一种色散度高的黑色母粒及其制备方法与流程

1.本技术涉及黑色母粒技术领域，更具体地说，涉及一种色散度高的黑色母粒及其制备方法。


背景技术：

2.碳黑是生产黑色母粒的主要成分之一，碳黑的分散度对黑母粒的质量起到一个很大的作用，因为碳黑的原始粒径、结构和表面各种基团都会对黑色母粒的色散能力产生很大的影响。通常情况下碳黑的原始粒径小、结构低、挥发份低分散困难、易团聚，从而导致黑色母粒色散度弱，同时没有色散的碳黑条纹和斑点区域会明显的显现出来，使得黑色母粒的质量较差。因此，生产商一般会选择使用一些树脂载体与碳黑制成黑色母粒，使得碳黑能够进一步分散于黑色母粒体系中，提高黑色母粒的色散能力，从而提高黑色母粒的染色质量，但是载体树脂承载碳黑能力受到载体树脂材料的限制，使得碳黑依旧难以均与分散于黑色母粒中，导致黑色母粒的色散度差，故需要改进。


技术实现要素：

3.为了提高黑色母粒的色散度问题，本技术提供一种色散度高的黑色母粒及其制备方法。
4.第一方面，本技术提供一种色散度高的黑色母粒，采用如下的技术方案：一种色散度高的黑色母粒，所述黑色母粒包括以下重量份的原料制得：碳黑30～60份改性载体树脂20～40份分散剂15～25份润滑剂5～10份填充料5～20份每份所述改性载体树脂由以下重量份的组分制得：载体树脂40～60份壳聚糖15～20份醋酸丙酸纤维素2～5份硅油10～20硅烷偶联剂5～10份。
5.通过采用上述技术方案，制得的黑色母粒色散度高、光泽好、颜色分布均匀、易分散和流动性好，能够长时间保持较好的光泽。碳黑主要赋予黑色母粒具有高饱和度的黑色，但是碳黑容易团聚，难以分散，色散能力弱，着色效果差，而改性载体树脂具有较好的流动性和相容性，可作为一种载体承载碳黑，使碳黑均匀地分散于黑色母粒体系中，使得黑色母粒的色散能力提高，着色效果提升，与其他原料复配使用，可减少碳黑条纹和斑点出现的可能，分散剂可提高碳黑、改性载体树脂和填充料混合均匀度，使得制备的黑色母粒具有较好
的色散度、抗冲击性能和光泽度，润滑剂使得上述原料颗粒分开，使得碳黑难以团聚，进而碳黑能均匀分散与黑色母粒体系中，得到色散度较高的黑色母粒，填充料可提高黑色母粒的抗冲击性能，使其不易破碎。
6.改性载体树脂由载体树脂、壳聚糖、醋酸丙酸纤维素、硅油和硅烷偶联剂制得，该改性载体树脂具有较好流动和相容性，能够与其他原料均匀混合，减少碳黑团聚的可能，用于制备黑色母粒，从而使得黑色母粒具有较高的色散度，载体树脂有pc、abs、tpu等树脂具有较好的物理性能，但是相容性和流动性较差，而壳聚糖具有优良的分散性、流动性和相容性，与载体树脂共用制备改性载体树脂，提高改性载体树脂承载碳黑的能力，使得碳黑能均匀分布于黑色母粒中，使得黑色母粒的色散度高，色泽明亮，均匀度好，可提高改性载体树脂的分散性、流动性和抗冲击强度，醋酸丙酸纤维素的耐候性好,在改性载体树脂中加入一定量的醋酸丙酸纤维素,用于制备黑色母粒，可以使黑色母粒保持长久的色泽鲜艳，稳定性高，硅油可以提高改性载体树脂的润滑性，提高改性载体树脂与其他原料分散均匀度，从而使得黑色母粒具有均匀的黑色，硅烷偶联剂能改善壳聚糖、醋酸丙酸纤维素、硅油在树脂中的分散性及粘合力，用于制备改性载体树脂，可提高改性载体树脂的分散性和提高填充料、碳黑与改性载体树脂之间连接稳定性，使得制备的改性载体树脂具有具有较好色散能力以及抗冲击性能。
7.优选的，所述改性载体树脂由以下步骤制备而得：s1、按照重量份，称取载体树脂40～60份、壳聚糖15～20份和醋酸丙酸纤维2～5份，搅拌混合均匀，投入主喂料的失重秤料仓中，再将硅油10～20份和硅烷偶联剂5～10份混合均匀投入侧喂料的失重秤料仓中；s2、在失重秤中出料后，在双螺旋杆中挤出，造粒，得到改性载体树脂，熔融温度为200～250℃。
8.通过采用上述技术方案，制得的改性载体树脂具有较好的相容性和流动性，易于与上述碳黑结合，减少碳黑团聚的可能性，使碳黑能够均匀地分布于黑色母粒中，从而使得制备的黑色母粒具有较好的色散能力，载体树脂、壳聚糖和醋酸丙酸纤维均为固体，比较容易混合均匀，硅油和和硅烷偶联剂为液体比较容易混合均匀，故先分别混合，再依次加入失重秤料仓，使得各个原料能充分混合，再进行挤出造粒，使制得的改性载体树脂具有较好的流动性和分散性，易于与碳黑结合。
9.优选的，所述碳黑为改性碳黑，所述改性碳黑由以下步骤制备而成：1)按照重量份，称取20～50份碳黑浸泡于质量分数为50～60％的硝酸溶液中，超声0.5～1h，回流加热1～2h,过滤，水洗，干燥，得到酸化碳黑；2)将步骤1)得到的酸化碳黑与重量份为30～50份的聚醋酸乙烯酯混合置于重量份为10～20份的乙酸乙酯溶液中，加入重量份为0.1～0.2份的过氧化二苯甲酰，在50～60℃条件下，回流加热，同时进行搅拌，加热1～2h，趁热过滤，干燥，得到改性碳黑。
10.通过采用上述技术方案，制得的改性碳黑易于与改性载体树脂结合，进一步使碳黑能均匀分散于黑色母粒中，提高黑色母粒的色散能力，质量分数为50～60％的硝酸溶液可以将碳黑表面进行氧化，使得碳黑表面的含氧官能团大幅度提高，在过氧化二苯甲酰的作用下，聚醋酸乙烯酯与碳黑表面的含氧官能团结合，得到改性碳黑，改性碳黑不易聚集、分散性好，易于与改性载体树脂结合，进而能均匀地分散于黑色母粒中，使得黑色母粒具有
较好色散能力、色泽明亮。
11.优选的，所述碳黑与所述聚醋酸乙烯酯的重量比为(3～4)：(4～4.5)。
12.通过采用上述技术方案，进一步优化碳黑与聚醋酸乙烯酯的重量比，使得制备的改性碳黑具有更好的分散性，不易团聚，易于与改性载体树脂结合，均匀分散于黑色母粒中，进一步增加黑色母料的色散能力。
13.优选的，为所述分散剂为氧化聚乙烯、硬脂酸锌、硼砂或云母粉中的一种。
14.上述分散剂的分散性和流动性较好，用于制备黑色母粒，可使填充料、改性载体树脂和改性碳黑能够均匀分散于整个体系中，减少填充料、改性载体树脂和改性碳黑团聚成团，从而提高黑色母粒的色散能力、抗冲击性能以及光泽度。
15.优选的，所述填充料为二氧化硅、沉淀碳酸钙、硫酸钡或陶土中的至少一种。
16.上述填充料有较好的强度，可以提高黑色母粒的抗冲击性能，使黑色母粒不易破碎。二氧化硅的硬度好，可提高黑色母粒的抗冲击能力，使黑色母粒不易破碎，沉淀碳酸钙和陶土廉价易得，除有增量填充的作用外，还可改善黑色母粒的加工性能；硫酸钡的化学性质稳定、耐热性好，用于制备黑色母粒，可增强黑色母粒的耐化学腐蚀性和耐热性。
17.优选的，所述润滑剂为石蜡、聚乙烯蜡或油酰胺中的一种。
18.上述润滑剂具有较好的润滑性和流动性，使得制备黑色母粒的原料分开，减少碳黑团聚，进而碳黑能均匀分散与黑色母粒体系中，得到色散度较高的黑色母粒，石蜡和聚乙烯蜡具有良好的中期和后期润滑作用，可减少各个原料相互粘黏成团的可能性，油酰胺除了有较好的润滑性能，还可提高黑色母粒的加工成型性能，同时还有抗静电的作用，可减少灰尘附着于黑色母粒的表面。
19.第二方面，本技术提供一种色散度高黑色母粒的制备方法，采用如下技术方案：一种色散度高黑色母粒的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：a)按照重量份，称取碳黑30～60份、改性载体树脂20～40份、分散剂15～20份、润滑剂5～10份和填充料5～20份，混合均匀，经过密炼，得到混合体；b)将混合体进行破碎，再经挤出，拉条，造粒，切粒，脱水风干进入高速抛光机进行抛光，得到黑色母粒。
20.通过采用上述技术方案，操作简单方便，且制得的黑色母粒色散度好，颜色光泽好，稳定性强，密炼过程中改性碳黑和改性载体树脂相结合，进一步提高碳黑的分散度，使得黑色母粒的色散能力、流动性提高；密炼过程中使得碳黑、改性载体树脂、分散剂、润滑剂和填充料充分混合均匀，便于后续的造粒，使制得黑色母料色散能力、流动性和抗冲击性能提高。
21.优选的，所述步骤a)中密炼的温度为200～280℃，先加入改性载体树脂，改性载体树脂熔融后，加入填充料、分散剂和润滑剂，搅拌均匀，分3～5次加入碳黑。
22.通过采用上述技术方案，使得上述原料能够充分混合均匀，碳黑能够均匀地分布与黑色母粒中，碳黑是一种比较容易团聚的物质，一次性加入需要花费较长的时间混合，分批次加入混合均匀的时间短，节约时间成本。
23.优选的，所述步骤b)中挤出温度为240～280℃。
24.上述温度是本技术造粒较佳的温度范围，若温度低于240℃，则黑色母粒中会存在颗粒状物质，使黑色母粒不合格；若温度高于280℃，则容易改性载体树脂焦化，难以与碳黑
相结合，从而使得碳黑分散不均匀，导致黑色母粒色散能力变差。
25.综上所述，本技术具有以下有益效果：1、本技术通过采用合理配比的碳黑、改性载体树脂、分散剂、润滑剂和填充料制得的黑色母粒色散度高、光泽好、颜色分布均匀、易分散、流动性好，能够长时间保持较好的光泽，采用载体树脂、壳聚糖、醋酸丙酸纤维、硅油和硅烷偶联剂制备的改性载体树脂，具有较好流动和相容性，与碳黑相结合，减少碳黑团聚的可能，用于制备黑色母粒，从而使得黑色母粒具有较高的色散度。
26.2、本技术通过采用碳黑浸泡于质量分数为50～60％的硝酸溶液中后，在过氧化二苯甲酰的作用下与聚醋酸乙烯酯反应制得改性碳黑，改性碳黑易于与改性载体树脂结合，进一步使碳黑能均匀分散于黑色母粒中，提高黑色母粒的色散能力。
具体实施方式
27.以下结合实施例和对比例对本技术作进一步详细说明。本技术中的原料均可市售获得，以下是本技术中部分原料的来源的型号，如表1所示：表1部分原料的来源和型号/型号改性载体树脂的制备例
一种改性载体树脂，由以下方法制备而得：s1、载体树脂40～60份、壳聚糖15～20份和醋酸丙酸纤维2～5份，搅拌混合均匀，投入主喂料的失重秤料仓中，再将硅油10～20份和硅烷偶联剂5～10份混合均匀投入侧喂料的失重秤料仓中；s2、在失重秤中出料后，在双螺旋杆中挤出造粒，得到改性载体树脂，熔融温度为200～280℃。制备例1～3中制备改性载体树脂的组分与用量，如表2所示：表2制备改性载体树脂的组分与用量改性碳黑的制备例制备例4一种改性碳黑，由以下方法制备而得：1)称取2kg碳黑浸泡于重量为1kg质量分数为50％的硝酸溶液中，超声0.5h，回流加热1h,过滤，水洗，干燥，得到酸化碳黑；2)将步骤1)得到的酸化碳黑与重量为3kg的聚醋酸乙烯酯混合置于重量为1kg的乙酸乙酯溶液中，加入重量为0.01kg的过氧化二苯甲酰，在50℃条件下，回流加热，同时进行搅拌，加热1h，趁热过滤，干燥，得到改性碳黑。
28.制备例5一种改性碳黑，由以下方法制备而得：1)称取3kg碳黑浸泡于重量为1.5kg质量分数为55％的硝酸溶液中，超声0.45h，回流加热1.5h,过滤，水洗，干燥，得到酸化碳黑；2)将步骤1)得到的酸化碳黑与重量为4kg的聚醋酸乙烯酯混合置于重量为1.5kg的乙酸乙酯溶液中，加入重量为0.015kg的过氧化二苯甲酰，在55℃条件下，回流加热，同时进行搅拌，加热1.5h，趁热过滤，干燥，得到改性碳黑。
29.制备例6一种改性碳黑，由以下方法制备而得：1)称取5kg碳黑浸泡于重量为2kg质量分数为50％的硝酸溶液中，超声1h，回流加热2h,过滤，水洗，干燥，得到酸化碳黑；2)将步骤1)得到的酸化碳黑与重量为5kg的聚醋酸乙烯酯混合置于重量为2kg的乙酸乙酯溶液中，加入重量为0.02kg的过氧化二苯甲酰，在60℃条件下，回流加热，同时进行搅拌，加热2h，趁热过滤，干燥，得到改性碳黑。
30.表3制备例4～6中制备改性碳黑的原料及用量实施例
31.实施例1一种色散度高的黑色母粒，由以下方法制备而得：a)称取碳黑3kg、来自制备例1的改性载体树脂2kg、氧化聚乙烯1.5kg、石蜡0.5kg和二氧化硅5kg，混合均匀，加入密炼机中，密炼温度为200℃，得到混合体；b)将混合体进行破碎，再经挤出，拉条，造粒，切粒，脱水风干进入高速抛光机进行抛光，得到黑色母粒。
32.实施例2一种色散度高的黑色母粒，由以下方法制备而得：a)先将来自制备例1的改性载体树脂2kg加入至密炼机中，改性载体树脂熔融后，再加入氧化聚乙烯1.5kg、石蜡0.5kg和二氧化硅5kg，搅拌均匀，再分3次加入碳黑，每次加入1kg，炼温度为200℃，得到混合体；b)将混合体进行破碎，再经挤出，拉条，造粒，切粒，脱水风干进入高速抛光机进行抛光，得到黑色母粒。
33.实施例3本实施例与实施例2不同之处在于：将来自制备例4中的改性碳黑替代等量的碳黑，其余用量和步骤均与实施例2一致。
34.实施例4～7中原料、用量有部分与实施例2不同，如表4所示：表4实施例1～7中的原料与用量以及密炼温度
表5实施例1～7中改性碳黑和改性载体树脂的来源实施例改性载体树脂改性碳黑实施例1制备例1普通碳黑实施例2制备例1制备例4实施例3制备例1制备例4实施例4制备例2制备例5实施例5制备例3制备例6实施例6制备例1制备例5实施例7制备例2制备例6对比例对比例1本对比例与实施例3的不同之处在于：用等量的pc代替来自于制备例3中的改性载体树脂，其余用量与步骤均与实施例3相同。
35.对比例2本对比例与实施例4的不同之处在于：用等量的tpu代替来自于制备例2中的改性载体树脂，其余用量与步骤均与实施例4相同。
36.对比例3本对比例与实施例5的不同之处在于：用等量的abs代替来自于制备例5中的改性载体树脂，其余用量与步骤均与实施例5相同。
37.性能检测试验对黑色母粒熔体质量流动速率进行测定。
38.对黑色母粒分散尺寸等级和分散表观等级进行测定。
39.对黑色母粒的黑度进行测定。
40.对黑色母粒的抗冲击强度进行测定。
41.检测方法/试验方法黑色母粒熔体质量流动速率测定：按照iso 1133标准测试。
42.黑色母粒分散尺寸等级和分散表观等级测定：按照gb/t 18251-2019标准测试。
43.黑色母粒黑度的测定：按照gb/t 7048-2012标准进行测定。
44.黑色母粒的抗冲击强度测定：按照gb/t1843-2008标准进行测定。
45.表6性能检测实验数据
结合实施例1～7和对比例1～3并结合表6可以看出，实施例1～7中黑色母粒熔体质量流动速率较高、黑色母粒分散尺寸等级和分散表观等级高、黑度好。实施例3与对比例1、实施例4与对比例2以及实施例5与实施例3，两两进行对比，可发现采用改性载体树脂制备的黑色母粒，其熔体质量流动速率较高，黑色母粒分散尺寸等级和分散表观等级高，黑度好。
46.本具体实施例仅仅是对本技术的解释，其并不是对本技术的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本技术的权利要求范围内都受到专利法的保护。