CN107868430A - 一种应用于儿童玩具的工程塑料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种应用于儿童玩具的工程塑料及其制备方法，其是在配方中以聚碳酸酯作为主体，并添加了滑石粉、羧基苯甲酸酯、羧基苯甲酸酯、滑石粉及增韧剂等，在制备时先将各原料分别制成一号混合料和二号混合料，再将一号混合料、二号混合料及聚碳酸酯粉加入混合机进行高温搅拌，而后进行挤出造粒，同时严格把控温度、速度等加工参数，以确保各原料之间能够达到“协同增效”的作用，大幅度增加组分的反应效果，使产品具有优异抗冲击性能和韧性，从而确保产品的抗碎裂能力强，经过试验证明，抗冲击性能最高达到最高达到60.2 kJ/㎡，同时还具有优异的弹性性能和拉伸强度，可以使产品能够具有一定的抗变形能力。

Description

一种应用于儿童玩具的工程塑料及其制备方法
技术领域
本发明涉及高分子材料领域，尤其涉及一种应用于儿童玩具的工程塑料及其制备方法。
背景技术
和通用塑料相比，工程塑料在机械性能、耐久性、耐腐蚀性、耐热性等方面能达到更高的要求，而且加工更方便并可替代金属材料。工程塑料被广泛应用于电子电气、汽车、建筑、办公设备、机械、航空航天等行业，以塑代钢、以塑代木已成为国际流行趋势。工程塑料已成为当今世界塑料工业中增长速度最快的领域，其发展不仅对国家支柱产业和现代高新技术产业起着支撑作用，同时也推动传统产业改造和产品结构的调整。在儿童玩具上的应用还较少，普通的儿童玩具用料较少涉及，一方面成本较高，另一方面，玩具的结构相对简单，设计安全也未考虑抗碎裂等问题。
发明内容
为了克服上述问题，本发明提供了一种能够应用于儿童玩具的韧性高的工程塑料及其制备方法。
为实现上述目的，本发明提供的技术方案是：
一种应用于儿童玩具的工程塑料，原料配方为：
聚碳酸酯 56-72重量份；
滑石粉 3-8重量份；
着色剂 6-13重量份；
羧基苯甲酸酯 1-8重量份；
笨基次磷酸钠5-8重量份；
玻璃纤维 2-6重量份；
其余为增韧剂。
优选地，所述原料配方为：
聚碳酸酯 65重量份；
滑石粉 5重量份；
着色剂11重量份；
羧基苯甲酸酯 3重量份；
笨基次磷酸钠7重量份；
玻璃纤维 3重量份；
其余为增韧剂。
具体的，所述滑石粉的粒径为1-10 um。
具体的，所述笨基次磷酸钠的粒径为10-50nm。
一种应用于儿童玩具的工程塑料的制备方法，包括以下步骤：
1）将聚碳酸酯加入塑料粉碎机进行粉碎后备用；
2）将增韧剂、滑石粉及羧基苯甲酸酯均匀加入搅拌机进行高温搅拌，搅拌速度为200r/min，搅拌时间为20min，搅拌温度为200-280℃，得到一号混合料；
3）将笨基次磷酸钠、玻璃纤维及着色剂均匀加入沸腾炉中加热，加热温度为300-420℃，加热时间为40min，得到二号混合料；
4）将一号混合料、二号混合料及聚碳酸酯粉加入混合机中进行三段式高温搅拌均匀，得到基料；其中，第一段搅拌的搅拌速度为30-60r/min，搅拌时间为30-50min，搅拌温度为220-350℃；第二段搅拌的搅拌速度为80-130r/min，搅拌时间为40-70min，搅拌温度为150-180℃；第三段搅拌的搅拌速度为120-180r/min，搅拌时间为30-60min，搅拌温度为110-170℃；
5）将基料置于20-40r/min、温度为350-420℃的螺杆挤出机中熔融，然后挤出造粒，得到复合塑料。
优选地，在步骤2）中，所述的搅拌温度为250℃。
优选地，在步骤3）中，所述的加热温度为370℃。
优选地，在步骤4）中，所述第一段搅拌的搅拌速度为40r/min，搅拌时间为30-50min，搅拌温度为320℃；第二段搅拌的搅拌速度为100r/min，搅拌时间为40-70min，搅拌温度为162℃；第三段搅拌的搅拌速度为160r/min，搅拌时间为30-60min，搅拌温度为134℃。
优选地，在步骤5）中，所述的挤出温度为410℃。
上述技术方案的有益之处在于：
本发明提供了一种应用于儿童玩具的工程塑料及其制备方法，其是在配方中以聚碳酸酯作为主体，并添加了滑石粉、羧基苯甲酸酯、羧基苯甲酸酯、滑石粉及增韧剂等，在制备时先将增韧剂、滑石粉及羧基苯甲酸酯制得一号混合料，然后将笨基次磷酸钠、玻璃纤维及着色剂制得二号混合料，再将一号混合料、二号混合料及聚碳酸酯粉加入混合机进行高温搅拌，而后进行挤出造粒，同时严格把控温度、速度等加工参数，以确保各原料之间能够达到“协同增效”的作用，大幅度增加组分的反应效果，使产品具有优异抗冲击性能和韧性，从而确保产品的抗碎裂能力强，经过试验证明，抗冲击性能最高达到最高达到60.2 kJ/㎡，同时还具有优异的弹性性能和拉伸强度，可以使产品能够具有一定的抗变形能力。
下面将结合具体实施方式对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
具体实施方式
实施例1
一种应用于儿童玩具的工程塑料，原料配方为：
聚碳酸酯 65重量份；
滑石粉 5重量份；
着色剂11重量份；
羧基苯甲酸酯 3重量份；
笨基次磷酸钠7重量份；
玻璃纤维 3重量份；
其余为增韧剂。
具体的，所述滑石粉的粒径为1-10 um。
具体的，所述笨基次磷酸钠的粒径为10-50nm。
一种应用于儿童玩具的工程塑料的制备方法，包括以下步骤：
1）将聚碳酸酯加入塑料粉碎机进行粉碎后备用；
2）将增韧剂、滑石粉及羧基苯甲酸酯均匀加入搅拌机进行高温搅拌，搅拌速度为200r/min，搅拌时间为20min，搅拌温度为250℃，得到一号混合料；
3）将笨基次磷酸钠、玻璃纤维及着色剂均匀加入沸腾炉中加热，加热温度为370℃，加热时间为40min，得到二号混合料；
4）将一号混合料、二号混合料及聚碳酸酯粉加入混合机中进行三段式高温搅拌均匀，得到基料；其中，第一段搅拌的搅拌速度为40r/min，搅拌时间为30-50min，搅拌温度为320℃；第二段搅拌的搅拌速度为100r/min，搅拌时间为40-70min，搅拌温度为162℃；第三段搅拌的搅拌速度为160r/min，搅拌时间为30-60min，搅拌温度为134℃；
5）将基料置于20-40r/min、温度为410℃的螺杆挤出机中熔融，然后挤出造粒，得到复合塑料。
实施例2
如实施例1所述的一种应用于儿童玩具的工程塑料的制备方法，其中部分步骤还可以采用以下工艺：
在步骤2）中，所述的搅拌温度为260℃。
在步骤3）中，所述的加热温度为350℃。
在步骤4）中，所述第一段搅拌的搅拌速度为50r/min，搅拌时间为30-50min，搅拌温度为260℃；第二段搅拌的搅拌速度为90r/min，搅拌时间为40-70min，搅拌温度为170℃；第三段搅拌的搅拌速度为140r/min，搅拌时间为30-60min，搅拌温度为156℃。
在步骤5）中，所述的挤出温度为360℃。
实施例3
如实施例1所述的一种应用于儿童玩具的工程塑料的制备方法，其中部分步骤还可以采用以下工艺：
在步骤2）中，所述的搅拌温度为280℃。
在步骤3）中，所述的加热温度为300℃。
在步骤4）中，所述第一段搅拌的搅拌速度为60r/min，搅拌时间为30-50min，搅拌温度为220℃；第二段搅拌的搅拌速度为80r/min，搅拌时间为40-70min，搅拌温度为180℃；第三段搅拌的搅拌速度为180r/min，搅拌时间为30-60min，搅拌温度为110℃。
在步骤5）中，所述的挤出温度为350℃。
实施例4
如实施例1所述的一种应用于儿童玩具的工程塑料的制备方法，其中部分步骤还可以采用以下工艺：
在步骤2）中，所述的搅拌温度为200℃。
在步骤3）中，所述的加热温度为420℃。
在步骤4）中，所述第一段搅拌的搅拌速度为30r/min，搅拌时间为30-50min，搅拌温度为350℃；第二段搅拌的搅拌速度为130r/min，搅拌时间为40-70min，搅拌温度为150℃；第三段搅拌的搅拌速度为120r/min，搅拌时间为30-60min，搅拌温度为170℃。
在步骤5）中，所述的挤出温度为420℃。
通过以上各实施例，均可制得能够应用于儿童玩具的工程塑料，本发明的技术要点是在配方中以聚碳酸酯作为主体，并添加了滑石粉、羧基苯甲酸酯、羧基苯甲酸酯、滑石粉及增韧剂等，在制备时先将增韧剂、滑石粉及羧基苯甲酸酯制得一号混合料，然后将笨基次磷酸钠、玻璃纤维及着色剂制得二号混合料，再将一号混合料、二号混合料及聚碳酸酯粉加入混合机进行高温搅拌，而后进行挤出造粒，同时严格把控温度、速度等加工参数，以确保各原料之间能够达到“协同增效”的作用，大幅度增加组分的反应效果，使产品具有优异抗冲击性能和韧性，从而确保产品的抗碎裂能力强，经过试验证明，抗冲击性能最高达到最高达到60.2 kJ/㎡，同时还具有优异的弹性性能和拉伸强度，可以使产品能够具有一定的抗变形能力。
性能试验：
试验一：针对注塑后塑料产品的抗冲击性能进行试验。
试验方法：本发明执行国家标准GB/T 1843，按标准要求进行测定。
试验样品：经本发明四个实施例所制得的塑料板，及现有玩具生产用塑料板，采样执行国家标准进行采样。
试验结果如表1所示：
表1： 单位：kJ/㎡
注：表1中系列1-4为本发明上述四个实施例制得的塑料组合物，系列5为现有塑料玩具，重复1-4分别各样品的四次重复采样。
试验结论：
通过表1可以看出，经过本发明记载的技术方案，即配方采用聚碳酸酯 56-72重量份、滑石粉 3-8重量份、着色剂 6-13重量份、羧基苯甲酸酯 1-8重量份、笨基次磷酸钠5-8重量份、玻璃纤维 2-6重量份，其余为增韧剂；在步骤2）中，所述的搅拌温度为200-280℃，在步骤3）中，所述的加热温度为300-420℃，在步骤4）中，所述第一段搅拌的搅拌速度为30-60r/min，搅拌时间为30-50min，搅拌温度为220-350℃，第二段搅拌的搅拌速度为80-130r/min，搅拌时间为40-70min，搅拌温度为150-180℃，第三段搅拌的搅拌速度为120-180r/min，搅拌时间为30-60min，搅拌温度为110-170℃，在步骤5）中，所述的挤出温度为350-420℃；所制得的塑料产品的抗冲击能力，远高于现有玩具用塑料的抗冲击能力，最高达到60.2 kJ/㎡。
试验二：针对注塑后塑料产品的拉伸强度进行试验。
试验方法：本发明执行国家标准GB/T 1040，按标准要求进行测定。
试验样品：经本发明四个实施例所制得的塑料板，及现有玩具生产用塑料板，采样执行国家标准进行采样。
试验结果如表2所示：
表2： 单位：MPa
注：表1中系列1-4为本发明上述四个实施例制得的塑料组合物，系列5为现有塑料玩具，重复1-4分别各样品的四次重复采样。
试验结论：
通过表1可以看出，经过本发明四个实施例记载的技术方案所制得的塑料产品的拉伸器强度均高于现有产品，其中，以实施例1记载的技术方案，即配方采用聚碳酸酯 65重量份、滑石粉 5重量份、着色剂11重量份、羧基苯甲酸酯 3重量份、笨基次磷酸钠7重量份、玻璃纤维 3重量份、其余为增韧剂；在步骤2）中，所述的搅拌温度为250℃，在步骤3）中，所述的加热温度为370℃，在步骤4）中，所述第一段搅拌的搅拌速度为40r/min，搅拌时间为30-50min，搅拌温度为320℃，第二段搅拌的搅拌速度为100r/min，搅拌时间为40-70min，搅拌温度为162℃，第三段搅拌的搅拌速度为160r/min，搅拌时间为30-60min，搅拌温度为134℃，在步骤5）中，所述的挤出温度为410℃；所制得的塑料产品的性能最佳，拉伸强度最高达到82.8 MPa，相比现有产品，提升明显。

Claims (9)

1.一种应用于儿童玩具的工程塑料，其特征在于，原料配方为：
聚碳酸酯 56-72重量份；
滑石粉 3-8重量份；
着色剂 6-13重量份；
羧基苯甲酸酯 1-8重量份；
笨基次磷酸钠5-8重量份；
玻璃纤维 2-6重量份；
其余为增韧剂。
2.如权利要求1所述的一种应用于儿童玩具的工程塑料，其特征在于，原料配方为：
聚碳酸酯 65重量份；
滑石粉 5重量份；
着色剂11重量份；
羧基苯甲酸酯 3重量份；
笨基次磷酸钠7重量份；
玻璃纤维 3重量份；
其余为增韧剂。
3.如权利要求1或2所述的一种应用于儿童玩具的工程塑料，其特征在于：所述滑石粉的粒径为1-10 um。
4.如权利要求1或2所述的一种应用于儿童玩具的工程塑料，其特征在于：所述笨基次磷酸钠的粒径为10-50nm。
5.如权利要求1所述的一种应用于儿童玩具的工程塑料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）将聚碳酸酯加入塑料粉碎机进行粉碎后备用；
2）将增韧剂、滑石粉及羧基苯甲酸酯均匀加入搅拌机进行高温搅拌，搅拌速度为200r/min，搅拌时间为20min，搅拌温度为200-280℃，得到一号混合料；
3）将笨基次磷酸钠、玻璃纤维及着色剂均匀加入沸腾炉中加热，加热温度为300-420℃，加热时间为40min，得到二号混合料；
4）将一号混合料、二号混合料及聚碳酸酯粉加入混合机中进行三段式高温搅拌均匀，得到基料；其中，第一段搅拌的搅拌速度为30-60r/min，搅拌时间为30-50min，搅拌温度为220-350℃；第二段搅拌的搅拌速度为80-130r/min，搅拌时间为40-70min，搅拌温度为150-180℃；第三段搅拌的搅拌速度为120-180r/min，搅拌时间为30-60min，搅拌温度为110-170℃；
5）将基料置于20-40r/min、温度为350-420℃的螺杆挤出机中熔融，然后挤出造粒，得到复合塑料。
6.如权利要求5所述的一种应用于儿童玩具的工程塑料的制备方法，其特征在于：在步骤2）中，所述的搅拌温度为250℃。
7.如权利要求5所述的一种应用于儿童玩具的工程塑料的制备方法，其特征在于：在步骤3）中，所述的加热温度为370℃。
8.如权利要求5所述的一种应用于儿童玩具的工程塑料的制备方法，其特征在于：在步骤4）中，所述第一段搅拌的搅拌速度为40r/min，搅拌时间为30-50min，搅拌温度为320℃；第二段搅拌的搅拌速度为100r/min，搅拌时间为40-70min，搅拌温度为162℃；第三段搅拌的搅拌速度为160r/min，搅拌时间为30-60min，搅拌温度为134℃。
9.如权利要求5所述的一种应用于儿童玩具的工程塑料的制备方法，其特征在于：在步骤5）中，所述的挤出温度为410℃。
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