CN104559118A - 能阻隔紫外线和近红外线的聚碳酸酯母粒、制备方法及其用途 - Google Patents

能阻隔紫外线和近红外线的聚碳酸酯母粒、制备方法及其用途 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种能阻隔紫外线和近红外线的聚碳酸酯母粒，其原料包含铯钨青铜、可选的氧化锡锑、紫外吸收剂、稳定剂及聚碳酸酯树脂。发明还提供了所述聚碳酸酯母粒的制备方法及其作为聚碳酸酯树脂制品添加剂的用途。发明提供的聚碳酸酯母粒可用于添加至薄膜、板材等多种聚碳酸酯制品中，所得制品紫外线阻隔率大于99.5％，可见光的透过率为60～85％、近红外线阻隔率可达85～99％，具有隔绝有害紫外线、高透光性、高耐候性、高效隔热等特性。

Description

能阻隔紫外线和近红外线的聚碳酸酯母粒、制备方法及其用途
技术领域
本发明涉及聚碳酸酯材料领域，具体涉及一种能阻隔紫外线和近红外线的聚碳酸酯母粒、制备方法及其用途。
背景技术
聚碳酸酯(PC)树脂是一种性能优良的热塑性工程塑料，具有突出的抗冲击能力，耐蠕变和尺寸稳定性好，耐热，吸水率低，无毒，介电性能优良，是五大工程塑料中唯一具有良好透明性的产品，可广泛用于园林、游艺场所奇异装饰及休息场所的廊亭；现代城市楼房的幕墙和门窗；航空透明集装箱、摩托车前风挡、飞机、火车、轮船、汽车、汽艇、潜艇视窗；电话亭、广告路牌、灯箱广告、展示展览的布置；高低压开关柜面板、LED屏板及军事工业；农业温室及养殖大棚；现代生态餐厅顶棚；办公楼、百货大楼、宾馆、别墅、学校、医院、体育场馆、娱乐中心及公用设施的采光顶棚等。
PC材料领域存在一种用作添加剂的PC母粒，其中包含改善PC材料性能的添加剂，制成母粒后可直接添加到PC树脂中进而制成板材、薄膜等PC材料。
但是，PC本身的透光性强，隔热效果不理想。中国专利CN 201010238295公布了通过添加氧化锡锑(ATO)纳米红外功能粒子制备PC阳光板专用母料，缺点是ATO对阻隔长波近红外线(1500～2500nm)有好的效果，对人体热敏感的短波近红外线(780～1400nm)阻隔效果较差。此外，ATO对紫外线的阻隔效果也不佳。因此，在具有可见光透过率高的基础上，制备具有近红外全波段阻隔作用，又同时具有阻隔紫外线功能和高耐候性的PC材料成为一个亟待解决的重要课题。
发明内容
为克服现有PC材料存在的紫外线、近红外线阻隔效果差、隔热性和耐候性不佳等缺陷，本发明的一个目的是提供一种PC母粒，其添加至PC材料中能有效阻隔紫外线和近红外线，且具备良好的隔热性和耐候性。
本发明的另一目的是提供所述PC母粒的制备方法。
本发明的再一目的是提供所述PC母粒的用途。
本发明提供的能阻隔紫外线和近红外线的PC母粒，按质量份包含以下原料：
优选地，所述PC母粒按质量份包含以下原料：
上述PC母粒中，所述铯钨青铜可表示为CsXWO3，其中x＝0.1～0.5。
上述PC母粒中，所述铯钨青铜为纳米级颗粒，其粒径优选为5～500nm；更优选为20～60nm。
上述PC母粒中，所述氧化锡锑为纳米级颗粒，其粒径优选为5～500nm；更优选为20～60nm。
上述PC母粒中，所述紫外吸收剂可以选自PC材料领域使用的任意种类紫外吸收剂，包括但不限于2-(2'-羟基-3',5'-二叔丁基苯基)-5-氯代苯并三唑、2-(2'-羟基-5'-叔辛基苯基)苯并三唑、2-(2-羟基-3-叔丁基-5-甲基苯基)-5-氯代苯并三唑的一种或多种。
上述PC母粒中，所述聚碳酸酯树脂粉可以选自PC材料领域使用的任意种类PC树脂，其细度为50～500目，优选为100～350目。
上述PC母粒中，母粒尺寸可以为现有PC母粒的尺寸。
本发明提供的PC母粒制备方法可采用常规的造粒方式制备，如干法造粒或湿法造粒，优选采用湿法造粒。
本发明提供的PC母粒制备方法包括以下步骤：
1)将铯钨青铜和氧化锡锑分散于有机溶剂中，配制成质量浓度为10％～50％的混合分散液；
2)将步骤1)所得混合分散液和紫外吸收剂、聚碳酸酯树脂粉混匀，挤出造粒即得。
上述制备方法中，所述有机溶剂选自丙二醇甲醚醋酸酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、丁酸甲酯、甲苯、丙酮、环己酮中的一种或多种。
本发明还提供了上述PC母粒作为聚碳酸酯树脂制品添加剂的用途。
本发明提供的PC母粒中，添加了纳米级的铯钨青铜粒子，铯钨青铜纳米粒子具有强烈的短波近红外线(780～1400nm)吸收性能，通过金属掺杂，还可以进一步提高红外屏蔽性能，添加至PC制品中不会影响PC制品的透明度，铯钨青铜粒子配合添加紫外吸收剂后，所得PC制品的紫外线、近红外线阻隔率能大大增强。本发明提供的PC母粒中还可同时添加氧化锡锑(ATO)纳米粒子，ATO是一种功能材料，对长波近红外线(1500～2500nm)阻隔效果较好，透明性高，本发明人发现，当氧化锡锑和ATO同时使用时，二者可产生协同增效作用，对于近红外线的总体阻隔率能明显增加。
本发明提供的PC母粒具有如下的优点和效果：
(1)本发明的PC母粒用于PC材料制品后，所得PC制品的紫外线阻隔率大于99.5％，可见光的透过率为60～85％、近红外线阻隔率可达85～99％，具有隔绝有害紫外线、高透光性、高耐候性、高效隔热特性，特别是对人体产生赤热的780～1400nm波段的近红外线的阻隔性极好。
(2)本发明的PC母粒可作为添加制品直接用于PC产品制造，可以通过调节本发明PC母粒的成分、添加量等方便地调整PC制品的阻隔特性，由此能得到多种性能类型的PC制品，扩大了PC制品的种类和应用领域。
(3)本发明的PC母粒将各种添加剂与PC树脂混合造粒即可，制备工艺简便，成本较低。
(4)本发明的PC母粒可用于PC薄膜、板材等多种领域，而且所得制品性能优异，可广泛应用于建筑幕墙、门窗、天顶及汽车、火车、游艇天窗等，还可长期用于户外，具有广阔的应用前景。
具体实施方式
以下内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
以下实施例中，铯钨青铜示例性选择为Cs0.3WO3，紫外吸收剂示例性选择为UV-326，PC树脂示例性选择为PC3113型号，稳定剂示例性选择为168光稳定剂，但本发明并不限于此。
实施例1-3 PC母粒的制备
PC母粒的原料如表1所示(单位为重量份)。
表1
成分 实施例1 实施例2 实施例3 对比例1
铯钨青铜 5 10 30 0
氧化锡锑 0 10 30 0
紫外吸收剂 90 77.5 37.5 100
PC树脂 5 2.5 2.5 0
制备过程如下：
(1)按重量份将铯钨青铜、氧化锡锑纳米粒子通过丙二醇甲醚醋酸酯分散，得浓度约为30％的铯钨青铜、氧化锡锑混合分散液。
(2)将步骤(1)得到的铯钨青铜、氧化锡锑混合分散液与紫外吸收剂一起逐渐加入到PC树脂粉中，高速搅拌均匀，得到外表均匀包覆铯钨青铜、氧化锡锑、紫外吸收剂的PC树脂粉。
(3)将步骤(2)得到的PC树脂粉进行螺杆挤出造粒，获得PC母粒。
应用例
把对比例和实施例1～3制得的PC母粒分别按1:9的质量比例与PC树脂混拌，通过螺杆挤出机制备0.1mm的PC膜。
把对比例和实施例1～3制得的PC母粒分别按0.5:9.5的质量比例与PC树脂混拌，通过螺杆挤出机制备1mm的PC板。
性能测试
将制得的PC膜和PC板分别剪取10cm×10cm和40cm×40cm的面积。取10cm×10cm的PC膜和PC板放置于林上光学检测仪上测定紫外线透过率、可见光透过率及近红外线透过率，取40cm×40cm面积的PC膜和PC板放置于30cm×30cm×40cm的隔热箱的敞口上，该隔热箱的结构是4个侧面为泡沫塑料层，底部中空，空气可流动。在箱子中放置温度计测量箱里的温度，把制作好的五个箱子放置于150W的红外灯下照射40分钟，测试箱内空气温度。
PC膜的光学性能和隔热性能的测试结果见表2。
表2
项目 实施例1 实施例2 实施例3 对比例1
颜色 淡蓝 淡蓝 淡蓝 无色
紫外透过率 0.05％ 0.04％ 0.01％ 40％
红外透过率 15％ 10％ 5％ 85％
可见光透过率 88％ 87％ 85％ 89％
温度，℃ 29.1 28.6 26.0 31.4
PC板的光学性能和隔热性能的测试结果见表3。
表3
项目 实施例1 实施例2 实施例3 对比例1
颜色 淡蓝 淡蓝 淡蓝 无色
紫外透过率 0.04％ 0.01％ 0.00％ 40％
红外透过率 8％ 5％ 1％ 85％
可见光透过率 83％ 76％ 70％ 89％
温度，℃ 25.2 23.1 22.0 32
从上述实施例与对比例的性能测试数据中，可以分析得出：
(1)由光透过率测试可知，添加了实施例母粒的PC膜和PC板对近红外线(780～2500nm)和紫外线(200～390nm)的阻隔性都显著增加，透光率虽略有下降，但是不影响光的通透性，还可根据需要通过调整铯钨青铜、氧化锡锑的添加量来调整光学性能。
(2)由隔热测试可知，添加了实施例母粒的PC膜和PC板可明显阻隔热量的透过，隔热效果明显增强。
(3)由实施例可知，在同样的添加量基础上，同时添加了铯钨青铜和ATO的PC制品中，铯钨青铜、和ATO产生了协同增效作用，近红外线的总体阻隔率增强明显。
综上所述，添加了本发明的PC母粒制得的PC制品对紫外线和近红外线有着强烈的吸收和反射作用，阻隔性好，可作为一种新型的PC制品，该PC制品可直接使用或与玻璃组合，应用于建筑幕墙、门窗、天顶及汽车风挡、高铁车窗等，具有广阔的应用前景。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种能阻隔紫外线和近红外线的聚碳酸酯母粒，其特征在于，按质量份包含以下原料：
2.根据权利要求1所述的聚碳酸酯母粒，其特征在于，按质量份包含以下原料：
3.根据权利要求1或2所述的聚碳酸酯母粒，其特征在于，所述铯钨青铜表示为CsXWO3，其中x＝0.1～0.5。
4.根据权利要求3所述的聚碳酸酯母粒，其特征在于，所述铯钨青铜的粒径为5～500nm；优选为20～60nm。
5.根据权利要求1或2所述的聚碳酸酯母粒，其特征在于，所述氧化锡锑的粒径为5～500nm；优选为20～60nm。
6.根据权利要求1或2所述的聚碳酸酯母粒，其特征在于，所述紫外吸收剂选自2-(2'-羟基-3',5'-二叔丁基苯基)-5-氯化苯并三唑、2-(2'-羟基-5'-叔辛基苯基)苯并三唑、2-(2-羟基-3-叔丁基-5-甲基苯基)-5-氯代苯并三唑的一种或多种。
7.根据权利要求1或2所述的聚碳酸酯母粒，其特征在于，所述聚碳酸酯树脂粉的细度为50～500目，优选为100～350目。
8.权利要求1-7任一项所述聚碳酸酯母粒的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将铯钨青铜和氧化锡锑分散于有机溶剂中，配制成质量浓度为10％～50％的混合分散液；
2)将步骤1)所得混合分散液和紫外吸收剂、聚碳酸酯树脂粉混匀，挤出造粒即得。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述有机溶剂选自丙二醇甲醚醋酸酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、丁酸甲酯、甲苯、丙酮、环己酮中的一种或多种。
10.权利要求1-7任一项所述聚碳酸酯母粒作为聚碳酸酯树脂制品添加剂的用途。
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