一种高炭黑含量高熔体流动速率通用型色母及制备方法
阅读说明：本技术 一种高炭黑含量高熔体流动速率通用型色母及制备方法 (Universal color master batch with high carbon black content and high melt flow rate and preparation method thereof ) 是由 张军 苏克顺 毛泽鹏 贾宇 杨帆 杨张滨 杨念新 杨气鹏 高玉巧 宋金萍 杨正花 于 2020-12-08 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种高炭黑含量高熔体流动速率通用型色母及制备方法。该通用型色母中炭黑质量含量高达50～60％时仍然具有较高熔体流动速率,易于在不同粘度的的聚合物熔体中分散,尤其是在高温下熔体具有较低粘度的PA、PET体系。同时,该通用型炭黑色母粒既适用于PE、PP、PS等非极性或弱极性聚合物体系,也适用于PA、PVC、PET、ABS等极性聚合物体系,是一种真正意义上的通用型炭黑母粒。本发明的高炭黑含量高熔体流动速率通用型色母,其是由以下质量配比的原料制成：氧化聚乙烯蜡15～30份、聚烯烃树脂10～20份、氯化聚乙烯3～5份、高结构度炭黑50～60份、稳定剂0.5～1.0份。(The invention discloses a general color master batch with high carbon black content and high melt flow rate and a preparation method thereof. The universal color master batch still has a high melt flow rate when the mass content of the carbon black reaches 50-60%, is easy to disperse in polymer melts with different viscosities, and particularly has a PA and PET system with low viscosity at high temperature. Meanwhile, the universal carbon black master batch is suitable for non-polar or weakly polar polymer systems such as PE, PP, PS and the like, is also suitable for polar polymer systems such as PA, PVC, PET, ABS and the like, and is a real universal carbon black master batch. The general color master batch with high carbon black content and high melt flow rate is prepared from the following raw materials in parts by mass: 15-30 parts of oxidized polyethylene wax, 10-20 parts of polyolefin resin, 3-5 parts of chlorinated polyethylene, 50-60 parts of high-structure-degree carbon black and 0.5-1.0 part of stabilizer.)
技术领域
本发明涉及一种炭黑母粒及制备方法，更具体地说涉及一种高炭黑含量高熔体流动速率通用型色母及制备方法。
背景技术
炭黑是一种重要的功能性填料，在合成橡胶、合成树脂、合成纤维、涂料、粘合剂等聚合物材料加工与应用领域有着广泛的应用，同时炭黑品种众多，性能差异也比较大，在不同的材料和应用领域要求和作用也不尽相同。例如在橡胶材料配方中，炭黑主要作为补强性填料使用，常常根据橡胶性能要求和使用条件不同，可以选择高耐磨炭黑、半补强炭黑、喷雾炭黑、快压出炭黑等。橡胶组成中炭黑使用量比较大，一般的橡胶配方中，炭黑质量可以达到橡胶使用量的50％，甚至超过橡胶的使用量。但是炭黑在塑料、纤维等行业主要作为紫外光屏蔽剂和黑色着色剂使用，近年来随着经济的发展和技术的进步，对于炭黑的需求显著增长，而且其应用领域也不断扩展。炭黑在塑料、纤维配方中使用时，炭黑用量远低于在橡胶材料配方中的使用量，质量通常只占塑料或纤维基体树脂的0.5～5％，如此低的炭黑使用量在塑料或纤维基体树脂能够以较低成本的方便加入并均匀分散一直行业在不断探索和寻求改进的问题。
众所周知，炭黑只有很好地均匀分散在高分子材料中，才能发挥其优异的屏蔽紫外光、着色等性能，同时不会导致基体材料力学性能显著下降。如果简单地将少量炭黑粉料与颗粒树脂混合，再通过挤出、注射、吹塑、压延、纺丝等常用塑料、纤维加工成型方法，炭黑不能很好地分散在基体树脂中，导致产品性能差不能满足使用要求，严重甚至难以成型；炭黑加工过程中因粉尘飞扬污染设备和环境，部分炭黑品种的导电性甚至损坏设备。同样，如果将少量炭黑粉料(0.5～5％)与颗粒树脂混合后再通过普通的塑料改性常用的双螺杆挤出机造粒，炭黑仍然不能很好地分散基体树脂中，而且这一造粒工艺还会导致加工成本上升。这是因为炭黑作为一种无机材料与有机聚合物基体表面粘合力低，此外还因为炭黑表观密度小、比表面积大，很难通过常用塑料制品的加工设备直接使其均匀地分散。对于原态粒径小、比表面积大的高结构度炭黑这一现象更为显著。解决炭黑在塑料、纤维等制品分散性的办法常常是采用专用设备和特殊配方首先制备炭黑母粒，通过加入含有预分散炭黑的母粒可以使得炭黑在塑料或纤维制品的加工工程中均匀地分散在基体树脂中。这样有助保持塑料或纤维性能的稳定，不会因炭黑的加入导致制品的性能显著下降，同时避免了基体树脂与炭黑一同造粒而导致的加工成本上升。
现有技术制备色母粒的配方中，常常包含聚合物基体树脂、颜料(炭黑等)、润滑剂、分散剂、稳定剂、抗氧剂等组成。例如公开号CN 102206272A专利中公布了以15-80份高密度聚乙烯(HDPE)、0-20份线性低密度聚乙烯(LLDPE)和0-10份乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)组成的聚烯烃载体树脂复配炭黑、分散剂、抗氧剂、加工助剂等制备炭黑母粒的方法，可以作为紫外屏蔽剂和黑色着色剂，广泛应用于HDPE燃气管道、聚丙烯(PP)净水输送管道等方面。公开号CN 85105419专利中公布了一种聚氯乙烯(PVC)塑料着色母粒，其特征在于基本配方为：PVC 100份、扩散润滑剂1～60份、稳定剂1～15份、增塑剂20～100份、颜料适量，该PVC为载体着色用母料适合于PVC电线电缆着色应用，也可用于其它PVC制品着色。公开号CN 103881330A、CN 109836785A等专利中公布了一种聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)色母粒及其制备方法，PET色母粒主要由PET基体树脂、爽滑剂、分散剂、抗静电剂、颜料和抗氧剂等助剂，该色母粒主要用于PET等片材的加工和使用性能需要。公开号CN108329648A专利中公布了一种丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚树脂(ABS)耐候色母的制备方法，主要成分含有ABS树脂25～35％、钛白粉50～60％、分散剂2～3％、聚乙烯蜡1.5～2.5％、紫外吸收剂2～3％、抗氧剂5～9％、受阻胺型光稳定剂0.5～1.5％，该ABS色母粒除了主要用于ABS塑料着色作用外，还能显著改善ABS塑料材料的耐候性能。上述色母粒(炭黑母粒)制备过程中，选择基体树脂的类型决定了后期所适用的聚合物体系，例如选择聚烯烃为基体树脂制备的色母粒(炭黑母粒)主要适用于聚乙烯、聚丙烯等聚烯烃塑料制品的配方与加工使用，同样如果选择PVC、PET、ABS、丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯三元共聚树脂(ASA)为基体树脂制备的色母粒(炭黑母粒)则主要分别对应于PVC、PET、ABS、ASA等塑料制品的配方与加工使用。
由于采用非极性聚烯烃为基体树脂制备的色母粒(炭黑母粒)主要适用于PE、PP等非极性或弱极性聚合物体系，如果将其用于聚酰胺(PA)、PVC、PET、ABS等极性聚合物体系会导致色母粒(炭黑母粒)分散不好，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；或者将采用PA、PVC、PET、ABS等极性聚合物基体树脂制备的色母粒(炭黑母粒)用于PE、PP等非极性或弱极性聚合物体系一样面临相同的问题。针对这一行业普遍存在的问题，人们提出了通用型色母粒的概念。所谓通用型色母粒也称万能色母粒，即制备得到一种色母粒，既适用于PE、PP、聚苯乙烯(PS)等非极性或弱极性聚合物体系，也适用于PA、PVC、PET、ABS、ASA等极性聚合物体系。如果这样，通用型色母粒(炭黑母粒)的基体材料、功能助剂的选择和使用就显得非常重要，早期的通用型色母粒(炭黑母粒)常选用松节油做载体与颜料(黑体)混合制备，利用小分子松节油与极性、非极性聚合物均具有一定的混溶性，该通用型色母粒(炭黑母粒)可以在PE、PP、PS、PA、PVC、PET、ABS塑料制品中使用。但是采用松节油制备的通用型色母粒(炭黑母粒)存在因松节油易挥发而产生特殊气味、色母粒颗粒强度低易碎影响后期使用等一系列问题而被淘汰。为了进一步改善通用型色母粒(炭黑母粒)的性能，公开号CN 111040458A公开了一种通用型改性松香液体色母组合物及其制备方法，主要组成包括改性松香增稠液体载体30～70％、塑料添加剂30～70％，该通用型改性松香液体色母组合物在贮存期间，在导管中具有良好的流动性，可以用于涂料、粘合剂等多种液态聚合物体系。由于最终产品不是规整的颗粒形态，该通用型改性松香液体色母组合物不适于常规的挤出、注射、压延等塑料成型工艺使用。公开号CN108485245A也公开了一种通用性黑色母粒及其制备方法，该黑色母粒重量百分比组成为：炭黑40～50％、线性低密度聚乙烯粉料46～56％、乙烯基双硬脂酰胺1～3％、硬脂酸锌1～3％。很显然，该通用性黑色母粒载体树脂是线性低密度聚乙烯，主要适用于PE、PP等体系，不适用于PA、PVC、PET、ABS等体系。公开号CN 107828169A公开了一种高容量通用塑胶色母的配方及其生产工艺，包括以下重量份的原料：丙烯酸树脂48～72份，聚氯乙烯树脂36～48份，色料A 2～5份，色料B 3～8份，硅藻土5～12份，硬脂酸单甘油酯1～2份，脂肪醇聚氧乙烯醚1～2份，聚乙二醇3～6份，紫外线吸收剂0.1～0.3份，抗氧化剂0.6～1.6份。该通用色母的载体树脂采用极性丙烯酸树脂和PVC树脂，同样不适合用于PE、PP体系，但可以适用于PVC、ABS等极性聚合物体系。上述情况分析表明，现有市场使用的通用型色母并不是真正意义上万能色母，并不能完全满足非极性聚合物和极性聚合物体系使用。
综上所述，目前在通用型色母粒，尤其是通用型高炭黑含量、高熔体流动速率母粒制备过程中，现有技术制备的产品均有一定的局限性，主要是市面上没有一种真正意义上能同时满足非极性聚合物和极性聚合物体系使用要求的万能色母。同时，现有色母粒在炭黑质量含量达到40％或以上时，色母粒的熔体流动速率低，例如公开号CN 102206272A专利中公布了聚乙烯为载体炭黑含量40％的炭黑母粒在载荷21.6kg、温度190℃时MFR＝30～50g/10min，这种低熔体流动速率的炭黑母粒不适合在PA、PET等低熔体的聚合物中使用。因此，设计一类一种高炭黑含量、高熔体流动速率，并可以同时满足非极性聚合物和极性聚合物体系使用要求的通用色母或万能色母，可以进一步扩大色母的应用，满足行业的需求。
发明内容
本发明的目的是解决现有技术中存在的问题与不足，提供一种高炭黑含量高熔体流动速率(MFR)通用型色母。该通用型色母中炭黑质量含量高达50～60％时仍然具有较高熔体流动速率(载荷21.6kg、测试温度190℃(含PE)或测试温度230℃(含PP)时MFR大于70g/10min，甚至大于100g/10min)，易于在不同粘度的的聚合物熔体中分散，尤其是在高温下熔体具有较低粘度的PA、PET体系。同时，该通用型炭黑色母粒既适用于PE、PP、PS等非极性或弱极性聚合物体系，也适用于PA、PVC、PET、ABS等极性聚合物体系，是一种真正意义上的通用型炭黑母粒。
本发明还提供该高炭黑含量高熔体流动速率通用型色母的制备方法，该方法通过双转子连续混炼机首先进行氧化聚乙烯蜡、聚烯烃树脂、高结构度炭黑共混均匀，再通过带侧喂料装置的单螺杆挤出机与氯化聚乙烯树脂、稳定剂等助剂进一步混合均匀后通过水下切粒工艺得到最终的产品。
本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明的高炭黑含量高熔体流动速率通用型色母，其是由以下质量配比的原料制成：
本发明上述的高炭黑含量高熔体流动速率通用型色母，其进一步的技术方案是所述的氧化聚乙烯蜡是采用高密度聚乙烯(HDPE)高温氧化得到的140℃粘度(Brookfield)为4000～8000mPa.s、酸值为10～40mg KOH/g粉状产品的一种或其组合。选择并使用一定酸值的氧化聚乙烯蜡是基于考虑其与非极性聚合物、弱极性聚合物、极性聚合物都有一定的相容性，避免了选择聚乙烯、聚丙烯等聚烯烃基体树脂制备的炭黑母粒只适合在非极性聚合物或弱极性聚合物产品中使用，并不适合在极性聚合物产品中使用；同时氧化聚乙烯蜡还具有在制备炭黑母料的过程中改善炭黑分散性的作用。
本发明上述的高炭黑含量高熔体流动速率通用型色母，其进一步的技术方案还可以是所述的聚烯烃树脂是粉状低密度聚乙烯(LDPE)、线型低密度聚乙烯(LLDPE)、高密度聚乙烯(HDPE)、均聚聚丙烯(PP)中一种或三种不同聚乙烯产品的组合。更进一步的技术方案是所述的粉状聚乙烯为在载荷在2160g、测试温度190℃条件下熔体质量流动速率为100～200g/10min的树脂；粉状聚丙烯为在载荷在2160g、测试温度230℃条件下熔体质量流动速率为100～200g/10min的树脂。
本发明上述的高炭黑含量高熔体流动速率通用型色母，其进一步的技术方案还可以是所述的氯化聚乙烯是以粉状高密度聚乙烯与氯气为原料，采用水相悬浮法工艺制备而得，氯原子质量分数为33～38％、门尼粘度为45～55、残留熔融焓0～5J/g的无规结构的氯化聚乙烯树脂。门尼粘度测定：一定的温度(本发明是120℃)选用大转子在2转/分的条件下，使橡胶预热1min、转动4min时所对应的测试值，通常以ML(1+4)120℃表示。该炭黑母粒配方中选择使用上述氯原子质量分数为33～38％无规氯化聚乙烯树脂，其作用主要有两个：一是其结构相当于是乙烯-氯乙烯的无规共聚物，它既与非极性或弱极性聚合物如聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯有很好的相容性，与极性聚合物如聚酰胺、聚酯、聚氯乙烯、ABS等树脂也亦有很好的相容性；二是这种结构的氯化聚乙烯树脂自身就是一种非极性(弱极性)聚合物-极性聚合物共混物的相容剂，可以改善因少量使用聚乙烯、聚丙烯树脂的炭黑母粒在极性聚合物产品中使用时相容性问题。由于这种氯化聚乙烯树脂的高弹性和高粘接性，改善了因使用较多的氧化聚乙烯蜡带来的最终炭黑母粒产品颗粒尺寸不规整以及包装、运输和使用过程中易破碎影响后期使用等不足。
本发明上述的高炭黑含量高熔体流动速率通用型色母，其进一步的技术方案还可以是所述的高结构度炭黑是指原态粒子尺寸15～20nm、比表面积100～120m2/g、吸油值105～125mL/g、着色强度≥100的炭黑。
本发明上述的高炭黑含量高熔体流动速率通用型色母，其进一步的技术方案还可以是所述的稳定剂是用于稳定氯化聚乙烯树脂的金属皂类热稳定剂与防止聚烯烃树脂产生氧化降解的抗氧剂的组合。更进一步的技术方案是所述的金属皂类热稳定剂与抗氧剂质量比为1:1，其中金属皂类热稳定剂为硬脂酸钡或硬脂酸钙；抗氧剂为受阻酚主抗氧剂(例如抗氧剂1010)和亚磷酸酯类辅助抗氧剂(例如抗氧剂168)的组合，金属皂类热稳定剂的润滑作用同时还具有提高炭黑分散性的作用。
本发明上述的高炭黑含量高熔体流动速率通用型色母的制备方法，其包括以下步骤：
氯化聚乙烯树脂与稳定剂高速混合：在高速混合机中将配方原料中的粉状氯化聚乙烯树脂与稳定剂在低速即500rpm以下搅拌2min，启动高速即1000rpm以上搅拌物料温度至55±5℃后排料至带夹套水冷却的混合机中继续混合，当温度下降到40±5℃即可将稀释后的助剂排料至稀释助剂料仓；
炭黑母料制备：
双转子连续混炼机共混：开启集成上料系统将聚烯烃树脂、氧化聚乙烯蜡、高结构度炭黑分别输送至动态称量系统的中间料仓，再经秤料仓中失重秤自动计量后连续不断地直接投入到双转子连续混炼机中进行共混，双转子连续混炼机转速控制在500～550rpm，其中聚烯烃树脂为粉状均聚聚丙烯时混炼机温度为190～210℃，聚烯烃树脂为粉状聚乙烯时混炼机温度为150～180℃；
单螺杆挤出机造粒：双转子连续混炼机中共混后的物料再通过带侧喂料的单螺杆挤出机与氯化聚乙烯树脂与稳定剂混合特进一步混合均匀，最后经切粒机水下造粒工艺得到高炭黑含量高熔体流动速率通用型色母。
本发明上述的高炭黑含量高熔体流动速率通用型色母的制备方法，其进一步的技术方案是所述的单螺杆挤出机螺杆转速为70～80rpm，其中聚烯烃树脂为粉状均聚聚丙烯时单螺杆挤出机输送段温度控制在120～130℃、塑化段及机头温度控制在210～220℃；聚烯烃树脂为聚乙烯时单螺杆挤出机输送段温度控制在80～100℃、塑化段及机头温度控制在160～190℃。本发明的氯化聚乙烯树脂、稳定剂等助剂不采用在双转子连续混炼机加入，一是可以避免氯化聚乙烯树脂过早在双转子连续混炼机中因高温强剪切作用产生脱氯化氢反应，从而保持氯化聚乙烯结构和性能的稳定；二是恰恰利用双转子连续混炼机中因高温强剪切作用导致聚烯烃树脂分子链断裂而产生进一步降解，即通过聚烯烃的分子量降低来提高炭黑母粒的流动性，从而改善炭黑母料在后期使用过程中的分散性，如果稳定剂中的抗氧剂在双转子连续混炼机中提前加入就会提前终止聚烯烃树脂的分子链断裂。但是，在单螺杆挤出机造粒时加入氯化聚乙烯树脂、金属皂类热稳定剂、主/辅抗氧剂，主要是利用氯化聚乙烯树脂与金属皂类热稳定剂相互作用，保持氯化聚乙烯树脂结构和性能的稳定；利用主/辅抗氧剂于单螺杆挤出机终止由于在双转子连续混炼机中产生降解的聚乙烯、聚丙烯低分子自由基，保证制备好的炭黑母粒熔体流动速率相对稳定，有利于产品质量控制和后期使用过程中的相对稳定性。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果：
本发明克服了现有技术中制备炭黑色母粒时主要存在的以下不足并加以创造性改进：①结合松节油等小分子液体作为载体制备通用型炭黑色母具有的优点和存在的不足，发明人曾采用聚乙烯蜡、石蜡等固体小分子作为载体制备通用色母，这是因为聚乙烯蜡、石蜡等低分子固体常常具有较低的熔点(100℃)，高温下融化成液体可以作为粘合剂把炭黑等颜料混合在一起，再利用冷却至室温结晶或固化制成通用色母，克服了松节油作为载体存在气味等不足。但是聚乙烯蜡、石蜡等低分子物质的数均分子量通常在1000～3000，自身强度低，尤其是脆性大。如果完全采用聚乙烯蜡、石蜡等低分子为载体制备的通用色母颗粒强度更低、脆性更大，其在生产、贮存、运输以及后期使用过程中色母粒易碎或颗粒形状不规整，最终影响使用效果和性能。为此，创造性地提出采用特殊结构的氧化聚乙烯蜡作为载体，配合其他树脂并用的方法。②现有技术采用聚合物作为载体导致不能制备高炭黑含量(炭黑质量含量≤50％)的产品或者制得的产品虽然炭黑质量含量达到50％，但是熔体流动速率不高(载荷21.6kg、测试温度190℃(含PE)或测试温度230℃(含PP)时MFR≤60g/10min)。本发明提出以采用HDPE经高温氧化得到的分子量适中氧化聚乙烯蜡(140℃Brookfield粘度＝4000～8000mPa.s)为主要载体，辅以一定比例的高熔体质量流动速率聚乙烯树脂(2160g、190℃时MFR＝100～200g/10min)、聚丙烯树脂(2160g、230℃时MFR＝100～200g/10min)并用，很好地解决了这个问题，得到了高炭黑含量、高熔体流动速率通用型色母粒。③尽管采用分子量适中氧化聚乙烯蜡与高熔体流动速率聚烯烃并用作为载体对因单一使用氧化聚乙烯蜡作为载体得到的炭黑色母粒在生产、贮存、运输以及后期使用过程中易碎或颗粒形状不规整等问题有一定的改善，但是对炭黑色母存在颗粒规整性不好和易碎性等不足没有彻底解决，通过加入少量的氯原子质量分数为33～38％、门尼粘度ML(1+4)120℃为45～55、残留熔融焓0～5J/g的无规结构的氯化聚乙烯树脂作为载体树脂，有效解决了这一难题。④选择氯原子质量分数为33～38％无规氯化聚乙烯树脂还有两个作用：一是其结构相当于是乙烯-氯乙烯的无规共聚物，它既与非极性或弱极性聚合物如聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯有很好的相容性，与极性聚合物如聚酰胺、聚酯、聚氯乙烯、ABS等树脂也亦有很好的相容性；二是这种结构的氯化聚乙烯树脂自身就是一种非极性(弱极性)聚合物-极性聚合物共混物的相容剂，可以改善因少量使用聚乙烯、聚丙烯树脂的炭黑母粒在极性聚合物产品中使用时相容性问题。采用Small的基团摩尔吸引常数估算法可以得到氯含量33～38％无规氯化聚乙烯树脂溶度参数在18.76～19.05(J/cm3)1/2，介于典型的非极性聚合物如聚乙烯溶度参数16.2～16.6(J/cm3)1/2、聚丙烯溶度参数15.8～16.2(J/cm3)1/2与典型的极性聚合物如聚氯乙烯溶度参数19.4～20.5(J/cm3)1/2、聚对苯二甲酸乙二醇酯溶度参数21.3～21.9(J/cm3)1/2，进一步证实我们选择的科学性与可行性。⑤选择并使用酸值为10～40mg KOH/g的氧化聚乙烯蜡同样是基于考虑载体树脂与非极性、弱极性聚合物以及极性聚合物都有一定的相容性，避免了单一选择聚乙烯、聚丙烯基体树脂制备的炭黑母粒只适合在非极性或弱极性聚合物产品中使用，并不适合在极性聚合物产品中使用。此外，含有一定酸值的氧化聚乙烯蜡更适合在PA、PET、PVC、ABS等极性聚合物体系中使用，这样通用色母粒载体树脂中有偏极性的氧化聚乙烯蜡和偏非极性的聚乙烯(聚丙烯)，同时含有与极性聚合物、非极性聚合物相容性均好的氯化聚乙烯树脂，三者组合的载体树脂实现了该炭黑色母粒的通用性。⑥本发明的氯化聚乙烯树脂、稳定剂等助剂不采用在双转子连续混炼机加入，一是可以避免氯化聚乙烯树脂过早在双转子连续混炼机中因高温强剪切作用产生脱氯化氢反应，从而保持氯化聚乙烯结构和性能的稳定；二是恰恰利用双转子连续混炼机中因高温强剪切作用导致聚烯烃树脂分子链断裂而产生进一步降解，即通过聚烯烃的分子量降低来提高炭黑母粒的流动性，从而改善炭黑母料在后期使用过程中的分散性，如果稳定剂中的抗氧剂在双转子连续混炼机中提前加入就会终止聚烯烃树脂的分子链断裂。但是，在单螺杆挤出机造粒时加入氯化聚乙烯树脂、金属皂类热稳定剂、主/辅抗氧剂，主要是利用氯化聚乙烯树脂与金属皂类热稳定剂相互作用，保持氯化聚乙烯树脂结构和性能的稳定；利用主/辅抗氧剂在单螺杆挤出机终止在双转子连续混炼机中产生降解的聚乙烯、聚丙烯大分子自由基，保证制备的炭黑母粒熔体流动速率相对稳定，有利于产品质量控制和后期使用过程中的相对稳定性。
综上所述，本发明的高炭黑含量、高熔体流动速率通用型炭黑母粒，其炭黑含量高达50～60％，熔体质量流动速率大于70g/10min，甚至大于100g/10min，丰富了目前市场上可提供通用炭黑母粒的品种，为用户提供了更多选择。该炭黑母粒可以同时满足在非极性聚合物体系和极性聚合物体系的使用要求，并具有使用量小、着色强度高、分散性好等一系列优点。此外，该炭黑母粒成本相对低廉，制备工艺简单。本发明的高炭黑含量高熔体流动速率通用型炭黑母粒既适用于PE、PP、PS等非极性或弱极性聚合物体系，也适用于PA、PVC、PET、ABS等极性聚合物体系。
附图说明
图1高炭黑含量高熔体流动速率通用型炭黑母粒生产工艺流程示意图。
具体实施方式
实施例1
原料配方(质量比，份)：LDPE(载荷2160g、温度190℃时MFR＝100g/10min)16.5，氧化PE蜡(140℃粘度4000mPa.s、酸值为20mg KOH/g)10，氧化PE蜡(140℃粘度6000mPa.s、酸值为30mg KOH/g)10，氧化PE蜡(140℃粘度8000mPa.s、酸值为40mg KOH/g)10，CPE(氯原子质量分数为33％、门尼粘度ML(1+4)120℃为45、残留熔融焓0J/g)3，高结构度炭黑(粒径15nm、比表面积100m2/g、吸油值105mL/g、着色强度100)50，抗氧剂1010 0.1，抗氧剂1680.15，硬脂酸钙0.25。
制备工艺：
氯化聚乙烯树脂与稳定剂高速混合：在高速混合机中将配方原料中的粉状氯化聚乙烯树脂与金属皂类热稳定剂、抗氧剂等助剂在低速即500rpm以下搅拌2min，启动高速即1000rpm以上搅拌物料温度至55℃后排料至带夹套水冷却的混合机中继续混合，当温度下降到40℃即可将稀释后的助剂排料至稀释助剂料仓。
炭黑母料制备：①双转子连续混炼机共混：开启集成上料系统将聚烯烃树脂、氧化聚乙烯蜡、高结构度炭黑分别输送至动态称量系统的中间料仓，再经秤料仓中失重秤自动计量后连续不断地直接投入到双转子连续混炼机中进行共混，其中双转子连续混炼机转速控制在500rpm，混炼机温度为150～180℃。②单螺杆挤出机造粒：双转子连续混炼机中共混后的物料再通过带侧喂料的单螺杆挤出机与氯化聚乙烯树脂、稳定剂等助剂进一步混合均匀，最后经切粒机水下造粒工艺得到聚合物母料。单螺杆挤出机螺杆转速为70rpm，输送段温度控制在80～100℃、塑化段及机头温度控制在160～190℃。
通用炭黑母料经检测其性能见表1。
实施例2
原料配方(质量比，份)：LLDPE(载荷2160g、温度190℃时MFR＝150g/10min)15，氧化PE蜡(140℃粘度8000mPa.s、酸值为10mg KOH/g)26，CPE(氯原子质量分数为38％、门尼粘度ML(1+4)120℃为55、残留熔融焓5J/g)3，高结构度炭黑(粒径20nm、比表面积120m2/g、吸油值125mL/g、着色强度110)55，抗氧剂1010 0.25，抗氧剂168 0.25，硬脂酸钡0.5。
制备工艺：
氯化聚乙烯树脂与稳定剂高速混合：在高速混合机中将配方原料中的粉状氯化聚乙烯树脂与金属皂类热稳定剂、抗氧剂等助剂在低速即500rpm以下搅拌2min，启动高速即1000rpm以上搅拌物料温度至60℃后排料至带夹套水冷却的混合机中继续混合，当温度下降到45℃即可将稀释后的助剂排料至稀释助剂料仓。
炭黑母料制备：①双转子连续混炼机共混：开启集成上料系统将聚烯烃树脂、氧化聚乙烯蜡、高结构度炭黑分别输送至动态称量系统的中间料仓，再经秤料仓中失重秤自动计量后连续不断地直接投入到双转子连续混炼机中进行共混，其中双转子连续混炼机转速控制在550rpm，混炼机温度为150～180℃。②单螺杆挤出机造粒：双转子连续混炼机中共混后的物料再通过带侧喂料的单螺杆挤出机与氯化聚乙烯树脂、稳定剂等助剂进一步混合均匀，最后经切粒机水下造粒工艺得到聚合物母料。单螺杆挤出机螺杆转速为75rpm，输送段温度控制在80～100℃、塑化段及机头温度控制在160～190℃。
通用炭黑母料经检测其性能见表1。
实施例3
原料配方(质量比，份)：HDPE(载荷2160g、温度190℃时MFR＝200g/10min)10，氧化PE蜡(140℃粘度6000mPa.s、酸值为15mg KOH/g)24，CPE(氯原子质量分数为35％、门尼粘度ML(1+4)120℃为48、残留熔融焓1J/g)5，高结构度炭黑(粒径18nm、比表面积110m2/g、吸油值120mL/g、着色强度105)60，抗氧剂1010 0.2，抗氧剂168 0.3，硬脂酸钙0.2，硬脂酸钡0.3。
制备工艺：
氯化聚乙烯树脂与稳定剂高速混合：在高速混合机中将配方原料中的粉状氯化聚乙烯树脂与金属皂类热稳定剂、抗氧剂等助剂在低速即500rpm以下搅拌2min，启动高速即1000rpm以上搅拌物料温度至50℃后排料至带夹套水冷却的混合机中继续混合，当温度下降到35℃即可将稀释后的助剂排料至稀释助剂料仓。
炭黑母料制备：①双转子连续混炼机共混：开启集成上料系统将聚烯烃树脂、氧化聚乙烯蜡、高结构度炭黑分别输送至动态称量系统的中间料仓，再经秤料仓中失重秤自动计量后连续不断地直接投入到双转子连续混炼机中进行共混，其中双转子连续混炼机转速控制在520rpm，混炼机温度为150～180℃。②单螺杆挤出机造粒：双转子连续混炼机中共混后的物料再通过带侧喂料的单螺杆挤出机与氯化聚乙烯树脂、稳定剂等助剂进一步混合均匀，最后经切粒机水下造粒工艺得到聚合物母料。单螺杆挤出机螺杆转速为80rpm，输送段温度控制在80～100℃、塑化段及机头温度控制在160～190℃。
通用炭黑母料经检测其性能见表1。
实施例4
原料配方(质量比，份)：LDPE(载荷2160g、温度190℃时MFR＝150g/10min)5，LLDPE(载荷2160g、温度190℃时MFR＝100g/10min)10，氧化PE蜡(140℃粘度5000mPa.s、酸值为30mg KOH/g)29，CPE(氯原子质量分数为36％、门尼粘度ML(1+4)120℃为50、残留熔融焓4J/g)5，高结构度炭黑(粒径20nm、比表面积115m2/g、吸油值115mL/g、着色强度115)50，抗氧剂1010 0.3，抗氧剂0.2，硬脂酸钙0.3，硬脂酸钡0.2。
制备工艺：
氯化聚乙烯树脂与稳定剂高速混合：在高速混合机中将配方原料中的粉状氯化聚乙烯树脂与金属皂类热稳定剂、抗氧剂等助剂在低速即500rpm以下搅拌2min，启动高速即1000rpm以上搅拌物料温度至55℃后排料至带夹套水冷却的混合机中继续混合，当温度下降到30℃即可将稀释后的助剂排料至稀释助剂料仓。
炭黑母料制备：①双转子连续混炼机共混：开启集成上料系统将聚烯烃树脂、氧化聚乙烯蜡、高结构度炭黑分别输送至动态称量系统的中间料仓，再经秤料仓中失重秤自动计量后连续不断地直接投入到双转子连续混炼机中进行共混，其中双转子连续混炼机转速控制在550rpm，混炼机温度为150～180℃。②单螺杆挤出机造粒：双转子连续混炼机中共混后的物料再通过带侧喂料的单螺杆挤出机与氯化聚乙烯树脂、稳定剂等助剂进一步混合均匀，最后经切粒机水下造粒工艺得到聚合物母料。单螺杆挤出机螺杆转速为75rpm，输送段温度控制在80～100℃、塑化段及机头温度控制在160～190℃。。
通用炭黑母料经检测其性能见表1。
实施例5
原料配方(质量比，份)：LDPE(载荷2160g、温度190℃时MFR＝200g/10min)10，HDPE(载荷2160g、温度190℃时MFR＝100g/10min)5，氧化PE蜡(140℃粘度6500mPa.s、酸值为35mg KOH/g)26，CPE(氯原子质量分数为35％、门尼粘度ML(1+4)120℃为45、残留熔融焓4J/g)3，高结构度炭黑(粒径15nm、比表面积100m2/g、吸油值125mL/g、着色强度120)55，抗氧剂1010 0.2，抗氧剂168 0.3，硬脂酸钙0.3，硬脂酸钡0.2。
制备工艺：
氯化聚乙烯树脂与稳定剂高速混合：在高速混合机中将配方原料中的粉状氯化聚乙烯树脂与金属皂类热稳定剂、抗氧剂等助剂在低速即500rpm以下搅拌2min，启动高速即1000rpm以上搅拌物料温度至58℃后排料至带夹套水冷却的混合机中继续混合，当温度下降到36℃即可将稀释后的助剂排料至稀释助剂料仓。
炭黑母料制备：①双转子连续混炼机共混：开启集成上料系统将聚烯烃树脂、氧化聚乙烯蜡、高结构度炭黑分别输送至动态称量系统的中间料仓，再经秤料仓中失重秤自动计量后连续不断地直接投入到双转子连续混炼机中进行共混，其中双转子连续混炼机转速控制在525rpm，混炼机温度为150～180℃。②单螺杆挤出机造粒：双转子连续混炼机中共混后的物料再通过带侧喂料的单螺杆挤出机与氯化聚乙烯树脂、稳定剂等助剂进一步混合均匀，最后经切粒机水下造粒工艺得到聚合物母料。单螺杆挤出机螺杆转速为75rpm，输送段温度控制在80～100℃、塑化段及机头温度控制在160～190℃。
通用炭黑母料经检测其性能见表1。
实施例6
原料配方(质量比，份)：LLDPE(载荷2160g、温度190℃时MFR＝200g/10min)10，HDPE(载荷2160g、温度190℃时MFR＝150g/10min)10，氧化PE蜡(140℃粘度4500mPa.s、酸值为40mg KOH/g)26，CPE(氯原子质量分数为37％、门尼粘度ML(1+4)120℃为55、残留熔融焓3J/g)4，高结构度炭黑(粒径20nm、比表面积112m2/g、吸油值120mL/g、着色强度100)60，抗氧剂1010 0.3，抗氧剂168 0.2，硬脂酸钙0.2，硬脂酸钡0.3。
制备工艺：
氯化聚乙烯树脂与稳定剂高速混合：在高速混合机中将配方原料中的粉状氯化聚乙烯树脂与金属皂类热稳定剂、抗氧剂等助剂在低速即500rpm以下搅拌2min，启动高速即1000rpm以上搅拌物料温度至60℃后排料至带夹套水冷却的混合机中继续混合，当温度下降到40℃即可将稀释后的助剂排料至稀释助剂料仓。
炭黑母料制备：①双转子连续混炼机共混：开启集成上料系统将聚烯烃树脂、氧化聚乙烯蜡、高结构度炭黑分别输送至动态称量系统的中间料仓，再经秤料仓中失重秤自动计量后连续不断地直接投入到双转子连续混炼机中进行共混，其中双转子连续混炼机转速控制在550rpm，混炼机温度为150～180℃。②单螺杆挤出机造粒：双转子连续混炼机中共混后的物料再通过带侧喂料的单螺杆挤出机与氯化聚乙烯树脂、稳定剂等助剂进一步混合均匀，最后经切粒机水下造粒工艺得到聚合物母料。单螺杆挤出机螺杆转速为80rpm，输送段温度控制在80～100℃、塑化段及机头温度控制在160～190℃。
通用炭黑母料经检测其性能见表1。
实施例7
原料配方(质量比，份)：LDPE(载荷2160g、温度190℃时MFR＝145g/10min)5，LLDPE(载荷2160g、温度190℃时MFR＝170g/10min)2.5，HDPE(载荷2160g、温度190℃时MFR＝150g/10min)2.5，氧化PE蜡(140℃粘度4000mPa.s、酸值为25mg KOH/g)15，氧化PE蜡(140℃粘度6000mPa.s、酸值为35mg KOH/g)15，CPE(氯原子质量分数为33％、门尼粘度ML(1+4)120℃为45、残留熔融焓0J/g)3，高结构度炭黑(粒径20nm、比表面积105m2/g、吸油值125mL/g、着色强度110)56.5，抗氧剂1010 0.2，抗氧剂168 0.3，硬脂酸钙0.5。
制备工艺：
氯化聚乙烯树脂与稳定剂高速混合：在高速混合机中将配方原料中的粉状氯化聚乙烯树脂与金属皂类热稳定剂、抗氧剂等助剂在低速即500rpm以下搅拌2min，启动高速即1000rpm以上搅拌物料温度至55℃后排料至带夹套水冷却的混合机中继续混合，当温度下降到40℃即可将稀释后的助剂排料至稀释助剂料仓。
炭黑母料制备：①双转子连续混炼机共混：开启集成上料系统将聚烯烃树脂、氧化聚乙烯蜡、高结构度炭黑分别输送至动态称量系统的中间料仓，再经秤料仓中失重秤自动计量后连续不断地直接投入到双转子连续混炼机中进行共混，其中双转子连续混炼机转速控制在500rpm，混炼机温度为150～180℃。②单螺杆挤出机造粒：双转子连续混炼机中共混后的物料再通过带侧喂料的单螺杆挤出机与氯化聚乙烯树脂、稳定剂等助剂进一步混合均匀，最后经切粒机水下造粒工艺得到聚合物母料。单螺杆挤出机螺杆转速为70rpm，输送段温度控制在80～100℃、塑化段及机头温度控制在160～190℃。
通用炭黑母料经检测其性能见表1。
实施例8
原料配方(质量比，份)：PP(载荷2160g、温度230℃时MFR＝100g/10min)15，氧化PE蜡(140℃粘度5500mPa.s、酸值为30mg KOH/g)26，CPE(氯原子质量分数为35％、门尼粘度ML(1+4)120℃为55、残留熔融焓2J/g)3，高结构度炭黑(粒径15nm、比表面积100m2/g、吸油值105～125mL/g、着色强度105)55，抗氧剂1010 0.2，抗氧剂168 0.3，硬脂酸钡0.5。
制备工艺：
氯化聚乙烯树脂与稳定剂高速混合：在高速混合机中将配方原料中的粉状氯化聚乙烯树脂与金属皂类热稳定剂、抗氧剂等助剂在低速即500rpm以下搅拌2min，启动高速即1000rpm以上搅拌物料温度至55℃后排料至带夹套水冷却的混合机中继续混合，当温度下降到40℃即可将稀释后的助剂排料至稀释助剂料仓。
炭黑母料制备：①双转子连续混炼机共混：开启集成上料系统将聚烯烃树脂、氧化聚乙烯蜡、高结构度炭黑分别输送至动态称量系统的中间料仓，再经秤料仓中失重秤自动计量后连续不断地直接投入到双转子连续混炼机中进行共混，其中双转子连续混炼机转速控制在500rpm，混炼机温度为200～210℃，。②单螺杆挤出机造粒：双转子连续混炼机中共混后的物料再通过带侧喂料的单螺杆挤出机与氯化聚乙烯树脂、稳定剂等助剂进一步混合均匀，最后经切粒机水下造粒工艺得到聚合物母料。其中单螺杆挤出机螺杆转速为70rpm，输送段温度控制在120～130℃、塑化段及机头温度控制在210～220℃。
通用炭黑母料经检测其性能见表1。
实施例9
原料配方(质量比，份)：PP(载荷2160g、温度230℃时MFR＝150g/10min)18，氧化PE蜡(140℃粘度4000mPa.s、酸值为20mg KOH/g)13，氧化PE蜡(140℃粘度8000mPa.s、酸值为30mg KOH/g)13，CPE(氯原子质量分数为36％、门尼粘度ML(1+4)120℃为45、残留熔融焓1J/g)5，高结构度炭黑(粒径20nm、比表面积110m2/g、吸油值105mL/g、着色强度115)50，抗氧剂1010 0.2，抗氧剂168 0.3，硬脂酸钙0.2，硬脂酸钡0.3。
制备工艺：
氯化聚乙烯树脂与稳定剂高速混合：在高速混合机中将配方原料中的粉状氯化聚乙烯树脂与金属皂类热稳定剂、抗氧剂等助剂在低速即500rpm以下搅拌2min，启动高速即1000rpm以上搅拌物料温度至60℃后排料至带夹套水冷却的混合机中继续混合，当温度下降到45℃即可将稀释后的助剂排料至稀释助剂料仓。
炭黑母料制备：①双转子连续混炼机共混：开启集成上料系统将聚烯烃树脂、氧化聚乙烯蜡、高结构度炭黑分别输送至动态称量系统的中间料仓，再经秤料仓中失重秤自动计量后连续不断地直接投入到双转子连续混炼机中进行共混，其中双转子连续混炼机转速控制在550rpm，混炼机温度为200～210℃，。②单螺杆挤出机造粒：双转子连续混炼机中共混后的物料再通过带侧喂料的单螺杆挤出机与氯化聚乙烯树脂、稳定剂等助剂进一步混合均匀，最后经切粒机水下造粒工艺得到聚合物母料。其中单螺杆挤出机螺杆转速为70rpm，输送段温度控制在120～130℃、塑化段及机头温度控制在210～220℃。
通用炭黑母料经检测其性能见表1。
实施例10
原料配方(质量比，份)：PP(载荷2160g、温度230℃时MFR＝200g/10min)15，氧化PE蜡(140℃粘度4000mPa.s、酸值为40mg KOH/g)10，氧化PE蜡(140℃粘度7000mPa.s、酸值为30mg KOH/g)8，CPE(氯原子质量分数为38％、门尼粘度ML(1+4)120℃为50、残留熔融焓1J/g)3.5，高结构度炭黑(粒径15nm、比表面积120m2/g、吸油值110mL/g、着色强度100)53，抗氧剂1010 0.1，抗氧剂168 0.15，硬脂酸钙0.25。
制备工艺：
氯化聚乙烯树脂与稳定剂高速混合：在高速混合机中将配方原料中的粉状氯化聚乙烯树脂与金属皂类热稳定剂、抗氧剂等助剂在低速即500rpm以下搅拌2min，启动高速即1000rpm以上搅拌物料温度至55℃后排料至带夹套水冷却的混合机中继续混合，当温度下降到35℃即可将稀释后的助剂排料至稀释助剂料仓。
炭黑母料制备：①双转子连续混炼机共混：开启集成上料系统将聚烯烃树脂、氧化聚乙烯蜡、高结构度炭黑分别输送至动态称量系统的中间料仓，再经秤料仓中失重秤自动计量后连续不断地直接投入到双转子连续混炼机中进行共混，其中双转子连续混炼机转速控制在500rpm，混炼机温度为200～210℃。②单螺杆挤出机造粒：双转子连续混炼机中共混后的物料再通过带侧喂料的单螺杆挤出机与氯化聚乙烯树脂、稳定剂等助剂进一步混合均匀，最后经切粒机水下造粒工艺得到聚合物母料。其中单螺杆挤出机螺杆转速为75rpm，输送段温度控制在120～130℃、塑化段及机头温度控制在210～220℃。
通用炭黑母料经检测其性能见表1。
对比例1
原料配方(质量比，份)：LDPE(载荷2160g、温度190℃时MFR＝100g/10min)49，高结构度炭黑(粒径15nm、比表面积100m2/g、吸油值105mL/g、着色强度100)50，抗氧剂10100.2，抗氧剂168 0.3，硬脂酸钙0.5。
制备工艺：
助剂高速混合与稀释：在高速混合机中将配方原料中的部分粉状聚乙烯树脂与金属皂类热稳定剂、抗氧剂等助剂的转速在低速即500rpm以下搅拌2min，启动高速即1000rpm以上搅拌物料温度至55℃后排料至带夹套水冷却的混合机中继续混合，当温度下降到40℃即可将稀释后的助剂排料至稀释助剂料仓。
炭黑母料制备：①双转子连续混炼机共混：开启集成上料系统将剩余聚乙烯树脂、稀释后助剂混合物、高结构度炭黑分别输送至动态称量系统的中间料仓，再经秤料仓中失重秤自动计量后连续不断地直接投入到双转子连续混炼机中进行共混，其中混炼机温度为150～180℃。②单螺杆挤出机造粒：双转子连续混炼机中共混后的均匀物料最后经切粒机水下造粒工艺得到聚合物炭黑母料。其中单螺杆挤出机螺杆转速为70rpm，输送段温度控制在80～100℃、塑化段及机头温度控制在160～190℃。
炭黑母料经检测其性能见表2。
对比例2
原料配方(质量比，份)：HDPE(载荷2160g、温度190℃时MFR＝100g/10min)26.5，氧化PE蜡(140℃粘度6000mPa.s、酸值为0mg KOH/g)20，CPE(氯原子质量分数为35％、门尼粘度ML(1+4)120℃为50、残留熔融焓3J/g)3，高结构度炭黑(粒径15nm、比表面积110m2/g、吸油值110mL/g、着色强度110)50，抗氧剂1010 0.2，抗氧剂168 0.3，硬脂酸钙0.5。
制备工艺：
氯化聚乙烯树脂与稳定剂高速混合：在高速混合机中将配方原料中的粉状氯化聚乙烯树脂与金属皂类热稳定剂、抗氧剂等助剂的转速在低速即500rpm以下搅拌2min，启动高速即1000rpm以上搅拌物料温度至60℃后排料至带夹套水冷却的混合机中继续混合，当温度下降到40℃即可将稀释后的助剂排料至稀释助剂料仓。
炭黑母料制备：①双转子连续混炼机共混：开启集成上料系统将聚烯烃树脂、氧化聚乙烯蜡、高结构度炭黑分别输送至动态称量系统的中间料仓，再经秤料仓中失重秤自动计量后连续不断地直接投入到双转子连续混炼机中进行共混，其中双转子连续混炼机转速控制在500rpm，混炼机温度为150～180℃。②单螺杆挤出机造粒：双转子连续混炼机中共混后的物料再通过带侧喂料的单螺杆挤出机与氯化聚乙烯树脂、稳定剂等助剂进一步混合均匀，最后经切粒机水下造粒工艺得到聚合物母料。其中单螺杆挤出机螺杆转速为70rpm，输送段温度控制在80～100℃、塑化段及机头温度控制在160～190℃。
炭黑母料经检测其性能见表2。
对比例3
原料配方(质量比，份)：LLDPE(载荷2160g、温度190℃时MFR＝200g/10min)18.5，氧化PE蜡(140℃粘度4000mPa.s、酸值为40mg KOH/g)30，高结构度炭黑(粒径20nm、比表面积120m2/g、吸油值115mL/g、着色强度105)50，抗氧剂1010 0.2，抗氧剂168 0.3，硬脂酸钙0.5。
制备工艺：
助剂高速混合与稀释：在高速混合机中将配方原料中的部分粉状聚乙烯树脂与金属皂类热稳定剂、抗氧剂等助剂的转速在低速即500rpm以下搅拌2min，启动高速即1000rpm以上搅拌物料温度至55℃后排料至带夹套水冷却的混合机中继续混合，当温度下降到40℃即可将稀释后的助剂排料至稀释助剂料仓。
炭黑母料制备：①双转子连续混炼机共混：开启集成上料系统将剩余聚烯烃树脂、稀释后助剂混合物、氧化聚乙烯蜡、高结构度炭黑分别输送至动态称量系统的中间料仓，再经秤料仓中失重秤自动计量后连续不断地直接投入到双转子连续混炼机中进行共混，其中双转子连续混炼机转速控制在500rpm，混炼机温度为150～180℃。②单螺杆挤出机造粒：双转子连续混炼机中共混后的物料最后经切粒机水下造粒工艺得到聚合物母料。其中单螺杆挤出机螺杆转速为80rpm，输送段温度控制在80～100℃、塑化段及机头温度控制在160～190℃。
炭黑母料经检测其性能见表2。
对比例4
原料配方(质量比，份)：PP(载荷2160g、温度230℃时MFR＝150g/10min)49，高结构度炭黑(粒径15nm、比表面积110m2/g、吸油值115mL/g、着色强度105)50，抗氧剂1010 0.2，抗氧剂168 0.3，硬脂酸钙0.5。
制备工艺：
助剂高速混合与稀释：在高速混合机中将配方原料中的部分粉状聚丙烯树脂与金属皂类热稳定剂、抗氧剂等助剂的转速在低速即500rpm以下搅拌2min，启动高速即1000rpm以上搅拌物料温度至55℃后排料至带夹套水冷却的混合机中继续混合，当温度下降到40℃即可将稀释后的助剂排料至稀释助剂料仓。
炭黑母料制备：①双转子连续混炼机共混：开启集成上料系统将剩余聚丙烯树脂、稀释后助剂混合物、高结构度炭黑分别输送至动态称量系统的中间料仓，再经秤料仓中失重秤自动计量后连续不断地直接投入到双转子连续混炼机中进行共混，其中双转子连续混炼机转速控制在500rpm，混炼机温度为200～210℃。②单螺杆挤出机造粒：双转子连续混炼机中共混后的物料最后经切粒机水下造粒工艺得到聚合物母料。其中单螺杆挤出机螺杆转速为70rpm，输送段温度控制在120～130℃、塑化段及机头温度控制在210～220℃。
炭黑母料经检测其性能见表2。
对比例5
原料配方(质量比，份)：PP(载荷2160g、温度230℃时MFR＝200g/10min)26.5，氧化PE蜡(140℃粘度6500mPa.s、酸值为0mg KOH/g)20，CPE(氯原子质量分数为35％、门尼粘度ML(1+4)120℃为50、残留熔融焓3J/g)3，高结构度炭黑(粒径20nm、比表面积105m2/g、吸油值110mL/g、着色强度110)50，抗氧剂1010 0.2，抗氧剂168 0.3，硬脂酸钙0.5。
制备工艺：
氯化聚乙烯树脂与稳定剂高速混合：在高速混合机中将配方原料中的粉状氯化聚乙烯树脂与金属皂类热稳定剂、抗氧剂等助剂的转速在低速即500rpm以下搅拌2min，启动高速即1000rpm以上搅拌物料温度至40±5℃后排料至带夹套水冷却的混合机中继续混合，当温度下降到40±5℃即可将稀释后的助剂排料至稀释助剂料仓。
炭黑母料制备：①双转子连续混炼机共混：开启集成上料系统将聚丙烯树脂、氧化聚乙烯蜡、高结构度炭黑分别输送至动态称量系统的中间料仓，再经秤料仓中失重秤自动计量后连续不断地直接投入到双转子连续混炼机中进行共混，其中双转子连续混炼机转速控制在500rpm，混炼机温度为200～210℃。②单螺杆挤出机造粒：双转子连续混炼机中共混后的物料再通过带侧喂料的单螺杆挤出机与氯化聚乙烯树脂、稳定剂等助剂进一步混合均匀，最后经切粒机水下造粒工艺得到聚合物母料。其中单螺杆挤出机螺杆转速为70rpm，输送段温度控制在120～130℃、塑化段及机头温度控制在210～220℃。
炭黑母料经检测其性能见表2。
对比例6
原料配方(质量比，份)：PP(载荷2160g、温度230℃时MFR＝100g/10min)18.5，氧化PE蜡(140℃粘度7000mPa.s、酸值为40mg KOH/g)30，高结构度炭黑(粒径15nm、比表面积110m2/g、吸油值115mL/g、着色强度110)50，抗氧剂1010 0.2，抗氧剂168 0.3，硬脂酸钙0.5。
制备工艺：
助剂高速混合与稀释：在高速混合机中将配方原料中的部分粉状聚丙烯树脂与金属皂类热稳定剂、抗氧剂等助剂的转速在低速即500rpm以下搅拌2min，启动高速即1000rpm以上搅拌物料温度至60℃后排料至带夹套水冷却的混合机中继续混合，当温度下降到40℃即可将稀释后的助剂排料至稀释助剂料仓。
炭黑母料制备：①双转子连续混炼机共混：开启集成上料系统将聚丙烯树脂、稀释后混合助剂、氧化聚乙烯蜡、高结构度炭黑分别输送至动态称量系统的中间料仓，再经秤料仓中失重秤自动计量后连续不断地直接投入到双转子连续混炼机中进行共混，其中双转子连续混炼机转速控制在500rpm，混炼机温度为200～210℃，聚烯烃树脂为粉状聚乙烯时混炼机温度为150～180℃。②单螺杆挤出机造粒：双转子连续混炼机中共混后的物料最后经切粒机水下造粒工艺得到聚合物母料。其中单螺杆挤出机螺杆转速为80rpm，输送段温度控制在120～130℃、塑化段及机头温度控制在210～220℃。
炭黑母料经检测其性能见表2。
表1实施例1～实施例10性能一览表
*炭黑质量含量按照国际标准ISO 6964测试；**炭黑母料熔体质量流动速率按照国际标准ISO 1133测试，PE：载荷21600g、温度190℃，PP：载荷21600g、温度230℃；***炭黑粒子分散尺寸等级与分散表观等级按照国际标准ISO 18553测试。
表2对比例1～对比例6性能一览表
*炭黑质量含量按照国际标准ISO 6964测试；**炭黑母料熔体质量流动速率按照国际标准ISO 1133测试，PE：载荷21600g、温度190℃，PP：载荷21600g、温度230℃；***炭黑粒子分散尺寸等级与分散表观等级按照国际标准ISO 18553测试。
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