一种高色素炭黑-聚酰胺色母粒及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种高色素炭黑‑聚酰胺色母粒及其制备方法，选用原生粒径小的高色素炭黑，通过对高色素炭黑的臭氧或硝酸氧化改性提高炭黑表面的亲水性，配合分子内含有环氧基或氨基的硅烷偶联剂的修饰，以及特定结构分散剂的使用，提高高色素炭黑在聚酰胺载体树脂中的分散性，结合密炼机和双螺杆挤出造粒工艺实现高黑度和高光泽的高色素炭黑‑聚酰胺色母粒，所述高色素炭黑‑聚酰胺色母粒及其制备的产品的色相均为蓝相。

【技术实现步骤摘要】
一种高色素炭黑-聚酰胺色母粒及其制备方法
本专利技术属于高分子材料
，具体涉及一种高色素炭黑-聚酰胺色母粒及其制备方法。
技术介绍
色母粒是一种新型高分子材料专用着色剂，通常由颜料、载体树脂和添加剂三种物质组成，用于塑料制品的染色。其中，黑色母粒是塑料加工中最常用的一种色母粒，而炭黑是比较常用的黑色颜料。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。为了改善炭黑在载体树脂中分散程度，目前的通用技术是在色母粒中添加较高含量的聚乙烯蜡、EBS等低分子润滑剂，然而，以聚乙烯为基体树脂的炭黑色母粒在对聚酰胺材料进行着色时，由于基体树脂的相容性原因，使得炭黑在最终制品中的分散效果下降，产品的光泽度和着色牢度均受到影响。聚酰胺材料由于其具有优良的热稳定性、绝缘性和物理机械性能，广泛应用于汽车工业、机械仪表、电子机械等行业。在利用炭黑对聚酰胺材料进行着色时，由于炭黑自身具有较强的消光效果，以及炭黑的疏水特性使得制品的光泽度和黑度明显下降，且色相偏红带来廉价的印象，因此期望对炭黑-聚酰胺色母粒进行改良实现高黑度和高光泽的效果。综上，提高炭黑在聚酰胺载体树脂中的分散效果，实现炭黑-聚酰胺色母粒高黑度和高光泽的效果成为该领域研究工作者亟需解决的难题之一。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足，本专利技术提供一种高色素炭黑-聚酰胺色母粒及其制备方法，选用原生粒径小的高色素炭黑，通过对高色素炭黑的氧化改性，配合偶联剂的修饰，以及特定结构分散剂的使用，实现高黑度和高光泽的高色素炭黑-聚酰胺色母粒，所述高色素炭黑-聚酰胺色母粒及其制备的产品的色相均为蓝相。为了实现上述目的，本专利技术提供一种高色素炭黑-聚酰胺色母粒，包括以下原料：以重量份计；高色素炭黑40-80份；聚酰胺树脂60-100份；分散剂5-10份；硅烷偶联剂2-5份；抗氧剂0.5-1份。所述高色素炭黑经过臭氧、硝酸氧化改性，粒径为8-20nm，比表面积为300-600m2/g，吸油值＜1.8ml/g；挥发分含量达到4.5-6.5wt％。所述聚酰胺树脂选自PA6、PA66、PA11、PA12、PA46、PA610、PA612、PA1010、PA4T、PA6T、PA9T、PA10T、PA11T或PA12T的一种；所述分散剂包括式(I)或式(II)的结构单元(a)、式(III)的结构单元(b)和式(IV)的结构单元(c)，重均分子量为5000-9000：所述R1和R3各自独立的选自氢、C1-C3的烷基；所述R2选自C5-C10的烷基，或羟基取代的C5-C10的烷基；所述R4和R5各自独立的选自氢、C1-C3的烷基或苯基，或羟基取代的C1-C3的烷基；优选的，所述结构单元(a)、结构单元(b)、结构单元(c)的摩尔比为(1-3)：(2-5)：(6-8)；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；所述抗氧剂选自受阻酚类、受阻胺类、亚磷酸酯类抗氧剂的一种或两种以上；优选地，所述一种高色素炭黑-聚酰胺色母粒，包括以下原料：以重量份计；高色素炭黑60-80份；聚酰胺树脂80-100份；分散剂8-10份；硅烷偶联剂2-5份；抗氧剂0.5-1份。优选地，所述一种高色素炭黑-聚酰胺色母粒包含本领域常用的助剂，例如，抗静电剂、抗菌剂、阻燃剂、耐老化剂、以及热稳定剂等。本专利技术的另一个目的在于提供一种高色素炭黑-聚酰胺色母粒的制备方法，包括以下步骤：(1)备料按照以下重量份称取各原料，高色素炭黑40-80份；聚酰胺树脂60-100份；分散剂5-10份；硅烷偶联剂2-5份；抗氧剂0.5-1份(2)高色素炭黑改性将高色素炭黑与硅烷偶联剂混合均匀，在0-10℃下球磨20-40min，制备得到硅烷偶联剂改性的高色素炭黑；(3)混炼处理将步骤(2)制备得到的硅烷偶联剂改性的高色素炭黑分散在溶剂中，超声分散20-40min；继续加入分散剂、抗氧剂超声分散10-20min后，加入聚酰胺树脂混合搅拌均匀，转至密炼机中混炼30-60min，密炼温度控制在140-160℃；(4)挤出造粒将步骤(3)得到的密炼产物转至双螺杆挤出机中挤出造粒，造粒的过程中喂料温度控制在160-220℃，熔融温度控制在220-240℃，挤出温度控制在200-240℃。进一步，所述溶剂选自N,N-二甲基甲酰胺，N,N-二甲基乙酰胺，N-甲基吡咯烷酮，己内酰胺的一种；优选己内酰胺；所述高色素炭黑经过臭氧、硝酸氧化改性，粒径为8-20nm，比表面积为300-600m2/g，吸油值＜1.8ml/g；挥发分含量达到4.5-6.5wt％。所述聚酰胺树脂选自PA6、PA66、PA11、PA12、PA46、PA610、PA612、PA1010、PA4T、PA6T、PA9T、PA10T、PA11T或PA12T的一种；所述分散剂包括式(I)或式(II)的结构单元(a)、式(III)的结构单元(b)和式(IV)的结构单元(c)，重均分子量为5000-9000:所述R1和R3各自独立的选自氢、C1-C3的烷基；所述R2选自C5-C10的烷基，或羟基取代的C5-C10的烷基；所述R4和R5各自独立的选自氢、C1-C3的烷基或苯基，或羟基取代的C1-C3的烷基；优选的，所述结构单元(a)、结构单元(b)、结构单元(c)的摩尔比为(1-3)：(2-5)：(6-8)；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；所述抗氧剂选自受阻酚类、受阻胺类、亚磷酸酯类抗氧剂的一种或两种以上；本专利技术的另一个目的在于提供一种分散剂的制备方法，包括以下步骤：将双酚A二甲基丙烯酸酯或双酚A二甲基丙烯酸缩水甘油酯单体，丙烯酰胺类单体，和丙烯酸酯类单体按照摩尔比(1-3)：(2-5)：(6-8)加入反应器中，通入N2，加热至130-140℃进行本体聚合，反应时间为30-120min，即可制备得到分散剂。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：(1)本专利技术提供了一种高色素炭黑-聚酰胺色母粒，提高了高色素炭黑在聚酰胺载体树脂中的分散效果，达到了炭黑-聚酰本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高色素炭黑-聚酰胺色母粒，其特征在于：包括以下重量份计的原料：/n高色素炭黑40-80份；聚酰胺树脂60-100份；分散剂5-10份；硅烷偶联剂2-5份；抗氧剂0.5-1份。/n

【技术特征摘要】
1.一种高色素炭黑-聚酰胺色母粒，其特征在于：包括以下重量份计的原料：
高色素炭黑40-80份；聚酰胺树脂60-100份；分散剂5-10份；硅烷偶联剂2-5份；抗氧剂0.5-1份。


2.根据权利要求1所述的一种高色素炭黑-聚酰胺色母粒，其特征在于：所述高色素炭黑经过臭氧、硝酸氧化改性，粒径为8-20nm，比表面积为300-600m2/g，吸油值＜1.8ml/g；挥发分含量达到4.5-6.5wt％。


3.根据权利要求1-2任一项权利要求所述的一种高色素炭黑-聚酰胺色母粒，其特征在于：所述聚酰胺树脂选自PA6、PA66、PA11、PA12、PA46、PA610、PA612、PA1010、PA4T、PA6T、PA9T、PA10T、PA11T或PA12T的一种。


4.根据权利要求1-3任一项权利要求所述的一种高色素炭黑-聚酰胺色母粒，其特征在于：所述分散剂包括式(I)或式(II)的结构单元(a)、式(III)的结构单元(b)和式(IV)的结构单元(c)，重均分子量为5000-9000：



所述R1和R3各自独立的选自氢、C1-C3的烷基；所述R2选自C5-C10的烷基，或羟基取代的C5-C10的烷基；所述R4和R5各自独立的选自氢、C1-C3的烷基或苯基，或羟基取代的C1-C3的烷基。


5.根据权利要求4所述的一种高色素炭黑-聚酰胺色母粒，其特征在于：所述结构单元(a)、结构单元(b)、结构单元(c)的摩尔比为(1-3)：(2-5)：(6-8)。


6.根据权利要求1-5任一项权利要求所述的一种高色素炭黑-聚酰胺色母粒，其特征在于：所述硅烷偶联剂为分子内含有环氧...

【专利技术属性】
技术研发人员：林文丹，吴列鵬，曹畅，
申请(专利权)人：广东九彩新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44