一种聚二甲基硅氧烷炭黑母粒及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种聚二甲基硅氧烷炭黑母粒及其制备方法，其解决了现有技术中采用聚乙烯基体树脂、低分子分散剂针而产生的性能下降很大、制品光泽度下降、制品挤出过程中产生口模积料、影响连续生产的技术问题，本发明专利技术提供一种聚二甲基硅氧烷炭黑母粒，其包含有共混的以下组分：a.聚二甲基硅氧烷100重量份数；b.改性炭黑50～400重量份数；c.水合二氧化硅10～100重量份数；d.抗氧剂0.1～15重量份数。本发明专利技术同时提供了其制备方法，本发明专利技术可用于炭黑母粒的制备领域。

Poly two methyl siloxane carbon black masterbatch and preparation method thereof

The invention relates to a poly two methyl siloxane carbon black masterbatch and its preparation method, which solves the problem of performance degradation with polyethylene matrix resin, low molecular dispersant needle produced in the prior art, luster of products decreased, products produced during extrusion die buildup and influence of technical problems of continuous production, the present invention provides a poly two methyl siloxane black masterbatch, the package contains the following group Blend: A. two polydimethylsiloxane 100 weight portions; B. modified carbon black 50 ~ 400 weight C.; 10 to 100 parts by weight of silica hydrate; D. anti oxygen agent 0.1 ~ 15 weight. The invention also provides a preparation method thereof, which can be used for the preparation of carbon black masterbatch.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种化学材料及其制备方法，具体说是一种聚二甲基硅氧烷炭黑母料及其制备方法。
技术介绍
随着塑料工业的迅猛发展，ASA挤出管材、膜、片材及板材广泛应用于汽车、家用电器及日用消费品等领域。运输、存放、施工等户外条件下，本色ASA制品会发生光老化和热氧老化降解、机械性能下降。众所周知，炭黑是一种纳米材料，其原生粒径一般在15～120nm之间，是高效紫外线吸收剂和光屏蔽剂。出于产品外观及耐候性等要求，黑色ASA塑料制品的比例不断提高。为提高混配料的炭黑应采用粒径小于25nm的炭黑，炭黑含量不低于2.0％，炭黑分散性小于等于3级。由于环保、性能及易用性等方面的优势，ASA黑色挤出制品的生产一般是采用本色ASA树脂添加炭黑生产。众所周知，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。同时炭黑的含量越高，添加比例越小，成本越低，对工程塑料的影响也越小。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，目前炭黑母粒最通用技术是以聚乙烯为基体树脂，在配方中添加一定含量的聚乙烯蜡、EBS等低分子润滑剂以提高炭黑的分散性。一般聚乙烯基炭黑母粒炭黑含量为40～50％，为保证制品炭黑含量2％的要求，炭黑母粒的添加量一般按5％。炭黑母粒的聚乙烯为非极性聚烯烃材料，ASA为极性材料。由于基体树脂的相容性原因，以聚乙烯为基体树脂的炭黑母粒在ASA挤出制品的应用中，5％的炭黑母粒ASA的性能下降很大，制品光泽度下降。同时聚乙烯基炭黑母粒配方中低分子润滑剂的加入，会在制品挤出过程中产生口模积料，影响连续生产。因此不采用聚乙烯基体树脂，不使用低分子分散剂，采用特殊的分散体系，制备高黑度、高浓度炭黑母粒，一直是本领域难以解决的问题。
技术实现思路
本专利技术就是为了解决现有技术中采用聚乙烯基体树脂、低分子分散剂针而产生的性能下降很大、制品光泽度下降、制品挤出过程中产生口模积料、影响连续生产的技术问题，提供一种聚二甲基硅氧烷炭黑母料及其制备方法。为此，本专利技术提供一种聚二甲基硅氧烷炭黑母粒，其包含有共混的以下组分：a.聚二甲基硅氧烷100重量份数；b.改性炭黑50～400重量份数；c.水合二氧化硅10～100重量份数；d.抗氧剂0.1～15重量份数。优选的，聚二甲基硅氧烷相对分子量为1万～10万。优选的，抗氧剂包括以下物质中的至少一种：四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸三酯、双(2,4-二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯。优选的，改性炭黑所使用的炭黑的平均原生粒径为15～25nm，325目筛网残留量小于等于50ppm，DBP吸油值40～70ml/100g。优选的，水合二氧化硅的组成为SiO2·H2O，原生粒径在7～40nm，SiO2含量大于等于99.8％。优选的，包含有共混的以下组分：a.聚二甲基硅氧烷100重量份数；b.改性炭黑60～200重量份数；c.水合二氧化硅10～50重量份数；d.抗氧剂0.1～10重量份数。本专利技术的高浓度炭黑母料母粒，采用聚二甲基硅氧烷作为树脂基体，配方中不添加分散剂，树脂基体和炭黑之间的分散通过调控端羟基聚二甲基硅氧烷用量实现。载体树脂为聚二甲基硅氧烷，通过在炭黑表面处理后接枝低分子量的聚二甲基硅氧烷，使得炭黑在聚二甲基硅氧烷中达到良好的分散，树脂基体采用的聚二甲基硅氧烷相对分子量为1～10万。同传统炭黑母粒制备技术中的聚乙烯作为基体树脂相比，采用聚二甲基硅氧烷作为基体树脂，一方面可以制备炭黑含量更高的炭黑母粒，配方中不添加低分子分散剂，就可以实现炭黑的良好分散，提高制品的黑度、光泽度；另一方面还可以改善ASA挤出的加工性能。在制品挤出生产过程中，聚二甲基硅氧烷能够在口模内壁形成了一层稳定的动态涂层，降低了熔体与口模表面的作用力，减轻了高分子链的过度拉伸和取向，达到了改善加工性能，减少口模积料的目的。炭黑是一种纳米材料，其原生粒径一般在10～100nm之间，是一种高效紫外线吸收剂和光屏蔽剂。分散在树脂中炭黑可以屏蔽紫外光，提高了材料的抗老化性能。炭黑的粒径越小、炭黑含量越高，其表面积越大，耐光老化性能越佳。然而炭黑粒径过小，表面积过大，会使分散变得困难，难于加工。以上所述组分b的改性炭黑处理技术可适用于现有技术中所公开的各种类型炭黑。对有着长期耐候性要求的制品而言，一般选择平均原生粒径小于等于25nm的炭黑。本专利技术聚聚二甲基硅氧烷色母中炭黑平均原生粒径小于等于25nm，优选为15～25nm。炭黑是一种高结构材料，炭黑结构的高低一般采用DBP吸油值来表征。炭黑结构对炭黑的分散以及制品的黑度和光泽度有很大的影响。本专利技术炭黑母粒中的炭黑选用DBP吸油值在40～70ml/100g之间的炭黑。此外，炭黑的纯净度也是影响炭黑分散及制品光泽度的一项重要参数。本专利技术采用的炭黑选用325目残留量小于等于200ppm，优选小于等于50ppm的炭黑。此处325目残留量是有关炭黑标准试验方法中有关筛渣的参数，即表征炭黑的炭黑纯净度情况，该参数值低可表明炭黑纯净度高，其标准号为ASTM D-1514。将炭黑进行表面处理，在其表面接上聚二甲基硅氧烷分子链，避免了炭黑的团聚，使得炭黑在树脂基体中分散性大大提高本专利技术所述组分c的水合二氧化硅也称为白炭黑，其组成可用SiO2·nH2O表示，是微细粉末状或超细粒子状的二氧化硅。白炭黑的化学稳定性好，受高温不易分解、不燃烧、比表面积大、电绝缘性强，具有很高的多孔性、吸水性，有很好的补强和增黏作用、良好的分散性、悬浮和振动液化特性。本专利技术采用的水合二氧化硅粒径在7～40nm之间，SiO2>99.8％。长期在户外使用，制品还需具有良好的耐热氧老化性能。为实现这一目的，本专利技术炭黑母粒中还可以含有抗氧剂。抗氧剂作为聚乙烯色母的组分d，其含量以组分聚二甲基硅氧烷重量份数为100份计，为0.1～15份，优选为0.1～10份，更优选为4～10份。所述组分d的抗氧剂选自受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂中的至少一种，具体优选为以下物质中的至少一种：四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸三酯、双(2,4-二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯等。本专利技术同时提供一种二甲基硅氧烷炭黑母粒的制备方法，其改性炭黑的制备包括如下步骤：将炭黑、浓硝酸加入三口瓶中，60～130℃搅拌反应5～24小时，去离子水洗涤至中性，50～80℃烘干得到氧化炭黑；将氧化炭黑与端羟基聚二甲基硅氧烷、催化剂，50～140℃下搅拌4～10小时得到改性炭黑。优选的，改性炭黑制备中，炭黑与浓硝酸的质量比为1:(5～8)；氧化炭黑：端羟基聚二甲基硅氧烷：催化剂＝100:(10～50):1；端羟基聚二甲基硅氧烷分子量1000～5000。优选的，改性炭黑制备中，催化剂为二环己基碳二亚胺、4-二甲氨基吡啶、1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐其中的一种或几种的混合物。优选的，制备步骤包括将所述聚二甲基硅氧烷、炭黑在内的组分按所述份数在密炼机中共混，混合均匀后出料，通过螺杆或柱塞式挤出机造粒而制得所述聚二甲基硅氧烷炭黑母粒。具体来说，以上所述的本专利技术聚二本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种聚二甲基硅氧烷炭黑母粒，其特征是包含有共混的以下组分：

【技术特征摘要】
1.一种聚二甲基硅氧烷炭黑母粒，其特征是包含有共混的以下组分：2.根据权利要求1所述的聚二甲基硅氧烷炭黑母料，其特征在于所述聚二甲基硅氧烷相对分子量为1万～10万。3.根据权利要求1所述的聚二甲基硅氧烷炭黑母粒，其特征在于所述抗氧剂包括以下物质中的至少一种：四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸三酯、双(2,4-二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯。4.根据权利要求1所述的聚二甲基硅氧烷炭黑母粒，其特征在于所述改性炭黑所使用的炭黑的平均原生粒径为15～25nm，325目筛网残留量小于等于50ppm，DBP吸油值40～70ml/100g。5.根据权利要求1所述的聚二甲基硅氧烷炭黑母粒，其特征在于所述水合二氧化硅的组成为SiO2·H2O，原生粒径在7～40nm，SiO2含量大于等于99.8％。6.根据权利要求1所述的聚二甲基硅氧烷炭黑母粒，其特征在于包含有共混的以下组分：7.如权利要求1所述的二甲基硅氧烷炭黑母粒的制备方法，其特征是所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：程红原，李明哲，
申请(专利权)人：北京北化高科新技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11