆挤出机螺杆转速为80rpm，机输送段温度控制在95℃、塑化段及机头温度控制在110～150℃。
[0056]
低熔点、高熔体流动速率炭黑母粒经检测其性能见表1。
[0057]
实施例7
[0058]
原料配方(质量比，份)：lldpe树脂(载荷2160g、温度190℃时mfr＝10g/10min)15，液体石蜡油(100℃条件下运动黏度为20mm2/s)35，炭黑(原生粒径25nm、比表面积70m2/g、吸油值60ml/100g、着色强度130、ph值8)50，抗氧剂b225 0.01，碳酸钾0.1。
[0059]
制备工艺：1.液体石蜡油与助剂的混合：将液体石蜡油、功能助剂、抗氧剂于室温下按照配方比例加入带有搅拌桨叶的储罐中形成稳定的分散液备用。2.双螺杆挤出机制备lldpe/石蜡油混合物：液体石蜡油通过计量泵与lldpe树脂按比例通过双螺杆挤出机进行混合，lldpe粉状树脂采用失重式自动计量秤在料斗中加入，双螺杆挤出机温度控制为110～150℃。3.炭黑母料制备：上述制备的lldpe/石蜡油混合物熔体再与经秤料仓中失重秤自动计量后的炭黑连续不断地直接投入到双转子连续混炼机中进行共混，双转子连续混炼机转速控制在550rpm，混炼机温度为130～160℃。双转子连续混炼机中lldpe/石蜡油/炭黑混合体系在单螺杆挤出机进一步混合均匀，最后经切粒机水下造粒工艺得到低熔点高熔体流动速率炭黑母粒，单螺杆挤出机螺杆转速为80rpm，机输送段温度控制在100℃、塑化段及机头温度控制在110～150℃。
[0060]
低熔点、高熔体流动速率炭黑母粒经检测其性能见表1。
[0061]
实施例8
[0062]
原料配方(质量比，份)：lldpe树脂(载荷2160g、温度190℃时mfr＝16g/10min)5，lldpe树脂(载荷2160g、温度190℃时mfr＝25g/10min)10，液体石蜡油(100℃条件下运动黏度为25mm2/s)35，炭黑(原生粒径25nm、比表面积60m2/g、吸油值55ml/100g、着色强度125、ph值9)50，抗氧剂b225 0.01，碳酸钠0.08。
[0063]
制备工艺：1.液体石蜡油与助剂的混合：将液体石蜡油、功能助剂、抗氧剂于室温下按照配方比例加入带有搅拌桨叶的储罐中形成稳定的分散液备用。2.双螺杆挤出机制备lldpe/石蜡油混合物：液体石蜡油通过计量泵与lldpe树脂按比例通过双螺杆挤出机进行混合，lldpe粉状树脂采用失重式自动计量秤在料斗中加入，双螺杆挤出机温度控制为110～150℃。3.炭黑母料制备：上述制备的lldpe/石蜡油混合物熔体再与经秤料仓中失重秤自动计量后的炭黑连续不断地直接投入到双转子连续混炼机中进行共混，双转子连续混炼机转速控制在550rpm，混炼机温度为130～160℃。双转子连续混炼机中lldpe/石蜡油/炭黑混合体系在单螺杆挤出机进一步混合均匀，最后经切粒机水下造粒工艺得到低熔点高熔体流动速率炭黑母粒，单螺杆挤出机螺杆转速为80rpm，机输送段温度控制在90℃、塑化段及机头温度控制在110～150℃。
[0064]
低熔点、高熔体流动速率炭黑母粒经检测其性能见表1。
[0065]
对比例1
[0066]
原料配方(质量比，份)：ldpe树脂(载荷2160g、温度190℃时mfr＝1.5g/10min)100。树脂经检测其性能见表2。
[0067]
对比例2
[0068]
原料配方(质量比，份)：lldpe树脂(载荷2160g、温度190℃时mfr＝2g/10min)100。树脂经检测其性能见表2。
[0069]
对比例3
[0070]
原料配方(质量比，份)：lldpe树脂(载荷2160g、温度190℃时mfr＝50g/10min)60，高结构度炭黑(粒径20nm、比表面积120m2/g、吸油值115ml/100g、着色强度105)40。
[0071]
制备工艺：
①
双转子连续混炼机共混：开启集成上料系统将llepe、高结构度炭黑分别输送至动态称量系统的中间料仓，再经秤料仓中失重秤自动计量后连续不断地直接投入到双转子连续混炼机中进行共混，其中双转子连续混炼机转速控制在500rpm，混炼机温度为150～180℃。
②
单螺杆挤出机造粒：双转子连续混炼机中共混后的物料最后经切粒机水下造粒工艺得到炭黑母粒。其中单螺杆挤出机螺杆转速为80rpm，输送段温度控制在100℃、塑化段及机头温度控制在160～190℃。炭黑母料经检测其性能见表2。
[0072]
对比例4
[0073]
原料配方(质量比，份)：lldpe树脂(载荷2160g、温度190℃时mfr＝2g/10min)100，液体石蜡油(100℃条件下运动黏度为25mm2/s)20。
[0074]
制备工艺：液体石蜡油由储罐通过计量泵与lldpe树脂按比例通过双螺杆挤出机进行混合，lldpe粉状树脂采用失重式自动计量秤在料斗中加入，双螺杆挤出机温度控制为110～150℃，冷却后切粒得到lldpe/石蜡油共混物。lldpe/石蜡油共混物经检测其性能见表2。
[0075]
对比例5
[0076]
原料配方(质量比，份)：lldpe树脂(载荷2160g、温度190℃时mfr＝25g/10min)50，液体石蜡油(100℃条件下运动黏度为25mm2/s)10，高结构度炭黑(粒径20nm、比表面积120m2/g、吸油值115ml/100g、着色强度105)40，抗氧剂b225 0.2。
[0077]
制备工艺：1.双螺杆挤出机制备lldpe/石蜡油混合物：液体石蜡油由储罐通过计量泵与lldpe树脂按比例通过双螺杆挤出机进行混合，lldpe粉状树脂采用失重式自动计量
秤在料斗中加入，双螺杆挤出机温度控制为120～160℃。2.炭黑母料制备：上述制备的lldpe/石蜡油混合物熔体再与经秤料仓中失重秤自动计量后的炭黑连续不断地直接投入到双转子连续混炼机中进行共混，双转子连续混炼机转速控制在550rpm，混炼机温度为130～160℃。双转子连续混炼机中lldpe/石蜡油/炭黑混合体系在单螺杆挤出机进一步混合均匀，最后经切粒机水下造粒工艺得到低熔点高熔体流动速率炭黑母粒，单螺杆挤出机螺杆转速为80rpm，机输送段温度控制在100℃、塑化段及机头温度控制在120～160℃。
[0078]
炭黑母料经检测其性能见表2。
[0079]
对比例6
[0080]
原料配方(质量比，份)：lldpe树脂(载荷2160g、温度190℃时mfr＝2g/10min)100，液体石蜡油(100℃条件下运动黏度为25mm2/s)50。
[0081]
制备工艺：液体石蜡油由储罐通过计量泵与lldpe树脂按比例通过双螺杆挤出机进行混合，lldpe粉状树脂采用失重式自动计量秤在料斗中加入，双螺杆挤出机温度控制为110～150℃，冷却后切粒得到lldpe/石蜡油共混物。lldpe/石蜡油共混物经检测其性能见表2。
[0082]
对比例7
[0083]
原料配方(质量比，份)：lldpe树脂(载荷2160g、温度190℃时mfr＝20g/10min)50，液体石蜡油(100℃条件下运动黏度为25mm2/s)10，高结构度炭黑(粒径20nm、比表面积120m2/g、吸油值115ml/100g、着色强度105)40，抗氧剂b225 0.2。
[0084]
制备工艺：1.双螺杆挤出机制备lldpe/石蜡油混合物：液体石蜡油由储罐通过计量泵与lldpe树脂按比例通过双螺杆挤出机进行混合，lldpe粉状树脂采用失重式自动计量秤在料斗中加入，双螺杆挤出机温度控制为110～150℃。2.炭黑母料制备：上述制备的lldpe/石蜡油混合物熔体再与经秤料仓中失重秤自动计量后的炭黑连续不断地直接投入到双转子连续混炼机中进行共混，双转子连续混炼机转速控制在550rpm，混炼机温度为130～160℃。双转子连续混炼机中lldpe/石蜡油/炭黑混合体系在单螺杆挤出机进一步混合均匀，最后经切粒机水下造粒工艺得到低熔点高熔体流动速率炭黑母粒，单螺杆挤出机螺杆转速为80rpm，机输送段温度控制在90℃、塑化段及机头温度控制在110～150℃。
[0085]
炭黑母料经检测其性能见表2。
[0086]
对比例8
[0087]
原料配方(质量比，份)：lldpe树脂(载荷2160g、温度190℃时mfr＝50g/10min)40，液体石蜡油(100℃条件下运动黏度为25mm2/s)20，高结构度炭黑(粒径20nm、比表面积120m2/g、吸油值115ml/100g、着色强度105)40，抗氧剂b225 0.01。
[0088]
制备工艺：1.液体石蜡油与炭黑、抗氧剂混合吸收：利用高结构度炭黑具有很强的吸收液体石蜡油的能力，首先将液体石蜡油、抗氧剂和炭黑于室温下按照配方比例混合均匀形成吸收石蜡油的炭黑混合体。2.炭黑母料制备：上述吸收石蜡油的炭黑混合物、lldpe树脂分别经秤料仓中失重秤自动计量后的连续不断地直接投入到双转子连续混炼机中进行共混，双转子连续混炼机转速控制在550rpm，混炼机温度为130～160℃。双转子连续混炼机中lldpe/石蜡油/炭黑混合体系在单螺杆挤出机进一步混合均匀，最后经切粒机水下造粒工艺得到低熔点高熔体流动速率炭黑母粒，单螺杆挤出机螺杆转速为80rpm，机输送段温度控制在90℃、塑化段及机头温度控制在110～150℃。炭黑母料经检测其性能见表2。
[0089]
表1 实施例1～实施例8配方与性能一览表
[0090][0091]
*炭黑质量含量按照国际标准iso 6964测试；**炭黑母料熔体质量流动速率按照国际标准iso 1133测试，载荷10kg、温度190℃；***熔点采用差示扫描量热仪测试，升温速率10℃/min，取消除热历史后的第二次升温曲线上峰值温度；****炭黑粒子分散尺寸等级与分散表观等级按照国际标准iso 18553测试，测试树脂为ldpe，炭黑质量含量2％。
[0092]
表2 对比例1～对比例8配方与性能一览表
[0093][0094]
*炭黑质量含量按照国际标准iso 6964测试；**炭黑母料熔体质量流动速率按照国际标准iso 1133测试，载荷10kg、温度190℃；***熔点采用差示扫描量热仪测试，升温速率10℃/min，取消除热历史后的第二次升温曲线上峰值温度；****炭黑粒子分散尺寸等级与分散表观等级按照国际标准iso 18553测试，测试树脂为ldpe，炭黑质量含量2％。