CN104119663B

CN104119663B - 高透光耐刮伤聚碳酸酯薄膜制备方法

Info

Publication number: CN104119663B
Application number: CN201410340701.XA
Authority: CN
Inventors: 林峰
Original assignee: ZHEJIANG GUANQI NANOMETER TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: ZHEJIANG GUANQI NANOMETER TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2014-07-17
Filing date: 2014-07-17
Publication date: 2016-01-27
Anticipated expiration: 2034-07-17
Also published as: CN104119663A

Abstract

本发明涉及光学薄膜领域，尤其涉及一种高透光聚碳酸酯薄膜。一种高透光耐刮伤聚碳酸酯薄膜制备方法，包括以下步骤：将聚碳酸酯粉体溶解在溶剂内；以甲苯为溶剂将纳米二氧化硅粉体分散在溶剂内，分散时加入硅烷偶联剂，投入高速混料机中充分均匀混合搅拌，在混合搅拌的同时加入热稳定剂、抗滴剂、抗氧剂；溶液蒸发脱气后，经喂料器投入到双螺杆挤出机中熔融挤出，挤出物经延压成为薄膜。本发明将纳米二氧化硅粉体和聚碳酸酯粉体同时溶解于溶剂内，再将溶剂互相混合溶剂，这样既能保证纳米二氧化硅粉体均匀的分散，又能避免团聚现象的发生，制备出的聚碳酸酯薄膜初始硬度即可达到3HB，同时透光率高达88%，可以作为各种光学薄膜的基材使用。

Description

高透光耐刮伤聚碳酸酯薄膜制备方法

技术领域

本发明涉及光学薄膜领域，尤其涉及一种高透光聚碳酸酯薄膜。

背景技术

聚碳酸酯PC，以其优良的透明性，耐热性，耐冲击性，尺寸稳定性，无毒性，耐候性，电绝缘性，耐射线灭菌性及机械性能而著称，是综合性能极为优良的热塑性塑料品种。此外，与同为具有良好透明性等综合性能的有机玻璃亚克力,PMMA相比，聚碳酸酯具有抗冲击性能更好、价廉、阻燃性能优异等优点。

现有的聚碳酸酯薄膜在添加各种无机物对薄膜改性时通常都是直接添加然后熔融共混挤出，这种添加方式往往会造成无机物在薄膜中分散不完全，另外如果选用的无机物为纳米级的粉体，纳米级粉体会在这种共混挤出的过程中出现二次团聚的现象，最终并没有出现纳米级粒子应有的优良特性，对薄膜的最终性能造成了不利的影响。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种高透光耐刮伤聚碳酸酯薄膜制备方法，该方法将添加的纳米二氧化硅粉体和聚碳酸酯粉体同时溶解于溶剂内，既能保证纳米二氧化硅粉体均匀的分散，又能避免团聚现象的发生，制备出的聚碳酸酯薄膜初始硬度即可达到HB，同时透光率高达92%，作为基材能够满足各种光学薄膜的需求。

本发明是这样实现的：一种高透光耐刮伤聚碳酸酯薄膜制备方法，包括以下步骤：

S1：将聚碳酸酯粉体溶解在溶剂内；边溶解边搅拌直到所有聚碳酸酯粉体完全溶解，得到聚碳酸酯溶液；

S2：以甲苯为溶剂将纳米二氧化硅粉体分散在溶剂内，分散时加入硅烷偶联剂；得到纳米二氧化硅分散液；

S3：将聚碳酸酯溶液和纳米二氧化硅分散液投入高速混料机中充分均匀混合搅拌，在混合搅拌的同时加入热稳定剂、抗滴剂、抗氧剂；

S4：熔融混合，将高速混料机混合好的溶液蒸发脱气后，经喂料器投入到双螺杆挤出机中熔融挤出，挤出机各区的温度控制在220℃～250℃之间；

S5：双螺杆挤出机的挤出物经延压成为薄膜；

相对于100重量份的聚碳酸酯粉体，纳米二氧化硅粉体为1～5重量份，碱式硫酸镁晶须为10～15重量份，硅烷偶联剂2～10重量份，热稳定剂为0. 1～1重量份，抗氧剂为0.1～1重量份，抗滴剂为0.1～1重量份。

所述S2的具体步骤为，将纳米二氧化硅粉体先加热活化一定时间，然后加入硅烷偶联剂和甲苯得到分散反应溶液，使用超声辅助分散反应溶液反应，并在反应过程中加热回流，最终冷却得到纳米二氧化硅分散液。

所述步骤S4中，碱式硫酸镁晶须选自MgSO₄5Mg(OH)₂3H₂O、Mg₂SO₄5Mg(OH)₂2H₂O或2MgSO₄Mg(OH)₂3H₂O，晶须长度10~100μm，长径比50~100。

所述步骤S4中在挤出的同时添加碱式硫酸镁晶须，为在双螺杆挤出机的中间侧喂料口添加。

所述的聚碳酸酯粉体的均重分子量为10000~20000。

所述的纳米二氧化硅粒径为D50,10～100nm。

所述步骤S3中，高速混料机的转速为了1000~2000rpm/min，混合搅拌的时间控制在5~30min。

所述的热稳定剂为受阻酚类抗氧剂及其复配或亚磷酸酯类抗氧剂及其复配。

所述的抗滴剂为四氟乙烯类的纯树脂。

所述的抗氧剂为亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯、双(2,4-二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸脂、四[3-(3,5-二叔丁基-4-羟苯基)丙酸]季戊醇酯、β-(4-羟基苯基-3,5-二叔丁基)丙酸正十八碳醇酯、2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚、2,2’-亚甲基双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)、4,4’-硫代双(6-叔丁基-3-甲基苯酚)或4,4’-硫代双(6-叔丁基间甲酚) 中的一种或多种任意比例组合。

本发明高透光耐刮伤聚碳酸酯薄膜制备方法将添加的纳米二氧化硅粉体和聚碳酸酯粉体同时溶解于溶剂内，再将溶剂互相混合溶剂，这样既能保证纳米二氧化硅粉体均匀的分散，又能避免团聚现象的发生，并且在挤出时添加碱式硫酸镁晶须使得薄膜的硬度和机械性能都得到了提升，添加的晶须折射率为1.53与聚碳酸酯1.58左右的折射率非常接近，基本对薄膜的透光性和颜色无影响，确保薄膜透光率不会因为添加晶须而下降；按照本发明高透光耐刮伤聚碳酸酯薄膜制备方法制备出的聚碳酸酯薄膜初始硬度即可达到3HB，同时透光率高达88%，可以作为各种光学薄膜的基材使用，当需要更加高的耐磨性和硬度时，可以在其表面再涂覆一层纳米二氧化硅或氢氧化铝即可使硬度达到5~7H，能够满足各种光学薄膜的需求。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明表述的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

一种高透光耐刮伤聚碳酸酯薄膜制备方法，本发明中各种添加物的添加量为，相对于100重量份的聚碳酸酯粉体，纳米二氧化硅粉体为1～5重量份，碱式硫酸镁晶须为10～15重量份，硅烷偶联剂2～10重量份，热稳定剂为0. 1～1重量份，抗氧剂为0.1～1重量份，抗滴剂为0.1～1重量份；其中纳米二氧化硅粉体与硅烷偶联剂的重量比为1:1~1:2之间，选用的聚碳酸酯粉体的均重分子量要求大于10000低于50000，作为优选为10000~20000；所述的纳米二氧化硅粒径为D50,10～100nm；碱式硫酸镁晶须选自MgSO₄5Mg(OH)₂3H₂O、Mg₂SO₄5Mg(OH)₂2H₂O或2MgSO₄Mg(OH)₂3H₂O，晶须长度10~100μm，长径比50~100；包括以下步骤：

S1：将聚碳酸酯粉体溶解在溶剂内；边溶解边搅拌直到所有聚碳酸酯粉体完全溶解，得到聚碳酸酯溶液；在本实施例中，所述的溶剂为二氯甲烷、三氯甲烷、四氢呋喃、三氯乙烯或四氯化碳；

S2：以甲苯为溶剂将纳米二氧化硅粉体分散在溶剂内，分散时加入硅烷偶联剂；得到纳米二氧化硅分散液；具体为，将纳米二氧化硅粉体先加热活化一定时间，然后加入硅烷偶联剂和甲苯得到分散反应溶液，使用超声辅助分散反应溶液反应，并在反应过程中加热回流，最终冷却得到纳米二氧化硅分散液；

S3：将聚碳酸酯溶液和纳米二氧化硅分散液投入高速混料机中充分均匀混合搅拌，在混合搅拌的同时加入热稳定剂、抗滴剂、抗氧剂；其中高速混料机的转速为了1000~2000rpm/min，混合搅拌的时间控制在5~30min；

S5：双螺杆挤出机挤出的熔体通过模具模唇口流出到压光辊的辊面上，经延压成为薄膜，在模具模唇口与压光辊之间设置有惰性气体隔离，防止外界气体进入。在本发明中，为了避免冷态塑料粒子及螺杆的强摩擦剪切使得晶须折断，影响到最终的添加效果，所述步骤S4中在挤出的同时添加碱式硫酸镁晶须，为在双螺杆挤出机的中间侧喂料口添加；添加晶须前去除晶须表面的气体和水分，然后用KH550偶联剂对晶须进行改性处理，以质量百分比计，20份KH550，70份无水乙醇，10份水，改性时间1小时，改性温度80℃，搅拌速度500r/min，趁热过滤烘干，以保证晶须和PC的相容性。

本发明中所述的热稳定剂为受阻酚类抗氧剂及其复配或亚磷酸酯类抗氧剂及其复配。比如汽巴公司的受阻酚类抗氧剂Irgaphos1010与Irgaphos168 1:1复配，或亚磷酸酯类如亚磷酸三苯酯，亚磷酯三-(2,6-二甲基苯基)酯，亚磷酯三-(2,4-二叔丁基苯基)酯，亚磷酸三-(2,6-二甲基苯基)酯，亚磷酸三-(2,4-二叔丁基苯基)酯，亚磷酸三-(混合的单-或二-壬基苯基)酯，磷酸二甲基苯酯及磷酸三甲酯。

本发明中所述的抗滴剂为四氟乙烯类的纯树脂，实施例中所用到的四氟乙烯类的纯树脂抗滴剂为3M公司生产的1645抗滴剂或GE公司生产的449抗滴剂；将聚四氟乙烯树脂颗粒预分散于树脂母体如热塑性树脂中，包胶的聚四氟乙烯树脂颗粒的粒度典型地为约35～70微米，优选约40～65微米。基于聚碳酸酯总重量，聚四氟乙烯树脂的用量典型地为小于或等于约5%重量比，优选小于或等于约1%,最优选小于或等于约0.5%重量比。市售的相关抗滴落剂典型的代表有3M公司的TF-1645防滴剂，原GE公司的449；所用到的晶须为MgSO₄5Mg(OH)₂3H₂O，来自日本宇部兴产株式会社的mos-hige。

本发明中所述的抗氧剂为亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯、双(2,4-二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸脂、四[3-(3,5-二叔丁基-4-羟苯基)丙酸]季戊醇酯、β-(4-羟基苯基-3,5-二叔丁基)丙酸正十八碳醇酯、2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚、2,2’-亚甲基双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)、4,4’-硫代双(6-叔丁基-3-甲基苯酚)或4,4’-硫代双(6-叔丁基间甲酚) 中的一种或多种任意比例组合。

实施例1

选用的纳米二氧化硅粉为苏州汇智真空科技有限公司的LG50999，纳米粒子粒径20～50nm范围内粒子大于80%，聚碳酸酯粉体为帝人1250y，均重分子量28000；偶联剂选用kh570，γ-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷，SH-6030（美国道康宁化学公司）；将100g聚碳酸酯粉体溶解在2000ml的二氯甲烷中得到聚碳酸酯溶液；然后称取5g纳米二氧化硅粉加热到200℃活化2小时，再将纳米二氧化硅粉和9ml的kh570同时投入到150ml的甲苯中，超声分散10分钟，并加热回流反应3小时，最终冷却得到纳米二氧化硅分散液；将聚碳酸酯溶液和纳米二氧化硅分散液投入高速混料机中充分均匀混合搅拌，在混合搅拌的同时加入0.2g的2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚、0.3g四氟乙烯类的纯树脂抗滴剂（GE公司的449抗滴剂）、0.5g汽巴公司的受阻酚类抗氧剂Irgaphos1010与Irgaphos168 1:1复配，高速混料机的转速为了1600rpm/min，混合搅拌的时间10min；再然后将高速混料机混合好的溶液送入到中国专利CN102448568A中公开的脱气设备内蒸发脱气，最终脱气产物经喂料器投入到双螺杆挤出机中熔融挤出，在双螺杆挤出机的中间侧喂料口添加12g的MgSO₄5Mg(OH)₂3H₂O晶须（日本宇部兴产株式会社的mos-hige），挤出机的转速为200转/分，挤出机一区温度为250~255℃，二区温度为255~260℃，三区温度为255~260℃，四区温度为260~265℃，机头温度260~265℃，最后挤出的熔体通过模具模唇口流出到压光辊的辊面上，经延压成为0.3mm的PC薄膜，经测试，该薄膜表面硬度为3HB，透光率88%，用钢丝球法测试表面无擦伤。

所有实施例中的参数对比表格如下表所示：

。

Claims

1.一种高透光耐刮伤聚碳酸酯薄膜制备方法，其特征是，包括以下步骤：

S4：熔融混合，将高速混料机混合好的溶液蒸发脱气后，经喂料器投入到双螺杆挤出机中熔融挤出，在挤出的同时添加碱式硫酸镁晶须，挤出机各区的温度控制在220℃～250℃之间；

S5：双螺杆挤出机的挤出物经延压成为薄膜；

2.如权利要求1所述的高透光耐刮伤聚碳酸酯薄膜制备方法，其特征是：所述S2的具体步骤为，将纳米二氧化硅粉体先加热活化一定时间，然后加入硅烷偶联剂和甲苯得到分散反应溶液，使用超声辅助分散反应溶液反应，并在反应过程中加热回流，最终冷却得到纳米二氧化硅分散液。

3.如权利要求1所述的高透光耐刮伤聚碳酸酯薄膜制备方法，其特征是：所述步骤S4中，碱式硫酸镁晶须选自MgSO₄・5Mg(OH)₂・3H₂O、Mg₂SO₄・5Mg(OH)₂・2H₂O或2MgSO₄・Mg(OH)₂・3H₂O，晶须长度10~100μm，长径比50~100。

4.如权利要求1~3中任意一权利要求所述的高透光耐刮伤聚碳酸酯薄膜制备方法，其特征是：所述步骤S4中在挤出的同时添加碱式硫酸镁晶须，为在双螺杆挤出机的中间侧喂料口添加。

5.如权利要求4所述的高透光耐刮伤聚碳酸酯薄膜制备方法，其特征是：所述的聚碳酸酯粉体的均重分子量为10000~20000。

6.如权利要求4所述的高透光耐刮伤聚碳酸酯薄膜制备方法，其特征是：所述的纳米二氧化硅粒径为D50,10～100nm。

7.如权利要求4所述的高透光耐刮伤聚碳酸酯薄膜制备方法，其特征是：所述步骤S3中，高速混料机的转速为1000~2000rpm，混合搅拌的时间控制在5~30min。

8.如权利要求4所述的高透光耐刮伤聚碳酸酯薄膜制备方法，其特征是：所述的热稳定剂为受阻酚类抗氧剂及其复配或亚磷酸酯类抗氧剂及其复配。

9.如权利要求4所述的高透光耐刮伤聚碳酸酯薄膜制备方法，其特征是：所述的抗滴剂为四氟乙烯类的纯树脂。

10.如权利要求4所述的高透光耐刮伤聚碳酸酯薄膜制备方法，其特征是：所述的抗氧剂为亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯、双(2,4-二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸脂、四[3-(3,5-二叔丁基-4-羟苯基)丙酸]季戊醇酯、β-(4-羟基苯基-3,5-二叔丁基)丙酸正十八碳醇酯、2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚、2,2’-亚甲基双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)、4,4’-硫代双(6-叔丁基-3-甲基苯酚)或4,4’-硫代双(6-叔丁基间甲酚) 中的一种或多种任意比例组合。