CN105199362B - 一种抗紫外线的遮阳用聚碳酸酯板材的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种抗紫外线的遮阳用聚碳酸酯板材的制备方法，属于高分子材料技术领域。步骤：将莫来石微粉、阳离子单体与有机溶剂混合，加入硅烷偶联剂，升温进行反应，得到偶联剂改性莫来石微粉；第2步：偶联剂改性莫来石微粉加入水中，再加入丙烯酰胺、阴离子单体、有机硅单体、氧化锆粉末、扩链剂和偶氮类引发剂，升反应，得到包覆改性莫来石微粉；聚碳酸酯、包覆改性莫来石微粉、氯丁橡胶，乙二酸二甲酯，二氧化硅、增韧剂、润滑剂、抗氧剂、抗紫外剂混合均匀，经挤出机进行熔融共混挤出、牵引、造粒，注塑成型。本发明提供的遮阳用聚碳酸酯材料适合于应用在车棚、遮阳棚等建筑上，具有强度、韧性好，以及耐紫外性能高的优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种抗紫外线的遮阳用聚碳酸酯板材的制备方法，属于高分子材料技术领域。
背景技术
聚碳酸酯也叫聚碳酸脂（Polycarbonate）常用缩写PC 是一种强韧的热塑性树脂，通常是由双酚A和光气生产的，现在也开发了不使用光气的生产方法，并已在20世纪60年代初实现工业化，90年代末实现大规模工业化生产。现在是产量仅次于聚酰胺的第二大工程塑料。
聚碳酸酯（PC）阳光板具有以下性能特点：1、透光性：聚碳酸酯阳光板透光率最高可达89%，可与玻璃相妣美。UV涂层板在太阳光下爆晒不会产生黄变，雾化，透光不佳，十年后透光流失仅为6%，pvc流失率则高达15%～20%，玻璃纤维为12%～20%。2、抗撞击：撞击强度是普通玻璃的250～300倍，同等厚度亚克力板的30倍，是钢化玻璃的2～20倍，用3kg锤以下两米坠下也无裂痕，有“不碎玻璃”和“响钢”的美称。3、可弯曲性：可依设计图在工地现场采用冷弯方式，安装成拱形，半圆形顶和窗。最小弯曲半径为采用板厚度的175倍，亦可热弯。4、隔音性：聚碳酸酯阳光板隔音效果明显，比同等厚度的玻璃和亚加力板有更佳的音响绝缘性，在厚度相同的条件下，PC板的隔声量比玻璃提高3～4DB。在国际上是高速公路隔音屏障的首选材料。
聚碳酸酯板材主要用于建筑中的采光材料，或者通过热成型加工成为各种结构件：比如橱窗隔板、公共电话亭、防暴盾牌等。
CN104962064A公开了一种聚碳酸酯改性塑料,包括按质量份数计量的以下原料：聚碳酸酯80～100份，纳米碳酸钙5～10份，聚氨酯5～10份，玻璃纤维3～5份，碳纤维5～10份，偶联剂2～5份，阻燃剂1～3份，分散剂1～3份，抗氧剂1～3份。本发明生产的聚碳酸酯改性塑料通过填充纳米碳酸钙，提高了聚碳酸酯韧性，同时加入碳纤维和玻璃纤维进一步提高了聚碳酸酯的屈服强度和弹性模量。CN104927331A公开了一种聚碳酸酯树脂组合物，包括：至少含有2种或2种以上高分子的高分子合金(A)；导热性填料(B)；全部或者一部分侧链上至少有1个芳香环置换的磷腈衍生物(C)；不属于所述磷腈衍生物，并至少含有1个芳香环的含磷化合物(D)；其中，(A)的海相为聚碳酸酯，且(A)中至少含有1种弹性体；以所述(A)～(E)的总质量为100％计，则所述(A)为15％～50％，所述(C)为0.1％～1％，所述(D)为0.5％～5％。但是聚碳酸酯板材存在着耐紫外性能不好的问题。
发明内容
本发明的目的是：解决用于遮阳棚的聚碳酸酯材料存在的耐紫外线性能不好、容易导致强度下降的问题，主要是通过对聚碳酸酯材料进行改性而实现。
技术方案：
一种抗紫外线的遮阳用聚碳酸酯板材的制备方法，包括如下步骤：
第1步：按重量份计，将莫来石微粉10～20份、阳离子单体3～5份与60～80份的有机溶剂混合，再在N2的保护下，加入硅烷偶联剂KH～570 5～10份，升温至80～90℃，进行反应，结束后降温过滤，用乙醇清洗滤饼，烘干，得到偶联剂改性莫来石微粉；
第2步：将重量份计，偶联剂改性莫来石微粉加入300～400份水中，再加入30～50份的丙烯酰胺、阴离子单体5～10份、有机硅单体4～10份、氧化锆粉末5～10份、扩链剂4～8份和偶氮类引发剂3～6份，在N2的保护下升温至60～70℃，进行反应，结束后降温，过滤后，用乙醇清洗滤饼，烘干，得到包覆改性莫来石微粉；
第3步：将重量份计，聚碳酸酯120～160份、包覆改性莫来石微粉、氯丁橡胶5～10份，乙二酸二甲酯3～6份，二氧化硅5～10份、增韧剂6～12份、润滑剂4～10份、抗氧剂5～8份、抗紫外剂4～10份混合均匀，经挤出机进行熔融共混挤出、牵引、造粒，注塑成型。
所述的第1步中，有机溶剂是甲苯、二氯甲烷或者乙酸乙醋中的一种或者几种的混合物。
所述的第1步中，莫来石微粉的粒度范围在0.5～5μm，含量≥98%，比表面积≥2m2·g～1。
所述的第1步中，反应时间3～5小时。
所述的第1步中，所述的阳离子单体为丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、丙烯酰氧丙基三甲基氯化铵、甲基丙烯酰氧丙基三甲基氯化铵和N, N～二甲基二烯丙基氯化铵中的一种或一种以上的混合物。
所述的第2步中，所述偶氮类引发剂选自偶氮二异丁酸二甲酯、偶氮二异丁脒盐酸盐、偶氮二甲酰胺、偶氮二异丙基咪唑啉盐酸盐、偶氮异丁氰基甲酰胺、偶氮二环己基甲腈、偶氮二氰基戊酸、偶氮二异丙基咪唑啉、偶氮二异 丁腈、偶氮二异戊腈和偶氮二异庚腈中的一种或多种。
所述的第2步中，所述的阴离子单体为丙烯酸、马来酸、烯丙基磺酸钠、2～丙烯酰胺基～2～甲基丙磺酸、2～丙烯酰氧～2～甲基丙磺酸、丙烯酰氧丁基磺酸和 (2～丙烯酰氧)异戊烯磺酸钠中的一种或一种以上的混合物。
所述的第2步中，所述的有机硅单体为一甲基三乙氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、甲基三氯硅烷、二甲基二氯硅烷、一苯基三乙氧基硅烷、二苯基二甲氧基硅烷中的一种或几种的混合物。
所述的第2步中，所述的扩链剂为l,4～丁二醇、新戊二醇、乙二醇、一缩二乙二醇、甘油、顺丁烯二酸酐、三羟甲基丙烷、乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺或二羟甲基丙酸中的一种或几种的混合物。
所述的第3步中，所述的增韧剂选自丁二烯一苯乙烯橡胶、氯化聚乙烯、聚甲基丙烯酸酯共聚物、聚乙基 丙烯酸酯共聚物或聚丁基丙烯酸酯共聚物等中的一种或几种的混合物。
所述的第3步中，所述的润滑剂选自固体石蜡、液体石蜡、高密度聚乙烯、硬脂酸锌、硬脂酸铅、硬脂酸 钡、硬脂酸钙或季戊四醇硬脂酸酯中的一种或几种的混合物。
所述的第3步中，所述的抗氧剂选自抗氧剂1010、抗氧剂1076或抗氧剂168中的一种或几种的混合物。
所述的第3步中，抗紫外剂选自UV～P、UV～326、UV～327或者UV～328。
所述的第3步中，所述的挤出机选自同向双螺杆挤出机，双螺杆挤出机的长径比至少为32～40，挤出机的 转速为180～400转/分，挤出温度为220～300℃。
有益效果
本发明提供的遮阳用聚碳酸酯材料适合于应用在车棚、遮阳棚等建筑上，具有强度、韧性好，以及耐紫外性能高的优点。
具体实施方式
实施例1
第1步：按重量份计，将莫来石微粉(粒度范围在0.5～5μm，含量≥98%，比表面积≥2m2·g～1)10份、阳离子单体甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵3份与60份的二氯甲烷混合，再在N2的保护下，加入硅烷偶联剂KH～570 5份，升温至80℃，进行反应，反应时间3小时，结束后降温过滤，用乙醇清洗滤饼，烘干，得到偶联剂改性莫来石微粉；
第2步：将重量份计，偶联剂改性莫来石微粉加入300份水中，再加入30份的丙烯酰胺、阴离子单体2～丙烯酰氧～2～甲基丙磺酸5份、有机硅单体二甲基二氯硅烷4份、氧化锆粉末5份、扩链剂三羟甲基丙烷4份和偶氮类引发剂偶氮异丁氰基甲酰胺3份，在N2的保护下升温至60℃，进行反应，结束后降温，过滤后，用乙醇清洗滤饼，烘干，得到包覆改性莫来石微粉；
第3步：将重量份计，聚碳酸酯120份、包覆改性莫来石微粉、氯丁橡胶5份，乙二酸二甲酯3份，二氧化硅5份、增韧剂聚甲基丙烯酸酯共聚物6份、润滑剂硬脂酸锌4份、抗氧剂1010 5份、UV～328抗紫外剂4份混合均匀，经挤出机进行熔融共混挤出、牵引、造粒，注塑成型，所述的挤出机选自同向双螺杆挤出机，双螺杆挤出机的长径比为32，挤出机的 转速为180转/分，挤出温度为220℃。
实施例2
第1步：按重量份计，将莫来石微粉(粒度范围在0.5～5μm，含量≥98%，比表面积≥2m2·g～1) 20份、阳离子单体甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵5份与80份的二氯甲烷混合，再在N2的保护下，加入硅烷偶联剂KH～570 10份，升温至90℃，进行反应，反应时间5小时，结束后降温过滤，用乙醇清洗滤饼，烘干，得到偶联剂改性莫来石微粉；
第2步：将重量份计，偶联剂改性莫来石微粉加入400份水中，再加入50份的丙烯酰胺、阴离子单体2～丙烯酰氧～2～甲基丙磺酸10份、有机硅单体二甲基二氯硅烷10份、氧化锆粉末10份、扩链剂三羟甲基丙烷8份和偶氮类引发剂偶氮异丁氰基甲酰胺6份，在N2的保护下升温至70℃，进行反应，结束后降温，过滤后，用乙醇清洗滤饼，烘干，得到包覆改性莫来石微粉；
第3步：将重量份计，聚碳酸酯160份、包覆改性莫来石微粉、氯丁橡胶10份，乙二酸二甲酯6份，二氧化硅10份、增韧剂聚甲基丙烯酸酯共聚物12份、润滑剂硬脂酸锌10份、抗氧剂1010 8份、UV～328抗紫外剂10份混合均匀，经挤出机进行熔融共混挤出、牵引、造粒，注塑成型，所述的挤出机选自同向双螺杆挤出机，双螺杆挤出机的长径比为40，挤出机的 转速为400转/分，挤出温度为300℃。
实施例3
第1步：按重量份计，将莫来石微粉(粒度范围在0.5～5μm，含量≥98%，比表面积≥2m2·g～1)10～20份、阳离子单体甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵4份与70份的二氯甲烷混合，再在N2的保护下，加入硅烷偶联剂KH～570 8份，升温至85℃，进行反应，反应时间4小时，结束后降温过滤，用乙醇清洗滤饼，烘干，得到偶联剂改性莫来石微粉；
第2步：将重量份计，偶联剂改性莫来石微粉加入350份水中，再加入40份的丙烯酰胺、阴离子单体2～丙烯酰氧～2～甲基丙磺酸7份、有机硅单体二甲基二氯硅烷8份、氧化锆粉末7份、扩链剂三羟甲基丙烷6份和偶氮类引发剂偶氮异丁氰基甲酰胺5份，在N2的保护下升温至65℃，进行反应，结束后降温，过滤后，用乙醇清洗滤饼，烘干，得到包覆改性莫来石微粉；
第3步：将重量份计，聚碳酸酯150份、包覆改性莫来石微粉、氯丁橡胶7份，乙二酸二甲酯5份，二氧化硅7份、增韧剂聚甲基丙烯酸酯共聚物8份、润滑剂硬脂酸锌6份、抗氧剂1010 6份、UV～328抗紫外剂7份混合均匀，经挤出机进行熔融共混挤出、牵引、造粒，注塑成型，所述的挤出机选自同向双螺杆挤出机，双螺杆挤出机的长径比为36，挤出机的 转速为300转/分，挤出温度为260℃。
对照例1
与实施例3的区别在于：第2步中，莫来石微粉改性中未加入阴离子单体进行聚合反应。
第1步：按重量份计，将莫来石微粉(粒度范围在0.5～5μm，含量≥98%，比表面积≥2m2·g～1)10～20份、阳离子单体甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵4份与70份的二氯甲烷混合，再在N2的保护下，加入硅烷偶联剂KH～570 8份，升温至85℃，进行反应，反应时间4小时，结束后降温过滤，用乙醇清洗滤饼，烘干，得到偶联剂改性莫来石微粉；
第2步：将重量份计，偶联剂改性莫来石微粉加入350份水中，再加入40份的丙烯酰胺、有机硅单体二甲基二氯硅烷8份、氧化锆粉末7份、扩链剂三羟甲基丙烷6份和偶氮类引发剂偶氮异丁氰基甲酰胺5份，在N2的保护下升温至65℃，进行反应，结束后降温，过滤后，用乙醇清洗滤饼，烘干，得到包覆改性莫来石微粉；
第3步：将重量份计，聚碳酸酯150份、包覆改性莫来石微粉、氯丁橡胶7份，乙二酸二甲酯5份，二氧化硅7份、增韧剂聚甲基丙烯酸酯共聚物8份、润滑剂硬脂酸锌6份、抗氧剂1010 6份、UV～328抗紫外剂7份混合均匀，经挤出机进行熔融共混挤出、牵引、造粒，注塑成型，所述的挤出机选自同向双螺杆挤出机，双螺杆挤出机的长径比为36，挤出机的 转速为300转/分，挤出温度为260℃。
对照例2
与实施例3的区别在于：第2步中未加入有机硅单体。
第1步：按重量份计，将莫来石微粉(粒度范围在0.5～5μm，含量≥98%，比表面积≥2m2·g～1)10～20份、阳离子单体甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵4份与70份的二氯甲烷混合，再在N2的保护下，加入硅烷偶联剂KH～570 8份，升温至85℃，进行反应，反应时间4小时，结束后降温过滤，用乙醇清洗滤饼，烘干，得到偶联剂改性莫来石微粉；
第2步：将重量份计，偶联剂改性莫来石微粉加入350份水中，再加入40份的丙烯酰胺、阴离子单体2～丙烯酰氧～2～甲基丙磺酸7份、氧化锆粉末7份、扩链剂三羟甲基丙烷6份和偶氮类引发剂偶氮异丁氰基甲酰胺5份，在N2的保护下升温至65℃，进行反应，结束后降温，过滤后，用乙醇清洗滤饼，烘干，得到包覆改性莫来石微粉；
第3步：将重量份计，聚碳酸酯150份、包覆改性莫来石微粉、氯丁橡胶7份，乙二酸二甲酯5份，二氧化硅7份、增韧剂聚甲基丙烯酸酯共聚物8份、润滑剂硬脂酸锌6份、抗氧剂1010 6份、UV～328抗紫外剂7份混合均匀，经挤出机进行熔融共混挤出、牵引、造粒，注塑成型，所述的挤出机选自同向双螺杆挤出机，双螺杆挤出机的长径比为36，挤出机的 转速为300转/分，挤出温度为260℃。
将以上的实施例和对照例制备得到的材料制备得到ASTM标准力学测试样条，进行产品性能测试：
| 弯曲强度（Mpa） | 冲击强度（缺口：KJ/m2） | 拉伸强度（Mpa） | |
| 实施例1 | 92.4 | 57 | 56.2 |
| 实施例2 | 91.5 | 57 | 55.6 |
| 实施例3 | 93.6 | 59 | 58.5 |
| 对照例1 | 87.4 | 56 | 52.9 |
| 对照例2 | 88.5 | 56 | 53.4 |
参照国标GBT16422.1与16422.3对试样进行紫外光老化试验，将试样在60℃下辐照8h，然后在50℃温度下无辐照冷凝曝露4h。再进行上述测试，结果如下：
| 弯曲强度（Mpa） | 冲击强度（缺口：KJ/m2） | 拉伸强度（Mpa） | |
| 实施例1 | 91.2 | 55 | 54.5 |
| 实施例2 | 91.0 | 55 | 54.6 |
| 实施例3 | 92.1 | 56 | 56.5 |
| 对照例1 | 78.5 | 49 | 45.6 |
| 对照例2 | 77.6 | 48 | 44.7 |
从表可以可以看出，本发明提供的聚碳酸酯材料具有较好的物理强度；其优点是经过紫外老化试验后，仍然可以保持较好的机械性能。从实施例3与对照例1可以看出，通过在对莫来石进行改性中，加入阴离子单体，可以使弯曲强度得到提高；从实施例3和对照例2可以看出，通过在莫来石改性中加入有机硅单体，可以提高拉伸强度。
Claims (7)
1.一种抗紫外线的遮阳用聚碳酸酯板材的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
第1步：按重量份计，将莫来石微粉10～20份、阳离子单体3～5份与60～80份的有机溶剂混合，再在N2的保护下，加入硅烷偶联剂KH～570 5～10份，升温至80～90℃，进行反应，结束后降温过滤，用乙醇清洗滤饼，烘干，得到偶联剂改性莫来石微粉；
第2步：将重量份计，偶联剂改性莫来石微粉加入300～400份水中，再加入30～50份的丙烯酰胺、阴离子单体5～10份、有机硅单体4～10份、氧化锆粉末5～10份、扩链剂4～8份和偶氮类引发剂3～6份，在N2的保护下升温至60～70℃，进行反应，结束后降温，过滤后，用乙醇清洗滤饼，烘干，得到包覆改性莫来石微粉；
第3步：将重量份计，聚碳酸酯120～160份、包覆改性莫来石微粉、氯丁橡胶5～10份，乙二酸二甲酯3～6份，二氧化硅5～10份、增韧剂6～12份、润滑剂4～10份、抗氧剂5～8份、抗紫外剂4～10份混合均匀，经挤出机进行熔融共混挤出、牵引、造粒，注塑成型。
2.根据权利要求1所述的抗紫外线的遮阳用聚碳酸酯板材的制备方法，其特征在于：所述的第1步中，有机溶剂是甲苯、二氯甲烷中的一种或者几种的混合物；莫来石微粉的粒度范围在0.5～5μm，含量≥98%，比表面积≥2m2·g～1；反应时间3～5小时；所述的阳离子单体为丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、丙烯酰氧丙基三甲基氯化铵、甲基丙烯酰氧丙基三甲基氯化铵和N, N～二甲基二烯丙基氯化铵中的一种或一种以上的混合物。
3.根据权利要求1所述的抗紫外线的遮阳用聚碳酸酯板材的制备方法，其特征在于：所述的第2步中，所述偶氮类引发剂选自偶氮二异丁酸二甲酯、偶氮二异丁脒盐酸盐、偶氮二甲酰胺、偶氮二异丙基咪唑啉盐酸盐、偶氮异丁氰基甲酰胺、偶氮二环己基甲腈、偶氮二氰基戊酸、偶氮二异丙基咪唑啉、偶氮二异 丁腈、偶氮二异戊腈和偶氮二异庚腈中的一种或多种；所述的阴离子单体为丙烯酸、马来酸、烯丙基磺酸钠、2～丙烯酰胺基～2～甲基丙磺酸、2～丙烯酰氧～2～甲基丙磺酸、丙烯酰氧丁基磺酸和 (2～丙烯酰氧)异戊烯磺酸钠中的一种或一种以上的混合物；所述的有机硅单体为一甲基三乙氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、甲基三氯硅烷、二甲基二氯硅烷、一苯基三乙氧基硅烷、二苯基二甲氧基硅烷中的一种或几种的混合物；所述的扩链剂为l,4～丁二醇、新戊二醇、乙二醇、一缩二乙二醇、甘油、顺丁烯二酸酐、三羟甲基丙烷、乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺或二羟甲基丙酸中的一种或几种的混合物。
4.根据权利要求1所述的抗紫外线的遮阳用聚碳酸酯板材的制备方法，其特征在于：所述的第3步中，所述的增韧剂选自丁二烯-苯乙烯橡胶、氯化聚乙烯、聚甲基丙烯酸酯共聚物、聚乙基 丙烯酸酯共聚物或聚丁基丙烯酸酯共聚物中的一种或几种的混合物；所述的润滑剂选自固体石蜡、液体石蜡、高密度聚乙烯、硬脂酸锌、硬脂酸铅、硬脂酸 钡、硬脂酸钙或季戊四醇硬脂酸酯中的一种或几种的混合物。
5.根据权利要求1所述的抗紫外线的遮阳用聚碳酸酯板材的制备方法，其特征在于：所述的第3步中，所述的抗氧剂选自抗氧剂1010、抗氧剂1076或抗氧剂168中的一种或几种的混合物。
6.根据权利要求1所述的抗紫外线的遮阳用聚碳酸酯板材的制备方法，其特征在于：所述的第3步中，抗紫外剂选自UV～P、UV～326、UV～327或者UV～328。
7.根据权利要求1所述的抗紫外线的遮阳用聚碳酸酯板材的制备方法，其特征在于：所述的第3步中，所述的挤出机选自同向双螺杆挤出机，双螺杆挤出机的长径比为32～40，挤出机的 转速为180～400转/分，挤出温度为220～300℃。
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