CN102690508B - 一种不透光透红外线聚碳酸酯材料及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种不透光透红外线的聚碳酸酯材料及制备方法，该聚碳酸酯材料包括97.6-99.2％重量的PC树脂，0.5-2％重量的红外透射材料和0.3-0.4％重量的可见光吸收剂。采用本发明的方法和配方生产的聚碳酸酯树脂大大改善了其对红外波的透射能力，同时保持了PC树脂优异的力学性能，材料的耐热及机械强度，断裂伸长率也没有损耗。

Description

一种不透光透红外线聚碳酸酯材料及制备方法
技术领域
本发明涉及高分子材料领域，特别涉及一种聚碳酸酯。该材料可以透红外线但不能透过可见光。
背景技术
可见光的波长范围在770～350纳米之间。波长不同的电磁波，引起人眼的颜色感觉不同。770～622nm，感觉为红色；622～597nm，橙色；597～577nm，黄色；577～492nm，绿色；492～455nm，蓝靛色；455～350nm，紫色。
在光谱中波长自0.76至400微米的一段称为红外线，可分为三部分，即近红外线，波长为(0.75-1)～(2.5-3)μm；中红外线，波长为(2.5-3)～(25-40)μm；远红外线，波长为(25-40)～1000μm。红外线虽然不能被人看见，但由于其能量比较集中，因此，当红外线比较强的时候，人可以感受到热，一个热源通过辐射释放能量一般都可以通过红外线释放。
红外透射材料是对红外线透过率高的材料，可以分为晶体、玻璃、透明陶瓷、塑料等种类。
透红外晶体材料包括离子晶体和半导体晶体两种。离子晶体主要包括卤族化合物晶体、碱土-卤族化合物晶体、无机盐晶体和某些氧化物晶体。
透红外玻璃主要有以下几种：硅酸盐玻璃、铝酸盐玻璃、镓酸盐玻璃等。
氧化铝透明陶瓷不只是透过近红外，而且还可以透过可见光。稀有金属氧化物陶瓷是一类耐高温的红外光学材料，其中的代表是氧化钇透明陶瓷。
某些塑料在红外区也有良好的透过率。常见的透红外塑料有甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯、高密度聚乙烯、聚四氟乙烯和聚异戊二烯等。
双酚A型聚碳酸酯(PC)分子链中含有酯基，苯环和饱和C-H键。这些官能团一直处于弯曲、伸缩振动，所以其对红外波存在明显吸收，其红外透射率不高。若应用于红外领域，需对此进行改性。
发明内容
有鉴于此，本发明要解决的技术问题是解决聚碳酸酯红外透射率不高的不足，提供一种不透光透红外线的聚碳酸酯材料及制备方法。
本发明是这样实现的，一种不透光透红外线的聚碳酸酯材料，包括如下重量份数的组分：
PC树脂           97.6-99.2％；
红外透射材料     0.5-2％；
可见光吸收剂     0.3-0.4％。
进一步的，上述的不透光透红外线的聚碳酸酯材料中：所述的PC树脂为：双酚A型芳香族聚碳酸酯，分子量为25000-30000。
进一步的，上述的不透光透红外线的聚碳酸酯材料中：所述的红外透射材料为：单晶系碱金属卤化物或半导体材料，具体为分析纯的晶体溴化钾与碘化铯复配，复配重量比为1∶1。
进一步的，上述的不透光透红外线的聚碳酸酯材料中：可见光吸收剂为炭黑、黄粉、红粉、蓝粉的复配体。复配重量比为：1∶5∶5∶10。
进一步的，上述的不透光透红外线的聚碳酸酯材料中：所述的炭黑平均粒径为15nm。
进一步的，上述的不透光透红外线的聚碳酸酯材料中：所述黄粉为巴斯夫溶剂黄Y-157。
进一步的，上述的不透光透红外线的聚碳酸酯材料中：所述的红粉为颜料红195#；所述的蓝粉为油溶蓝104#。
本发明还提供一种上述的不透光透红外的聚碳酸酯材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤A、将称好重量的PC树脂放在鼓风干燥机中于110℃-130℃的温度下干燥3-5小时；
步骤B、在干燥后的PC树脂中加入称好重量的红外透射材料和可见光吸收剂，进行混合5-8分钟，直至物料均匀；
步骤C、挤出造粒，冷却切粒即可。
其中：步骤C中是采用同向齿合双螺杆挤出机进行造粒，其工艺参数为：一区温度180-200℃，二区温度200-230℃，三区温度250-270℃，四区温度250-270℃，五区温度240-260℃，六区温度230-250℃，七区温度230-250℃，八区温度230-240℃，模头温度250-270℃，物料停留时间2～3min，压力为10-20MPa，螺杆转速430转/min。
通过采用本发明的方法和配方生产的聚碳酸树脂经过实验可以知道大大改善了其对红外波的透射能力，同时保持了PC树脂优异的力学性能，材料的耐热及机械强度，断裂伸长率也没有损耗。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，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。
本发明的所有实施例中：PC树脂均采用拜耳公司的2805，是一种双酚A型芳香族聚碳酸酯，其分子量为25000-30000。
红外透射材料主要为单晶系碱金属卤化物或半导体材料。其在2微米至60微米的红外区透射率很高，可达90％。能够弥补塑胶材料的红外透射能力差的问题。溴化钾的透射长波限为38微米，折射率为1.54；碘化铯的透射长波限为60微米，折射率为1.73，而聚碳酸酯的折射率为1.58-1.59。一般折射率相差越小，被反射的红外线越少，透过的红外线则越多；而碘化铯的透射长波限远大于溴化钾，从而增大了远红外区的透射能力，所以本申请实施例中选用分析纯的晶体溴化钾与碘化铯复配，复配重量比为1∶1。
可见光吸收剂为炭黑、黄粉、红粉、蓝粉的复配体。其中炭黑为韩国KCB公司的900L，其平均粒径为15nm，可最大程度的吸收可见光；黄粉为巴斯夫溶剂黄Y-157，色相偏红相，耐温性高，着色力强，耐酸，耐碱性为A，耐光性好；红粉为颜料红195#；蓝粉为油溶蓝104#，呈红光蓝，耐热达340℃。其四者的重量复配比例依次为：1∶5∶5∶10。
实施例1：
将称好97.6份的拜耳公司的2805，放在鼓风干燥机中于110℃-130℃的温度下干燥3-5小时。然后再加入2份分析纯的晶体溴化钾与碘化铯复配，复配重量比为1∶1的红外透射材料，0.4份炭黑、黄粉、红粉、蓝粉的复配体重量复配比例依次为：1∶5∶5∶10的可见光吸收剂混合5-8分钟，直至物料均匀，再采用同向齿合双螺杆挤出机经挤出造粒，冷却切粒即可。工艺参数为：一区温度180-200℃，二区温度200-230℃，三区温度250-270℃，四区温度250-270℃，五区温度240-260℃，六区温度230-250℃，七区温度230-250℃，八区温度230-240℃，模头温度250-270℃，物料停留时间2～3min，压力为10-20MPa，螺杆转速430转/min。
实施例2
该实施例采用的原料的成份和工艺过程与实施例1相同，只是各组份所占的比例如下：PC树脂98.2份，红外透射材料1.5份，可见光吸收剂0.3份。
实施例3
该实施例采用的原料的成份和工艺过程与实施例1相同，只是各组份所占的比例如下：PC树脂98.7份，红外透射材料1份，可见光吸收剂0.3份。
实施例4
该实施例采用的原料的成份和工艺过程与实施例1相同，只是各组份所占的比例如下：PC树脂99.1份，红外透射材料0.5份，可见光吸收剂0.4份。
为了展示发明效果，本次还通过上面相同的工艺流程生产一种对照例，所采用的原料如下：PC树脂99.6份，可见光吸收剂0.4份。
将制备好的红外透射PC置于温度为120-130℃的鼓风干燥箱中干燥4-6小时，在海天注塑机上制样。冷却放置24小时候后测试，测试标准为美国标准。拉伸强度标准：ASTM D638，试样类型为I型，样条尺寸为57mm*13mm*3.2mm(有效尺寸)，拉伸速度为50mm/min；弯曲强度标准：ASTM D790，样条尺寸为128mm*13mm*3.2mm，弯曲速度为20mm/min；悬臂梁冲击标准：ASTM D256，样条尺寸为63.5mm*12.7mm*3.2mm；缺口剩余宽度为10.71mm；透光度(分光光度计)：样条尺寸为自制的色板45mm*12.5mm*2.0mm；热变形温度标准：ASTM D648/载荷1.82MPa，样条尺寸为128mm*13mm*6.4mm。
从下面的试验结果对照表可知：红外透射材料的加入大大改善了聚碳酸酯对红外波的透射能力(对照例的红外透射率仅为35.8％，改善后均大于87％)，同时保持了PC树脂优异的力学性能，材料的耐热及机械强度，断裂伸长率也没有损耗。
本申请提供了一种不透光透红外线PC材料及其制备方法，粒子外观为黑色，不透明。主要应用于红外仪器的窗口、滤光片的基材、整流罩、调制盘、红外光学材料等。本方法操作方便，成本低廉，工艺简单，效果显著，有着广阔的应用前景。
试验结果对照表

Claims (8)

1.一种不透光透红外线的聚碳酸酯材料，其特征在于：包括如下重量份数的组分：
PC树脂     97.6-99.2％；
红外透射材料    0.5-2％；
可见光吸收剂    0.3-0.4％；
所述的红外透射材料为：分析纯的晶体溴化钾与碘化铯复配，复配重量比为1：1。
2.根据权利要求1所述的不透光透红外线的聚碳酸酯材料，其特征在于：所述的PC树脂为：双酚A型芳香族聚碳酸酯，分子量为25000-30000。
3.根据权利要求1所述的不透光透红外线的聚碳酸酯材料，其特征在于：可见光吸收剂为炭黑﹑黄粉﹑红粉﹑蓝粉的复配体，复配重量比为：1：5：5：10。
4.根据权利要求3所述的不透光透红外线的聚碳酸酯材料，其特征在于：所述的炭黑平均粒径为15nm。
5.根据权利要求3所述的不透光透红外线的聚碳酸酯材料，其特征在于：所述黄粉为巴斯夫溶剂黄Y-157。
6.根据权利要求3所述的不透光透红外线的聚碳酸酯材料，其特征在于：所述的红粉为颜料红195#；所述的蓝粉为油溶蓝104#。
7.一种根据权利要求1至6中任一所述的不透光透红外线的聚碳酸酯材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤A、将称好重量的PC树脂放在鼓风干燥机中于110℃-130℃的温度下干燥3-5小时；
步骤B、在干燥后的PC树脂中加入称好重量的红外透射材料和可见光吸收剂，进行混合5-8分钟，直至物料均匀；
步骤C、挤出造粒，冷却切粒即可。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于：步骤C中是采用同向齿合双螺杆挤出机进行造粒，其工艺参数为：一区温度180-200℃，二区温度200-230℃，三区温度250-270℃，四区温度250-270℃，五区温度240-260℃，六区温度230-250℃，七区温度230-250℃，八区温度230-240℃，模头温度250-270℃，物料停留时间2～3min，压力为10-20MPa,螺杆转速430转/min。
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