功能性納米塑料母粒淺析
母粒的理想結構
一般母粒的理想結構應由四部分組成，*里層為填料核，主要起提高剛性、降低成本等作用；**層為偶聯層，由偶聯劑或交聯劑組成，目的是提高填料與樹脂的結合力；第三層為分散層，由一些低聚物及分散劑組成，目的是混合均勻，避免填料聚集，提高造粒過程中流動性；第四層，即*外層是增混層，由具有一定雙鍵的共聚物或兼容劑組成，目的是與要填充的樹脂能更好地結合。
有時母粒結構并沒有這樣復雜，只有簡單的二層或三層結構，但是改性效果較差。
(１)填料核的選擇：碳酸鈣、滑石粉、高嶺土、硅灰石、粉煤灰、玻璃微珠等等都可以作為填料核。一般要求粒度細些好，*好是1250目以上，添加量為50%~80%。
(２)偶聯層的選擇：一般采用鈦酸酯、硅烷、磷酸酯、硼酸酯、鋁酸酯等偶聯劑進行包覆處理，一般用量為填料量的0.5%~3%，有時為了起協同作用，適當加些交聯劑如雙馬來亞胺，以提高協同作用，另為處理均勻，常再加些稀釋劑，如乙醇、甲苯等，使偶聯劑包覆的效果更好。
(３)分散層的選擇：一般選硬脂酸、硬脂酸鹽、低分子量聚乙烯、低分子量聚苯乙烯及其它低分子量聚合物，其用量一般在5%以內。
(４)增混層的選擇：一般多用無規聚丙烯（APP），其軟化點低，包覆填料效果好，也有用其它樹脂如LDPE、HDPE、LLDPE、PS、CPE、EVA等，有時可選用上述樹脂的共混物作載體樹脂，如LDPE和LLDPE共混，協同效果好。若母粒用于PVC樹脂，則可選擇AMS樹脂作為母粒載體，填充效果較好。除此之外，還可用無水馬來酸酐接枝聚乙烯、聚丙烯等處理填料，效果也很好。增混層用量為15%~30%。
黑色功能母粒炭黑的性能與應用
炭黑是一種以碳元素為主體的極細的無定形碳粉末，可由石油、天然氣、油脂等含碳較多的有機化合物經不完全燃燒或熱分解來制取。炭黑因生產方法的不同，分為爐法炭黑、槽法炭黑、熱裂法炭黑和乙炔炭黑。在PVC等塑料制品中添加乙炔炭黑或導電爐黑，可降低制品的表面電阻，起抗靜電作用。炭黑也是塑料的黑**劑。
作為導電填料的炭黑，其導電性與其比表面積、結構性、表面化學性有關。而這些基本物性和填充量對復合材料的導電性也起決定性作用。
比表面積是炭黑顆粒外表面和內表面（孔隙）面積之和。比表面積越大，炭黑粒子尺寸越小，單位體積內的顆粒數越多，越容易彼此接觸形成導電網絡通路，導電性越好。在相同填充量下，隨炭黑粒徑的增大，電阻率也增大。在導電塑料制品中，炭黑粒子過小，因塑料塑化后剪切力小，故分散性差，導致制品的電性能和力學性能均下降，所以必須把炭黑粒徑控制在一定范圍內，才能獲得具有實用價值的制品。炭黑粒徑分布對復合材料電性能也有一定的影響。粒徑分布寬的炭黑粒子比分布窄的炭黑粒子更能賦予材料電性能。寬分布炭黑在相同重量下有大量粒子，盡管由于較高的松密度，凝聚體在尺寸上稍有減小，但數量更多，大量凝聚體降低了平均間隙寬度，增加了導電性。聚集體大，分布寬的炭黑品種，可以賦予炭黑填充導電塑料更優良的導電性能。
加入碳黑除能改善制品的導電性能外，由于碳黑還具有光屏蔽作用，所以可提高制品的耐光老化性能。
以下是一個以粒徑為20nm左右的炭黑開發的黑母粒料配方：
20nm左右的炭黑 50
LDPE 46
偶聯劑 1
分散劑 1
抗氧劑 1
加工改性劑 1
生產工藝原理為：
原料稱重→配比→混合→擠出→冷卻→切粒→檢驗→包裝計量→入庫
母粒的質量評定
塑料母粒的質量評定標準，一般是和標準樣進行對照，如色母粒。有時是從下述一些方面進行比較。
外觀顏色：外觀尺寸大小，為圓柱粒子或方形粒子，白度大小，顏色中有否雜質。
水份及其揮發份：應小于某一數值，如規定為0.2%~0.3%。
密度：如1.7~1.9g/cm3。
熔體流動速率：應大于某一數值，如定為0.5g/10min 。
具體專業指針：如阻燃母粒應注明燃燒性達何級，如UL-94 V-0級、含鹵素量等。
添加量：如添加10%~15%、30%~40%等。
其中重要的是成型加工指針，即熔體流動速率及專業指針。
也有人采用轉矩式流變儀，測定過濾器的壓力值DF來評價母粒質量。
母粒技術指針一般為：密度1.7g/cm3、水分0.2%、熔體流動速率0.5~10g/10min、粒度大小3×3×4mm。
幾種納米功能母粒淺析
通過在導電母粒中引入納米級炭黑，對母粒料性能的提高帶來顯著的影響。以下結合幾種以粒徑為20nm左右的炭黑開發的導電母粒分析納米功能母粒加工技術與性能特點。
黑色導電母粒
黑色導電母粒主要由PE或專用高分子材料為載體，高效導電炭黑及導電協效劑等組成。在PE或高分子材料中加入一定量的黑色導電母粒可使高分子表面電阻值降到104-109，并與PE、PP、PS、PC、ABS、PA等兼容性良好，所得制品的抗靜電性不隨環境濕度的變化而變化，不遷移，不析出，是理想的高分子材料抗靜電劑。
電阻率的下降并不與炭黑的添加量成直線關系，當達到一定的添加量后，即使再增加炭黑，其導電性改變也不顯著。
導電率的高低還與炭黑種類，粒子大小及其分布、聚集體形狀或結構、孔隙度有關。增大炭黑的比表面積及孔隙度，同時減少炭黑中的灰分含量，可提高導電率，減少添加的炭黑分數。
炭黑的粒徑越小，越有利于形成鏈式導電結構。一般薄通次數少些，適當加些加工助劑、增塑劑有助于降低電阻率。混煉溫度適當高些，乙炔炭黑與其它炭黑并用，效果會更好些。石墨的結構與炭黑類似，也是一種導電填料。
通用黑色功能母粒
通用黑色功能母粒主要由載體，一定粒徑的炭黑、抗氧劑、炭黑分散劑、加工助劑等成份組成。它與大多數高分子材料兼容性好，廣泛應用于PE、PP、PS、ABS、PA，PC等吹塑、擠出、注射等加工。特點是：高含量、分散性好、黑度高、色力強。
黑色導電膜專用料
黑色導電膜專用料主要由LDPE、導電炭黑、加工助劑等成份組成。該材料制成的導電膜材料防靜電性穩定，導電性能良好，機械強度高，印刷性好，可用于靜電敏感產品的包裝。廣泛應用于電子工業、航天航空、兵器工業及紡織工業等領域，諸如電子元（器）件、電器產品、光電產品、光電一體化產品以及**等危險產品的包裝。
研究表明，功能母粒采用粒徑為20nm左右的炭黑，具有屏蔽紫外線的作用。和受阻銨熱氧老化劑并用，組成防老化體系，使制品具有長效抗光、熱老化性。黑色功能母粒具有高濃度、高黑度、高分散性，加入2%~5%左右使制品表面具有尺寸穩定和細膩的特點。
