CN104559003A - 一种高韧性高透光扩散pmma材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种高韧性高透光扩散PMMA材料及其制备方法，原料的重量百分组成为：PMMA 90~95%，增韧剂2~6%，纳米光扩散剂1~5%，抗氧剂0.1~0.5%，复合抗UV剂0.2~0.8%，润滑剂0.1~1.2%。发明的制备方法是按重量配比称取原料配方中的材料，混合均匀，将混合后的原料投入到双螺杆挤出机的加料斗中，经熔融挤出，造粒。发明制得的光扩散PMMA材料韧性好、透光率和雾度高、耐候性好、价格低，适用于户外广告牌、树脂窗玻璃、显示装置用光扩散板以及冷光源光扩散板等领域。

Description

一种高韧性高透光扩散PMMA材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及高分子材料领域，尤其涉及一种高韧性高透光扩散PMMA材料及其制备方法。

背景技术

光扩散材料具有一定的透明性和较强的光散射性，是一种很好的背光源材料，它散射角大，导光性好，透光均匀，已广泛作为面光源应用于广告招牌、指示标牌、展示橱窗、投影壁墙、壁挂式均匀光源及缩微阅读器等。它还可以与液晶元件复合制备高分子分散型散射元器件，以及作为液晶显示器背光光源材料。

目前市场上的光扩散材料主要为光扩散聚碳酸酯。聚碳酸酯是一种综合性能优越的热塑性工程塑料，其具有优异的耐候性能和电绝缘性、光能损耗较少，被广泛用于电气照明等领域。然而，PC 的可见光透光率只有88%，且 PC市场价格相对偏高。

PMMA 是目前最优良的高分子透明材料，可见光透过率达到92-94%，比玻璃的透光率还高，PMMA价格低廉，适合用于制备高透光率、低价格的光扩散材料。

但是，PMMA韧性较差，生产的制品容易开裂。在PMMA材料中引入光扩散剂后，韧性会进一步下降，做成的LED灯具产品容易开裂，产品质量下降，所以在保证高雾度和高透光率的条件下，提高材料的韧性是光扩散PMMA开发需解决的关键问题。

发明内容

本发明目的在于克服现有技术中的缺陷，提供一种高韧性高透光扩散PMMA材料，其韧性好、透光率和雾度高、耐候性好、成本低。

同时，本发明还提供了一种高韧性高透光扩散PMMA材料的制备方法。

为达到上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种高韧性高透光扩散PMMA材料，基本配方和重量比组成为：

PMMA 90~95%

增韧剂 2~6%

纳米光扩散剂 1~5%

抗氧剂 0.1~0.5%

复合抗UV剂 0.2~0.8%

润滑剂 0.1~1.2%。

优选的，所述的增韧剂为乙烯-辛烯共聚物、K胶、SEBS中的至少一种。

优选的，所述的纳米光扩散剂为纳米有机硅树脂光扩散剂、纳米丙烯酸酯树脂光扩散剂中的至少一种。

优选的，所述的纳米光扩散剂的粒径为50~200nm。

优选的，所述的抗氧剂为2，6-三级丁基-4-甲基苯酚、双（3，5-三级丁基-4-羟基苯基）硫醚、四〔β-(3，5-三级丁基-4-羟基苯基)丙酸〕季戊四醇酯中的至少一种。

优选的，所述的复合抗UV剂为抗UV剂5411和抗UV剂622按1:1~1:3的比例混合。

优选的，所述润滑剂为EBS、聚硅酮、芥酸酰胺中的至少一种。

上述的高韧性高透光扩散PMMA材料，其制备的工艺步骤如下：

a、按重量配比称取好配方中的原料；

b、烘料，PMMA在80℃干燥2~3h；

c、将PMMA、增韧剂加入高混机中搅拌均匀，搅拌速度为200~300r/min，搅拌时间为10~60min；然后将余下的其它原料一起加入高混机中进行搅匀，搅拌速度为100~200r/min，搅拌时间为5~40min；

d、将步骤c 混合均匀物料放入双螺杆挤出机进行挤出、造粒；挤出机送料段的温度为：160~180℃，塑化段的温度为：180~200℃，熔体输送段的温度为：200~220℃，机头温度为：160~190℃，喂料速度为10~150 r/min，螺杆转速为50~300 r/min，真空度为0.2MPa~0.5MPa。

本发明的有益效果：

与现有技术相比，本发明制备的光扩散PMMA材料，加入了增韧剂，在保持光扩散PMMA材料原有高透光性的基础上，提高了材料的韧性。加入了复合抗UV剂，提高了材料的抗紫外线能力，使其适合于户外使用，进一步拓宽了本发明的应用范围。本发明制得的光扩散PMMA材料韧性好、透光率和雾度高、耐候性好、价格低，适用于户外广告牌、树脂窗玻璃、显示装置用光扩散板以及冷光源光扩散板等领域。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

一种高韧性高透光扩散PMMA材料，基本配方和重量比组成为：

PMMA 90~95%

增韧剂 2~6%

纳米光扩散剂 1~5%

抗氧剂 0.1~0.5%

复合抗UV剂 0.2~0.8%

润滑剂 0.1~1.2%。

制备的工艺步骤如下:

a、按重量配比称取好配方中的原料；

b、烘料，PMMA在80℃干燥2~3h；

c、将PMMA、增韧剂加入高混机中搅拌均匀，搅拌速度为200~300r/min，搅拌时间为10~60min；然后将余下的其它原料一起加入高混机中进行搅匀，搅拌速度为100~200r/min，搅拌时间为5~40min；

d、将步骤c 混合均匀物料放入双螺杆挤出机进行挤出、造粒；挤出机送料段的温度为：160~180℃，塑化段的温度为：180~200℃，熔体输送段的温度为：200~220℃，机头温度为：160~190℃，喂料速度为10~150r/min，螺杆转速为50~300r/min，真空度为0.2MPa~0.5MPa。

本发明制备的高韧性高透光扩散PMMA材料，具有韧性好、透光率和雾度高、耐候性好、成本低的优点。

实施例1

一种高韧性高透光扩散PMMA材料，基本配方和重量比组成为：PMMA 90%，乙烯-辛烯共聚物6%，纳米有机硅树脂光扩散剂1.5%，2，6-三级丁基-4-甲基苯酚 0.5%，抗UV剂5411 0.2%，抗UV剂622 0.6%，EBS 1.2%。

其中，所述的纳米有机硅树脂光扩散剂的粒径为50nm。

实施例1的制备工艺：

a、按重量配比称取好配方中的原料；

b、烘料，PMMA在80℃干燥2h；

c、将PMMA、乙烯-辛烯共聚物加入高混机中搅拌均匀，搅拌速度为200r/min，搅拌时间为10min；然后将余下的其它原料一起加入高混机中进行搅匀，搅拌速度为100r/min，搅拌时间为5min；

d、将步骤c 混合均匀物料放入双螺杆挤出机进行挤出、造粒；挤出机送料段的温度为160℃，塑化段的温度为180℃，熔体输送段的温度为200℃，机头温度为160℃，喂料速度为10r/min，螺杆转速为50r/min，真空度为0.2MPa。

实施例2

一种高韧性高透光扩散PMMA材料，基本配方和重量比组成为：PMMA 95%， K胶2%，纳米丙烯酸酯树脂光扩散剂1%，双（3，5-三级丁基-4-羟基苯基）硫醚0.1%，抗UV剂5411 0.2%，抗UV剂622 0.6%，聚硅酮1.1%。

其中，所述的纳米丙烯酸酯树脂光扩散剂的粒径为200nm。

实施例2的制备工艺：

a、按重量配比称取好配方中的原料；

b、烘料，PMMA在80℃干燥3h；

c、将PMMA、K胶加入高混机中搅拌均匀，搅拌速度为300r/min，搅拌时间为60min；然后将余下的其它原料一起加入高混机中进行搅匀，搅拌速度为200r/min，搅拌时间为40min；

d、将步骤c 混合均匀物料放入双螺杆挤出机进行挤出、造粒；挤出机送料段的温度为180℃，塑化段的温度为200℃，熔体输送段的温度为220℃，机头温度为190℃，喂料速度为150r/min，螺杆转速为300r/min，真空度为0.5MPa。

实施例3

一种高韧性高透光扩散PMMA材料，基本配方和重量比组成为：PMMA 92.5%， SEBS 2.1%，纳米有机硅树脂光扩散剂5%，四〔β-(3，5-三级丁基-4-羟基苯基)丙酸〕季戊四醇酯0.1%，抗UV剂5411 0.1%，抗UV剂622 0.1%，芥酸酰胺0.1%。

其中，所述的纳米有机硅树脂光扩散剂的粒径为120nm。

实施例3的制备工艺：

a、按重量配比称取好配方中的原料；

b、烘料，PMMA在80℃干燥2.5h；

c、将PMMA、SEBS加入高混机中搅拌均匀，搅拌速度为250r/min，搅拌时间为35min；然后将余下的其它原料一起加入高混机中进行搅匀，搅拌速度为150r/min，搅拌时间为22min；

d、将步骤c 混合均匀物料放入双螺杆挤出机进行挤出、造粒；挤出机送料段的温度为170℃，塑化段的温度为190℃，熔体输送段的温度为210℃，机头温度为175℃，喂料速度为80 r/min，螺杆转速为160 r/min，真空度为0.35MPa。

实施例4

一种高韧性高透光扩散PMMA材料，基本配方和重量比组成为：PMMA 91.7%， K胶4%，纳米丙烯酸酯树脂光扩散剂3%，双（3，5-三级丁基-4-羟基苯基）硫醚0.3%，抗UV剂5411 0.1%，抗UV剂622 0.3%，聚硅酮0.6%。

其中，所述的纳米丙烯酸酯树脂光扩散剂的粒径为70nm。

实施例4的制备工艺：

a、按重量配比称取好配方中的原料；

b、烘料，PMMA在80℃干燥2h；

c、将PMMA、K胶加入高混机中搅拌均匀，搅拌速度为220r/min，搅拌时间为20min；然后将余下的其它原料一起加入高混机中进行搅匀，搅拌速度为120r/min，搅拌时间为10min；

d、将步骤c 混合均匀物料放入双螺杆挤出机进行挤出、造粒；挤出机送料段的温度为165℃，塑化段的温度为185℃，熔体输送段的温度为205℃，机头温度为165℃，喂料速度为25r/min，螺杆转速为70r/min，真空度为0.25MPa。

实施例5

一种高韧性高透光扩散PMMA材料，基本配方和重量比组成为：PMMA 93%， SEBS 2%，纳米丙烯酸酯树脂光扩散剂3.6%，四〔β-(3，5-三级丁基-4-羟基苯基)丙酸〕季戊四醇酯0.4%，抗UV剂5411 0.2%，抗UV剂622 0.4%，芥酸酰胺0.4%。

其中，所述的纳米丙烯酸酯树脂光扩散剂的粒径为180nm。

实施例5的制备工艺：

a、按重量配比称取好配方中的原料；

b、烘料，PMMA在80℃干燥2.5h；

c、将PMMA、SEBS加入高混机中搅拌均匀，搅拌速度为280r/min，搅拌时间为55min；然后将余下的其它原料一起加入高混机中进行搅匀，搅拌速度为180r/min，搅拌时间为35min；

d、将步骤c 混合均匀物料放入双螺杆挤出机进行挤出、造粒；挤出机送料段的温度为170℃，塑化段的温度为190℃，熔体输送段的温度为210℃，机头温度为180℃，喂料速度为130r/min，螺杆转速为280r/min，真空度为0.45MPa。

实施例6

一种高韧性高透光扩散PMMA材料，基本配方和重量比组成为：PMMA 91%，乙烯-辛烯共聚物5%，纳米有机硅树脂光扩散剂3%，2，6-三级丁基-4-甲基苯酚0.1%，抗UV剂5411 0.2%、抗UV剂622 0.2%，EBS 0.5%。

其中，所述的纳米有机硅树脂光扩散剂的粒径为90nm。

实施例6的制备工艺：

a、按重量配比称取好配方中的原料；

b、烘料，PMMA在80℃干燥3h；

c、将PMMA、乙烯-辛烯共聚物加入高混机中搅拌均匀，搅拌速度为280r/min，搅拌时间为50min；然后将余下的其它原料一起加入高混机中进行搅匀，搅拌速度为180r/min，搅拌时间为35min；

d、将步骤c 混合均匀物料放入双螺杆挤出机进行挤出、造粒；挤出机送料段的温度为175℃，塑化段的温度为195℃，熔体输送段的温度为215℃，机头温度为185℃，喂料速度为140r/min，螺杆转速为280r/min，真空度为0.4MPa。

对比例1

与实施例1不同的是，对比例1中，改性过程不加乙烯-辛烯共聚物，其它条件不变。

对比例2

与实施例1不同的是，对比例2中，改性过程不加复合抗UV剂，其它条件不变。

性能测试

透光率测试及雾度测试采用透光率雾度测定仪，按照美国材料实验协会标准ASTM D1003-61(1997)，对实施例1-6中制得的光扩散PMMA材料的透光性和光扩散性进行检测，测试样板厚度为2mm。缺口冲击强度采用简支梁冲击试验机，按照美国材料实验协会标准ASTM D256进行检测，测试结果见表1所示：

表1

从表1中可以看出，对比实施例1-6和对比例1，实施例1-6的缺口冲击强度有明显的提高。对比实施例1-6和对比例2，实施例1-6的耐人工老化性符合要求，而对比例2则出现开裂。从以上数据说明，本发明制备的光扩散PMMA材料具有韧性好、透光率和雾度高、耐候性好的特点。

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 (8)

1.一种高韧性高透光扩散PMMA材料，其特征在于，基本配方和重量比组成为：

PMMA 90~95%

增韧剂 2~6%

纳米光扩散剂 1~5%

抗氧剂 0.1~0.5%

复合抗UV剂 0.2~0.8%

润滑剂 0.1~1.2%。

2.根据权利要求1所述的光扩散PMMA材料，其特征在于：所述的增韧剂为乙烯-辛烯共聚物、K胶、SEBS中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的光扩散PMMA材料，其特征在于：所述的纳米光扩散剂为纳米有机硅树脂光扩散剂、纳米丙烯酸酯树脂光扩散剂中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的光扩散PMMA材料，其特征在于：所述的纳米光扩散剂的粒径为50~200nm。

5.根据权利要求1所述的光扩散PMMA材料，其特征在于：所述的抗氧剂为2，6-三级丁基-4-甲基苯酚、双（3，5-三级丁基-4-羟基苯基）硫醚、四〔β-(3，5-三级丁基-4-羟基苯基)丙酸〕季戊四醇酯中的至少一种。

6.根据权利要求1所述的光扩散PMMA材料，其特征在于：所述的复合抗UV剂为抗UV剂5411和抗UV剂622按1:1~1:3的比例混合。

7.根据权利要求1所述的光扩散PMMA材料，其特征在于：所述润滑剂为EBS、聚硅酮、芥酸酰胺中的至少一种。

8.根据权利要求1所述的光扩散PMMA材料的制备方法，其特征是制备的工艺步骤如下：

a、按重量配比称取好配方中的原料；

b、烘料，PMMA在80℃干燥2~3h；

c、将PMMA、增韧剂加入高混机中搅拌均匀，搅拌速度为200~300r/min，搅拌时间为10~60min；然后将余下的其它原料一起加入高混机中进行搅匀，搅拌速度为100~200r/min，搅拌时间为5~40min；

d、将步骤c 混合均匀物料放入双螺杆挤出机进行挤出、造粒；挤出机送料段的温度为：160~180℃，塑化段的温度为：180~200℃，熔体输送段的温度为：200~220℃，机头温度为：160~190℃，喂料速度为10~150r/min，螺杆转速为50~300r/min，真空度为0.2MPa~0.5MPa。