CN107556729A - 聚碳酸酯复合材料、pc阳光板其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属高分子材料技术领域，具体涉及一种聚碳酸酯复合材料、PC阳光板其制备方法。聚碳酸酯复合材料包括如下质量百分含量的成分：聚碳酸酯87％～99.2％；光致变色粉0.1％～3％；抗紫外线助剂0.1％～1.5％；抗静电剂0.1％～2％；抗冲击助剂0.5％～5％；加工助剂0％～1.5％。该制备方法包括如下步骤：按照上述聚碳酸酯复合材料所含的成分及其含量分别称取各成分原料，并混合处理后得混合物料；将混合物料送入双螺杆挤出机中，经熔融挤出造粒。该聚碳酸酯复合材料同时具有良好的力学性能和保洁性能，以及优异的耐候性和使用寿命，可广泛应用于室外透光材料中。
Description
技术领域
本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种聚碳酸酯复合材料、PC阳光板其制备方法。
背景技术
聚碳酸酯(Polycarbonate，PC)，为分子链中含有碳酸酯基的高分子聚合物，根据酯基的结构可分为脂肪族、芳香族、脂肪族-芳香族等多种类型。其中由于脂肪族和脂肪族-芳香族聚碳酸酯的机械性能较低，从而限制了其在工程塑料方面的应用，芳香族聚碳酸酯性能最好，应用广泛。由于聚碳酸酯结构上的特殊性，现已成为五大工程塑料中增长速度最快的通用工程塑料。聚碳酸酯主要性能缺陷是耐水解稳定性不够高，对缺口敏感，耐刮痕性较差，长期暴露于紫外线中会发黄，容易受某些有机溶剂的侵蚀。
PC阳光板，亦称聚碳酸酯中空板、玻璃卡普隆板、聚碳酸脂板等，是以高性能的工程塑料聚碳酸酯树脂加工而成，具有透明度高、质轻、抗冲击、隔音、隔热、难燃、抗老化等特点。现有室外用的PC阳光板的制备一般以聚碳酸酯为原材料，再加入少量抗氧剂母料，混合均匀后直接挤出阳光板。这样的阳光板具体的功能非常有限，不能充分满足实际需求，针对性和实用价值有限。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种聚碳酸酯复合材料、PC阳光板其制备方法，旨在解决现有聚碳酸酯复合材料的透光率和紫外吸收率差，在室外透光材料中应用受限的技术问题。
为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：
本发明一方面提供一种聚碳酸酯复合材料，以所述聚碳酸酯复合材料的总质量为100％计，所述聚碳酸酯复合材料包括如下质量百分含量的成分：
相应地，本发明提供一种聚碳酸酯复合材料的制备方法，该方法包括如下步骤：
按照上述聚碳酸酯复合材料所含的成分及其含量分别称取各成分原料，并混合处理后得混合物料；
将所述混合物料送入双螺杆挤出机中，经熔融挤出造粒。
本发明另一方面提供一种PC阳光板，所述PC阳光板包括上述聚碳酸酯复合材料。
相应地，本发明提供一种PC阳光板的制备方法，该制备方法包括如下步骤：
按照上述聚碳酸酯复合材料所含的成分及其含量分别称取各成分原料，并混合处理后得混合物料；
将所述混合物料送入单螺杆挤出机中，经熔融挤出板材。
本发明提供的聚碳酸酯复合材料，光致变色粉改变材料的透光率，抗紫外线助剂延长材料使用寿命，抗静电剂降低其表面电阻，抗冲击助剂增强其冲击强度，聚碳酸酯复合材料配方中的各成分及其含量通过协同作用，使聚碳酸酯复合材料同时具有良好的力学性能和保洁性能，以及优异的耐候性和使用寿命，可广泛应用于室外透光材料中。
本发明提供的聚碳酸酯复合材料的制备方法，工艺简单易行，成本低，最终制得的聚碳酸酯复合材料具有很好的力学性能和保洁性能，以及优秀的耐候性和使用寿命，可广泛应用于室外透光材料中。
本发明提供的PC阳光板，因含有本发明特有的聚碳酸酯复合材料，具有以下显著的优点：智能调光，耐候遮挡紫外线，抗静电，寒冷冬天抗冰雹冲击。
具体实施方式
为了使本发明要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，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。
一方面，本发明实施例提供了一种聚碳酸酯复合材料，以该聚碳酸酯复合材料的总质量为100％计，其包括如下质量百分含量的成分：
上述聚碳酸酯复合材料配方中的各成分及其含量通过协同作用，使聚碳酸酯复合材料同时具有良好的力学性能和保洁性能，以及优异的耐候性和使用寿命，可广泛应用于室外透光材料中。
具体地，本发明实施例的聚碳酸酯复合材料中，聚碳酸酯的含量为87％～99.2％，具体可以为87％、90％、93％、96％、99.2％。本实施例选用的聚碳酸酯主要为市面通用的透明树脂，优选粘树脂(如牌号为7022IR的PC树脂)。
具体地，本发明实施例的聚碳酸酯复合材料中，光致变色粉的含量为0.1％～3％，具体可以为0.1％、0.5％、1％、2％、3％。光致变色粉通过遇光变色的原理，使聚碳酸酯复合材料的表面雾度变大，透光率变小，挡住紫外线和部分可见光，做室外材料时，可使室内的人避免暴晒，使人更舒适。在该范围内的光致变色粉纤，可显著降低本实施例的聚碳酸酯复合材料的透光率。优选地，光致变色粉包括螺吡喃类化合物、俘精酸酐类化合物、二芳基乙烯类化合物和偶氮苯类化合物中的至少一种。优选的光致变色粉使聚碳酸酯复合材料的透光率最低。本实施例中，光致变色粉为EE式的双吠喃俘精酸酥化合物。
具体地，本发明实施例的聚碳酸酯复合材料中，抗紫外线助剂的含量为0.1％～1.5％，具体可以为0.1％、0.2％、0.5％、1％、1.5％；在该范围内的抗紫外线助剂，可显著提高本实施例的聚碳酸酯复合材料对紫外线的吸收性，改善其耐候性，进一步延长使用寿命。优选地，该抗紫外线助剂包括水杨酸酯类紫外线吸收剂、苯酮类紫外线吸收剂、苯并三唑类紫外线吸收剂、取代丙烯腈类紫外线吸收剂和受阻胺类紫外线吸收剂中的至少一种。优选的抗紫外线助剂使聚碳酸酯复合材料的使用寿命达到最佳。
具体地，本发明实施例的聚碳酸酯复合材料中，抗静电剂的含量为0.1％～2％，具体可以为0.1％、0.2％、0.5％、1％、2％；在该范围内的抗静电剂，可显著降低本实施例的聚碳酸酯复合材料的表面电阻，从而避免吸附空气中的粉尘，保洁容易。优选地，该抗静电剂为外涂型抗静电剂、表面活性剂类内混型抗静电剂和高分子永久型抗静电剂中的至少一种。优选的抗静电剂(如德国科莱恩SAS93)使聚碳酸酯复合材料的表面电阻最低。
具体地，本发明实施例的聚碳酸酯复合材料中，加工助剂含量0-1.5％。工业化使用的加工助剂可以分为四大类：通用型、高效型、高熔体强度型以及润滑型。通用型加工助剂可以提供平衡的熔体强度和熔体粘度。高效型加工助剂要比通用型加工助剂产生更高的熔体强度，这主要缘于它们更高的聚合物分子量。除此之外，这种类型的加工助剂能改善熔体的均一性和加工速率，即使在高充气体系如管道产品配方中，这种加工助剂也能够提供给最终制品更好的表面质量和尺寸稳定性控制。聚合物类型的润滑剂也就是我们所说的润滑型加工助剂，它可以改善熔体加工性能、金属热脱模、减少熔体破裂以及提高加工效率。本实施例中，加工助剂可根据实际需要选择，主要包括EBS(乙撑双硬脂酰胺)、PE蜡(聚乙烯蜡)和硬脂酸钙中的至少一种，可显著改善聚碳酸酯复合材料的加工效果，减小聚碳酸酯复合材料与料筒内壁和它与螺杆外壁之间的摩擦，降低聚碳酸酯复合材料的粘度。
具体地，本发明实施例的聚碳酸酯复合材料中，抗冲击助剂的含量为0.5％～5％，具体可以为0.5％、1％、2％、3％、5％；抗冲击助剂主要用来改善聚碳酸酯复合材料的耐低温冲击强度，保证-40℃的中型冰雹也砸不坏，在该范围内的抗冲击助剂，可显著提高本实施例的聚碳酸酯复合材料的耐低温冲击强度。优选地，该抗冲击助剂包括MBS(甲基丙烯酸甲酯—丁二烯—苯乙烯三元共聚物)类增韧剂，本实施例为MBS C-223A，该优选的抗冲击助剂使聚碳酸酯复合材料的耐低温冲击强度最大。
相应地，本发明实施例还提供一种聚碳酸酯复合材料的制备方法。该制备方法包括如下步骤：
按照上述聚碳酸酯复合材料所含的成分及其含量分别称取各成分原料，并混合处理后得混合物料；将混合物料送入双螺杆挤出机中，经熔融挤出造粒。
本发明提供的聚碳酸酯复合材料的制备方法，工艺简单易行，成本低，最终制得的聚碳酸酯复合材料具有很好的力学性能和保洁性能，以及优秀的耐候性和使用寿命，可广泛应用于室外透光材料中。
优选地，在上述聚碳酸酯复合材料的制备方法中，双螺杆挤出机的工艺参数为：一区温度190℃-220℃；二区温度210℃-240℃；三区、四区和五区温度均为230℃-260℃；六区、七区、八区和九区温度均为250℃-280℃；模头温度250℃-300℃；机头模压为10MPa-13MPa；双螺杆长径比为25-40；停留时间为2min-3min。该优选的工艺参数制得的聚碳酸酯复合材料性能达到最佳。
另一方面，本发明实施例还提供一种PC阳光板，该PC阳光板包括上述聚碳酸酯复合材料。该PC阳光板因含有本实施例特有的聚碳酸酯复合材料，具有以下显著的优点：智能调光，耐候遮挡紫外线，抗静电，寒冷冬天抗冰雹冲击。
相应地，上述PC阳光板的制备方法包括如下步骤：
按照上述聚碳酸酯复合材料所含的成分及其含量分别称取各成分原料，并混合处理后得混合物料；将混合物料送入单螺杆挤出机中，经熔融挤出板材。最后，可进一步裁切得到室外所需型号的阳光板。
优选地，上述PC阳光板的制备方法中，该单螺杆挤出机的工艺参数为：第一段80℃-260℃；第二段160℃-270℃；第三段200℃-280℃，第四段220℃-280℃，第五段220℃-280℃，模头240℃-300℃，长径比为16-40，停留时间为1min-3min。该优选的工艺参数制得的PC阳光板性能达到最佳。
本发明先后进行过多次试验，现举一部分试验结果作为参考对发明进行进一步详细描述，下面结合具体实施例进行详细说明。
实施例1
一种PC阳光板，制备该PC阳光板的聚碳酸酯复合材料配方见表1中的实施例1。该PC阳光板制备方法包括如下步骤：
按照表1中实施例1的聚碳酸酯复合材料配方所含的成分及其含量分别称取各成分原料，并在混合机中混合2-30分钟后得混合物料；将混合物料送入单螺杆挤出机中，经熔融挤出板材。其中，该单螺杆挤出机的工艺参数为：第一段80℃-260℃；第二段160℃-270℃；第三段200℃-280℃，第四段220℃-280℃，第五段220℃-280℃，模头240℃-300℃，长径比为16-40，停留时间为1min-3min。
实施例2
一种PC阳光板，制备该PC阳光板的聚碳酸酯复合材料配方见表1中的实施例2。该PC阳光板制备方法包括如下步骤：
按照表1中实施例2的聚碳酸酯复合材料配方所含的成分及其含量分别称取各成分原料，并在混合机中混合2-30分钟后得混合物料；将混合物料送入单螺杆挤出机中，经熔融挤出板材。其中，该单螺杆挤出机的工艺参数为：第一段80℃-260℃；第二段160℃-270℃；第三段200℃-280℃，第四段220℃-280℃，第五段220℃-280℃，模头240℃-300℃，长径比为16-40，停留时间为1min-3min。
实施例3
一种PC阳光板，制备该PC阳光板的聚碳酸酯复合材料配方见表1中的实施例3。该PC阳光板制备方法包括如下步骤：
按照表1中实施例3的聚碳酸酯复合材料配方所含的成分及其含量分别称取各成分原料，并在混合机中混合2-30分钟后得混合物料；将混合物料送入单螺杆挤出机中，经熔融挤出板材。其中，该单螺杆挤出机的工艺参数为：第一段80℃-260℃；第二段160℃-270℃；第三段200℃-280℃，第四段220℃-280℃，第五段220℃-280℃，模头240℃-300℃，长径比为16-40，停留时间为1min-3min。
实施例4
一种PC阳光板，制备该PC阳光板的聚碳酸酯复合材料配方见表1中的实施例4。该PC阳光板制备方法包括如下步骤：
按照表1中实施例4的聚碳酸酯复合材料配方所含的成分及其含量分别称取各成分原料，并在混合机中混合2-30分钟后得混合物料；将混合物料送入单螺杆挤出机中，经熔融挤出板材。其中，该单螺杆挤出机的工艺参数为：第一段80℃-260℃；第二段160℃-270℃；第三段200℃-280℃，第四段220℃-280℃，第五段220℃-280℃，模头240℃-300℃，长径比为16-40，停留时间为1min-3min。
表1
性能测试
将上述表1中实施例1-实施例4和对比例中聚碳酸酯复合材料配方获得的PC阳光板进行性能测试：其中，LS108H光学透过率测量仪测试其透光率及紫外线透过率，表面电阻测试仪(ESD Resistance tester)测试其表面电阻，采用ASTM D256:2010规定的方法为标准测试手段，在悬臂梁冲击试验仪上测定-40℃下的缺口悬臂梁冲击强度；最后的测试结果如表2所示。
表2
| 测试项目 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 对比例 |
| 透光率 | 89 | 79 | 83 | 86 | 91 |
| 紫外线透过率 | 5.7％ | 2.1％ | 3.7％ | 4.3％ | 80％ |
| 表面电阻 | 1010 | 106 | 107 | 109 | 1013 |
| 缺口悬臂梁冲击强度-40℃ | 493J/m | 552J/m | 583J/m | 608J/m | 508J/m |
由表2的数据可看出，本实施例的聚碳酸酯复合材料制得的PC阳光板相对对比例，其透光率和紫外线透过率显著降低，即紫外线吸收率最高，且表面电阻最低，冲击强度大，可广泛应用于室外透光材料中。
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。
Claims (10)
1.一种聚碳酸酯复合材料，其特征在于，以所述聚碳酸酯复合材料的总质量为100％计，所述聚碳酸酯复合材料包括如下质量百分含量的成分：
2.如权利要求1所述的聚碳酸酯复合材料，其特征在于，所述光致变色粉包括螺吡喃类化合物、俘精酸醉类化合物、二芳基乙烯类化合物和偶氮苯类化合物中的至少一种。
3.如权利要求1所述的聚碳酸酯复合材料，其特征在于，所述抗紫外线助剂包括水杨酸酯类紫外线吸收剂、苯酮类紫外线吸收剂、苯并三唑类紫外线吸收剂、取代丙烯腈类紫外线吸收剂和受阻胺类紫外线吸收剂中的至少一种。
4.如权利要求1所述的聚碳酸酯复合材料，其特征在于，所述抗静电剂为外涂型抗静电剂、表面活性剂类内混型抗静电剂和高分子永久型抗静电剂中的至少一种。
5.如权利要求1所述的聚碳酸酯复合材料，其特征在于，所述抗冲击助剂包括MBS类增韧剂；和/或
所述加工助剂包括EBS、PE蜡和硬脂酸钙中的至少一种。
6.一种聚碳酸酯复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
按照权利要求1-5任一所述的聚碳酸酯复合材料所含的成分及其含量分别称取各成分原料，并混合处理后得混合物料；
将所述混合物料送入双螺杆挤出机中，经熔融挤出造粒。
7.如权利要求6所述的聚碳酸酯复合材料的制备方法，其特征在于，所述双螺杆挤出机的工艺参数为：一区温度190℃-220℃；二区温度210℃-240℃；三区、四区和五区温度均为230℃-260℃；六区、七区、八区和九区温度均为250℃-280℃；模头温度250℃-300℃；机头模压为10MPa-13MPa；双螺杆长径比为25-40；停留时间为2min-3min。
8.一种PC阳光板，其特征在于，所述PC阳光板包括如权利要求1-5任一所述的聚碳酸酯复合材料。
9.一种PC阳光板的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
按照权利要求1-5任一所述的聚碳酸酯复合材料所含的成分及其含量分别称取各成分原料，并混合处理后得混合物料；
将所述混合物料送入单螺杆挤出机中，经熔融挤出板材。
10.如权利要求9所述的PC阳光板的制备方法，其特征在于，所述单螺杆挤出机的工艺参数为：第一段80℃-260℃；第二段160℃-270℃；第三段200℃-280℃，第四段220℃-280℃，第五段220℃-280℃，模头240℃-300℃，长径比为16-40，停留时间为1min-3min。
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