功能性納米塑料母粒淺析
母粒的理想結(jié)構(gòu)
一般母粒的理想結(jié)構(gòu)應(yīng)由四部分組成，*裡層為填料核，主要起提高剛性、降低成本等作用；**層為偶聯(lián)層，由偶聯(lián)劑或交聯(lián)劑組成，目的是提高填料與樹脂的結(jié)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(jié)合。
有時母粒結(jié)構(gòu)並冇有這樣複雜，隻有簡單的二層或三層結(jié)構(gòu)，但是改性效果較差。
(１)填料核的選擇：碳酸鈣、滑石粉、高嶺土、矽灰石、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(lián)層的選擇：一般采用鈦酸酯、矽烷、磷酸酯、硼酸酯、鋁酸酯等偶聯(lián)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(xié)同作用，適當(dāng)加些交聯(lián)劑如雙馬來亞胺，以提高協(xié)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(lián)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(nèi)。
(４)增混層的選擇：一般多用無規(guī)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(xié)同效果好。若母粒用於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(yīng)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(jīng)不完全燃燒或熱分解來製取。炭黑因生產(chǎn)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等塑料製品中添加乙炔炭黑或?qū)щ姞t黑，可降低製品的表麵電阻，起抗靜電作用。炭黑也是塑料的黑**劑。
作為導(dǎo)電填料的炭黑，其導(dǎo)電性與其比表麵積、結(jié)構(gòu)性、表麵化學(xué)性有關(guān)。而這些基本物性和填充量對複合材料的導(dǎo)電性也起決定性作用。
比表麵積是炭黑顆粒外表麵和內(nèi)表麵（孔隙）麵積之和。比表麵積越大，炭黑粒子尺寸越小，單位體積內(nèi)的顆粒數(shù)越多，越容易彼此接觸形成導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)通路，導(dǎo)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(dǎo)電塑料製品中，炭黑粒子過小，因塑料塑化後剪切力小，故分散性差，導(dǎo)致製品的電性能和力學(xué)性能均下降，所以必須把炭黑粒徑控製在一定範(fàn)圍內(nèi)，才能獲得具有實用價值的製品。炭黑粒徑分布對複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，儘管由於較高的鬆密度，凝聚體在尺寸上稍有減小，但數(shù)量更多，大量凝聚體降低了平均間隙寬度，增加了導(dǎo)電性。聚集體大，分布寬的炭黑品種，可以賦予炭黑填充導(dǎo)電塑料更優(yōu)良的導(dǎo)電性能。
加入碳黑除能改善製品的導(dǎo)電性能外，由於碳黑還具有光屏蔽作用，所以可提高製品的耐光老化性能。
以下是一個以粒徑為20nm左右的炭黑開發(fā)的黑母粒料配方：
20nm左右的炭黑 50
LDPE 46
偶聯(lián)劑 1
分散劑 1
抗氧劑 1
加工改性劑 1
生產(chǎn)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(zhì)量評定
塑料母粒的質(zhì)量評定標(biāo)準(zhǔn)，一般是和標(biāo)準(zhǔn)樣進行對照，如色母粒。有時是從下述一些方麵進行比較。
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(zhì)。
水份及其揮發(fā)份：應(yīng)小於某一數(shù)值，如規(guī)定為0.2%~0.3%。
密度：如1.7~1.9g/cm3。
熔體流動速率：應(yīng)大於某一數(shù)值，如定為0.5g/10min 。
具體專業(yè)指針：如阻燃母粒應(yīng)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(yè)指針。
也有人采用轉(zhuǎn)矩式流變儀，測定過濾器的壓力值DF來評價母粒質(zhì)量。
母粒技術(shù)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(dǎo)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(jié)合幾種以粒徑為20nm左右的炭黑開發(fā)的導(dǎo)電母粒分析納米功能母粒加工技術(shù)與性能特點。
黑色導(dǎo)電母粒
黑色導(dǎo)電母粒主要由PE或?qū)Ｓ酶叻肿硬牧蠟檩d體，高效導(dǎo)電炭黑及導(dǎo)電協(xié)效劑等組成。在PE或高分子材料中加入一定量的黑色導(dǎo)電母粒可使高分子表麵電阻值降到104-109，並與PE、PP、PS、PC、ABS、PA等兼容性良好，所得製品的抗靜電性不隨環(huán)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。
電阻率的下降並不與炭黑的添加量成直線關(guān)係，當(dāng)達到一定的添加量後，即使再增加炭黑，其導(dǎo)電性改變也不顯著。
導(dǎo)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(jié)構(gòu)、孔隙度有關(guān)。增大炭黑的比表麵積及孔隙度，同時減少炭黑中的灰分含量，可提高導(dǎo)電率，減少添加的炭黑分數(shù)。
炭黑的粒徑越小，越有利於形成鏈?zhǔn)綄?dǎo)電結(jié)構(gòu)。一般薄通次數(shù)少些，適當(dāng)加些加工助劑、增塑劑有助於降低電阻率。混煉溫度適當(dāng)高些，乙炔炭黑與其它炭黑並用，效果會更好些。石墨的結(jié)構(gòu)與炭黑類似，也是一種導(dǎo)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(shù)高分子材料兼容性好，廣泛應(yīng)用於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(dǎo)電膜專用料
黑色導(dǎo)電膜專用料主要由LDPE、導(dǎo)電炭黑、加工助劑等成份組成。該材料製成的導(dǎo)電膜材料防靜電性穩(wěn)定，導(dǎo)電性能良好，機械強度高，印刷性好，可用於靜電敏感產(chǎn)品的包裝。廣泛應(yīng)用於電子工業(yè)、航天航空、兵器工業(yè)及紡織工業(yè)等領(lǐng)域，諸如電子元（器）件、電器產(chǎn)品、光電產(chǎn)品、光電一體化產(chǎn)品以及**等危險產(chǎn)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並用，組成防老化體係，使製品具有長效抗光、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%左右使製品表麵具有尺寸穩(wěn)定和細膩的特點。
