CN104962056B - 一种高遮光pc材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的是提供一种高遮光PC材料，即一种具有良好物理性能与在薄壁时仍能高度遮光的材料，从而解决目前遮光PC材料在薄壁时透光度较大的问题。本发明的高遮光PC材料，其组成成分的重量百分配比如下：PC？65-85％，处理钛白粉15-35％，有机硅油1-3％，增韧剂2-5％，润滑剂0.2-1％，抗氧剂0.2-1％。本发明的高遮光PC材料的缺口冲击强度＞50KJ/m2，表面硬度(R标尺)＞110，1.0mm的透光率＜15，热变形温度(1.8MPa)＞120℃。本发明的高遮光PC具有良好的力学性能、冲击强度，良好的光反射和屏蔽效果，可广泛用于液晶显示器反射板、LED灯底座等。

Description

一种高遮光PC材料及其制备方法
技术领域
本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种高遮光PC材料及制造方法。
背景技术
聚碳酸酯(PC)具有良好的机械强度、冲击强度、耐热性、耐低温性等优点，在通用工程塑料中是唯一透明的材料。在机械、汽车、电子电器、光盘等领域应用广泛，是发展最快、应用最广泛的工程塑料之一。随着LED技术的发展和广泛应用，对使用材料提出了更多的要求，如光扩散、光反射等，由于PC材料的耐热性、韧性等各项性能突出，是LED灯材料的首选。为此，我们进行了高遮光PC的研究与开发。
发明内容
本发明的目的是提供一种高遮光PC材料，即一种具有良好物理性能与在薄壁时仍能高度遮光的材料，从而解决目前遮光PC材料在薄壁时透光度较大的问题。
本发明的高遮光PC材料，其组成成分的重量百分配比如下：PC65-85％，处理钛白粉15-35％，有机硅油1-3％，增韧剂2-5％，润滑剂0.2-1％，抗氧剂0.2-1％。
所述的润滑剂优选为双硬脂酸酰胺，抗氧化剂优选为季戊四醇酯
为了获得刚好的效果，对钛白粉进行了处理，具体步骤如下：将钛白粉是将钛白粉于120℃下高速搅拌30min除去吸收的水份，再加入到混有引发剂的苯乙烯和硅油溶液中，继续混合15min后放料冷却备用；其中钛白粉、苯乙烯、硅油、引发剂的重量比为100：1：2：0.1；
所述的引发剂为过氧化异丙苯(DCP)。
本发明的PC材料的制备方法，包括如下的步骤：
1)将引发剂加入到苯乙烯硅油混合溶液中备用；
2)将钛白粉在高速混合机中于120℃下高速搅拌30min，以除去吸收的水份，加入步骤1所得的混合溶液，继续混合15min后放料冷却备用；
3)分别称取PC、增韧剂、抗氧剂等备用；
4)将PC、增韧剂、抗氧剂等加入高速混合机中混合3-5min，再加入处理好的钛白粉，混合5-10min；
5)将步骤4)所得混合物加入到同向双螺杆挤出机挤出造粒，转速为300～400r/min，温度240～265℃，经水槽冷却后切粒包装。
具体实施方式
PC材料本身存在缺口敏感的缺点，加入较多量的无机物钛白粉后，会形成较多的应力集中点，缺口敏感性增加，使材料的性能劣化；钛白粉在树脂中分散不良，会形成较多的麻点等外观不良。本发明的高遮光PC材料中将钛白粉处理后能改变钛白粉的极性，在PC材料中的相容性和分散性提高，在相同的钛白粉浓度时外观、遮光率和性能优于未处理时。
具体的技术方案如下：
1、选取合适粒径和遮盖力的钛白粉，确保高遮光PC材料的遮光率和白度；
2、在钛白粉的表面进行苯乙烯的聚合反应，提高了钛白粉在PC树脂内的分散性和相容性；
3、通过控制高速混合机的温度、转速以及苯乙烯单体和引发剂的用量，来控制苯乙烯的聚合度，增加与PC树脂的相容性；
4、综合考虑高遮光PC材料的性能、遮光率和加工性，确定处理钛白粉和增韧剂的添加比例。
本发明所使用的原料可以使市售的任一款产品，例如PC原料是奇美公司的通用型PC树脂，牌号为PC-110；有机硅油的运动粘度0.001～0.06m2/S；钛白粉为攀枝花钛业生产的金红石型钛白粉，牌号为R-996，苯乙烯为市售(除去阻聚剂)，引发剂为过氧化异丙苯(DCP)。
下面结合实施例对本发明高遮光PC材料及其制备方法进行详细的描述。
实施例1：没有添加本发明制备的处理钛白粉。
本实施例的合金材料的制备方法具体如下：
1)分别称取PC880g、钛白粉100g、抗氧剂4g、润滑剂10g、有机硅油10g备用；
2)将PC、有机硅油加入高速搅拌机混合5min，再依次加入抗氧剂和润滑剂混合均匀，最后加入钛白粉混合5min；
3)将步骤2)所得混合物加入到同向双螺杆挤出机挤出造粒，转速为300～400r/min，温度240～265℃，经水槽冷却后切粒制成高遮光PC材料。
对制成的高遮光PC材料进行拉伸强度、弯曲强度、冲击强度、透光率等指标的检测。
按照实施例1的制备方法，按照下表1的配比进行实施例2-5的高遮光PC材料的制备及指标的分析。
表1：实施例1-5的组份重量配比表
材料配比(WT)％ 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5
PC 88 83 78 73 68
钛白粉 10 15 20 25 30
有机硅油 1 1 1 1 1
润滑剂 1 1 1 1 1
抗氧剂 0.4 0.2 0.2 0.2 0.2
上述的配方中，所有原材料种类与实施例1中相同；硅油的运动粘度为0.001～0.06m2/S，道康宁公司生产，润滑剂为双硬脂酸酰胺，由日本花王公司生产，受阻酚抗氧剂为季戊四醇酯，牌号1010，巴斯夫公司生产
高遮光PC材料的性能如下表：
材料性能 测试标准 单位 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5
拉伸强度 ISO 527 MPa 66.0 65.0 63.0 57.0 55.0
断裂伸长率 ISO 527 ％ 105 98 70 50 36
弯曲强度 ISO 178 MPa 90.0 91.0 87.0 82.0 77.0
缺口冲击强度 ISO 179-2 KJ/m2 40.0 32.0 26.0 21.5 17.5
1.0mm透光率 GB/T2410 ％ 36 32 31 30 28
洛氏硬度 ISO 2039-2 R-scale 117 118 118 116 115
PC树脂的透光率为90％，加入钛白粉后能显著降低PC树脂的透光率，但是单纯添加钛白粉并不能达到透光率小于15％的要求。从上表的测试结果看，添加的钛白粉超过20％后，PC材料的性能迅速下降，而透光率未见明显减少，且钛白粉含量超过35％后材料加工性能下降，因此高遮光PC材料的钛白粉含量控制在20-25％最佳。
对实施例1-5的电镜分析可以看出，钛白粉在PC树脂中的分散很不均匀，有严重的团聚现象，粒径也较大，可以判断出高含量的钛白粉在PC树脂中分散性很差。根据颜料分散的理论，颜料在塑料中的粒径越小，分散性越好，颜料的着色力和遮盖力越强。
为了提高本发明高遮光PC材料中钛白粉的分散性，将钛白粉进行表面处理。
其中处理钛白粉的制备方法如下：1)分别称取钛白粉、苯乙烯、硅油、引发剂，苯乙烯需除去阻聚剂，将引发剂加入到苯乙烯硅油混合溶液备用；
2)将钛白粉在高速混合机中于120℃下高速搅拌30min，以除去吸收的水份，加入步骤1所得的混合溶液，继续混合15min后放料冷却备用
按照下表进行实施例6到实施例10的合金材料的制备：
材料配比(WT)％ 实施例6 实施例7 实施例8 实施例9 实施例10
PC 83 78 75 70 60
处理钛白粉 15 20 20 25 35
硅油 1 1 1 1 1
增韧剂 / / 3 3 3
润滑剂 1 1 1 1 1
抗氧剂 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2
上述配方中，增韧剂采用的是三菱丽阳生产的MBS增韧剂，牌号为S-2001。实施例6-10的测试结果如下：
材料性能 测试标准 单位 实施例6 实施例7 实施例8 实施例9 实施例10
拉伸强度 ISO 527 MPa 65.0 63.0 60.0 58.5 52.0
断裂伸长率 ISO 527 ％ 105 95 110 110 105
弯曲强度 ISO 178 MPa 93.0 92.0 88.0 85.0 80.0
缺口冲击强度 ISO 179-2 KJ/m2 37.0 34.0 55.0 57.0 48.0
1.0mm透光率 GB/T 2410 ％ 25 18 15 13 12
洛氏硬度 ISO 2039-2 R-scale 118 117 115 115 113
对比实施例6、7和实施例2、3可以看出，相同的添加比例时，处理钛白粉的遮光效果要远远好于未处理时。通过电镜的分析可以看出，实施例6-8的钛白粉分散效果好，未有明显的团聚现象，而在实施例10中，钛白粉又有团聚现象发生。因此，将钛白粉的含量控制在20-25％是比较适合的。添加少量的MBS增韧剂后，能显著提高高遮光PC材料的冲击强度，而对材料的其他性能基本没有影响。
综合上述的数据，本发明的高遮光PC材料的缺口冲击强度＞50KJ/m2，表面硬度(R标尺)＞110，1.0mm的透光率＜15，热变形温度(1.8MPa)＞120℃。本发明的高遮光PC具有良好的力学性能、冲击强度，良好的光反射和屏蔽效果，可广泛用于液晶显示器反射板、LED灯底座等。本发明的工艺简单，对钛白粉的处理效果好，类似的工艺还可广泛应用于遮光PC、遮光PC/ABS、遮光PMMA等的生产，同时也可生产加工性、分散性良好、白度高的PC高浓度白色母粒。

Claims (4)

1.一种高遮光PC材料，其组成成分的重量百分配比如下：PC65-85％，处理钛白粉15-35％，有机硅油1-3％，增韧剂2-5％，润滑剂0.2-1％，抗氧剂0.2-1％；
所述的处理钛白粉，其制备方法如下：将钛白粉于120℃下高速搅拌30min除去吸收的水份，再加入到混有引发剂的苯乙烯和硅油溶液中，继续混合15min后冷却完成制备；
其中钛白粉、苯乙烯、硅油、引发剂的重量比为100：1：2：0.1；
所述的引发剂为过氧化异丙苯。
2.如权利要求1所述的PC材料，其特征在于，所述的润滑剂为双硬脂酸酰胺。
3.如权利要求1所述的PC材料，其特征在于，所述的抗氧化剂为季戊四醇酯。
4.权利要求1所述的PC材料的制备方法，包括如下的步骤：
1)将引发剂加入到苯乙烯硅油混合溶液中备用；
2)将钛白粉在高速混合机中于120℃下高速搅拌30min，以除去吸收的水份，加入步骤1)所得的混合溶液，继续混合15min后放料冷却备用；
3)分别称取PC、增韧剂、抗氧剂等备用；
4)将PC、增韧剂、抗氧剂等加入高速混合机中混合3-5min，再加入处理好的钛白粉，混合5-10min；
5)将步骤4)所得混合物加入到同向双螺杆挤出机挤出造粒，转速为300～400r/min，温度240～265℃，经水槽冷却后切粒包装。
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