CN107936585B - 一种无卤黑色砂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种无卤黑色砂及其制备方法，各组分的重量配比为：炭黑：30～50％；褐煤蜡：5～15％；硅藻土：25～40％；环氧大豆油：5～10％；脂肪醇聚氧乙烯醚：3～7％；聚多磷酸铵：3～5％；脂肪酸钙盐：2～5％；无机盐硫酸铜：0.1～0.5％；偶联剂：3～5％。制作工艺如下：将配方原料依次加入密炼机中密炼20分钟；加热研磨后得到预成品；转移到蝶式低速搅拌机中将预成品剪切成型，得到粒状的初成品黑色砂；将初成品黑色砂过滤后得到成品。该方法生产的黑色浆具有展色性好、着色力强、流动性好，可增强塑料制品的黑度及光亮度；无卤环保配方，不会出现色点和色纹分散不良等现象；加工过程先进行密炼后反复研磨3次，使炭黑和增塑剂等分散均匀，得到的黑色砂色泽和色纹分散均匀。

Description

一种无卤黑色砂及其制备方法
技术领域
本发明涉及色素染料技术领域，具体涉及一种无卤黑色砂及其制备方法。
背景技术
在PVC塑料加工的过程中，为了改善塑料的稳定性、固含量、色泽等，需要在成型过程中加入一些助剂以改变塑料的性能。色砂通常由着色剂、载体、分散剂以及其他助剂组成，加工时用少量色砂和为着色树脂混合，既可以达到设计不同颜色和性能的制品。使用色砂可以避免了加入有色颜料时由于称量精度，混合不均，粉尘污染等产生的问题。
炭黑由于具有优良的着色性和耐热性，其化学稳定性优良，因此被广泛应用于塑料中。黑色砂为炭黑的后加工成品，由于黑色砂加料操作简单，而且产生较少的粉尘污染，常被应用于低烟无卤线缆胶粒、硬质PVC的注塑、压延、热固、挤出、软质PVC封边胶条及其他PVC制品。
现今的黑色砂普遍存在色点和色纹分散不良等现象，其色素分散性和流动性差、热稳定性和着色能力也较差，使其加入塑料后导致塑料的性能降低。同时由于炭黑的颗粒较小，大部分厂家为了节省成本，在加工过程中使用简单的开放式机器进行操作，造成了较大的炭黑粉尘污染，这些问题亟待解决。
发明内容
针对以上问题，本发明提供无卤黑色砂及其制备方法，该方法生产的黑色浆具有展色性好、着色力强，流动性好，可增强塑料制品的黑度及光亮度；无卤配方环保、无毒、无味；成品不会出现色点和色纹分散不良等现象；加工过程先进行密炼，后使用三辊研磨机中进行加热研磨，反复研磨3次，使炭黑和增塑剂等分散均匀，得到的黑色砂色泽和色纹分散均匀，另外制作过程使用密封式的密炼机，无粉尘污染。
为实现上述目的，本发明通过以下技术方案来解决：
一种无卤黑色砂，其特征在于，各组分的重量配比为：
炭黑：30～50％；褐煤蜡：5～15％；硅藻土：25～40％；环氧大豆油：5～10％；脂肪醇聚氧乙烯醚：3～7％；聚多磷酸铵：3～5％；脂肪酸钙盐：2～5％；无机盐硫酸铜：0.1～0.5％；偶联剂：3～5％。
具体的，所述炭黑的平均粒径为30μm。
具体的，所述偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸化合物中的一种。
一种无卤黑色砂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
a按配方称量好原料，待用；
b将配方原料依次加入密炼机中密炼20分钟，得到混合料；
c将混合料转移到三辊研磨机中进行加热研磨，反复研磨3次后得到片状的预成品；
d冷却后，将预成品转移到蝶式低速搅拌机中，在蝶式浆叶的作用下将预成品剪切成型，得到粒状的初成品黑色砂；
e将初成品黑色砂用筛网过滤，得到成品。
具体的，所述b步骤为密炼过程为将原料搅匀5分钟后再经过加压10～20分钟，所述加压过程设置的压力值为500～1500KN。
具体的，所述c步骤中三辊研磨机的滚筒间隙为0.15～0.25mm，轧辊的温度为100～130℃所述滚筒的转速为80～120rad/min，每次研磨时间大于40分钟。
具体的，所述e步骤中使用16～20目筛网过滤进行过滤，得到粒径小于1mm的黑色砂。
本发明的有益效果是：
第一，该配方生产的黑色砂具有展色性好、着色力强，流动性好的优良性能，可增强塑料制品的黑度及光亮度。
第二，制备的黑色砂不含卤素，环保、无毒、无味。
第三，加工过程先进行密炼，后使用三辊研磨机中进行加热研磨，反复研磨3次，使炭黑和增塑剂等分散均匀，得到的黑色砂色泽和色纹分散均匀。
第四、制作过程使用密封式的密炼机，无粉尘污染。
第五、制备的黑色砂不会出现色点和色纹分散不良等现象，无扬尘无污染，投料方便可根据用量随意增减，减少厂房场地污染。
具体实施方式
为了能进一步了解本发明的特征、技术手段以及所达到的具体目的、功能，下面结合具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。
实施例一：
一种无卤黑色砂，各组分的重量配比为：
炭黑：30％；褐煤蜡：15％；硅藻土：30％；环氧大豆油：5％；脂肪醇聚氧乙烯醚：7％；聚多磷酸铵：3％；脂肪酸钙盐：5％；无机盐硫酸铜：0.5％；偶联剂：4.5％。
优选的，炭黑的平均粒径为30μm。
优选的，偶联剂为硅烷偶联剂。
一种无卤黑色砂，包括以下步骤：
a按配方称量好原料，待用；
b将上述配方原料依次加入密炼机中密炼20分钟，密炼过程为将原料搅匀5分钟后再经过加压10～20分钟，得到混合料，所述加压过程设置的压力值为500～1500KN；
c将混合料转移到三辊研磨机中进行加热研磨，设置三辊研磨机的滚筒间隙为0.15～0.25mm，轧辊的温度为100～130℃，滚筒的转速为80～120rad/min，每次研磨时间大于40min反复研磨3次后得到片状的预成品；
d冷却后，将预成品转移到蝶式低速搅拌机中，在蝶式浆叶的作用下将预成品剪切成型，得到粒状的初成品黑色砂；
e将初成品黑色砂用筛网过滤，使用16～20目筛网过滤进行过滤，得到粒径小于1mm的黑色砂成品。
实施例二：
一种无卤黑色砂，各组分的重量配比为：
炭黑：35％；褐煤蜡：15％；硅藻土：25％；环氧大豆油：5％；脂肪醇聚氧乙烯醚：7％；聚多磷酸铵：3％；脂肪酸钙盐：5％；无机盐硫酸铜：0.5％；偶联剂：4.5％。
优选的，炭黑的平均粒径为30μm。
优选的，偶联剂为硅烷偶联剂。
一种无卤黑色砂的制备方法，包括以下步骤：
a按配方称量好原料，待用；
b将上述配方原料依次加入密炼机中密炼20分钟，密炼过程为将原料搅匀5分钟后再经过加压10～20分钟，得到混合料，所述加压过程设置的压力值为500～1500KN；
c将混合料转移到三辊研磨机中进行加热研磨，设置三辊研磨机的滚筒间隙为0.15～0.25mm，轧辊的温度为100～130℃，滚筒的转速为80～120rad/min，每次研磨时间大于40分钟，反复研磨3次后得到片状的预成品；
d冷却后，将预成品转移到蝶式低速搅拌机中，在蝶式浆叶的作用下将预成品剪切成型，得到粒状的初成品黑色砂；
e将初成品黑色砂用筛网过滤，使用16～20目筛网过滤进行过滤，得到粒径小于1mm的黑色砂成品。
实施例三：
一种无卤黑色砂，各组分的重量配比为：
炭黑：45％；褐煤蜡：5％；硅藻土：25％；环氧大豆油：5％；脂肪醇聚氧乙烯醚：7％；聚多磷酸铵：3％；脂肪酸钙盐：5％；无机盐硫酸铜：0.5％；偶联剂：4.5％。
优选的，炭黑的平均粒径为30μm。
优选的，偶联剂为硅烷偶联剂。
一种无卤黑色砂的制备方法，包括以下步骤：
a按配方称量好原料，待用；
b将上述配方原料依次加入密炼机中密炼20分钟，密炼过程为将原料搅匀5分钟后再经过加压10～20分钟，得到混合料，所述加压过程设置的压力值为500～1500KN；
c将混合料转移到三辊研磨机中进行加热研磨，设置三辊研磨机的滚筒间隙为0.15～0.25mm，轧辊的温度为100～130℃，滚筒的转速为80～120rad/min，每次研磨时间大于40分钟，反复研磨3次后得到片状的预成品；
d冷却后，将预成品转移到蝶式低速搅拌机中，在蝶式浆叶的作用下将预成品剪切成型，得到粒状的初成品黑色砂；
e将初成品黑色砂用筛网过滤，使用16～20目筛网过滤进行过滤，得到粒径小于1mm的黑色砂成品。
实施例四：
炭黑：50％；褐煤蜡：5％；硅藻土：25％；环氧大豆油：5％；脂肪醇聚氧乙烯醚：3％；聚多磷酸铵：3％；脂肪酸钙盐：4％；无机盐硫酸铜：0.5％；偶联剂：4.5％。优选的，炭黑的平均粒径为30μm。
优选的，偶联剂为硅烷偶联剂。
一种无卤黑色砂的制备方法，包括以下步骤：
a按配方称量好原料，待用；
b将上述配方原料依次加入密炼机中密炼20分钟，密炼过程为将原料搅匀5分钟后再经过加压10～20分钟，得到混合料，所述加压过程设置的压力值为500～1500KN；
c将混合料转移到三辊研磨机中进行加热研磨，设置三辊研磨机的滚筒间隙为0.15～0.25mm，轧辊的温度为100～130℃，滚筒的转速为80～120rad/min，每次研磨时间大于40分钟，反复研磨3次后得到片状的预成品；
d冷却后，将预成品转移到蝶式低速搅拌机中，在蝶式浆叶的作用下将预成品剪切成型，得到粒状的初成品黑色砂；
e将初成品黑色砂用筛网过滤，使用16～20目筛网过滤进行过滤，得到粒径小于1mm的黑色砂成品。
将本发明实施例一到四制得的无卤黑色砂进行比重、着色性、耐热性、吸油值以及熔融指数测试，测试结果如表1所示。
表1：实施例一到四制得的线缆专用环保黑色浆性能测试结果
实施例一 实施例二 实施例三 实施例四 对比例
比重/g/cm<sup>3</sup> 1.55 1.54 1.51 1.52 1.60
着色力/％ 123 125 127 127 115
耐热温度/℃ 242 245 240 240 220
熔融指数/(g/10min) 0.1 0.12 0.1 0.11 0.05
吸油值/10<sup>-5</sup>m<sup>3</sup>/kg 97 99 1105 102 115
对比例为市售黑色砂，其配方如下：
炭黑：55％；PE蜡：35％；碳酸钙：10％。
综上所述，本发明制得的无卤黑色砂相对市售黑色砂着色性能较高，表明无卤黑色砂中炭黑的分散性好；熔融指数较低，表明塑料材料的加工流动性更佳；耐热温度相对较高，表明无卤黑色砂耐热性得到了明显的提高。
以上所述实施例仅表达了本发明的4种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (7)

1.一种无卤黑色砂，其特征在于，各组分的重量配比为：
炭黑：30～50％；褐煤蜡：5～15％；硅藻土：25～40％；环氧大豆油：5～10％；脂肪醇聚氧乙烯醚：3～7％；聚多磷酸铵：3～5％；脂肪酸钙盐：2～5％；无机盐硫酸铜：0.1～0.5％；偶联剂：3～5％。
2.根据权利要求1所述的一种无卤黑色砂，其特征在于，所述炭黑的平均粒径为30μm。
3.根据权利要求1所述的一种无卤黑色砂，其特征在于，所述偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸化合物中的一种。
4.一种如权利要求1～3任一所述无卤黑色砂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
a按配方称量好原料，待用；
b将配方原料依次加入密炼机中密炼20分钟，得到混合料；
c将混合料转移到三辊研磨机中进行加热研磨，反复研磨3次后得到片状的预成品；
d冷却后，将预成品转移到蝶式低速搅拌机中，在蝶式浆叶的作用下将预成品剪切成型，得到粒状的初成品黑色砂；
e将初成品黑色砂用筛网过滤，得到成品。
5.根据权利要求4所述的一种无卤黑色砂的制备方法，其特征在于，所述b步骤为密炼过程为将原料搅匀5分钟后再经过加压10～20分钟，所述加压过程设置的压力值为500～1500KN。
6.根据权利要求4所述的一种无卤黑色砂的制备方法，其特征在于，所述c步骤中三辊研磨机的滚筒间隙为0.15～0.25mm，轧辊的温度为100～130℃， 所述滚筒的转速为80～120rad/min，每次研磨时间大于40分钟。
7.根据权利要求4所述的一种无卤黑色砂的制备方法，其特征在于，所述e步骤中使用16～20目筛网过滤进行过滤，得到粒径小于1mm的黑色砂。
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