CN114921016B

CN114921016B - 一种用于聚乙烯改性的黑色母粒及其制备方法

Info

Publication number: CN114921016B
Application number: CN202210753425.4A
Authority: CN
Inventors: 彭波; 谭元华; 钟山
Original assignee: Shenzhen Bocai New Material Technology Co ltd
Current assignee: Shenzhen Bocai New Material Technology Co ltd
Priority date: 2022-06-29
Filing date: 2022-06-29
Publication date: 2023-07-07
Anticipated expiration: 2042-06-29
Also published as: CN114921016A

Abstract

本发明公开了一种用于聚乙烯改性的黑色母粒及其制备方法，黑色母粒包括以下质量份的原料：100～150份聚乙烯树脂、50～100份黑色颜料、0.1～5份分散剂、0.1～10份增溶剂。本发明使用的黑色颜料为受阻酚改性炭黑、聚磷酸铵改性炭黑的混合物，其相比未改性炭黑具有良好的分散性，同时可以克服黑色聚乙烯阻燃性能不好的问题。使用本发明制备的黑色母粒改性的聚乙烯具有良好的力学性能和阻燃效果。

Description

一种用于聚乙烯改性的黑色母粒及其制备方法

技术领域

本发明涉及高分子材料领域，尤其涉及一种用于聚乙烯改性的黑色母粒及其制备方法。

背景技术

塑料着色的传统方法有干法(浮染)着色、糊状着色剂着色、液状着色剂着色、色粒着色等。这几种方法都具有很多缺点，如颜料的分散性差、飞扬大、污染环境、危害工人身体健康、颜料计量不易控制、着色效果差、成本高等。特别是在颜料加入量极小的制品中，由于颜料的分散性差，从而导致色差的产生。对于颜料浓度很高的制品，由于颜料与树脂的亲和性差，制品加工性能欠佳，并且物理机械性能下降。色母粒着色较好地解决了传统塑料着色方法中存在的这些问题，故已逐渐成为获得高质量塑料着色制品的主要手段。

色母粒，也称为颜料浓缩物，是一种新型高分子材料专用着色剂。它是把超常量的颜料均匀地载附于树脂之中而制得的聚集体，通常由颜料、载体树脂、添加剂三个基本要素所组成。

炭黑作为一种黑色着色剂，着色力强，遮盖性能优异，普遍应用于橡胶和塑料行业。除了染色外，炭黑添加在塑料和橡胶里面，还具有填充、增强、抗静电和抗老化等多种优异的性能。由于炭黑种类的差异，可选取不同的色素炭黑对塑料染色，得到不同黑度的产品。添加炭黑的塑料耐候性优异，即使在极端恶劣的户外环境下，也不会褪色。然而，在塑料生产过程中特别是在配料、混料阶段，炭黑的加入造成了颗粒飞扬、遍地灰尘的环境污染问题。为解决该问题，塑料行业已逐步避免直接使用炭黑而改用炭黑色母粒进行生产。

炭黑作为一种无机染料，其在树脂中的分散性直接影响到产品的力学性能和外观。为提高炭黑在树脂中的分散性，在传统的炭黑色母粒会添加分散剂，如聚乙烯蜡、EBS(乙烯基双硬脂酰胺)、硬脂酸钙，而分散剂的加入对下游产品的力学性能、热性能、外观(析出、气泡、银丝)和使用性能均有一定的影响，因此制备高分散、高性能的黑色母粒是现在的主要发展方向。

此外，黑色母粒发展至今，已出现了由通用性向定制化的逐渐转变。其下游行业如塑料改性，根据自身产品特点已开始着手于黑色母粒配方的掌控以避免未知助剂对产品性能的影响。因此，炭黑的多功能化也越来越重要。黑色母粒的多功能化可根据下游行业的需要进行阻燃、抗静电、导电、耐候、耐磨和相容性改性。

专利CN108485245 B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％，其中，炭黑的平均原生粒径为19～23nm，吸油值为45～60mL/100g；线性低密度聚乙烯粉料的熔融指数为20～50g/10min。该发明所选择的炭黑和线性低密度聚乙烯粉料均同时兼具提高炭黑分散性和减少助剂使用量的特性，从而使得整个体系中只需要极少量的助剂即可实现炭黑的良好分散性。其缺点在于对于原材料有着严格的限制，且仅能提高炭黑的分散性，并不具备其他的改性功能，应用范围较窄。

专利CN105885324 B公开了一种通用黑色母粒，至少包括如下原料：(a)35重量份的载体树脂；(b)50～300重量份的炭黑颜料；(c)0.5～10重量份的炭黑分散剂；其中，所述载体树脂为马来酸酐改性聚丙烯；所述分散剂结构式为：R1-R2-R3；所述R1中至少含有羟基；所述R2中至少含有酯基；所述R3中至少含有氟元素。该发明中的通用黑色母粒具有很高的炭黑颜料浓度的同时具有较好的分散性，且在高温下仍具有很高的分散性。其缺点在于分散剂添加量高可能会导致下游产品性能下降，同时不具备对下游产品功能化改性的能力。

发明内容

有鉴于上述现有技术的缺陷，本发明提供一种用于聚乙烯改性的黑色母粒及其制备方法，其中颜料具有良好的分散性，减少了分散剂的用量，同时使用上述黑色母粒改性的聚乙烯具有良好的阻燃性能。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

一种用于聚乙烯改性的黑色母粒，包括以下原料：聚乙烯树脂、黑色颜料、分散剂、增溶剂。

优选的，一种用于聚乙烯改性的黑色母粒，包括以下质量份的原料：100～150份聚乙烯树脂、50～100份黑色颜料、0.1～5份分散剂、0.1～10份增溶剂。

优选的，所述聚乙烯树脂的熔融指数为20～50g/10min。

由于本发明制备的黑色母粒主要用于聚乙烯的改性，因此黑色母粒所选用的载体是聚乙烯树脂，同时优选熔融指数较高的聚乙烯树脂作为载体，这是由于熔融指数越大，熔体流动速率越快，降低了熔融体系的降低，使得黑色颜料更容易被树脂熔体润湿包覆，且能够更加有效传递剪切力，通过空间位阻以及熵效应，帮助黑色颜料更好的分散在体系中。

优选的，所述黑色颜料为炭黑、受阻酚改性炭黑、聚磷酸铵改性炭黑其中一种或两种以上的混合物。

优选的，所述炭黑的平均原生粒径为10～50nm。

炭黑是塑料加工行业应用最多的黑色颜料，同时又是既廉价又高效的紫外线屏蔽剂，在塑料中它还具有导电作用、填充作用和补强作用。然而，炭黑在塑料中的分散十分困难，分散差的炭黑会影响制品的断裂强度，伸长率，耐环境应力开裂，对紫外线的屏蔽能力以及塑料的成色。

树脂熔体粘度高，和炭黑表面的相容性较差，所以润湿较差，很难渗透进团聚体的空隙中，因此不能有效传递剪切力，难以较好地破碎团聚体。就是在团聚体破碎后，树脂熔体也不能迅速润湿和保护新生粒子，相互的碰撞接触又会使粒子重新聚集。虽然添加分散剂能够提高其分散效果，但是大量的分散剂也会影响下游产品的机械性能，因此本发明对炭黑进行改性。

优选的，所述受阻酚改性炭黑的制备方法，包括以下步骤：

S1将2,6-二叔丁基-4-羟甲基苯酚、二月桂酸二丁基锡溶解在N,N-二甲基甲酰胺中，再加入异佛尔酮二异氰酸酯N,N-二甲基甲酰胺溶液，在氮气氛围下反应；

S2将炭黑分散在N,N-二甲基甲酰胺中得到分散液，将分散液加入到所述步骤S1反应体系中，反应结束后过滤收集滤饼，将滤饼洗涤干燥得到受阻酚改性炭黑。

进一步优选的，所述受阻酚改性炭黑的制备方法，包括以下步骤：

S1将40～50g 2,6-二叔丁基-4-羟甲基苯酚、0.05～0.5g二月桂酸二丁基锡溶解在100～200mL N,N-二甲基甲酰胺中，再加入300～600mL 0.05～0.1g/mL的异佛尔酮二异氰酸酯N,N-二甲基甲酰胺溶液，在氮气氛围下，30～50℃反应6～12h；

S2将10～20g炭黑超声分散在500～1000mL N,N-二甲基甲酰胺中，超声条件为300～500W、25～50kHz，得到分散液，将分散液加入到所述步骤S1反应体系中，在60～90℃反应1～5h，反应结束后过滤收集滤饼，将滤饼用90～98wt％乙醇水溶液洗涤滤饼1～3次，在40～60℃下真空干燥12～24h得到受阻酚改性炭黑。

一般来说黑色塑料制品的抗老化性能和抗紫外线能力都强于浅色塑料，因此黑色塑料制品的使用寿命都显著高于浅色塑料制品，同时更加适用于经常暴露在室外的产品。但是黑色颜料一般选用炭黑，炭黑本身可燃，比表面积大，且表面存在许多微孔，容易形成空间网络通道，且不易破坏，目前常用的环保阻燃剂无卤磷氮的阻燃机理是膨胀成炭，隔绝氧气和热源从而起到阻燃的作用，但是由于微孔的存在，会影响阻燃炭层的致密性，使炭层起不到很好的隔绝作用。因此在同等的成炭量情况下，阻燃达不到效果，黑色母粒的添加量越大，阻燃越难达到，而一味的增加阻燃剂的量，会恶化材料的性能，使材料失去良好的加工性和使用性，所以阻燃性是黑色塑料的难点。

本发明通过异磷酮二异氰酸酯桥接共价反应将2,6-二叔丁基-4-羟甲基苯酚接枝到炭黑表面，得到受阻酚改性炭黑。一方面受阻酚改性炭黑接枝的受阻酚可以通过空间位阻显著改善炭黑粒子之间的团聚，同时提高其与树脂间的结合力；另一方面接枝的受阻酚含有苯酚羟基结构，可以通过质子自氧化链式反应很容易得到氢原子来破坏自由基。在自由基形成过程中，芳香族氧自由基的活性不高，能捕获高分子材料老化燃烧过程中的活性自由基，进而终止第二动力链，提高树脂的抗热老化性能和阻燃性能，受阻酚作为一种阻燃助剂和自由基猝灭剂，其分解产物能捕获聚合物高温裂解产生的活性自由基，能有效抑制聚合物的自由基链降解反应，达到阻燃的目的，同时通过炭黑固定的受阻酚可在一定程度上提高受阻酚抗迁移性和阻燃效率。

优选的，所述聚磷酸铵改性炭黑的制备方法为：将磷酸与尿素混合，加热后加入炭黑反应，反应结束后在烘箱中固化，将固化后的物质粉碎得到聚磷酸铵改性炭黑。

进一步优选的，所述聚磷酸铵改性炭黑的制备方法为：将50～100g磷酸加热至60～80℃，再加入50～100g尿素，以2～3℃/min的升温速率加热至110～150℃，加入10～30g炭黑，反应15～60min，反应结束后将产物转移至烘箱中，在170～220℃下固化1～5h，将固化后的物质粉碎过200～300目筛得到聚磷酸铵改性炭黑。

聚磷酸铵是一种高效的含磷、氮的无机阻燃剂，无毒无味，不产生腐蚀气体，吸湿性小，热稳定性高，是一种性能优良的非卤阻燃剂。炭黑表面具有大量的微孔，从而具有很大的比表面积，所以具有很强的吸附力和吸附容量，同时炭黑表面还含有羟基，且有氢键存在，本发明在炭黑与聚磷酸铵的反应中，在聚磷酸铵合成过程中加入炭黑，利用炭黑的多孔性和高吸附性，使合成聚磷酸铵的反应物质磷酸和尿素在炭黑的表面和微孔内部发生原位聚合反应，从而使得大量的聚磷酸铵与炭黑牢固结合，不仅在炭黑表面，还有一部分聚磷酸铵可以深入到炭黑的微孔内部。

本发明的聚磷酸铵改性炭黑除了可以提高炭黑在树脂中的分散性外，炭黑表面和内部的聚磷酸铵在遇热后分解为聚磷酸，其可作为强脱水剂促使有机物表面脱水碳化，同时遇热膨胀，非挥发性磷的氧化物及聚磷酸对材料表面进行覆盖，同时堵塞炭黑的微孔，隔绝空气从而达到阻燃的目的，却聚磷酸铵受热分解释放出氮气及氨气等气体，这些气体不易燃烧，可以稀释空气中氧气，从而阻断氧气的供应。

进一步优选的，所述黑色颜料为质量比为1：1～3的受阻酚改性炭黑、聚磷酸铵改性炭黑的混合。

虽然受阻酚改性炭黑表面的受阻酚是一种阻燃助剂和自由基猝灭剂，具有一定的阻燃效果。然而，当受阻酚单独使用时，通过自由基猝灭的方式阻燃，其阻燃效果有限。本发明将受阻酚改性炭黑、聚磷酸铵改性炭黑按一定比例混合使用，在燃烧初期，材料表面首先被热氧降解，并产生一些大分子自由基。然后，受阻酚体系产生的氧自由基及其分解产物可以在缩合相中快速捕获大分子自由基，延缓材料的进一步降解；随着温度的升高，聚磷酸铵开始分解，除却聚磷酸铵自身的阻燃效果外，酚氧自由基与磷氧化物的相互作用，延缓了热解气的释放，促进了交联焦层的形成，从而促进了具有良好膨胀程度的膨胀碳层的形成；在气相，氧自由基的一部分可以捕获烷基自由基，阻止火焰自由基的连锁反应，这不仅降低了聚合物基体和碳层表面的的热反馈，还可以减少烟气释放。通过自由基捕获、催化碳化、物理屏障和受阻酚与自由基猝灭的协同作用，使得材料具有良好的阻燃性能。

优选的，所述分散剂为聚乙烯蜡、乙烯基双硬脂酰胺、硬脂酸钙其中一种或两种以上的混合。

分散剂一般由低相对分子质量的与载体树脂相容性好的助剂构成，具有较低的熔点，和对颜料表面较好的润湿性。母粒加工时，分散剂先与树脂融合，包覆在颜料表面。由于粘度低并且与颜料相容性较好，所以较易润湿，并能渗透进内部空隙中，削弱了颜料团聚体的内聚力，使之在外加剪切力的作用下更易被打开，新生粒子也能够得到迅速的润湿和保护。因此，在加入分散剂后，颜料的平均粒径较少，分散性明显改善。另外，由于分散剂通常是低分子物质，可以起到降低体系黏度，提高流动性的作用，所以母粒生产时添加分散剂能够提高生产效率，增加产量，并能提高颜料的浓度。

但是，分散剂的大量加入对下游产品的力学性能、热性能、外观和使用性能均有一定的影响，因此本发明通过对颜料的改进提高其在聚乙烯中的分散性，来降低分散剂的使用量。

优选的，所述增溶剂为马来酸酐接枝聚乙烯。

马来酸酐接枝聚乙烯适用于乙烯类基体聚合物的改性，能够为该类聚合物与无机矿物、无机阻燃剂、玻纤和金属等极性物质之间提供优良的偶联效果，也能够与含-NH₂，-OH等基团的聚合物间产生很好的反应，达到不同聚合物间相容化目的。

在熔融共混过程中，马来酸酐接枝聚乙烯中马来酸酐活性官能团能和颜料表面的羧基、氨基以及羟基等官能团发生原位接枝化学反应，形成化学键而牢固结合。非极性的聚乙烯长链和母粒中聚乙烯树脂载体具有良好的相容性，分子链之间相互缠绕在一起，使得颜料与聚乙烯树脂之间的界面强度大大提高，一方面界面强度的提高可以传递更高的分散剪切力，从而防止颜料的聚集，进一步提高颜料的分散性，另一方面，界面强度提高也使得添加本发明制备的黑色母粒的改性聚乙烯材料的物理机械性能更加优良。

本发明还提供了上述用于聚乙烯改性的黑色母粒的制备方法：将聚乙烯树脂、黑色颜料、分散剂、增溶剂加入加热式捏合机中，再进入双螺杆挤出机中挤出，经过冷却、烘干、切粒得到黑色母粒。

优选的，所述用于聚乙烯改性的黑色母粒的制备方法，所述份数均为重量份：将100～150份聚乙烯树脂、50～100份黑色颜料、0.1～5份分散剂、0.1～10份增溶剂加入加热式捏合机中，在温度100～130℃、转速30～60r/min下混合30～60min，再进入双螺杆挤出机，挤出温度为：140～160℃，150～170℃，160～180℃，170～190℃，180～200℃，机头温度为170～190℃，主机转速为250～300r/min，经过冷却、烘干、切粒得到黑色母粒。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

1、本发明制备的受阻酚改性炭黑、聚磷酸铵改性炭黑在聚乙烯树脂中具有良好的分散性，减少了分散剂的使用量，提高了下游产品的力学性能；

2、添加本发明制备的黑色母粒改性的聚乙烯，通过受阻酚改性炭黑、聚磷酸铵改性炭黑两者的协同作用，具有良好的阻燃性能，解决了黑色塑料阻燃效果差这一难点。

具体实施方式

下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。

下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。

本发明实施例中部分物质和仪器的具体参数如下：

聚乙烯树脂，牌号HP20020，熔融指数为20g/10min，沙伯基础创新塑料有限公司。

炭黑，型号：德固赛炭黑HIBLACK 930L，平均原生粒径为15nm，吸油量为60mL/100g，上海卜丁化工有限公司。

马来酸酐接枝聚乙烯，牌号41E710，美国杜邦公司。

2,6-二叔丁基-4-羟甲基苯酚，纯度99％，湖北信康医药化工有限公司。

异佛尔酮二异氰酸酯，CAS：4098-71-9，西安齐岳生物科技有限公司。

实施例1

一种用于聚乙烯改性的黑色母粒的制备方法：将50g聚乙烯树脂、30g黑色颜料、1.5g的乙烯基双硬脂酰胺、5g马来酸酐接枝聚乙烯加入加热式捏合机中，在温度120℃、转速40r/min下混合50min，再进入双螺杆挤出机，挤出温度为：150℃，160℃，170℃，180℃，190℃，机头温度为180℃，主机转速为300r/min，经过冷却、烘干、切粒得到黑色母粒。

所述黑色颜料为质量比为1：3的受阻酚改性炭黑、聚磷酸铵改性炭黑的混合。

所述受阻酚改性炭黑的制备方法，包括以下步骤：

S1将45g 2,6-二叔丁基-4-羟甲基苯酚、0.05g二月桂酸二丁基锡溶解在200mL N,N-二甲基甲酰胺中，再加入500mL 0.075g/mL的异佛尔酮二异氰酸酯N,N-二甲基甲酰胺溶液，在氮气氛围下，30℃反应6h；

S2将20g炭黑加到1000mL N,N-二甲基甲酰胺中，再于400W、35kHz下超声分散20min得到分散液，将分散液加入到所述步骤S1反应体系中，在80℃反应2h，反应结束后过滤收集滤饼，将滤饼用98wt％乙醇水溶液洗涤滤饼3次，在50℃下真空干燥12h得到受阻酚改性炭黑。

所述聚磷酸铵改性炭黑的制备方法为：将50g磷酸加热至70℃，再加入50g尿素，以3℃/min的升温速率加热至130℃，加入20g炭黑，反应30min，反应结束后将产物转移至烘箱中，在210℃下固化3h，将固化后的物质粉碎过200目筛得到聚磷酸铵改性炭黑。

实施例2

所述黑色颜料为炭黑。

实施例3

所述黑色颜料为受阻酚改性炭黑。

所述受阻酚改性炭黑的制备方法，包括以下步骤：

实施例4

所述黑色颜料为聚磷酸铵改性炭黑。

测试例1

力学性能测试：拉伸强度按照GB/T1040.3-2006方法检测；弯曲性能按照GB/T9341-2008方法检测；

测试对象：将实施例1～4制备的黑色母粒分别加入聚乙烯树脂中，黑色母粒用量为聚乙烯树脂重量的4％，混合后挤出得到的改性黑聚乙烯；

样品尺寸为120mm×10mm×3mm；

同一样品重复测试5个试样，取平均值；结果如表1所示：

表1力学性能测试结果

	拉伸强度(MPa)	弯曲强度(MPa)
			实施例1	53.2	48.5
实施例2	37.4	34.5
			实施例3	49.8	45.1
实施例4	48.4	43.9

本发明制备的用于聚乙烯改性的黑色母料的目的就在于对聚乙烯的改性，而黑色母粒中的颜料在聚乙烯中的分散度对聚乙烯的力学性能有显著影响，分散度越差，聚乙烯内部应力越大，导致力学性能越差。本测试例对样品的拉伸强度以及弯曲强度进行测量，反映样品的力学性能，拉伸强度以及弯曲强度越大，说明其力学性能越好。

通过表1的结果可以看出，使用实施例1制备的黑色母粒改性的聚乙烯的拉伸强度以及弯曲强度最大，而使用实施例2制备的黑色母粒改性的聚乙烯的拉伸强度以及弯曲强度最小；其可能的原因在于：实施例2中使用未改性的炭黑作为颜料，炭黑在聚乙烯中很难分散，容易发生团聚，在所制备的黑色母粒与聚乙烯的共混改性中，炭黑较难均匀分散在聚乙烯中，导致制备的黑色聚乙烯内部应力较大，从而其拉伸强度以及弯曲强度降低，实施例1中使用受阻酚改性炭黑以及聚磷酸铵改性炭黑作为颜料，两者表面均含有极性或非极性官能团，可以有效防止炭黑发生团聚，同时在适当分散剂以及相容剂的作用下，能显著提高炭黑与聚乙烯树脂间的结合力，两者同时使用时通过氢键以及分子间作用力使得聚乙烯内部交联程度变大，从而使得拉伸强度以及弯曲强度进一步提高。

测试例2

阻燃性能测试：塑料的阻燃性能通过塑料的氧指数来表征，按照GB/T2406.2-2009方法检测；

样品尺寸为120mm×10mm×3mm；

同一样品重复测试5个试样，取平均值；结果如表2所示：

表2塑料性能测试结果

氧指数是评价塑料及其他高分子材料相对燃烧性的一种表示方法，以此判断材料在空气中与火焰接触时燃烧的难易程度，氧指数越大，材料的阻燃性能越好。氧指数低表示材料容易燃烧，一般认为氧指数＜22属于易燃材料，氧指数在22～27之间属可燃材料，氧指数＞27属难燃材料。

通过表2的结果可知，使用实施例1制备的黑色母粒改性的聚乙烯的氧指数最大为30.4％，为难燃材料，而使用实施例2制备的黑色母粒改性的聚乙烯的氧指数最小为17.8％，为易燃材料；其可能的原因在于：炭黑本身可燃，比表面积大，且表面存在许多微孔，容易形成空间网络通道，且不易破坏，由于微孔的存在，还会加速材料的燃烧；受阻酚改性炭黑表面具有受阻酚基团，受阻酚含有苯酚羟基结构，可以通过质子自氧化链式反应很容易得到氢原子来破坏自由基。在自由基形成过程中，芳香族氧自由基的活性不高，能捕获高分子材料老化燃烧过程中的活性自由基，进而终止第二动力链，提高树脂的抗热老化性能和阻燃性能；

聚磷酸铵改性炭黑表面和内部的聚磷酸铵在遇热后分解为聚磷酸，其可作为强脱水剂促使有机物表面脱水碳化，同时遇热膨胀，非挥发性磷的氧化物及聚磷酸对材料表面进行覆盖，同时堵塞炭黑的微孔，隔绝空气从而达到阻燃的目的，却聚磷酸铵受热分解释放出氮气及氨气等气体，这些气体不易燃烧，可以稀释空气中氧气，从而阻断氧气的供应，从而达到阻燃的目的；

将受阻酚改性炭黑与聚磷酸铵改性炭黑配合使用，通过自由基捕获、催化碳化、物理屏障和受阻酚与自由基猝灭的协同作用，使得材料具有更好的阻燃性能。

Claims

1.一种用于聚乙烯改性的黑色母粒，其特征在于，包括以下质量份的原料：100~150份聚乙烯树脂、50~100份黑色颜料、0.1~5份分散剂、0.1~10份增溶剂；

所述黑色颜料为质量比为1：3的受阻酚改性炭黑、聚磷酸铵改性炭黑的混合；

所述受阻酚改性炭黑的制备方法，包括以下步骤：

S1将40~50g 2,6-二叔丁基-4-羟甲基苯酚、0.05~0.5g二月桂酸二丁基锡溶解在100~200mL N,N-二甲基甲酰胺中，再加入300~600mL 0.05~0.1g/mL的异佛尔酮二异氰酸酯的N,N-二甲基甲酰胺溶液，在氮气氛围下，30~50℃反应6~12h；

S2将10~20g炭黑超声分散在500~1000mL N,N-二甲基甲酰胺中，超声条件为300~500W、25~50kHz，得到分散液，将分散液加入到所述步骤S1反应体系中，在60~90℃反应1~5h，反应结束后过滤收集滤饼，将滤饼用90~98wt%乙醇水溶液洗涤滤饼1~3次，在40~60℃下真空干燥12~24h得到受阻酚改性炭黑；

所述聚磷酸铵改性炭黑的制备方法为：将50~100g磷酸加热至60~80℃，再加入50~100g尿素，以2~3℃/min的升温速率加热至110~150℃，加入10~30g炭黑，反应15~60min，反应结束后将产物转移至烘箱中，在170~220℃下固化1~5h，将固化后的物质粉碎过200~300目筛得到聚磷酸铵改性炭黑。

2.如权利要求1所述的用于聚乙烯改性的黑色母粒，其特征在于：所述聚乙烯树脂的熔融指数为20~50g/10min。

3.如权利要求1所述的用于聚乙烯改性的黑色母粒，其特征在于：所述分散剂为聚乙烯蜡、乙烯基双硬脂酰胺、硬脂酸钙其中一种或两种以上的混合。

4.如权利要求1所述的用于聚乙烯改性的黑色母粒，其特征在于：所述增溶剂为马来酸酐接枝聚乙烯。

5.如权利要求1-4任一项所述的用于聚乙烯改性的黑色母粒的制备方法，其特征在于：将聚乙烯树脂、黑色颜料、分散剂、增溶剂加入加热式捏合机中，再进入双螺杆挤出机中挤出，经过冷却、烘干、切粒得到黑色母粒。