CN103772940A - 一种耐光老化的光扩散聚碳酸酯复合材料及其制备方法 - Google Patents

一种耐光老化的光扩散聚碳酸酯复合材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种耐光老化的光扩散聚碳酸酯复合材料及制备方法，该复合材料由聚碳酸酯粒料700～900份，聚碳酸酯粉料100～300份，光扩散剂0.5～5份，光稳定剂2～8份，抗氧剂1～5份，加工助剂0.5～2份按重量份制成。其原料经高速混合及挤出造粒制得的耐光老化的光扩散聚碳酸酯复合材料。本发明的耐光老化的光扩散聚碳酸酯复合材料具有加工成型性好、耐光老化性能好、良好的透光率和雾度等优点。

Description

一种耐光老化的光扩散聚碳酸酯复合材料及其制备方法
 
技术领域
本发明属于聚合物加工技术领域，涉及一种聚碳酸酯复合材料及其制备方法，尤其是涉及一种耐光老化的光扩散聚碳酸酯复合材料及其制备方法。
 
背景技术
聚碳酸酯树脂简称PC，是一种用途广泛的工程塑料。PC树脂具有优异的机械特性、耐冲击性能和电绝缘性能等，使其成为汽车、家电等塑料部件中的理想材料之一；此外PC是一种具有很高的光线透光率的树脂，被广泛用于照明灯罩、车用转速表，车灯、广告牌、广告箱、树脂玻璃、液晶显示屏等领域。
伴随着环保、节能等社会发展需求，未来照明用具需要具有高光效、低能耗等特点，而PC材料具有优良的透光率和雾度，可明显提高照明面积，减轻光源对人眼的伤害，这种新材料将在照明行业中得到广泛的应用。但使用PC纯原料作为透光和照明用材料时，会存在炫目、照明面积有限等问题。另外，由于光源在辐射发光的同时，也会产生大量的热量，导致灯具周边的温度较高，因此，作为照明工程用的塑料部件，不仅要求材料具有良好的耐高温性能，还需要具有优异的耐光老化性能。而普通PC材料的耐光老化性能较差，因此，研制具有耐光老化的光扩散聚碳酸酯复合材料，不仅可以丰富照明工程用材料的选择，提高照明用具的效率；也有利于扩展PC复合材料的应用领域，具有非常重要的经济价值和实用价值。
 
发明内容
本发明的目的是针对PC纯原料作为透光和照明用材料的不足，而提供一种耐光老化的光扩散聚碳酸酯复合材料及其制备方法，制得的复合材料具有良好的耐光老化性能、透光率和雾度。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种耐光老化的光扩散聚碳酸酯复合材料，其特征在于；该复合材料由以下原料按重量份制备而成：
聚碳酸酯粒料          700～900份；
聚碳酸酯粉料          100～300份；
光扩散剂                0.5～5份；
光稳定剂                2～8份；
抗氧剂                  1～5份；
加工助剂                0.5～2份。
进一步，所述的聚碳酸酯粒料在300℃/1.2Kg条件下的熔融指数为5～30g/10min；所述的聚碳酸酯粉料在300℃/1.2Kg条件下的熔融指数为10～20g/10min，聚碳酸酯粉料的粒径范围为10～100um。
所述的光扩散剂为硅系光扩散剂，其外观为球型颗粒、光折射率为1.4～1.5、平均粒径范围为1～5um。
所述的光稳定剂为聚[6-[(1,1,3,3-四甲基丁基)氨基]]-1,3,5-三嗪-2,4-[(2,2,6,6,-四甲基-哌啶基)亚氨基]-1,6-己二撑[(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)亚氨基]（光稳定剂944）、2-(2-羟基-5-甲基-苯基)苯并***（光稳定剂UV-P）、双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯（光稳定剂770DF）和2-（2-羟基-5-叔辛基苯基）苯丙***（光稳定剂5411）中的至少一种。
所述的抗氧剂为β-(3, 5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯（抗氧剂1076）、三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯（抗氧剂168）和四(β-(3, 5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸)季戊四醇酯（抗氧剂1010）按质量比为1:2:1进行混合所得。
所述加工助剂为群青、群青紫和2.5-双(5-叔丁基-2-苯并噁唑基)噻吩（增白剂OB）按质量比73：23：1的混合物。
所述的群青为群青5006、群青紫为群青紫V-10。
本发明的另一个目的是提供上述的耐光老化的光扩散聚碳酸酯复合材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）按配比将聚碳酸酯粒料、聚碳酸酯粉料、光扩散剂、光稳定剂、抗氧剂与加工助剂置于高速混合机进行混合3～15min，得到混合物，其混合机的转速为300～1500rpm；
（2）将步骤（1）所得混合物加入双螺杆挤出机，挤出造粒，得到耐光老化的光扩散聚碳酸酯复合材料粒料，其中双螺杆挤出机的各区温度及螺杆转速分别为：一区温度210～230℃，二区温度220～240℃，三区温度230～250℃，四区温度240～260℃，五区温度250～270℃，六区温度250～270℃，机头温度250～260℃；螺杆转速为200～400r/min。
是为了避免光扩散剂和聚碳酸酯粒料之间出现的粉料团聚现象和分散不均，而造成复合材料出现光斑、亮度不均和透光性差的问题，本发明选用聚碳酸酯粒料和聚碳酸酯粉料进行复配使用，从而提高了光扩散剂在复合材料中的分散性，使复合材料具有良好的透明性、光能损失较小和光线柔和等优点，并扩大发光面。
另外，本发明中所用的聚碳酸酯粒料的熔融指数（300℃,1.2Kg）为5～30g/10min；所述的聚碳酸酯粉料的熔融指数（300℃,1.2Kg）为10～20g/10min、粒径范围为10～100um。从而进一步避免在材料加工成型过程中出现的凹陷、熔接痕、翘曲变形等注塑不良，保证材料具有良好的成型加工性能。
与现有技术相比，本发明具有以下优点及有益效果：
1、本发明采用目前常用的成型加工技术及设备，制备了耐光老化的光扩散聚碳酸酯复合材料，其制备简单、生产成本低。
2、选用聚碳酸酯粒料和聚碳酸酯粒料粉料的复配，可提高光扩散剂在复合材料中的分散性，使复合材料具有良好的透明性、扩大发光面、光能损失较小和光线柔和等优点。
3、选用特定熔融指数的聚碳酸酯粒料和聚碳酸酯粉料进行复配，进一步避免在材料加工成型过程中出现的凹陷、熔接痕、翘曲变形等注塑不良，保证材料具有良好的成型加工性能。
4、本发明中添加光扩散剂和光稳定剂，使光线通过材料时经过多次的折射，发挥光扩散和扩大发光面的作用，达到光线柔和透过光能损失较小的效果。同时加入光稳定剂，使得制得的复合材料具有良好的耐光老化性能。
 
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。
以下实施例所用双螺杆挤出机生产厂家为昆山科信橡塑机械有限公司；
所用注塑机生产厂家为浙江海天机械有限公司；
所用聚碳酸酯粒料生产厂家为帝人株式会社；
所用聚碳酸酯粉料生产厂家为帝人株式会社；
所用光扩散剂迈图TSR900生产厂家为美国迈图高新材料集团；
所用光扩散剂信越X-52-7056A生产厂家为信越集团；
所用光稳定剂944生产厂家为上海绍恩化工有限公司；
所用光稳定剂UV-P和光稳剂770DF生产厂家为巴斯夫中国有限公司；
所用光稳定剂5411生产厂家为美国氰特工业有限公司；
所用抗氧剂1076和抗氧剂168生产厂家为瑞士汽巴公司；
所用抗氧剂1010生产厂家为巴斯夫中国有限公司；
所用群青5006生产厂家为英国好利得颜料公司；
所用群青紫V-10生产厂家为纽碧莱颜料国际贸易(上海)有限公司；
所用增白剂OB生产厂家为上海联本精细化工有限公司。以下实施例所用试剂仅为举例说明，并不用于限制本发明的保护范围，本发明其他实施例仍可选择权利要求范围内的所有可选试剂。如无特别说明，实施例中份数均为重量份。
下面具体实施例中所使用的光扩散剂选用球型颗粒、光折射率为1.4～1.5、平均粒径范围为1～5um的硅系光扩散剂，具体有迈图TSR900和信越X-52-7056A。
所述的抗氧剂为抗氧剂1076：抗氧剂168：抗氧剂1010为1:2:1进行混合所得。
所述群青选用群青5006、群青紫选用群青紫V-10，加工助剂为群青5006、群青紫V-10和增白剂OB按质量比73：23：1进行混合所得。
 
实施例1
（1）将700份聚碳酸酯粒料，300份聚碳酸酯粉料，0.5份光扩散剂迈图TSR9002，2份光稳定剂5411，1份抗氧剂，0.5份加工助剂；将这些原料在高速混合机混合，混合转速为300rpm，混合时间为15min，得到混合物；
（2）将步骤（1）所得混合物加入双螺杆挤出机，挤出造粒，得到耐光老化的光扩散聚碳酸酯复合材料粒料。双螺杆挤出机各区温度及螺杆转速分别为：一区温度210℃，二区温度220℃，三区温度230℃，四区温度240℃，五区温度250℃，六区温度260℃，机头温度250℃；螺杆转速200r/min。所得材料的性能测试结果见表1。
 
实施例2
（1）将800份聚碳酸酯粒料，200份聚碳酸酯粉料，0.5份光扩散剂信越X-52-7056A，2份光稳定剂5411，1份光稳剂944，1份抗氧剂，1份加工助剂；将这些原料在高速混合机混合，混合转速为600rpm，混合时间为12min，得到混合物；
（2）将步骤（1）所得混合物加入双螺杆挤出机，挤出造粒，得到耐光老化的光扩散聚碳酸酯复合材料粒料。双螺杆挤出机包含六个区，其中各区温度及螺杆转速分别为：一区温度220℃，二区温度230℃，三区温度240℃，四区温度250℃，五区温度260℃，六区温度260℃，机头温度250℃；螺杆转速300r/min。所得材料的性能测试结果见表1。
 
实施例3
（1）将900份聚碳酸酯粒料，100份聚碳酸酯粉料，0.5份光扩散剂信越X-52-7056A，0.5份光扩散剂迈图TSR9002，2份光稳定剂944，3份光稳剂UV-P，3份抗氧剂，2份加工助剂；将这些原料在高速混合机混合，混合转速为900rpm，混合时间为9min，得到混合物；
（2）将步骤（1）所得混合物加入双螺杆挤出机，挤出造粒，得到耐光老化的光扩散聚碳酸酯复合材料粒料。双螺杆挤出机包含六个区，其中各区温度及螺杆转速分别为：一区温度230℃，二区温度230℃，三区温度240℃，四区温度260℃，五区温度250℃，六区温度250℃，机头温度255℃；螺杆转速200r/min。所得材料的性能测试结果见表1。
 
实施例4
（1）将700份聚碳酸酯粒料，300份聚碳酸酯粉料，1份光扩散剂迈图TSR9002，3份光稳定剂770DF，2份光稳剂944，4份抗氧剂，0.5份加工助剂；将这些原料在高速混合机混合，混合转速为1200rpm，混合时间为6min，得到混合物；
（2）将步骤（1）所得混合物加入双螺杆挤出机，挤出造粒，得到耐光老化的光扩散聚碳酸酯复合材料粒料。双螺杆挤出机包含六个区，其中各区温度及螺杆转速分别为：一区温度230℃，二区温度240℃，三区温度240℃，四区温度260℃，五区温度270℃，六区温度270℃，机头温度260℃；螺杆转速400r/min。所得材料的性能测试结果见表1。
 
实施例5
（1）将800份聚碳酸酯粒料，200份聚碳酸酯粉料，2份光扩散剂，2份光稳定剂770DF，3份光稳定剂UV-P，3份光稳定剂944，5份抗氧剂，1份加工助剂；将这些原料在高速混合机混合，混合转速为1500rpm，混合时间为3min，得到混合物；
（2）将步骤（1）所得混合物加入双螺杆挤出机，挤出造粒，得到耐光老化的光扩散聚碳酸酯复合材料粒料。双螺杆挤出机包含六个区，其中各区温度及螺杆转速分别为：一区温度220℃，二区温度230℃，三区温度240℃，四区温度250℃，五区温度250℃，六区温度250℃，机头温度245℃；螺杆转速300r/min。所得材料的性能测试结果见表1。
 
实施例6
（1）将900份聚碳酸酯粒料，100份聚碳酸酯粉料，2份光扩散剂迈图TSR9002，3份光扩散剂信越X-52-7056A，3份光稳定剂5411，1份光稳定剂UV-P，3份抗氧剂，2份加工助剂；将这些原料在高速混合机混合，混合转速为800rpm，混合时间为8min，得到混合物；
（2）将步骤（1）所得混合物加入双螺杆挤出机，挤出造粒，得到耐光老化的光扩散聚碳酸酯复合材料粒料。双螺杆挤出机包含六个区，其中各区温度及螺杆转速分别为：一区温度210℃，二区温度220℃，三区温度230℃，四区温度240℃，五区温度250℃，六区温度260℃，机头温度250℃；螺杆转速200r/min。所得材料的性能测试结果见表1。
上述实施例1-6中所得挤出料粒，分别按ASTM标准进行注塑，注塑样条在23℃、相对湿度50%条件下稳定48h后进行测试。透光率和雾度按照ASTM D1003-11e1进行测试，选用试片厚度为2.5mm。耐光老化性能测试在QUV老化试验机中进行，老化循环条件为：8小时光照，波长313nm，强度为0.48W/m2，温度70℃；4小时黑暗，温度50℃，测试结果见表1所示：
表1
Figure DEST_PATH_IMAGE002AA
注：对比样品为PC纯原料，按照相同条件，进行测试后所得结果。
通过表1中的性能测试结果对比可知，本发明制备的耐光老化的光扩散聚碳酸酯复合材料，具有良好的耐光老化性能；其在保持较高透光性的同时，具有很好的光扩散性能，可扩大发光面和达到光线柔和的效果；此外，在保持高雾度的同时，可以根据需要调节出不同的透光率。所以在汽车制造、家电、照明工程用品等领域中，对于光扩散有要求的塑料零部件而言，该耐光老化的光扩散聚碳酸酯复合材料是一种很好的选择，具有很好的实用价值和经济价值。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种耐光老化的光扩散聚碳酸酯复合材料，其特征在于；该复合材料由以下原料按重量份制备而成：
聚碳酸酯粒料          700～900份；
聚碳酸酯粉料          100～300份；
光扩散剂                0.5～5份；
光稳定剂                2～8份；
抗氧剂                  1～5份；
加工助剂                0.5～2份。
2.根据权利要求1所述的一种耐光老化的光扩散聚碳酸酯复合材料，其特征在于：所述的聚碳酸酯粒料在300℃/1.2Kg条件下的熔融指数为5～30g/10min；所述的聚碳酸酯粉料在300℃/1.2Kg条件下的熔融指数为10～20g/10min，聚碳酸酯粉料的粒径范围为10～100um。
3.根据权利要求1所述的一种耐光老化的光扩散聚碳酸酯复合材料，其特征在于：所述的光扩散剂为硅系光扩散剂，其外观为球型颗粒、光折射率为1.4～1.5、平均粒径范围为1～5um。
4.根据权利要求1所述的一种耐光老化的光扩散聚碳酸酯复合材料，其特征在于：所述的光稳定剂为聚[6-[(1,1,3,3-四甲基丁基)氨基]]-1,3,5-三嗪-2,4-[(2,2,6,6,-四甲基-哌啶基)亚氨基]-1,6-己二撑[(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)亚氨基]、2-(2-羟基-5-甲基-苯基)苯并***、双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯和2-（2-羟基-5-叔辛基苯基）苯丙***中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的一种耐光老化的光扩散聚碳酸酯复合材料，其特征在于：所述的抗氧剂为β-(3, 5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯、三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯和四(β-(3, 5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸)季戊四醇酯按质量比为1:2:1进行混合所得。
6.根据权利要求1所述的一种耐光老化的光扩散聚碳酸酯复合材料，其特征在于，所述加工助剂为群青、群青紫和2.5-双(5-叔丁基-2-苯并噁唑基)噻吩按质量比73：23：1的混合物。
7.一种制备如权利要求1～6中任一所述的耐光老化的光扩散聚碳酸酯复合材料的方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）按配比将聚碳酸酯粒料、聚碳酸酯粉料、光扩散剂、光稳定剂、抗氧剂与加工助剂置于高速混合机进行混合3～15min，得到混合物，其混合机的转速为300～1500rpm；
（2）将步骤（1）所得混合物加入双螺杆挤出机，挤出造粒，得到耐光老化的光扩散聚碳酸酯复合材料粒料，其中双螺杆挤出机的各区温度及螺杆转速分别为：一区温度210～230℃，二区温度220～240℃，三区温度230～250℃，四区温度240～260℃，五区温度250～270℃，六区温度250～270℃，机头温度250～260℃；螺杆转速为200～400r/min。
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