專利名稱：給水用聚乙烯管材混配專用料的黑色母粒及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及塑料著色技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種給水用聚乙烯管材混配專 用料的黑色母粒。
本發(fā)明還涉及這種給水用聚乙烯管材混配專用料的黑色母粒的制備方法。
背景技術(shù)：
在國際上，聚乙烯管作為壓力管道己成功地使用了50年，已為眾多國家在 輸水、輸送燃?xì)獾墓艿乐械玫綉?yīng)用。在我國，國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局于2000年11 月21日發(fā)布《給水用聚乙烯管材》國家標(biāo)準(zhǔn)(GB/T13663-2000)，推動了國內(nèi) 聚乙烯給水管材的生產(chǎn)與應(yīng)用。
炭黑作為一種微粉性的填料被廣泛應(yīng)用于聚乙烯管材生產(chǎn)中。除了具有著 色功能外，炭黑還提供最經(jīng)濟(jì)有效的方式以達(dá)到防紫外老化的要求。大量科學(xué) 研究數(shù)據(jù)證明具有一定粒徑(27nm以下)炭黑在聚合物中添加量2. 6%并均勻 分散在聚合物中，可使聚合物壽命達(dá)50年之上。因此炭黑是制造用于輸送飲用 水及燃?xì)獾木垡蚁毫艿囊粋€重要組分。
水管用黑色母粒中的炭黑組分粒徑較小、添加含量比較高，如果炭黑分散 不好，除了形成表面不光滑外，存在于管壁內(nèi)的未分散炭黑附聚體可能導(dǎo)致壓 力管道出現(xiàn)過早變壞的現(xiàn)象。無論從外觀還是從液體流動性能方面說，管道內(nèi) 外壁的表面光滑度都是一項重要的性能指標(biāo)。大部分有關(guān)壓力管應(yīng)用的國家和 國際工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)都認(rèn)同這一重要性，規(guī)定色母粒中炭黑微觀分散程度等級應(yīng)《3。
除炭黑粒徑和分散性外，對于制造飲用水壓力管的專用混配料，還有其它極 為嚴(yán)格的要求。這些對輸水管的要求是按照業(yè)界對那些能夠影響飲用水的口感 和氣味(也即是所謂的"感官性"特性)來確定的。這些感官性要求對應(yīng)于炭黑 必須是低硫含量、低灰分和低甲苯萃取物的。
我國己從北歐化工引進(jìn)年生產(chǎn)25萬噸PE100管道料生產(chǎn)線，其它生產(chǎn)線也 正在建設(shè)中。但國內(nèi)現(xiàn)有生產(chǎn)混配專用料的黑色母粒卻無法達(dá)到上述炭黑分散 程度和感觀性要求，須從國外進(jìn)口。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種濃度高、易分散、添加量少而且添加后能滿足 給水用聚乙烯管要求的黑色母粒。本發(fā)明的另一個目的是提供這種專用于給水 用聚乙烯水管的黑色母粒的制備方法。
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的所采用的技術(shù)方案是這種專用于給水用聚乙烯管的黑色 母粒，其各組分的重量百分比為
炭黑 32.7-45.4% 載體樹脂 54-66% 抗氧劑 0. 1-0. 3% 硬脂酸鹽 0.5-1.0%
配方中所述的炭黑為高純度爐法炭黑，炭黑顏料的粒徑為小于25nm、重金 屬甲苯萃取物<0.03%、總硫量〈0. 1%、 325目篩余物〈20ppm。其功能除作為著 色之用外，還能作為紫外光穩(wěn)定劑，能夠有效防止聚乙烯(PE)管材受陽光照 射而產(chǎn)生光氧化降解，從而提高聚乙烯(PE)管材制品的質(zhì)量和使用壽命。
所述的載體樹脂選自中密度聚乙烯樹脂、高密度聚乙烯樹脂或者它們的混 合物。中密度聚乙烯樹脂密度為0. 928-0. 940g/cm3，高密度聚乙烯樹脂密度為 0.940-0.965g/cm3。聚乙烯樹脂熔體流動速率為2-50g/10min (2. 16kg/190°C )。
如HD2840UA， DHDA8940, HHM TR130。
所述的抗氧劑為大分子受阻酚類抗氧劑，選自(4-羥基-3，5-二叔丁基苯 基)丙酸正十八碳醇脂(抗氧劑1076，熔點(diǎn)50-55°C)、四[P-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇脂(抗氧劑1010，熔點(diǎn)為119-123t:)或者它們的混合 物。該類抗氧劑揮發(fā)性小、耐抽提，與樹脂的相容性好，抗熱氧效果顯著，毒 性極低，美國FDA認(rèn)可其用于食品包裝材料。
所述的硬脂酸鹽選自硬脂酸鈉、硬脂酸鈣、硬脂酸鋅、硬脂酸鋁或者它們 的混合物，其作用是潤滑劑。
本發(fā)明之給水用聚乙烯管材混配專用料的黑色母粒配方中不含有低分子量 聚合物，特別是不含有目前黑色母生產(chǎn)配方中常用來提高炭黑分散性能的聚乙 烯蠟。
含有低分子聚合物，例如聚乙烯蠟的黑色母粒生產(chǎn)的給水用聚乙烯管材不 能滿足使用50年、耐壓等級及其它標(biāo)準(zhǔn)。
制備給水用聚乙烯管材混配專用料的黑色母粒的方法先將各組分加入自 動稱量加料系統(tǒng)，由多臺失重式連續(xù)計量電子稱，將多種物料嚴(yán)格按工藝配比， 自動加入轉(zhuǎn)速為300-500rpm的雙轉(zhuǎn)子連續(xù)式密煉擠出機(jī)中，在充分捏合、剪切、 分散后，進(jìn)入單螺桿擠出機(jī)中擠出，經(jīng)冷卻、切粒后，包裝制成所需母粒。
本發(fā)明所用的樹脂熔體粘度高，與炭黑表面相容性、潤濕性較差，需要較 大能量傳遞剪切力，使樹脂熔體有效破碎炭黑團(tuán)聚體，迅速潤濕、包復(fù)炭黑表 面，樹脂熔體填充、滲入炭黑分子間隙，使母粒分散良好。
本發(fā)明具有計量準(zhǔn)確、分散性好、濃度高、添加量少等優(yōu)點(diǎn)，并且添加后 在炭黑分散度、化學(xué)純凈度、耐壓性、防老化、混配料加工性能等方面滿足給 水用聚乙烯管材混配專用料要求，使給水用聚乙烯管材能達(dá)到耐壓狀態(tài)下保持50年使用壽命，這是一般現(xiàn)有生產(chǎn)技術(shù)無法達(dá)到的。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1:制備100千克給水用聚乙烯管材混配專用料的黑色母粒1#
(1) 各組分的重量為
炭黑 35千克
抗氧劑1010 0. 15千克
HD2840UA 15千克
DHDA8940 49. 35千克
硬脂酸鈣 0. 5千克
其中炭黑為高純度爐法炭黑，粒徑20nm、重金屬甲苯萃取物<0.03%、總硫 量<0.1%， 325目篩余物〈20ppm;抗氧劑為1010;中密度聚乙烯為HD2840UA; 高密度聚乙烯為DHDA 8940。
(2) 制備方法
先將各組分加入自動稱量加料系統(tǒng)，由多臺失重式連續(xù)計量電子稱，將多 種物料嚴(yán)格按工藝配比，自動加入轉(zhuǎn)速為300-500rpm的雙轉(zhuǎn)子連續(xù)式密煉擠出 機(jī)中，在充分捏合，剪切，分散后，進(jìn)入單螺桿擠出機(jī)中擠出，經(jīng)冷卻、切粒 后，包裝制成所需母粒。
這樣制備的給水用聚乙烯管材混配專用料黑色母粒l弁，其炭黑含量為35%， 炭黑分散性達(dá)到〈3級，熔融指數(shù)為32 (21. 6kg/190°C )。
實(shí)施例2:制備100千克給水用聚乙烯管材混配專用料的黑色母粒2# (1)各組分的重量為
炭黑 42千克
抗氧劑1076 0. 15千克
HD2840UA 47. 85千克
HHM TR130 9. 0千克
硬脂酸鈣 1.0千克
其中炭黑為高純度爐法炭黑，粒徑25nm、重金屬甲苯萃取物〈0. 03%、總硫 量〈0. 1%， 325目篩余物〈20ppm;抗氧劑為1076;中密度聚乙烯為HD2840UA; 高密度聚乙烯為HHM TR130。
(2)制備方法同實(shí)施例1。 這樣制備的給水用聚乙烯管材混配專用料黑色母粒2弁，其炭黑含量為42%， 炭黑分散性達(dá)到〈2級，熔融指數(shù)為35 (21.6kg/190°C)。
權(quán)利要求
1、 一種給水用聚乙烯管材混配專用料的黑色母粒，其特征在于各組分的重 量百分比為炭黑 32.7-45.4% 載體樹脂 54-66% 抗氧劑 0. 1-0. 3% 硬脂酸鹽 0.5-1.0%配方中所述的炭黑為高純度爐法炭黑，炭黑顏料的粒徑小于27nm、重金屬 甲苯萃取物<0.03%、總硫量〈0. 1%、 325目篩余物〈20ppm;所述的載體樹脂選自中密度聚乙烯樹脂、高密度聚乙烯樹脂或者它們的混 合物；所述的抗氧劑選自3 _(4-羥基-3， 5-二叔丁基苯基)丙酸正十八碳醇脂、四 [e _(3， 5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇脂或者它們的混合物；所述的硬脂酸鹽選自硬脂酸鈉、硬脂酸鈣、硬脂酸鋅、硬脂酸鋁或者它們 的混合物。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所說一種給水用聚乙烯管材混配專用料的黑色母粒，其 特征在于其中不含有低分子量聚合物。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所說一種給水用聚乙烯管材混配專用料的黑色母粒，其 特征在于其中不含有聚乙烯蠟。
4、 按權(quán)利要求1至3中任何一項給水用聚乙烯管材混配專用料的黑色母粒 的制備方法，其特征在于先將各組分加入自動稱量加料系統(tǒng)，由多臺失重式 連續(xù)計量電子稱，將多種物料嚴(yán)格按工藝配比，自動加入轉(zhuǎn)速為300-500rpm的 雙轉(zhuǎn)子連續(xù)式密煉擠出機(jī)中，在充分捏合、剪切、分散后，進(jìn)入單螺桿擠出機(jī) 中擠出，經(jīng)冷卻、切粒后，包裝制成所需母粒。
5、按權(quán)利要求1至3中任何一項給水用聚乙烯管材混配專用料的黑色母粒，其特征為黑色母粒的炭黑分散性《3級，熔融指數(shù)為30-50 (21.6kg/190。C)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種給水用聚乙烯管材混配專用料的黑色母粒，其配方為炭黑32.7-45.4％、載體樹脂54-66％、抗氧劑0.1-0.3％、硬脂酸鹽0.5-1.0％。制備方法是通過自動稱量加料系統(tǒng)，由多臺失重式連續(xù)計量電子稱，將多種物料嚴(yán)格按工藝配比，直接加入雙轉(zhuǎn)子連續(xù)式密煉擠出機(jī)組，經(jīng)充分捏合，剪切，分散，擠出，切粒制成所需黑色母粒。本發(fā)明黑色母粒具有濃度高、易分散、添加量少的特點(diǎn)，而且添加后在碳黑分散度、化學(xué)純凈度、耐壓性、防老化、混配料加工性等性能指標(biāo)方面，符合和滿足給水用聚乙烯管材混配專用料要求。
文檔編號C08L23/00GK101121794SQ20061003003
公開日2008年2月13日 申請日期2006年8月11日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月11日
發(fā)明者徐一敏, 耿仲德, 陳信華 申請人:上海國嘉塑化有限公司