CN114015222B - 一种高色素炭黑母粒及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种高色素炭黑母粒及其制备方法，以聚碳酸酯树脂为载体树脂，通过氧化聚乙烯蜡和特定分散剂的协同作用提高了炭黑的分散效果，使得高色素炭黑母粒具有较高的黑度、光泽以及良好的稀释性能，而且在分散剂的聚酯溶剂化链中接入聚醚链段实现了对炭黑的良好分散效果，与聚碳酸酯工程塑料具有较好的相容性；同时，在高色素炭黑母粒的制备过程中加入二甲苯促进炭黑的分散，并且在密炼混合之前再次除去二甲苯进一步提高了炭黑的分散效果，工艺简单，成本较低，适合大规模工业生产，具有良好的经济效益和广阔的市场前景。

Description

一种高色素炭黑母粒及其制备方法
技术领域
本发明属于塑料母粒加工技术领域，具体涉及一种高色素炭黑母粒及其制备方法。
背景技术
母粒又称为色母粒、塑料母粒，是由高比例的颜料或添加剂与热塑性树脂，经过良好分散而成的塑料着色剂。炭黑母粒通常由炭黑、载体和添加剂制备而成，载体多选自聚烯烃、聚酰胺、聚碳酸酯、ABS等热塑性聚合物。
众所周知，炭黑是一种纳米材料，原生粒径一般在15-120nm之间，具有粒径小、比表面积高、吸油量高等特点，难以在载体树脂中分散。其中，炭黑原生粒径越小、炭黑的含量越高、炭黑的分散性越好，炭黑母粒的着色力和黑度越高；且炭黑的含量越高，添加比例越小，成本越低，对工程塑料的影响也越小。但是炭黑的粒径越小，炭黑含量越高，其比表面积就越大，炭黑聚集体之间的分子间作用力越强，越不容易分散。
炭黑母粒的关键性能包括炭黑含量、色相、炭黑分散性及炭黑母粒稀释性能等，为了改善炭黑在载体树脂中的分散程度和炭黑含量，通常在色母粒中添加较高含量的聚乙烯蜡、EBS等低分子润滑剂。但是这类分散剂会造成塑料性能下降，因此研究特殊的分散剂替代这类分散剂制备高性能的炭黑母粒一直是本领域亟待解决的问题。
通常，采用非极性载体树脂制备的炭黑母粒仅适用于聚乙烯、聚丙烯等非极性聚合物体系，直接将其用于聚碳酸酯工程塑料会导致炭黑母粒再分散性不好，着色效果差，甚至导致聚合物拉伸强度、断裂伸长率、冲击强度等力学性能下降。因此，用于聚碳酸酯工程塑料的炭黑母粒一般使用聚碳酸酯作为载体树脂，这样可以避免炭黑母粒与聚碳酸酯工程塑料产生相容性问题。
因此，以聚碳酸酯作为载体树脂，选择合适的分散剂制备高色素炭黑母粒，使其在聚碳酸酯工程塑料中具有良好的稀释性能，以及保持聚碳酸酯工程塑料的力学性能是亟需考虑的技术问题。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种高色素炭黑母粒及其制备方法，以聚碳酸酯为载体树脂，对分散剂的种类和用量进行优化调整，并辅以相应的加工助剂制备得到了炭黑分散良好的高色素炭黑母粒，所述炭黑母粒在用于聚碳酸酯工程塑料时具有良好的稀释性能，且对于聚碳酸酯工程塑料的力学性能具有一定的改善效果。
为了实现上述发明目的，本发明采用如下的技术方案，一种高色素炭黑母粒，按照重量份数计，包括以下组分：
聚碳酸酯树脂40-70份，炭黑40-60份，氧化聚乙烯蜡2-5份，分散剂10-15份，抗氧化剂0.2-0.5份，硅烷偶联剂1-3份，酯交换抑制剂0.1-0.5份；
所述聚碳酸酯树脂为双酚A型聚碳酸酯树脂，重均分子量为20000-40000g/mol，熔体流动速率为10-20g/10min(300℃，1.2Kg)；
所述炭黑的粒径为10-50nm，比表面积为500-700m2/g，吸油值<1.5ml/g；优选地，所述炭黑经过氧化处理，所述氧化处理选自臭氧或硝酸氧化；
所述氧化聚乙烯蜡的分子量为3000-4000；
所述分散剂为氨基改性聚酯树脂，重均分子量为5000-8000g/mol；所述分散剂的制备方法包括以下步骤：
(1)按照以下重量份数称取各原料：聚醚二元醇5-10份，丁二酸10-20份，对苯二甲酸10-20份，癸二酸8-12份，乙二醇5-10份，己二醇10-20，新戊二醇3-5份，二羟甲基丙酸1-3份，六亚甲基二异氰酸酯10-20份，四乙烯五胺15-25份，钛酸四丁酯0.02-0.05份，二甲苯80-100份；
(2)将聚醚二元醇，丁二酸，对苯二甲酸，癸二酸，乙二醇，己二醇，新戊二醇、钛酸四丁酯和一半的二甲苯依次加入到反应容器中，通入氮气升温至180±10℃，保温反应12-15h，反应过程中通过分水器持续排除水分；随后加入二羟甲基丙酸，继续升温至200±10℃，反应6-8h，反应结束后减压蒸馏除去二甲苯以及未反应的小分子获得聚醚改性聚酯；
(3)将步骤(2)制备得到的聚醚改性聚酯、六亚甲基二异氰酸酯和剩余的二甲苯混合后加入反应容器中，通入氮气，升温至50±2℃，反应2-4h；最后加入四乙烯五胺后，升温至70±2℃后反应2-3h，减压蒸馏除去二甲苯以及未反应的小分子获得分散剂；
其中，所述聚醚二元醇的数均分子量为200-300g/mol；
所述硅烷偶联剂为分子内含有环氧基或伯氨基的硅烷偶联剂，选自γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)，γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(KH560)、N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷(DL602)，环氧丁基三甲氧基硅烷的一种；
所述抗氧剂选自酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂、含硫酯类抗氧剂中的至少一种；优选地，选自2,6-二叔丁基苯酚，2,6-二叔丁基-4-乙基苯酚，4-羟甲基-2,6-二叔丁基苯酚，2,6-二叔丁基-4-正丁基苯酚，亚磷酸三苯酯，亚磷酸三(壬基苯酯)，亚磷酸三异辛酯，亚磷酸三异癸酯，亚磷酸苯二异癸酯，硫代二丙酸二月桂酯，硫代二丙酸二硬脂醇酯的至少一种；
所述酯交换抑制剂选自磷酸二氢钠、六偏磷酸钠、次磷酸铵的至少一种。
优选地，一种高色素炭黑母粒，按照重量份数计，包括以下组分：聚碳酸酯树脂50-60份，炭黑50-60份，氧化聚乙烯蜡3-5份，分散剂12-15份，抗氧化剂0.2-0.5份，硅烷偶联剂1-3份，酯交换抑制剂0.1-0.5份。
本发明的另一个目的在于提供一种高色素炭黑母粒的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照以下重量份称取各原料，聚碳酸酯树脂40-70份，炭黑40-60份，氧化聚乙烯蜡2-5份，分散剂10-15份，抗氧化剂0.2-0.5份，硅烷偶联剂1-3份，酯交换抑制剂0.1-0.5份；
(2)将炭黑与硅烷偶联剂混合均匀后，在0-5℃下球磨10-20min；接着加入炭黑重量5-10倍的二甲苯以及分散剂后，超声分散20-40min；随后加入聚碳酸酯树脂、氧化聚乙烯蜡、抗氧剂和酯交换抑制剂搅拌均匀，升温至150-160℃继续搅拌除去二甲苯后，转至密炼机中混炼40-60min，密炼温度控制在230-250℃；
(3)将步骤(2)的密炼产物转至双螺杆挤出机中挤出造粒，即得到高色素炭黑母粒。
与现有技术相比，本发明具有以下的有益效果：
(1)本发明提供了一种高色素炭黑母粒及其制备方法，以聚碳酸酯树脂为载体树脂，通过氧化聚乙烯蜡和分散剂的协同作用提高了炭黑的分散效果，使得高色素炭黑母粒具有较高的黑度、光泽以及良好的稀释性能。
另一方面，本发明将炭黑经过臭氧或硝酸氧化改性，提高炭黑表面的羟基或羧基数量，并利用含有环氧基或伯氨基的硅烷偶联剂进行接枝改性，进一步提高炭黑表面的亲水基团，促进炭黑在聚碳酸酯树脂中的分散性。
(2)本发明选择氨基改性聚酯树脂作为分散剂，在聚酯的溶剂化链中接入聚醚链段，并且以氨基作为锚固基团，实现了对炭黑的良好分散效果，且与聚碳酸酯树脂具有较好的相容性，制备得到了高浓度的高色素炭黑母粒，所述母粒与PC工程塑料具有极佳的相容性。
(3)本发明在母粒的制备过程中加入二甲苯促进炭黑的分散，并且在密炼混合之前再次除去二甲苯进一步提高了炭黑的分散效果，制备得到了高黑度和光泽的高色素炭黑母粒，工艺简单，成本较低，适合大规模工业生产，具有良好的经济效益和广阔的市场前景。
具体实施方式
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为了进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。本发明所有原料，对其来源没有特别限制，在市场上购买的或按照本领域技术人员熟知的常规方法制备的即可。
1.分散剂的制备
1.1分散剂I的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照以下重量份数称取各原料：聚醚二元醇7份，丁二酸15份，对苯二甲酸20份，癸二酸10份，乙二醇7份，己二醇15，新戊二醇5份，二羟甲基丙酸2份，六亚甲基二异氰酸酯15份，四乙烯五胺20份，钛酸四丁酯0.04份，二甲苯100份；所述聚醚二元醇的数均分子量为240g/mol；
(2)将聚醚二元醇，丁二酸，对苯二甲酸，癸二酸，乙二醇，己二醇，新戊二醇、钛酸四丁酯和一半的二甲苯依次加入到反应容器中，通入氮气升温至180±10℃，保温反应15h，反应过程中通过分水器持续排除水分；随后加入二羟甲基丙酸，继续升温至200±10℃，反应6h，反应结束后减压蒸馏除去二甲苯以及未反应的小分子获得聚醚改性聚酯；
(3)将步骤(2)制备得到的聚醚改性聚酯、六亚甲基二异氰酸酯和剩余的二甲苯混合后加入反应容器中，通入氮气，升温至50±2℃，反应4h；最后加入四乙烯五胺后，升温至70±2℃后反应3h，减压蒸馏除去二甲苯以及未反应的小分子获得分散剂I；所述分散剂I的重均分子量为6850g/mol。
1.2分散剂II的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照以下重量份数称取各原料：聚醚二元醇10份，丁二酸20份，对苯二甲酸16份，癸二酸12份，乙二醇6份，己二醇18，新戊二醇5份，二羟甲基丙酸2份，六亚甲基二异氰酸酯20份，四乙烯五胺25份，钛酸四丁酯0.05份，二甲苯90份；所述聚醚二元醇的数均分子量为280g/mol；
(2)将聚醚二元醇，丁二酸，对苯二甲酸，癸二酸，乙二醇，己二醇，新戊二醇、钛酸四丁酯和一半的二甲苯依次加入到反应容器中，通入氮气升温至180±10℃，保温反应14h，反应过程中通过分水器持续排除水分；随后加入二羟甲基丙酸，继续升温至200±10℃，反应7h，反应结束后减压蒸馏除去二甲苯以及未反应的小分子获得聚醚改性聚酯；
(3)将步骤(2)制备得到的聚醚改性聚酯、六亚甲基二异氰酸酯和剩余的二甲苯混合后加入反应容器中，通入氮气，升温至50±2℃，反应3h；最后加入四乙烯五胺后，升温至70±2℃后反应3h，减压蒸馏除去二甲苯以及未反应的小分子获得分散剂II；所述分散剂II的重均分子量为7480g/mol。
1.3分散剂III的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照以下重量份数称取各原料：聚醚二元醇6份，丁二酸16份，对苯二甲酸16份，癸二酸10份，乙二醇6份，己二醇14，新戊二醇4份，二羟甲基丙酸1份，六亚甲基二异氰酸酯14份，四乙烯五胺18份，钛酸四丁酯0.04份，二甲苯80份；所述聚醚二元醇的数均分子量为210g/mol；
(2)将聚醚二元醇，丁二酸，对苯二甲酸，癸二酸，乙二醇，己二醇，新戊二醇、钛酸四丁酯和一半的二甲苯依次加入到反应容器中，通入氮气升温至180±10℃，保温反应12h，反应过程中通过分水器持续排除水分；随后加入二羟甲基丙酸，继续升温至200±10℃，反应8h，反应结束后减压蒸馏除去二甲苯以及未反应的小分子获得聚醚改性聚酯；
(3)将步骤(2)制备得到的聚醚改性聚酯、六亚甲基二异氰酸酯和剩余的二甲苯混合后加入反应容器中，通入氮气，升温至50±2℃，反应4h；最后加入四乙烯五胺后，升温至70±2℃后反应3h，减压蒸馏除去二甲苯以及未反应的小分子获得分散剂III；所述分散剂III的重均分子量为6040g/mol。
1.4分散剂IV的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照以下重量份数称取各原料：丁二酸16份，对苯二甲酸16份，癸二酸10份，乙二醇8份，己二醇14，新戊二醇4份，二羟甲基丙酸1份，六亚甲基二异氰酸酯14份，四乙烯五胺18份，钛酸四丁酯0.04份，二甲苯80份；
(2)将丁二酸，对苯二甲酸，癸二酸，乙二醇，己二醇，新戊二醇、钛酸四丁酯和一半的二甲苯依次加入到反应容器中，通入氮气升温至180±10℃，保温反应12h，反应过程中通过分水器持续排除水分；随后加入二羟甲基丙酸，继续升温至200±10℃，反应8h，反应结束后减压蒸馏除去二甲苯以及未反应的小分子获得聚醚改性聚酯；
(3)将步骤(2)制备得到的聚醚改性聚酯、六亚甲基二异氰酸酯和剩余的二甲苯混合后加入反应容器中，通入氮气，升温至50±2℃，反应4h；最后加入四乙烯五胺后，升温至70±2℃后反应3h，减压蒸馏除去二甲苯以及未反应的小分子获得分散剂IV；所述分散剂III的重均分子量为5740g/mol。
实施例1
本实施例制备一种高色素炭黑母粒，按照重量份数计，包括以下组分：聚碳酸酯树脂70份，炭黑50份，氧化聚乙烯蜡3份，分散剂I12份，抗氧化剂0.3份，硅烷偶联剂3份，酯交换抑制剂0.4份；
所述聚碳酸酯树脂为双酚A型聚碳酸酯树脂，重均分子量为25000g/mol，熔体流动速率为18g/10min(300℃，1.2Kg)；所述炭黑的粒径为25nm，比表面积为660m2/g，吸油值<1.5ml/g；所述炭黑经过臭氧氧化处理；所述氧化聚乙烯蜡的分子量为3000；所述硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)；所述抗氧剂选自2,6-二叔丁基苯酚；所述酯交换抑制剂为磷酸二氢钠。
上述高色素炭黑母粒的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照以下重量份称取各原料，
(2)将炭黑与硅烷偶联剂混合均匀后，在0℃下球磨20min；接着加入炭黑重量10倍的二甲苯以及分散剂I后，超声分散30min；随后加入聚碳酸酯树脂、氧化聚乙烯蜡、抗氧剂和酯交换抑制剂搅拌均匀，升温至160℃继续搅拌除去二甲苯后，转至密炼机中混炼60min，密炼温度控制在250℃；
(3)将步骤(2)的密炼产物转至双螺杆挤出机中挤出造粒，即得到高色素炭黑母粒。
实施例2
本实施例制备一种高色素炭黑母粒，按照重量份数计，包括以下组分：聚碳酸酯树脂60份，炭黑45份，氧化聚乙烯蜡4份，分散剂II 11份，抗氧化剂0.2份，硅烷偶联剂2份，酯交换抑制剂0.3份；
所述聚碳酸酯树脂为双酚A型聚碳酸酯树脂，重均分子量为30000g/mol，熔体流动速率为15g/10min(300℃，1.2Kg)；所述炭黑的粒径为40nm，比表面积为580m2/g，吸油值<1.5ml/g；所述炭黑经过硝酸氧化处理；所述氧化聚乙烯蜡的分子量为3500；所述硅烷偶联剂为γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(KH560)；所述抗氧剂亚磷酸三苯酯；所述酯交换抑制剂为六偏磷酸钠。
上述高色素炭黑母粒的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照以下重量份称取各原料；
(2)将炭黑与硅烷偶联剂混合均匀后，在3℃下球磨15min；接着加入炭黑重量8倍的二甲苯以及分散剂II后，超声分散40min；随后加入聚碳酸酯树脂、氧化聚乙烯蜡、抗氧剂和酯交换抑制剂搅拌均匀，升温至150℃继续搅拌除去二甲苯后，转至密炼机中混炼50min，密炼温度控制在240℃；
(3)将步骤(2)的密炼产物转至双螺杆挤出机中挤出造粒，即得到高色素炭黑母粒。
实施例3
本实施例制备一种高色素炭黑母粒，按照重量份数计，包括以下组分：聚碳酸酯树脂40份，炭黑40份，氧化聚乙烯蜡2份，分散剂III 15份，抗氧化剂0.2份，硅烷偶联剂1份，酯交换抑制剂0.2份；
所述聚碳酸酯树脂为双酚A型聚碳酸酯树脂，重均分子量为36000g/mol，熔体流动速率为13g/10min(300℃，1.2Kg)；所述炭黑的粒径为50nm，比表面积为510m2/g，吸油值<1.5ml/g；所述炭黑经过硝酸氧化处理；所述氧化聚乙烯蜡的分子量为3700；所述硅烷偶联剂为N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷(DL602)；所述抗氧剂为硫代二丙酸二月桂酯；所述酯交换抑制剂为磷酸二氢钠。
上述高色素炭黑母粒的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照以下重量份称取各原料；
(2)将炭黑与硅烷偶联剂混合均匀后，在0℃下球磨15min；接着加入炭黑重量6倍的二甲苯以及分散剂III后，超声分散25min；随后加入聚碳酸酯树脂、氧化聚乙烯蜡、抗氧剂和酯交换抑制剂搅拌均匀，升温至155℃继续搅拌除去二甲苯后，转至密炼机中混炼50min，密炼温度控制在230℃；
(3)将步骤(2)的密炼产物转至双螺杆挤出机中挤出造粒，即得到高色素炭黑母粒。
实施例4
本实施例制备一种高色素炭黑母粒，按照重量份数计，包括以下组分：聚碳酸酯树脂50份，炭黑60份，氧化聚乙烯蜡5份，分散剂II 12份，抗氧化剂0.4份，硅烷偶联剂2份，酯交换抑制剂0.4份；
所述聚碳酸酯树脂为双酚A型聚碳酸酯树脂，重均分子量为28000g/mol，熔体流动速率为16g/10min(300℃，1.2Kg)；所述炭黑的粒径为30nm，比表面积为600m2/g，吸油值<1.5ml/g；所述炭黑经过臭氧氧化处理；所述氧化聚乙烯蜡的分子量为4000；所述硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)；所述抗氧剂选自2,6-二叔丁基-4-正丁基苯酚；所述酯交换抑制剂为次磷酸铵。
上述高色素炭黑母粒的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照以下重量份称取各原料；
(2)将炭黑与硅烷偶联剂混合均匀后，在5℃下球磨18min；接着加入炭黑重量7倍的二甲苯以及分散剂II后，超声分散40min；随后加入聚碳酸酯树脂、氧化聚乙烯蜡、抗氧剂和酯交换抑制剂搅拌均匀，升温至160℃继续搅拌除去二甲苯后，转至密炼机中混炼40min，密炼温度控制在240℃；
(3)将步骤(2)的密炼产物转至双螺杆挤出机中挤出造粒，即得到高色素炭黑母粒。
实施例5
本实施例制备一种高色素炭黑母粒，按照重量份数计，包括以下组分：聚碳酸酯树脂50份，炭黑60份，氧化聚乙烯蜡5份，分散剂IV 12份，抗氧化剂0.4份，硅烷偶联剂2份，酯交换抑制剂0.4份；
所述聚碳酸酯树脂为双酚A型聚碳酸酯树脂，重均分子量为28000g/mol，熔体流动速率为16g/10min(300℃，1.2Kg)；所述炭黑的粒径为30nm，比表面积为600m2/g，吸油值<1.5ml/g；所述炭黑经过臭氧氧化处理；所述氧化聚乙烯蜡的分子量为4000；所述硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)；所述抗氧剂选自2,6-二叔丁基-4-正丁基苯酚；所述酯交换抑制剂为次磷酸铵。
上述高色素炭黑母粒的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照以下重量份称取各原料；
(2)将炭黑与硅烷偶联剂混合均匀后，在0℃下球磨15min；接着加入炭黑重量6倍的二甲苯以及分散剂IV后，超声分散30min；随后加入聚碳酸酯树脂、氧化聚乙烯蜡、抗氧剂和酯交换抑制剂搅拌均匀，升温至155℃继续搅拌除去二甲苯后，转至密炼机中混炼60min，密炼温度控制在240℃；
(3)将步骤(2)的密炼产物转至双螺杆挤出机中挤出造粒，即得到高色素炭黑母粒。
对比例1
本实施例制备一种高色素炭黑母粒，按照重量份数计，包括以下组分：聚碳酸酯树脂50份，炭黑60份，氧化聚乙烯蜡17份，抗氧化剂0.4份，硅烷偶联剂2份，酯交换抑制剂0.4份；
所述聚碳酸酯树脂为双酚A型聚碳酸酯树脂，重均分子量为28000g/mol，熔体流动速率为16g/10min(300℃，1.2Kg)；所述炭黑的粒径为30nm，比表面积为600m2/g，吸油值<1.5ml/g；所述炭黑经过臭氧氧化处理；所述氧化聚乙烯蜡的分子量为4000；所述硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)；所述抗氧剂选自2,6-二叔丁基-4-正丁基苯酚；所述酯交换抑制剂为次磷酸铵。
上述高色素炭黑母粒的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照以下重量份称取各原料；
(2)将炭黑与硅烷偶联剂混合均匀后，在5℃下球磨18min；接着加入炭黑重量7倍的二甲苯以及分散剂II后，超声分散40min；随后加入聚碳酸酯树脂、氧化聚乙烯蜡、抗氧剂和酯交换抑制剂搅拌均匀，升温至160℃继续搅拌除去二甲苯后，转至密炼机中混炼40min，密炼温度控制在240℃；
(3)将步骤(2)的密炼产物转至双螺杆挤出机中挤出造粒，即得到高色素炭黑母粒。
对比例2
本实施例制备一种高色素炭黑母粒，按照重量份数计，包括以下组分：聚碳酸酯树脂50份，炭黑60份，分散剂II 17份，抗氧化剂0.4份，硅烷偶联剂2份，酯交换抑制剂0.4份；
所述聚碳酸酯树脂为双酚A型聚碳酸酯树脂，重均分子量为28000g/mol，熔体流动速率为16g/10min(300℃，1.2Kg)；所述炭黑的粒径为30nm，比表面积为600m2/g，吸油值<1.5ml/g；所述炭黑经过臭氧氧化处理；所述氧化聚乙烯蜡的分子量为4000；所述硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)；所述抗氧剂选自2,6-二叔丁基-4-正丁基苯酚；所述酯交换抑制剂为次磷酸铵。
上述高色素炭黑母粒的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照以下重量份称取各原料；
(2)将炭黑与硅烷偶联剂混合均匀后，在5℃下球磨18min；接着加入炭黑重量7倍的二甲苯以及分散剂II后，超声分散40min；随后加入聚碳酸酯树脂、氧化聚乙烯蜡、抗氧剂和酯交换抑制剂搅拌均匀，升温至160℃继续搅拌除去二甲苯后，转至密炼机中混炼40min，密炼温度控制在240℃；
(3)将步骤(2)的密炼产物转至双螺杆挤出机中挤出造粒，即得到高色素炭黑母粒。
对比例3
本实施例制备一种高色素炭黑母粒，按照重量份数计，包括以下组分：聚碳酸酯树脂50份，炭黑60份，氧化聚乙烯蜡5份，分散剂II 12份，抗氧化剂0.4份，硅烷偶联剂2份，酯交换抑制剂0.4份；
所述聚碳酸酯树脂为双酚A型聚碳酸酯树脂，重均分子量为28000g/mol，熔体流动速率为16g/10min(300℃，1.2Kg)；所述炭黑的粒径为30nm，比表面积为600m2/g，吸油值<1.5ml/g；所述炭黑经过臭氧氧化处理；所述氧化聚乙烯蜡的分子量为4000；所述硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)；所述抗氧剂选自2,6-二叔丁基-4-正丁基苯酚；所述酯交换抑制剂为次磷酸铵。
上述高色素炭黑母粒的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照以下重量份称取各原料；
(2)将炭黑与硅烷偶联剂混合均匀后，在5℃下球磨18min；接着加入分散剂II、聚碳酸酯树脂、氧化聚乙烯蜡、抗氧剂和酯交换抑制剂搅拌均匀，转至密炼机中混炼40min，密炼温度控制在240℃；
(3)将步骤(2)的密炼产物转至双螺杆挤出机中挤出造粒，即得到高色素炭黑母粒。
1.性能测试：
1.1表面光泽度测试
称取实施例1-5和对比例1-3制备得到的高色素炭黑母粒，加入双酚A型聚碳酸酯树脂(重均分子量40000，熔融指数(300℃，1.2Kg)为15g/10min)中，加入量为1％，在260℃下注塑制备尺寸长*宽*厚为100mm*100mm*2mm的方板，方板表面光亮，采用表面光泽度计测试组合物表面光泽度读取60°的数值结果。
1.2色相测试
称取实施例1-5和对比例1-3制备得到的高色素炭黑母粒，加入双酚A型聚碳酸酯树脂(重均分子量40000，熔融指数(300℃，1.2Kg)为15g/10min)中，加入量为1％，在260℃下注塑制备尺寸长*宽*厚为100mm*100mm*2mm的方板，方板表面光亮，采用CR400色差仪测试方板表面的L，a，b值。
1.3凝胶点测试
称取实施例1-5和对比例1-3制备得到的高色素炭黑母粒，加入双酚A型聚碳酸酯树脂(重均分子量40000，熔融指数(300℃，1.2Kg)为15g/10min)中，加入量为1％，吹制成厚度10μm的薄膜，观察炭黑凝胶点(粒径大于1μm)的数量。
经测试，实施例1-5和对比例1-3制备得到的高色素炭黑母粒的测试结果见表1：
表1
Figure BDA0003393004650000101
从表1的测试数据可以发现，本发明通过选用氨基改性聚酯树脂作为分散剂与氧化聚乙烯蜡协同作用实现了对炭黑的良好分散，且在聚酯的溶剂化链中接入聚醚链段能够促进炭黑的分散以及在聚碳酸酯工程塑料中的稀释性能。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高色素炭黑母粒，其特征在于：按照重量份数计，包括以下组分：聚碳酸酯树脂40-70份，炭黑40-60份，氧化聚乙烯蜡2-5份，分散剂10-15份，抗氧化剂0.2-0.5份，硅烷偶联剂1-3份，酯交换抑制剂0.1-0.5份；
所述分散剂为氨基改性聚酯树脂，重均分子量为5000-8000g/mol；所述分散剂的制备方法包括以下步骤：
(1)按照以下重量份数称取各原料：聚醚二元醇5-10份，丁二酸10-20份，对苯二甲酸10-20份，癸二酸8-12份，乙二醇5-10份，己二醇10-20，新戊二醇3-5份，二羟甲基丙酸1-3份，六亚甲基二异氰酸酯10-20份，四乙烯五胺15-25份，钛酸四丁酯0.02-0.05份，二甲苯80-100份；
(2)将聚醚二元醇，丁二酸，对苯二甲酸，癸二酸，乙二醇，己二醇，新戊二醇、钛酸四丁酯和一半的二甲苯依次加入到反应容器中，通入氮气升温至180±10℃，保温反应12-15h，反应过程中通过分水器持续排除水分；随后加入二羟甲基丙酸，继续升温至200±10℃，反应6-8h，反应结束后减压蒸馏除去二甲苯以及未反应的小分子获得聚醚改性聚酯；
(3)将步骤(2)制备得到的聚醚改性聚酯、六亚甲基二异氰酸酯和剩余的二甲苯混合后加入反应容器中，通入氮气，升温至50±2℃，反应2-4h；最后加入四乙烯五胺后，升温至70±2℃后反应2-3h，减压蒸馏除去二甲苯以及未反应的小分子获得分散剂。
2.根据权利要求1所述的一种高色素炭黑母粒，其特征在于：所述聚碳酸酯树脂为双酚A型聚碳酸酯树脂，重均分子量为20000-40000g/mol，熔体流动速率为10-20g/10min(300℃，1.2Kg)。
3.根据权利要求2所述的一种高色素炭黑母粒，其特征在于：所述炭黑经过氧或硝酸氧化处理，所粒径为10-50nm，比表面积为500-700m2/g，吸油值<1.5ml/g。
4.根据权利要求1所述的一种高色素炭黑母粒，其特征在于：所述氧化聚乙烯蜡的分子量为3000-4000。
5.根据权利要求1所述的一种高色素炭黑母粒，其特征在于：所述聚醚二元醇的数均分子量为200-300g/mol。
6.根据权利要求5所述的一种高色素炭黑母粒，其特征在于：所述硅烷偶联剂为分子内含有环氧基或伯氨基的硅烷偶联剂，选自γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)，γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(KH560)、N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷(DL602)，环氧丁基三甲氧基硅烷的一种。
7.根据权利要求6所述的一种高色素炭黑母粒，其特征在于：所述抗氧剂选自酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂、含硫酯类抗氧剂中的至少一种。
8.根据权利要求6所述的一种高色素炭黑母粒，其特征在于：所述抗氧剂选自2,6-二叔丁基苯酚，2,6-二叔丁基-4-乙基苯酚，4-羟甲基-2,6-二叔丁基苯酚，2,6-二叔丁基-4-正丁基苯酚，亚磷酸三苯酯，亚磷酸三(壬基苯酯)，亚磷酸三异辛酯，亚磷酸三异癸酯，亚磷酸苯二异癸酯，硫代二丙酸二月桂酯，硫代二丙酸二硬脂醇酯的至少一种。
9.根据权利要求1所述的一种高色素炭黑母粒，其特征在于：所述酯交换抑制剂选自磷酸二氢钠、六偏磷酸钠、次磷酸铵的至少一种。
10.根据权利要求1-9任一项所述的一种高色素炭黑母粒的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)按照以下重量份称取各原料，聚碳酸酯树脂40-70份，炭黑40-60份，氧化聚乙烯蜡2-5份，分散剂10-15份，抗氧化剂0.2-0.5份，硅烷偶联剂1-3份，酯交换抑制剂0.1-0.5份；
(2)将炭黑与硅烷偶联剂混合均匀后，在0-5℃下球磨10-20min；接着加入炭黑重量5-10倍的二甲苯以及分散剂后，超声分散20-40min；随后加入聚碳酸酯树脂、氧化聚乙烯蜡、抗氧剂和酯交换抑制剂搅拌均匀，升温至150-160℃继续搅拌除去二甲苯后，转至密炼机中混炼40-60min，密炼温度控制在230-250℃；
(3)将步骤(2)的密炼产物转至双螺杆挤出机中挤出造粒，即得到高色素炭黑母粒。
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