CN103923396B - 一种三维立体光栅材料及其生产方法 - Google Patents

一种三维立体光栅材料及其生产方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种三维立体光栅材料及其生产方法，三维光栅材料由以下成分按重量百分比制成：聚丙烯：76-83%；聚丙烯改性剂：17-24%；其中，所述聚丙烯改性剂的成分及各成分的重量百分比如下：聚丙烯T30S粉料：94-98%；透明剂：0.1-0.2%；抗氧剂：0.5-2%；脱氧剂：0.8-2%；稳定剂：0.1-0.3%；紫外线吸收剂：0.5-1.5%。本发明提供的三维立体光栅材料及其生产方法，以聚丙烯为原料，能得到的三维立体光栅材料具有透明度高、线数高、稳定性好、成本低等特点。

Description

一种三维立体光栅材料及其生产方法
技术领域
本发明涉及材料技术领域，具体涉及一种三维立体光栅材料及其生产方法。
背景技术
光栅材料是光栅这种特殊透镜按照立体画制作工艺的要求有序地排列于材料上而制成的透明材料体。现有技术中，光栅材料主要有片材、板材、柱镜膜材、狭缝膜材等几种类型，且因片材光栅材料具有材料薄、线数多、成本低等特点，目前市场上，制作三维立体画的主要材料选用片材光栅材料。
片材光栅材料中，根据原材料的不同，还可以分为PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)三维立体光栅材料和PP(聚丙烯)三维立体光栅材料，其中，PET三维立体光栅材料具有透光度好，聚焦准确，折射率固定不发散等特点，用PET片材光栅做出的立体画清晰度高，画面透亮有光泽，价格高，适合高端市场；PP三维立体光栅材料由聚丙烯制成，具有清晰度不高，立体感不强，光泽度低，不透亮，价格低等特点，适合低端市场。
发明内容
本发明的目的是克服以上缺点，提供一种透明度高、线数高、稳定性好、成本低的由PP原料制成的三维立体光栅材料及其生产方法。
本发明的技术方案是：
一种三维立体光栅材料，所述光栅材料由以下成分按重量百分比制成：
聚丙烯：76-83％；
聚丙烯改性剂：17-24％；
其中，所述聚丙烯改性剂的成分及各成分的重量百分比如下：聚丙烯T30S粉料：94-98％；透明剂：0.1-0.2％；抗氧剂：0.5-2％；脱氧剂：0.8-2％；稳定剂：0.1-0.3％；紫外线吸收剂：0.5-1.5％。
进一步地，所述透明剂为山梨醇类增透剂。
进一步地，所述抗氧剂包括四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯和硫代二丙酸二硬脂醇酯，其中，四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯与硫代二丙酸二硬脂醇酯的重量添加比例为1：2-4。
进一步地，所述脱氧剂为连二亚硫酸盐。
进一步地，所述稳定剂为稳定剂77D。
进一步地，所述紫外线吸收剂包括紫外线吸收剂BAD和紫外线吸收剂327，其中，紫外线吸收剂BAD与紫外线吸收剂327的重量添加比例为1：1-2。
一种三维立体光栅材料的生产方法，包括如下步骤：
a、将上述原料中的聚丙烯投入到挤出机，并将其加热到熔融状态；
b、将上述原料中的聚丙烯改性剂加入到挤出机中，并将聚丙烯改性剂与步骤a中熔融状态的聚丙烯充分混合；
c、将步骤b中的原料混合10-30min后，挤出成型的三维立体光栅材料。
进一步地，所述挤出工艺中，调整挤出机机身温度为225-245℃，机头度调整到195-225℃，主机转速为1300-1500r/min；调整三辊压光机中三辊的转速为700-750r/min，三辊的温度分别为上辊45-50℃，中辊45-50℃，下辊42-46℃；机头距中辊距离为160-180mm。
进一步地，所述挤出机的进料口除杂装置，所述除杂装置的滤网为60目X3+80目X2。
本发明提供的三维立体光栅材料及其生产方法，是对PP光栅原材料在通过生产光栅材料的过程中按比例加入配料，使其发生改性，达到提高光栅材料性能的目的；同时，调整挤出机的各参数，使生产工艺参数与制备光栅材料的配方配合，使光栅材料的性能达到最优。通过本发明提供的三维立体光栅材料的生产方法制备得到的光栅材料，具有同一规格的PP光栅材料性能优于PET光栅材料的特点，例：当生产200线数的光栅材料时，光栅材料的透明度大于95％，软化点高于150℃，热变形温度大于110℃；硬度大于100维卡，缺口冲击强度在2.5KG以上，拉伸强度达到31MPa,弯曲模量大于1430MPa。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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作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。
本发明中，透明剂的作用是用来加快聚丙烯结晶速率、增加结晶密度和促使晶粒尺寸微细化。选用的透明剂为第二代山梨醇类PP增透剂，是世界上产耗较大的聚烯烃类PP增透剂，与其它各类增透剂相比，更能够赋予塑料制品优异的透明性、表面光泽度和其它物理机械性能；
抗氧剂选用四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯和硫代二丙酸二硬脂醇酯，其中，四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯是一种多元受阻酚抗氧剂，外观为白色或微黄色结晶粉末；溶于苯、丙酮、氯仿等有机溶剂，微溶于乙醇，不溶于水。耐热水及洗涤剂抽提性好，挥发性低，与大多数聚合物相容性好；具有优异的热稳定性和耐热氧老化性，同时具有不变色、无污染、无嗅无味、无毒高效等特点；硫代二丙酸二硬脂醇酯，外观白色结晶粉末，不溶于水，不污染，不着色，并且挥发性低，热加工损失小，与聚丙烯具有良好的相容性。
实施例1
光栅材料由以下成分制成(总重量按100Kg计算)：
组分 聚丙烯 聚丙烯改性剂
重量(Kg) 76 24
重量百分比(％) 76 24
其中，聚丙烯改性剂的配方如下(总重量按100Kg计算)：
上述聚丙烯改性剂中，透明剂选用山梨醇类PP增透剂；抗氧剂选用四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯；脱氧剂选用连二亚硫酸盐；稳定剂选用稳定剂77D；紫外线吸收剂选用紫外线吸收剂327。
将上述原料用于生产三维立体光栅材料，生产方法如下:
a、将上述原料中的聚丙烯通过进料口投入到挤出机，在螺杆的作用下将聚丙烯原料向前输送，通过挤出机机身温度将聚丙烯原料加热到熔融状态；
b、将上述原料中的聚丙烯改性剂混合后加入到挤出机中，并将聚丙烯改性剂与步骤a中熔融状态的聚丙烯充分混合；
c、将步骤b中的原料混合10min后，挤出成型的三维立体光栅材料。
该挤出工艺中，调整挤出机机身温度为225℃，机头度调整到195℃，主机转速为1300r/min；调整三辊压光机中三辊的转速为750r/min，三辊的温度分别为上辊45℃，中辊50℃，下辊46℃；机头距中辊距离为160mm。
优选地，挤出机的进料口除杂装置，用于去除聚丙烯原料中的杂质，该除杂装置的滤网为60目X3+80目X2。
优选地，挤出工艺中，冷却定型采用冰水冷却，冷却效果好，成型快，透明度高，晶点少，稳定性好。
通过上述工艺生产得到厚度为0.18mm、线数为200线的三维立体光栅材料，透明度为95％，软化点为150℃，热变形温度为110℃；硬度为102维卡，缺口冲击强度为2.5KG，拉伸强度达到31MPa,弯曲模量为1435MPa，其透明度、线数、稳定性等性能均达到PET三维立体光栅材料的性能，且成本比PET光栅材料低2-3倍。
实施例2
光栅材料由以下成分制成(总重量按100Kg计算)：
组分 聚丙烯 聚丙烯改性剂
重量(Kg) 77 23
重量百分比(％) 77 23
其中，聚丙烯改性剂的配方如下(总重量按100Kg计算)：
上述聚丙烯改性剂中，透明剂选用山梨醇类PP增透剂；抗氧剂选用四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯和硫代二丙酸二硬脂醇酯，其中，四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯与硫代二丙酸二硬脂醇酯的重量比例为1:2；脱氧剂选用连二亚硫酸盐；稳定剂选用稳定剂77D；紫外线吸收剂选用紫外线吸收剂BAD和紫外线吸收剂327，其中，紫外线吸收剂BAD与紫外线吸收剂327的重量添加比例为1：1。
将上述原料用于生产三维立体光栅材料，生产方法如下:
a、将上述原料中的聚丙烯通过进料口投入到挤出机，在螺杆的作用下将聚丙烯原料向前输送，通过挤出机机身温度将聚丙烯原料加热到熔融状态；
b、将上述原料中的聚丙烯改性剂混合后加入到挤出机中，并将聚丙烯改性剂与步骤a中熔融状态的聚丙烯充分混合；
c、将步骤b中的原料混合20min后，挤出成型的三维立体光栅材料。
该挤出工艺中，调整挤出机机身温度为230℃，机头度调整到200℃，主机转速为1400r/min；调整三辊压光机中三辊的转速为700r/min，三辊的温度分别为上辊48℃，中辊45℃，下辊42℃；机头距中辊距离为180mm。
优选地，挤出机的进料口除杂装置，用于去除聚丙烯原料中的杂质，该除杂装置的滤网为60目X3+80目X2。
优选地，挤出工艺中，冷却定型采用冰水冷却，冷却效果好，成型快，透明度高，晶点少，稳定性好。
通过上述工艺生产得到厚度为0.18mm、线数为200线的三维立体光栅材料，透明度为95.5％，软化点为155℃，热变形温度为112℃；硬度为100维卡，缺口冲击强度2.57KG，拉伸强度达到32MPa,弯曲模量为1438MPa，其透明度、线数、稳定性等性能均达到PET三维立体光栅材料的性能，且成本比PET光栅材料低2-3倍。
实施例3
光栅材料由以下成分制成(总重量按100Kg计算)：
组分 聚丙烯 聚丙烯改性剂
重量(Kg) 83 17
重量百分比(％) 83 17
其中，聚丙烯改性剂的配方如下(总重量按100Kg计算)：
上述聚丙烯改性剂中，透明剂选用山梨醇类PP增透剂；抗氧剂选用四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯和硫代二丙酸二硬脂醇酯，其中，四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯与硫代二丙酸二硬脂醇酯的重量比例为1:3；脱氧剂选用连二亚硫酸盐；稳定剂选用稳定剂77D；紫外线吸收剂选用紫外线吸收剂BAD和紫外线吸收剂327，其中，紫外线吸收剂BAD与紫外线吸收剂327的重量添加比例为1：2。
将上述原料用于生产三维立体光栅材料，生产方法如下:
a、将上述原料中的聚丙烯通过进料口投入到挤出机，在螺杆的作用下将聚丙烯原料向前输送，通过挤出机机身温度将聚丙烯原料加热到熔融状态；
b、将上述原料中的聚丙烯改性剂混合后加入到挤出机中，并将聚丙烯改性剂与步骤a中熔融状态的聚丙烯充分混合；
c、将步骤b中的原料混合30min后，挤出成型的三维立体光栅材料。
该挤出工艺中，调整挤出机机身温度为240℃，机头度调整到210℃，主机转速为1350r/min；调整三辊压光机中三辊的转速为740r/min，三辊的温度分别为上辊50℃，中辊48℃，下辊43℃；机头距中辊距离为165mm。
优选地，挤出机的进料口除杂装置，用于去除聚丙烯原料中的杂质，该除杂装置的滤网为60目X3+80目X2。
优选地，挤出工艺中，冷却定型采用冰水冷却，冷却效果好，成型快，透明度高，晶点少，稳定性好。
通过上述工艺生产得到厚度为0.18mm、线数为200线的三维立体光栅材料，透明度为95.8％，软化点为153℃，热变形温度为118℃；硬度为105维卡，缺口冲击强度2.6KG，拉伸强度达到34MPa,弯曲模量为1440MPa，其透明度、线数、稳定性等性能均达到PET三维立体光栅材料的性能，且成本比PET光栅材料低2-3倍。
实施例4
光栅材料由以下成分制成(总重量按100Kg计算)：
组分 聚丙烯 聚丙烯改性剂
重量(Kg) 82 18
重量百分比(％) 82 18
其中，聚丙烯改性剂的配方如下(总重量按100Kg计算)：
上述聚丙烯改性剂中，透明剂选用山梨醇类PP增透剂；抗氧剂选用四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯和硫代二丙酸二硬脂醇酯，其中，四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯与硫代二丙酸二硬脂醇酯的重量比例为1:3；脱氧剂选用连二亚硫酸盐；稳定剂选用稳定剂77D；紫外线吸收剂选用紫外线吸收剂BAD和紫外线吸收剂327，其中，紫外线吸收剂BAD与紫外线吸收剂327的重量添加比例为1：1.5。
将上述原料用于生产三维立体光栅材料，生产方法如下:
a、将上述原料中的聚丙烯通过进料口投入到挤出机，在螺杆的作用下将聚丙烯原料向前输送，通过挤出机机身温度将聚丙烯原料加热到熔融状态；
b、将上述原料中的聚丙烯改性剂混合后加入到挤出机中，并将聚丙烯改性剂与步骤a中熔融状态的聚丙烯充分混合；
c、将步骤b中的原料混合15min后，挤出成型的三维立体光栅材料。
该挤出工艺中，调整挤出机机身温度为245℃，机头度调整到225℃，主机转速为1500r/min；调整三辊压光机中三辊的转速为725r/min，三辊的温度分别为上辊47℃，中辊47℃，下辊45℃；机头距中辊距离为170mm。
优选地，挤出机的进料口除杂装置，用于去除聚丙烯原料中的杂质，该除杂装置的滤网为60目X3+80目X2。
优选地，挤出工艺中，冷却定型采用冰水冷却，冷却效果好，成型快，透明度高，晶点少，稳定性好。
通过上述工艺生产得到厚度为0.18mm、线数为200线的三维立体光栅材料，透明度为97％，软化点为158℃，热变形温度为122℃；硬度为108维卡，缺口冲击强度2.58KG，拉伸强度达到33MPa,弯曲模量为1442MPa，其透明度、线数、稳定性等性能均达到PET三维立体光栅材料的性能，且成本比PET光栅材料低2-3倍。
实施例5
光栅材料由以下成分制成(总重量按100Kg计算)：
组分 聚丙烯 聚丙烯改性剂
重量(Kg) 78 22
重量百分比(％) 78 22
其中，聚丙烯改性剂的配方如下(总重量按100Kg计算)：
上述聚丙烯改性剂中，透明剂选用山梨醇类PP增透剂；抗氧剂选用四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯和硫代二丙酸二硬脂醇酯，其中，四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯与硫代二丙酸二硬脂醇酯的重量比例为1:2.5；脱氧剂选用连二亚硫酸盐；稳定剂选用稳定剂77D；紫外线吸收剂选用紫外线吸收剂BAD和紫外线吸收剂327，其中，紫外线吸收剂BAD与紫外线吸收剂327的重量添加比例为1：1.8。
将上述原料用于生产三维立体光栅材料，生产方法如下:
a、将上述原料中的聚丙烯通过进料口投入到挤出机，在螺杆的作用下将聚丙烯原料向前输送，通过挤出机机身温度将聚丙烯原料加热到熔融状态；
b、将上述原料中的聚丙烯改性剂混合后加入到挤出机中，并将聚丙烯改性剂与步骤a中熔融状态的聚丙烯充分混合；
c、将步骤b中的原料混合15min后，挤出成型的三维立体光栅材料。
该挤出工艺中，调整挤出机机身温度为235℃，机头度调整到212℃，主机转速为1420r/min；调整三辊压光机中三辊的转速为718r/min，三辊的温度分别为上辊46℃，中辊49℃，下辊44℃；机头距中辊距离为175mm。
优选地，挤出机的进料口除杂装置，用于去除聚丙烯原料中的杂质，该除杂装置的滤网为60目X3+80目X2。
优选地，挤出工艺中，冷却定型采用冰水冷却，冷却效果好，成型快，透明度高，晶点少，稳定性好。
通过上述工艺生产得到厚度为0.18mm、线数为200线的三维立体光栅材料，透明度为96％，软化点为154℃，热变形温度为120℃；硬度为106维卡，缺口冲击强度2.53KG，拉伸强度达到34MPa,弯曲模量为1439MPa，其透明度、线数、稳定性等性能均达到PET三维立体光栅材料的性能，且成本比PET光栅材料低2-3倍。
实施例6
光栅材料由以下成分制成(总重量按100Kg计算)：
组分 聚丙烯 聚丙烯改性剂
重量(Kg) 80 20
重量百分比(％) 80 20
其中，聚丙烯改性剂的配方如下(总重量按100Kg计算)：
上述聚丙烯改性剂中，透明剂选用山梨醇类PP增透剂；抗氧剂选用四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯和硫代二丙酸二硬脂醇酯，其中，四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯与硫代二丙酸二硬脂醇酯的重量比例为1:4；脱氧剂选用连二亚硫酸盐；稳定剂选用稳定剂77D；紫外线吸收剂选用紫外线吸收剂BAD和紫外线吸收剂327，其中，紫外线吸收剂BAD与紫外线吸收剂327的重量添加比例为1：1.6。
将上述原料用于生产三维立体光栅材料，生产方法如下:
a、将上述原料中的聚丙烯通过进料口投入到挤出机，在螺杆的作用下将聚丙烯原料向前输送，通过挤出机机身温度将聚丙烯原料加热到熔融状态；
b、将上述原料中的聚丙烯改性剂混合后加入到挤出机中，并将聚丙烯改性剂与步骤a中熔融状态的聚丙烯充分混合；
c、将步骤b中的原料混合25min后，挤出成型的三维立体光栅材料。
该挤出工艺中，调整挤出机机身温度为238℃，机头度调整到220℃，主机转速为1480r/min；调整三辊压光机中三辊的转速为732r/min，三辊的温度分别为上辊49℃，中辊46℃，下辊45℃；机头距中辊距离为172mm。
优选地，挤出机的进料口除杂装置，用于去除聚丙烯原料中的杂质，该除杂装置的滤网为60目X3+80目X2。
优选地，挤出工艺中，冷却定型采用冰水冷却，冷却效果好，成型快，透明度高，晶点少，稳定性好。
通过上述工艺生产得到厚度为0.18mm、线数为200线的三维立体光栅材料，透明度为96.4％，软化点为156℃，热变形温度为117℃；硬度为103维卡，缺口冲击强度2.56KG，拉伸强度达到38MPa,弯曲模量为1450MPa，其透明度、线数、稳定性等性能均达到PET三维立体光栅材料的性能，且成本比PET光栅材料低2-3倍。
同理，通过上述工艺也可以生产其它规格的光栅材料，其性能均优于同一规格条件下的PET光栅材料。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的保护范围内所作的任何修改、等同替换等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种三维立体光栅材料，其特征在于，所述光栅材料由以下成分按重量百分比制成：
聚丙烯：76-83%；
聚丙烯改性剂：17-24%；
其中，所述聚丙烯改性剂的成分及各成分的重量百分比如下：
聚丙烯T30S粉料：94-98%；
透明剂：0.1-0.2%；
抗氧剂：0.5-2%；
脱氧剂：0.8-2%；
稳定剂：0.1-0.3%；
紫外线吸收剂：0.5-1.5%。
2.根据权利要求1所述的三维立体光栅材料，其特征在于，所述透明剂为山梨醇类增透剂。
3.根据权利要求1所述的三维立体光栅材料，其特征在于，所述抗氧剂包括四[β-（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯和硫代二丙酸二硬脂醇酯，其中，四[β-（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯与硫代二丙酸二硬脂醇酯的重量添加比例为1：2-4。
4.根据权利要求1所述的三维立体光栅材料，其特征在于，所述脱氧剂为连二亚硫酸盐。
5.根据权利要求1所述的三维立体光栅材料，其特征在于，所述稳定剂为稳定剂77D。
6.根据权利要求1所述的三维立体光栅材料，其特征在于，所述紫外线吸收剂包括紫外线吸收剂BAD和紫外线吸收剂327，其中，紫外线吸收剂BAD与紫外线吸收剂327的重量添加比例为1：1-2。
7.一种三维立体光栅材料的生产方法，其特征在于，所述生产方法包括如下步骤：
a、将权利要求1中的聚丙烯投入到挤出机，并将其加热到熔融状态；
b、将权利要求1中的聚丙烯改性剂加入到挤出机中，并将聚丙烯改性剂与步骤a中熔融状态的聚丙烯充分混合；
c、将步骤b中的原料混合10-30min后，挤出成型的三维立体光栅材料。
8.根据权利要求7所述的三维立体光栅材料的生产方法，其特征在于，所述挤出工艺中，调整挤出机机身温度为225-245℃，机头度调整到195-225℃，主机转速为1300-1500r/min；调整三辊压光机中三辊的转速为700-750r/min，三辊的温度分别为上辊45-50℃，中辊45-50℃，下辊42-46℃；机头距中辊距离为160-180mm。
9.根据权利要求7所述的三维立体光栅材料的生产方法，其特征在于，所述挤出机的进料口除杂装置，所述除杂装置的滤网为60目X3+80目X2。
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