CN102492204A - 用于聚丙烯类树脂的多功能黑色母料及制备方法 - Google Patents

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Abstract

用于聚丙烯类树脂的多功能黑色母料，其各组分的重量百分比为：色素碳黑：25～35%；碳纳米管：1～4%；相容剂：2～6%；防老化剂：2～8%；分散润滑剂：15～25%；载体树脂：35～45%。碳纳米管与色素碳黑共同组成抗静电体系。防老剂与色素碳黑共同组成防老化体系。有效地防止聚丙烯的老化，满足黑色家电一次成型聚丙烯外装饰件的着色、保色、和防灰尘污染要求。其制备方法是：将色素碳黑、碳纳米管、相容剂、防老剂、分散润滑剂和载体树脂加入高速混合器混合，再进入双螺杆挤出机挤出，经冷却烘干切粒包装成所需母粒。本发明具备载体树脂用量少，母粒成型抗氧剂消耗低，下游材料成型加工工艺加料简单的特征，可广泛适用聚丙烯类树脂的着色。

Description

用于聚丙烯类树脂的多功能黑色母料及制备方法
技术领域
本发明涉及塑料着色技术领域，特别是涉及一种用于聚丙烯类树脂的多功能黑色母料及制备方法。
背景技术
聚丙烯（PP）具有原料来源丰富，价格便宜，易于成型加工，具有较好的刚性和优良的力学性能，并且耐热、耐化学性，综合性能优良，无毒，可循环使用等优点，被广泛用于汽车工业、家用电器、工业配套材料、包装、办公用品、医疗用品和日用品等行业，已成为通用塑料发展最快的品种。在塑料产品特别是黑色家电中，一次成型的聚丙烯外装饰件比传统的金属外装饰件更节能更省材。
而聚丙烯具有很高的电绝缘性，表面电阻高达1016-1017Ω·cm。 这种优异电绝缘性，使聚丙烯制品在生产、运输和使用中产生静电积累，对塑料产品特别是家电产品造成吸尘污染，影响外观装饰性能。甚至产生电击、火花放电导致爆炸等严重事故。
聚丙烯分子的叔氢原子极易被热氧老化和光氧老化，聚丙烯是所有聚烯烃中最容易老化的品种，老化导致着色树脂的变色和失光。导致着色树脂表面性能的变化，使表面电阻上升，丧失抗静电性。
聚丙烯分子的非极性特征使其表面自由能和表面张力较低，是一种典型的亲油性材料。这一特点使得其与极性聚合物和无机填料相容性差，吸水性差，难于粘结，染色难。
目前，聚丙烯塑料的生产方法是在需要着色时使用单一色母粒着色，需要抗静电性能时添加单一抗静电母粒赋予抗静电性能，需要耐老化性能时添加单一的热稳定剂母粒、光稳定剂母粒、抗氧剂母粒来使体系稳定化。添加单一母粒的方法使得在对聚丙烯树脂综合性能具有较高要求的时候需要使用大量的载体树脂，并且由此带来加工过程中抗氧剂消耗量高，下游成型加工的组分多，工艺复杂等缺点。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的上述不足而提供一种用于聚丙烯类树脂的多功能黑色母料及制备方法。
本发明的技术方案是：一种用于聚丙烯类树脂的多功能黑色母料，其各组分的重量百分比为：色素碳黑：25～35%；碳纳米管：1～4%；相容剂：2～6%；防老化剂：2～8%；分散润滑剂：15～25%；载体树脂：35～45%。
色素碳黑主要用作着色剂给聚丙烯类树脂着色，其次作为导电性填料与碳纳米管共同组成抗静电体系，三是用作抗氧剂和紫外线屏蔽剂，与防老化剂共同组成防老化体系。
碳纳米管具有良好的导电性能，作为掺杂的导电材料与色素碳黑共同形成导电网络，降低体系表面电阻，达到抗静电的效果。
所述相容剂为聚丙烯接枝马来酸酐，或者是聚乙烯接枝马来酸酐，或者是聚丙烯接枝马来酸酐和聚乙烯接枝马来酸酐混合物。其接枝率为0.5～1.5%，相容于载体树脂与防老剂之间，偶联于载体树脂与无机颜料之间。
所述分散润滑剂为双乙撑硬脂酸酰胺与硬脂酸锌的混合物，其各组分的重量百分比为：双乙撑硬脂酸酰胺60～80%；硬脂酸锌20～40%。分散润滑剂起分散作用，且具备内外润滑和脱膜作用。
所述载体树脂为聚丙烯或线性低密聚乙烯或低密度聚乙烯或乙烯-醋酸乙烯酯共聚树脂或者是上述几种树脂的组合。熔融指数3～40g/10min，即温度230℃，压力0.304 MPa，加入这种同类或类似载体树脂的色母粒不会影响聚丙烯塑料制品的综合性能。
所述防老剂由抗氧剂1010、抗氧剂1076、辅助抗氧剂DSTP和金属钝化剂GI-09-367组成，其各组分的重量百分比为：抗氧剂1010：20～40% ；抗氧剂1076：10～30%；辅助抗氧剂DSTP：20～40%；金属钝化剂GI-09-367：10～30%。
老化过程主要是光氧老化和热氧老化，是自由基反应历程。色素碳黑屏蔽紫外线，减少自由基的产生，金属钝化剂GI-09-367钝化金属对自由基反应作用，色素碳黑还具有抗氧剂的功能，与抗氧剂1076、抗氧剂1010共同终止自由基链反应，辅助抗氧剂DSTP分解氧化反应产生的过氧化物，色素碳黑、金属钝化剂和抗氧剂及辅助抗氧剂之间具有良好的协同效益，能有效地防止聚丙烯树脂的老化。
本发明提供的用于聚丙烯类树脂的多功能黑色母料制备方法如下：
将色素碳黑、碳纳米管、防老化剂、相容剂、分散润滑剂和载体树脂加入高速混合器混合20-30分钟，然后将混合料加入双螺杆挤出机挤出，经冷却烘干切粒包装成所需母粒。
本发明与现有技术相比具有如下特点：
本发明提供的用于聚丙烯类树脂的多功能黑色母料集抗静电、防老化、着色于一体，使着色聚丙烯树脂保持不变色、不失光、永久抗静电的特征。满足了塑料产品特别是黑色家电一次成型聚丙烯外装饰件的着色、保色、和防灰尘污染要求。同时还具备载体树脂用量少、母粒成型抗氧剂消耗低、下游材料成型加工工艺加料简单的特征。可广泛适用聚丙烯类树脂的着色。
具体实施方式
实施例一、制备100Kg多功能黑色母料，各组分的重量为：色素碳黑：30kg；碳纳米管：2kg；聚丙烯接枝马来酸酐共聚物：3kg；抗氧剂1010：1.5kg；抗氧剂1076：1kg；辅助抗氧剂DSTP：1.5kg；金属钝化剂GI-09-367：1kg；双乙撑硬脂酸酰胺：15kg；硬脂酸锌：5kg；线性低密聚乙烯：40kg。
其制备方法如下：
将色素碳黑、碳纳米管、聚丙烯接枝马来酸酐共聚物、抗氧剂1010、抗氧剂1076、辅助抗氧剂DSTP、金属钝化剂GI-09-367、双乙撑硬脂酸酰胺、硬脂酸锌和线性低密度聚乙烯树脂加入高速混合器混合20-30分钟，然后将混合料加入双螺杆挤出机挤出，经冷却烘干切粒包装成所需母粒。
聚丙烯塑料样板的成型及测试：
将多功能黑色母料和基体聚丙烯树脂母粒按1：19混合挤出成板，按GB1410-89《固体绝缘材料体积电阻率和表面电阻率试验方法》，用高阻计测得表面电阻系数为3.80×109。按GB/T16422.2进行加速老化试验，变色按ISO105-A02进行灰标等级评级。氙灯老化72h，表面电阻系数为8.40×109。变色的灰标等级评定为色牢度4级。
实施例二、制备100Kg多功能黑色母料，各组分的重量为：色素碳黑：26kg；碳纳米管：2.5kg；聚丙烯接枝马来酸酐共聚物：2.5kg；抗氧剂1010：1.5kg；抗氧剂1076：1kg；辅助抗氧剂DSTP：1.5kg；金属钝化剂GI-09-367：1kg；双乙撑硬脂酸酰胺：18kg；硬脂酸锌：6kg；聚丙烯树脂：40kg。
其制备方法如下：
将色素碳黑、碳纳米管、聚丙烯接枝马来酸酐共聚物、抗氧剂1010、抗氧剂1076、辅助抗氧剂DSTP、金属钝化剂GI-09-367、双乙撑硬脂酸酰胺、硬脂酸锌和聚丙烯树脂加入高速混合器混合20-30分钟，然后将混合料加入双螺杆挤出机挤出，经冷却烘干切粒包装成所需母粒。
聚丙烯塑料样板的成型及测试：
将多功能黑色母料和基体聚丙烯树脂母粒按1：19混合挤出成板，按GB1410-89《固体绝缘材料体积电阻率和表面电阻率试验方法》，用高阻计测得表面电阻系数为3.50×109。按GB/T16422.2进行加速老化试验，变色按ISO105-A02进行灰标等级评级。氙灯老化72h，表面电阻系数为7.34×109。变色的灰标等级评定为色牢度4级。

Claims (3)

1.一种用于聚丙烯类树脂的多功能黑色母料，其特征是：其各组分的重量百分比为：色素碳黑：25～35%；碳纳米管：1～4%；相容剂：2～6%；防老化剂：2～8%；分散润滑剂：15～25%；载体树脂：35～45%；
所述相容剂为聚丙烯接枝马来酸酐，或者是聚乙烯接枝马来酸酐，或者是聚丙烯接枝马来酸酐和聚乙烯接枝马来酸酐混合物，其接枝率为0.5～1.5%，相容于载体树脂与防老剂之间，偶联于载体树脂与无机颜料之间；
所述分散润滑剂为双乙撑硬脂酸酰胺与硬脂酸锌的混合物，其各组分的重量百分比为：双乙撑硬脂酸酰胺60～80%；硬脂酸锌20～40%；
所述载体树脂为聚丙烯或线性低密聚乙烯或低密度聚乙烯或乙烯-醋酸乙烯酯共聚树脂或者是上述几种树脂的组合，熔融指数3～40g/10min，即温度230℃，压力0.304 Mpa。
2.根据权利要求1所述的一种用于聚丙烯类树脂的多功能黑色母料，其特征是：所述防老剂由抗氧剂1010、抗氧剂1076、辅助抗氧剂DSTP和金属钝化剂GI-09-367组成，其各组分的重量百分比为：抗氧剂1010：20～40% ；抗氧剂1076：10～30%；辅助抗氧剂DSTP：20～40%；金属钝化剂GI-09-367：10～30%。
3.一种用于聚丙烯类树脂的多功能黑色母料制备方法，其特征是：将色素碳黑、碳纳米管、防老化剂、相容剂、分散润滑剂和载体树脂加入高速混合器混合20-30分钟，然后将混合料加入双螺杆挤出机挤出，经冷却烘干切粒包装成所需母粒。
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