具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
本发明实施例的一种超黑亮高光泽聚碳酸酯复合材料,其包括按照重量百分比的如下组分:
具体地,所述聚碳酸酯为双酚A型芳香族聚碳酸酯,分子量为15000~20000,优选地,为拜耳公司的2405。
所述分散剂为不含有机挥发物的高分子分散剂,具体为丙烯酸嵌段共聚物,其可以通过可控自由基聚合技术(CFRP)合成。优选为巴斯夫埃夫卡的产品EFKA-4585。其是高色素炭黑的良好的分散剂,具有最佳的黑度。同时具有如下优点:1)与不同的树脂具有广泛的相容性;2)不受体系pH值的影响;3)降低粘度与突出的着色效果。
所述润湿剂选用含颜料亲和基团的高分子量共聚物类润湿剂。常用的润湿剂是一些表面活性剂,主要用来降低表面张力和界面张力。其作用机理为:表面活性剂的亲水基及亲油基发生作用,当与固体表面接触时,亲油基附着于固体表面,亲水基向外伸向液体中,使液体在固体表面形成连续相。而本发明选用含有颜料亲和基团的高分子量共聚物,其中的颜料亲和基团取代普通润滑剂中的亲水基,这些亲和基团一般为-R2N、-R3N+、-COOH、-COO-、-SO3H、-SO2-、-PO42-、多元胺、多元醇及聚醚等,它们可通过离子键、共价键、氢键及范德华力等相互作用紧紧地吸附在固体颗粒表面,防止润滑剂脱附。优选选用毕克化学的BYK-9077。
所述炭黑选用炉法高色素炭黑。炉法制备的高色素炭黑,经后处理,分散性能得到了很大的改善。优选选用德固赛的900L,其颗粒粒径为15微米,pH值为8,呈弱碱性,黑度值为15,相对着色力为140,流动性好。
本发明实施例提供的超黑亮高光泽聚碳酸酯复合材料,通过合理选择聚碳酸酯、分散剂、润湿剂和炭黑的种类,获得综合性能优异的材料,其不仅具有超黑亮和高光泽的外观,而且机械力学性能良好。所用添加剂均为市售,生产成本低。
请参阅图1,显示本发明实施例的一种超黑亮高光泽聚碳酸酯复合材料的制备方法,其包括如下步骤:
S01:按上述超黑亮高光泽聚碳酸酯复合材料的配方称取各组分;
S02:向所述聚碳酸酯中加入润湿剂混合,再加入炭黑和分散剂,得混合物料;
S03:将所述混合物料熔融挤出,造粒,获得所述超黑亮高光泽聚碳酸酯复合材料。
具体地,步骤S01中,所有物料称量准确,精确至0.001千克。所述高超黑亮高光泽聚碳酸酯复合材料配方中的各组分优选含量和种类如上所述,为了节约篇幅,在此不再赘述。
步骤S02具体为,将聚碳酸酯放在鼓风干燥机中于110℃~130℃的温度下干燥3~5小时,再加入润湿剂,中速混合5~8分钟后,加入炭黑和分散剂,高速混合搅拌10~15min,直至混合物料均匀。
步骤S03具体为,将混合好的混合物料投入到双螺杆挤出机的加料斗,经熔融挤出,造粒;其中,工艺参数为:一区温度160℃~180℃,二区温度180℃~200℃,三区温度240℃~260℃,四区温度240℃~260℃,五区温度230℃~250℃,六区温度230℃~250℃,七区温度230℃~250℃,八区温度230℃~240℃,模头温度250℃~260℃,物料停留时间2~3min,压力为10~20Mpa,螺杆转速425转/min。
本发明实施例提供的超黑亮高光泽聚碳酸酯复合材料的制备方法,生产工艺简单,容易控制。
以下通过具体配方和制备方法的实施例来说明上述超黑亮高光泽聚碳酸酯复合材料及其制备方法。
实施例1:
本实施例的超黑亮高光泽聚碳酸酯复合材料的组分及其重量百分含量为:
将所有物料称量准确,精确至0.001千克。将聚碳酸酯放在鼓风干燥机中于110℃的温度下干燥3小时,再加入润湿剂,中速混合5分钟后,加入炭黑和分散剂,高速混合搅拌10min,直至混合物料均匀。将混合好的混合物料投入到双螺杆挤出机的加料斗,经熔融挤出,造粒;其中,工艺参数为:一区温度160℃,二区温度180℃,三区温度240℃,四区温度240℃,五区温度230℃,六区温度230℃,七区温度230℃,八区温度230℃,模头温度250℃,物料停留时间2min,压力为10Mpa,螺杆转速425转/min。
实施例2:
本实施例的超黑亮高光泽聚碳酸酯复合材料的组分及其重量百分含量为:
将所有物料称量准确,精确至0.001千克。将聚碳酸酯放在鼓风干燥机中于130℃的温度下干燥5小时,再加入润湿剂,中速混合8分钟后,加入炭黑和分散剂,高速混合搅拌15min,直至混合物料均匀。将混合好的混合物料投入到双螺杆挤出机的加料斗,经熔融挤出,造粒;其中,工艺参数为:一区温度180℃,二区温度200℃,三区温度260℃,四区温度260℃,五区温度250℃,六区温度250℃,七区温度250℃,八区温度240℃,模头温度260℃,物料停留时间3min,压力为20Mpa,螺杆转速425转/min。
实施例3:
本实施例的超黑亮高光泽聚碳酸酯复合材料的组分及其重量百分含量为:
将所有物料称量准确,精确至0.001千克。将聚碳酸酯放在鼓风干燥机中于120℃的温度下干燥4小时,再加入润湿剂,中速混合6分钟后,加入炭黑和分散剂,高速混合搅拌12min,直至混合物料均匀。将混合好的混合物料投入到双螺杆挤出机的加料斗,经熔融挤出,造粒;其中,工艺参数为:一区温度170℃,二区温度190℃,三区温度250℃,四区温度250℃,五区温度240℃,六区温度240℃,七区温度240℃,八区温度230℃,模头温度250℃,物料停留时间3min,压力为15Mpa,螺杆转速425转/min。
实施例4:
本实施例的超黑亮高光泽聚碳酸酯复合材料的组分及其重量百分含量为:
将所有物料称量准确,精确至0.001千克。将聚碳酸酯放在鼓风干燥机中于110℃的温度下干燥3小时,再加入润湿剂,中速混合5钟后,加入炭黑和分散剂,高速混合搅拌10min,直至混合物料均匀。将混合好的混合物料投入到双螺杆挤出机的加料斗,经熔融挤出,造粒;其中,工艺参数为:一区温度160℃,二区温度180℃,三区温度240℃,四区温度240℃,五区温度230℃,六区温度230℃,七区温度230℃,八区温度230℃,模头温度250℃,物料停留时间2min,压力为10Mpa,螺杆转速425转/min。
对比例1:
本实施例的聚碳酸酯复合材料的组分及其重量百分含量为:
聚碳酸酯 98.4%;
EBS 0.8%;
900L 0.8%。
将所有物料称量准确,精确至0.001千克。将聚碳酸酯放在鼓风干燥机中于110℃的温度下干燥3小时,再加入EBS和炭黑,高速混合搅拌15min,直至混合物料均匀。将混合好的混合物料投入到双螺杆挤出机的加料斗,经熔融挤出,造粒;其中,工艺参数为:一区温度160℃,二区温度180℃,三区温度240℃,四区温度240℃,五区温度230℃,六区温度230℃,七区温度230℃,八区温度230℃,模头温度250℃,物料停留时间2min,压力为10Mpa,螺杆转速425转/min。
性能测试:
将制备好的超黑高光泽聚碳酸酯复合材料置于温度为120~130℃的鼓风干燥箱中干燥4~6小时,在海天注塑机上制样。冷却放置24小时后测试,测试标准为美国标准与国际标准。拉伸强度标准:ASTM D638,试样类型为I型,样条尺寸为57mm×13mm×3.2mm(有效尺寸),拉伸速度为50mm/min;弯曲强度标准:ASTM D790,样条尺寸为128mm×13mm×3.2mm,弯曲速度为20mm/min;悬臂梁冲击标准:ASTM D256,样条尺寸为63.5mm×12.7mm×3.2mm,缺口剩余宽度为10.71mm;黑度值(色差仪):样件尺寸为自制的色板45mm×12.5mm×2.0mm;光泽度:GB8807-88(入射角为20°),制件尺寸100mm×100mm。
上述实施例1~4和对比例1制备的聚碳酸酯复合材料的性能分别如表1所示。
|
实施例1 |
实施例2 |
实施例3 |
实施例4 |
对照例 |
PC树脂 |
98.5 |
98.1 |
98.8 |
98.4 |
98.4 |
EFKA-4585 |
0.4 |
0.5 |
0.3 |
0.4 |
0 |
BYK-9077 |
0.3 |
0.4 |
0.2 |
0.3 |
0 |
900L |
0.8 |
1 |
0.7 |
0.9 |
0.8 |
EBS |
0 |
0 |
0 |
0 |
0.8 |
拉伸强度/Mpa |
62.3 |
63.8 |
61.4 |
63 |
62.4 |
断裂伸长率/% |
80.7 |
75.6 |
94.8 |
88.2 |
90.3 |
弯曲强度/Mpa |
94.8 |
95.5 |
93.6 |
94.7 |
94.2 |
弯曲模量/Mpa |
2354.3 |
2420.1 |
2180.2 |
2293 |
2261 |
冲击强度J/m |
652.1 |
590.2 |
687.6 |
647.5 |
638.7 |
L*值 |
25.53 |
24.56 |
26.02 |
25.31 |
29.85 |
200GLOSS |
99.5 |
98.7 |
99.3 |
98.4 |
76.9 |
生产,生活中一般用CIE1976L*、a*、b*色空间或HunterLab色空间来表示颜色。所有颜色都可以用L*a*b*这三个数值表示。明度指数L*(亮度轴),表示黑白,0为黑色,100为白色,0—100之间为灰色。色品指数a*(红绿轴),正值为红色,负值为绿色。色品指数b*(黄蓝轴),正值为黄色,负值为蓝色。
纯PC树脂的20°光泽度一般为96~97°,加入一定比例的炭黑和普通润滑剂后(对照例),光泽度降为76.9°。而用本申请的分散剂与润滑剂后,光泽度均大于98°。这是因为虽同为炭黑900L,但普通润滑剂EBS的润滑和分散性能却远不如EFKA-4548和BYK-9077。EBS作为一般的树脂加工助剂起内外润滑作用,改善了树脂与树脂之间,树脂与螺杆之间的润滑性,但对小粒径的炭黑的分散润滑作用却很小。炭黑因分散不好,会有团聚现象,浮现在色板的表面,而影响表面光泽度。而EFKA-4585是一种丙烯酸嵌段共聚物,与PC树脂的相容性好,再与含亲颜料基团的炭黑专用润湿剂BYK-9077一起协同作用,经高速混合,从而得到高度分散的超黑高光材料。
由上表可知:实施例中的L*值均小于对照例,L*值代表材料颜色的亮度和深浅。一般来说,L*值越小,颜色越深,越明亮,当为黑色时,则表现为颜色越黑亮。这也证明了实施例材料中的炭黑得到了充分的分散,其色彩饱和度得到了充分体现。
由此可见,本发明实施例提供的超黑高光泽聚碳酸酯材料具有非常明显的实际意义,综合性能优异,并且外观超黑,高光泽,能够用于免喷涂、超黑亮的家用电器等外观件。且该超黑高光泽聚碳酸酯材料的制备方法操作方便,材料易得,工艺简单,效果显著,加工成本低,有着广阔的应用前景。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。