CN102585471A - 一种长效夜光工程塑料及其制备方法 - Google Patents

一种长效夜光工程塑料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种夜光工程塑料，其组分按重量份数表示主要包括：工程塑料89～94；长效夜光粉5～10；抗氧剂0.1～0.3；扩散剂0.5～0.8。本发明还提供了一种夜光工程塑料的制备方法，包括以下步骤：(1)将工程塑料在100℃下烘烤4h；(2)称取工程塑料投入混合器中；(3)称取长效夜光粉与扩散剂并将两者混合均匀；(4)将长效夜光粉与扩散剂混合物投入装有工程塑料的混合器中；(5)称取抗氧剂投入混合器中混合15分钟；(6)将混合均匀的复合材料投入单螺杆挤出机的加料斗，经熔融挤出造粒。本发明一种夜光工程塑料由于采用的夜光材料是稀土类长效夜光粉，制成的夜光工程塑料发光时间长、制备工艺简单、安全环保且不易老化。

Description

一种长效夜光工程塑料及其制备方法
【技术领域】
本发明涉及高分子复合材料领域，特别涉及一种夜光工程塑料及其制备方法。
【背景技术】
长效夜光粉是用稀土掺杂铝酸盐的蓄光发光材料，其主要成分为Al2O3：(Eu、La、Dy)。长效夜光粉在可见光照射后，可将吸收的光能转化后存储在晶格中，在暗处被稀土元素启动释放出光能而发光，发光亮度衰减到人的肉眼观察下限的时间可达70小时以上，化学性质稳定，吸光、蓄光、发光可重复进行，使用寿命可达20年以上，该类材料无毒害、不含放射性、生产过程也无有害物质产生。
目前，国内外普遍使用的夜光材料主要是以硫化物ZnS，SrS或CaS为基质制成的夜光粉，发出绿光和黄光。SrS与CaS材料易潮解，给广泛应用带来困难，而以ZnS为基质的夜光材料的余辉时间只有1～3小时，而且在强光和紫外光的照射下或者潮湿空气中容易变质发黑，所以在实际应用中受到限制。现有技术的夜光塑胶，通常是在塑胶制品表面涂覆夜光涂料，镶嵌或粘贴发光体等方法，其缺点是发光时间短、工艺复杂、成本高、寿命短。另外，由于硫化物本身具有毒性，不符合环保的要求。
现有技术的夜光塑料，主要是采用以硫化物为基质的夜光粉和塑胶直接搅拌混合后注塑成型的，然后再用红外线烘烤。此方法在实际生产中容易出现以下问题：1.因夜光粉密度较大和塑胶直接搅拌混合，混合不均匀；2、用直接搅拌混合的塑胶只能通过红外线加热，生产条件受限制；3、夜光粉易吸潮变黑，此方法生产的夜光塑料容易老化。
【发明内容】
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种夜光工程塑料，该夜光工程塑料发光时间长、制备工艺简单、安全环保且不容易老化。
为达到上述目的，本发明提供一种夜光工程塑料，其特征在于，其组分按重量份数表示主要包括：
工程塑料89～94；
长效夜光粉5～10；
抗氧剂0.1～0.3；
扩散剂0.5～0.8。
较佳地，该工程塑料为PC(聚碳酸酯)、PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)、ABS(丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物)中的任何一种或者PC/PMMA/ABS的任意比例的合金。
较佳地，该PC为分子量为30000-60000的芳香族聚碳酸酯。
较佳地，该PMMA为挤出级，其分子量较低，柔性高。
较佳地，该长效夜光粉为稀土掺杂铝酸盐的蓄光发光材料，其主要成分为Al2O3：(Eu、La、Dy)，其细度在2～20um。
较佳地，该抗氧剂为多元受阻酚型抗氧剂。
较佳地，该扩散剂为矿物油。
本发明还提供了一种上述夜光工程塑料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将工程塑料在100℃下烘烤4h；
(2)称取工程塑料投入混合器中；
(3)称取长效夜光粉与扩散剂并将两者混合均匀；
(4)将长效夜光粉与扩散剂混合物投入装有工程塑料的混合器中；
(5)称取抗氧剂投入混合器中混合15分钟；
(6)将混合均匀的复合材料投入单螺杆挤出机的加料斗，经熔融挤出造粒。加工工艺为：单螺杆的一区温度210-250℃，二区温度225-265℃，三区温度225-265℃，四区温度225-265℃，五区温度225-265℃，机头温度220-260℃，停留时间2-3min，压力为10-16MPa。
相较于现有技术，本发明采用工程塑料PC、PMMA、ABS或PC/PMMA/ABS的任意比例的合金为基体，与长效夜光粉、抗氧剂及扩散剂混合均匀后，通过单螺杆挤出机熔融挤出造粒。由于采用的是稀土类长效夜光粉，本发明制成的夜光工程塑料发光时间长、制备工艺简单、安全环保且不易老化。本发明采用单螺杆挤出机挤出造粒，对材料的剪切力小，制备的夜光工程塑料颜色均匀且性能稳定。
【具体实施方式】
下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明：
在下列实施例的复合材料配方中，PC选用GE公司的产品，牌号为141R，ABS选用奇美公司的产品，牌号为PA-758，PMMA选用南通丽阳公司的产品，牌号为VH001；长效夜光粉为稀土掺杂铝酸盐的蓄光发光材料，综合其发光效果和材料的力学性能，推荐细度在2～20um，选用的是千色变公司的产品，牌号为HL-2D；抗氧剂为多元受阻酚型，选用Ciba公司的产品，牌号为1076；扩散剂采用环保型白油，选用克拉玛依公司的产品，牌号为KN4010。
实施例1
将PC在100℃下烘烤4h后，按以下重量份数分别称取各组分：
PC                93.3；
长效夜光粉        8；
抗氧剂            0.2；
白油            0.5。
先将称取的PC投入搅拌桶中，再将称取的长效夜光粉与白油混合均匀后投入装有PC的搅拌桶，最后加入称取的抗氧剂，混合15分钟，再将该混合均匀的复合材料加入单螺杆挤出机的投料斗内，经熔融挤出造粒。其中，螺杆各加温区温度设置分别为：一区：250℃；二区：265℃；三区：265℃；四区：265℃；五区：265℃；机头：260℃；停留时间2-3min，压力11MPa。
实施例2
将PMMA在100℃下烘烤4h后，按以下重量份数分别称取各组分：
PMMA              89.3；
长效夜光粉        10；
抗氧剂            0.2；
白油              0.5。
先将称取的PMMA投入搅拌桶中，再将称取的长效夜光粉与白油混合均匀后投入装有PMMA的搅拌桶，最后加入称取的抗氧剂，混合15分钟，再将该混合均匀的复合材料加入单螺杆挤出机的投料斗内，经熔融挤出造粒。其中，螺杆各加温区温度设置分别为：一区：210℃；二区：225℃；三区：225℃；四区：225℃；五区：225℃；机头：220℃；停留时间2-3min，压力12MPa。
实施例3
将ABS在100℃下烘烤4h后，按以下重量份数分别称取各组分：
ABS                91.3；
长效夜光粉         10；
抗氧剂             0.2；
白油               0.5。
先将称取的ABS投入搅拌桶中，再将称取的长效夜光粉与白油混合均匀后投入装有ABS的搅拌桶，最后加入称取的抗氧剂，混合15分钟，再将该混合均匀的复合材料加入单螺杆挤出机的投料斗内，经熔融挤出，造粒。其中，螺杆各加温区温度设置分别为：一区：230℃；二区：245℃；三区：245℃；四区：245℃；五区：245℃；机头：240℃；停留时间2-3min，压力13MPa。
实施例4
将PC及ABS在100℃下烘烤4h后，按以下重量份数分别称取各组分：
PC              64.3；
ABS             25；
长效夜光粉      10；
抗氧剂          0.2；
白油            0.5。
先将称取的PC及ABS投入搅拌桶中，再将称取的长效夜光粉与白油混合均匀后投入装有PC及ABS的搅拌桶，最后加入称取的抗氧剂，混合15分钟，再将该混合均匀的复合材料加入单螺杆挤出机的投料斗内，经熔融挤出，造粒。其中，螺杆各加温区温度设置分别为：一区：215℃；二区：230℃；三区：230℃；四区：230℃；五区：230℃；机头：225℃；停留时间2-3min，压力14MPa。
实施例5
将PC及PMMA在100℃下烘烤4h后，按以下重量份数分别称取各组分：
PC              66.3；
ABS             25；
长效夜光粉      8；
抗氧剂          0.2；
白油            0.5。
先将称取的PC及PMMA投入搅拌桶中，再将称取的长效夜光粉与白油混合均匀后投入装有PC及PMMA的搅拌桶，最后加入称取的抗氧剂，混合15分钟，再将该混合均匀的复合材料加入单螺杆挤出机的投料斗内，经熔融挤出，造粒。其中，螺杆各加温区温度设置分别为：一区：225℃；二区：240℃；三区：240℃；四区：240℃；五区：240℃；机头：235℃；停留时间2-3min，压力14MPa。
实施例6
将PMMA及ABS在100℃下烘烤4h后，按以下重量份数分别称取各组分：
PMMA            46.3；
ABS             45；
长效夜光粉      8；
抗氧剂          0.2；
白油            0.5。
先将称取的PMMA及ABS投入搅拌桶中，再将称取的长效夜光粉与白油混合均匀后投入装有PMMA及ABS的搅拌桶，最后加入称取的抗氧剂，混合15分钟，再将该混合均匀的复合材料加入单螺杆挤出机的投料斗内，经熔融挤出，造粒。其中，螺杆各加温区温度设置分别为：一区：235℃；二区：250℃；三区：250℃；四区：250℃；五区：250℃；机头：245℃；停留时间2-3min，压力15MPa。
实施例7
将PC、PMMA及ABS在100℃下烘烤4h后，按以下重量份数分别称取各组分：
PC               44.3
PMMA             25；
ABS              25；
长效夜光粉        5；
抗氧剂            0.2；
白油              0.5。
先将称取的PC、PMMA及ABS投入搅拌桶中，再将称取的长效夜光粉与白油混合均匀后投入装有PC、PMMA及ABS的搅拌桶，最后加入称取的抗氧剂，混合15分钟，再将该混合均匀的复合材料加入单螺杆挤出机的投料斗内，经熔融挤出，造粒。其中，螺杆各加温区温度设置分别为：一区：245℃；二区：260℃；三区：260℃；四区：260℃；五区：260℃；机头：255℃；停留时间2-3min，压力16MPa。
实施例1～7的配方及材料性能见表1：
表1
  组成   实施例1   实施例2   实施例3   实施例4   实施例5   实施例6   实施例7
  PC(％)   93.3   64.3   66.3   44.3
  PMMA(％)   89.3   25   46.3   25
  ABS(％)   91.3   25   45   25
  长效夜光粉(％)   6   10   8   10   8   8   5
  抗氧剂(％)   0.2   0.2   0.2   0.2   0.2   0.2   0.2
  白油(％)   0.5   0.5   0.5   0.5   0.5   0.5   0.5
  拉伸强度(MPa)   57   65   41   49   66   55   63
  弯曲强度(MPa)   88   89   79   82   88   80   83
  弯曲模量(MPa)   2812   2965   2332   2855   2895   2755   2866
  缺口冲击强度(KJ/m2)   30   5   12   20   15   8   9
  透光率％   41   46   25   18   40   35   16
  夜光余晖时间(h)   27   35   31   32   28   29   18
相较于现有技术，本发明采用工程塑料PC、PMMA、ABS或PC/PMMA/ABS的任意比例的合金为基体，与长效夜光粉、抗氧剂及扩散剂，通过单螺杆挤出机熔融挤出造粒。由于采用的是稀土类夜光粉，本发明制成的夜光工程塑料发光时间长、制备工艺简单、安全环保且不易老化。本发明采用单螺杆挤出机挤出造粒，对材料的剪切力小，制备的夜光工程塑料颜色均匀且性能稳定。
需指出的是，本发明不限于上述实施方式，任何熟悉本专业的技术人员基于本发明技术方案对上述实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，都落入本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种夜光工程塑料，其特征在于，其组分按重量份数表示主要包括：
工程塑料            89～94；
长效夜光粉          5～10；
抗氧剂              0.1～0.3；
扩散剂              0.5～0.8。
2.如权利要求1所述的夜光工程塑料，其特征在于：所述工程塑料为PC、PMMA或ABS任意一种。
3.如权利要求1所述的夜光工程塑料，其特征在于：所述工程塑料为PC/PMMA/ABS任意比例的合金。
4.如权利要求2或3所述的夜光工程塑料，其特征在于：所述PC为分子量为30000-60000的芳香族聚碳酸酯。
5.如权利要求2或3所述的夜光工程塑料，其特征在于：所述PMMA为挤出级，其分子量较低，柔性高。
6.如权利要求1所述的夜光工程塑料，其特征在于：所述长效夜光粉为稀土掺杂铝酸盐的蓄光发光材料，其主要成分为Al2O3：(Eu、La、Dy)。
7.如权利要求6所述的夜光工程塑料，其特征在于：所述长效夜光粉的细度为2～20um。
8.如权利要求1所述的夜光工程塑料，其特征在于：所述抗氧剂为多元受阻酚型抗氧剂。
9.如权利要求1所述的夜光工程塑料，其特征在于：所述扩散剂为矿物油。
10.一种如权利要求1所述的夜光工程塑料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将工程塑料在100℃下烘烤4h；
(2)称取工程塑料投入混合器中；
(3)称取长效夜光粉与扩散剂并将两者混合均匀；
(4)将长效夜光粉与扩散剂的混合物投入该混合器中；
(5)称取抗氧剂投入该混合器中混合15分钟；
(6)混合均匀的复合材料投入单螺杆挤出机的加料斗，经熔融挤出造粒。加工工艺为：单螺杆的一区温度210-250℃，二区温度225-265℃，三区温度225-265℃，四区温度225-265℃，五区温度225-265℃，机头温度220-260℃，停留时间2-3min，压力为10-16MPa。
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