本发明涉及炭黑母料，具体涉及一种导电炭黑母料及其制备方法。
背景技术：
1、聚乙烯树脂材料具有优异的力学性能、化学稳定性能、加工性能以及较高的性价比，被广泛应用于塑料制品的合成。但是大部分塑料是良好的绝缘体，使用时其表面容易产生静电，特别是在干燥的环境下这种现象更加明显。静电的产生经常发生负面效应，如简单的人体接触会产生不舒服感，容易造成电子元器件的损坏和易燃物的起火爆炸等。防止静电的积累需要塑料的表面电阻率范围在106～1010欧姆，方阻越低，抗静电级别越高。
2、传统塑料的抗静电方式，通常是在塑料表面喷涂防静电液或在生产塑料母料时添加抗静电剂（如导电填料或小分子抗静电剂），采用表面喷涂方式制备的抗静电塑料不具备长久抗静电的效果，采用添加导电填料方式制备的抗静电塑料能实现长效抗静电的效果。常用的导电填料有炭黑、石墨烯等，相比较而言，采用导电炭黑作为填料更具性价比，但是炭黑在树脂中的分散性较差，同时炭黑表面大量羟基的存在降低了炭黑的导电性，进而降低了炭黑在塑料中的抗静电性能。因此，需要通过改性提高炭黑的的分散性和导电性，还可以添加抗静电剂与导电填料发挥协同作用，进而提高塑料制品的抗静电性能。
技术实现思路
1、为了解决上述技术问题，本发明提供一种导电炭黑母料及其制备方法。
2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
3、一种导电炭黑母料，包括以下重量份的原料：低密度聚乙烯树脂50-70份，改性炭黑复合材料15-25份，超支化抗静电剂5-10份，润滑剂0.5-3份，抗氧剂1010 1-2份；
4、所述改性炭黑复合材料由以下步骤制备：
5、步骤a1、将炭黑加入含有65wt%硝酸的反应器中搅拌混合均匀，升高体系温度至60-80℃，搅拌反应10-20h，待反应结束后，冷却、过滤、洗涤至中性，并在70℃下真空干燥12h，即得前处理炭黑；
6、进一步地，炭黑和硝酸的用量比为1-3g：6-10ml。
7、步骤a2、将前处理炭黑分散在去离子水中搅拌混合均匀，再加入三聚氰胺和二环己基碳二亚胺，升高体系温度至100-120℃，反应5-6h，洗涤、抽滤，并在室温下干燥，即得接枝改性炭黑；
8、进一步地，前处理炭黑、去离子水、三聚氰胺和二环己基碳二亚胺的用量比为0.2-0.6g：200ml：0.7-2.4g：0.75-2.5g。
9、步骤a3、将mxene纳米片分散在去离子水中，超声分散3-6h，离心，干燥后，加入含有甲苯的烧瓶中，再加入二氯亚砜和三乙胺，并在冰水浴下搅拌30min后，将体系加热至100-120℃，继续反应30-60min，待反应结束后，在80℃下旋蒸30-60min，即得改性mxene纳米片；
10、进一步地，mxene纳米片、去离子水、二氯亚砜、三乙胺和甲苯的用量比为5-10g：100ml：1.25-2.5g：2-4ml：300ml。
11、步骤a4、将接枝改性炭黑加入含有n，n-二甲基乙酰胺的烧瓶中，搅拌混合均匀，将体系温度降至0℃，再加入三乙胺搅拌10-15min，再将改性mxene纳米片在持续搅拌过程中缓慢加入，然后将体系温度升高至45-65℃，维持温度反应4h，待反应结束后，洗涤、抽滤、干燥，即得改性炭黑复合材料；
12、进一步地，接枝改性炭黑、n，n-二甲基乙酰胺、三乙胺、改性mxene纳米片的用量比为0.5-1.5g：100ml：10-20ml：0.3-0.9g。
13、所述超支化抗静电剂由以下步骤制备：
14、步骤b1、将2.71-5.42g乙二胺和100ml甲醇加入反应器中，在冰水浴、氮气条件下搅拌混合均匀，利用恒压滴液漏斗缓慢滴加38.52-77.04g烯丙基丙二酸二甲酯，并升高体系温度至30-40℃，持续反应24h后，旋蒸，获得中间产物，然后将中间产物重新分散在100ml甲醇中，再加入21.68-43.36g乙醇胺，在冰水浴、氮气条件下搅拌混合均匀，并升高体系温度至室温，持续反应24h，旋蒸，即得端羟基超支化前体；
15、步骤b2、将3-5g端羟基超支化前体加入反应器中，在搅拌条件下逐滴加入8-12g磷酸，滴加结束后，升高体系温度至90-110℃，在氮气条件下反应5-7h，待反应结束后，即得超支化抗静电剂。
16、一种导电炭黑母料的制备方法包括以下步骤：
17、按重量份数称取原料，将低密度聚乙烯树脂、改性炭黑复合材料、超支化抗静电剂、润滑剂和抗氧剂加入搅拌机中以200-300rpm的速度搅拌混合均匀，然后将混合物料投入螺杆挤出机中，熔融挤出、冷却、切粒、干燥，即得导电炭黑母料。
18、本发明的有益效果：
19、本发明中的炭黑母料是以低密度聚乙烯树脂为基料，添加各种助剂制备而成，其中，改性炭黑复合材料是以炭黑为基材，并对其进行氧化、接枝改性，从而提高复合材料的导电性，进而提高使用母料制成的塑料制品的抗静电性能和阻燃性能；超支化抗静电剂则与改性炭黑复合材料协同发挥作用，进一步提高母料的抗静电性能。因此，使用本发明制备出的母料所获得的塑料制品具有优异的抗静电性能和阻燃性能。
20、超支化抗静电剂是以乙二胺和烯丙基丙二酸二甲酯为原料，合成中间产物，再利用乙醇胺中的氨基与中间产物中的酯基反应，生成端羟基超支化前体，再利用端羟基超支化前体中的羟基与磷酸反应，生成含有磷酸酯基结构的超支化抗静电剂。超支化抗静电剂加入基体中，能与导电改性炭黑复合材料协同发挥作用，提高基体的抗静电性能；其特有的超支化结构能提高抗静电剂在基体中的相容性，使抗静电剂在基体中表现出较高的抗静电活性；末端的磷酸酯基能吸附空气中的水分子，在塑料制品的表面形成一层水膜，从而提高塑料制品表面的导电性，进而提高了基体的抗静电性能，同时磷酸酯基还具有一定的阻燃性能，能提高塑料制品的阻燃性。
21、改性炭黑复合材料中，首先，采用硝酸对炭黑进行氧化处理，使其表面具有大量羧基，生成前处理炭黑；其次，利用前处理炭黑表面的羧基与三聚氰胺中的氨基反应，生成接枝改性炭黑；再次，利用二氯亚砜和mxene纳米片表面含有的羧基和羟基之间的反应，合成表面含有酰氯基团的改进mxene纳米片；最后，以三聚氰胺为中间体，将接枝改性炭黑和改性mxene纳米片进行复合，生成改性炭黑复合材料。复合材料中以炭黑为导电基材，将其接枝在mxene纳米片表面，与mxene纳米片协同发挥作用，提高了基体的导电性能，进而提高了基体的抗静电能力，其中，炭黑在经硝酸氧化处理和三聚氰胺接枝改性后，在基体中的分散性被提高，进而增大了炭黑的导电性能，这是由于改性炭黑表面存在的羟基含量减少，避免了羟基存在导致的碳层共轭结构被破坏而产生的导电性能下降；采用mxene纳米片经氯化亚砜改性后，其表面酰氯基团的存在，提高了mxene纳米片的分散性，同时mxene纳米片具有类似石墨烯的结构，使其具有优异的导电性；此外，复合材料以三聚氰胺为中间体，将炭黑和mxene纳米片接枝在一起，形成三维结构，三维结构的存在使其在基体中难以迁移，进一步提高了基体的导电性，含有的三嗪基团还具有一定的阻燃效果。
1.一种导电炭黑母料，其特征在于，包括以下重量份的原料：低密度聚乙烯树脂50-70份，改性炭黑复合材料15-25份，超支化抗静电剂5-10份，润滑剂0.5-3份，抗氧剂1-2份；
2.根据权利要求1所述的一种导电炭黑母料，其特征在于，步骤a1中炭黑和硝酸的用量比为1-3g：6-10ml。
3.根据权利要求1所述的一种导电炭黑母料，其特征在于，步骤a2中前处理炭黑、去离子水、三聚氰胺和二环己基碳二亚胺的用量比为0.2-0.6g：200ml：0.7-2.4g：0.75-2.5g。
4.根据权利要求1所述的一种导电炭黑母料，其特征在于，步骤a3中mxene纳米片、去离子水、二氯亚砜、三乙胺和甲苯的用量比为5-10g：100ml：1.25-2.5g：2-4ml：300ml。
5.根据权利要求1所述的一种导电炭黑母料，其特征在于，步骤a4中接枝改性炭黑、n，n-二甲基乙酰胺、三乙胺、改性mxene纳米片的用量比为0.5-1.5g：100ml：10-20ml：0.3-0.9g。
6.根据权利要求1所述的一种导电炭黑母料，其特征在于，所述超支化抗静电剂由以下步骤制备：
7.根据权利要求1所述的一种导电炭黑母料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
