CN106366553A - 一种准渐变色离子增强次光源高透光、抗光腐蚀隐藏显示复合材料及其制备方法 - Google Patents

一种准渐变色离子增强次光源高透光、抗光腐蚀隐藏显示复合材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种准渐变色离子增强次光源高透光、抗光腐蚀隐藏显示复合材料，其由ABS树脂70‑90份、AS树脂5‑20份、超细金红石型钛白粉0.5‑3份、金属盐增强纳米硫化锌0.5‑3份、相容剂1‑4份、光稳定剂0.2‑1份、抗氧化剂0.2‑0.5份、润滑剂0.5‑1份、其他助剂0‑2份按重量份组成。本发明制备的复合材料具有超高的抗光腐蚀变色能力，同时具有超高的清晰度和透度，成功解决塑料隐藏显示件透度与清晰度相互矛盾的囧途，推动了家电行业品质的变革，顺应当代人们对家电舒适度和安全性能更高、绿色环保的要求。

Description

一种准渐变色离子增强次光源高透光、抗光腐蚀隐藏显示复 合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及高分子技术领域，具体涉及一种准渐变色离子增强次光源高透光、抗光腐蚀隐藏显示复合材料及其制备方法。
背景技术
随着数字化时代的悄然逼近，人机交互变的越来普遍和便捷，其中一项最重要的就是显示模块。如空调、洗衣机、除湿机等家用电器为适应潮流，争夺市场，在显示模块上也一直不断创新，使显示品质越来越高，成本越来越低。传统显示模块往往是在制件表面额外加入显示区，该显示区材料往往是透明或是半透材料，又或是在透明材料上进行喷漆来达到所需显示效果。其存在以下缺点：1.制件不是一体化成型，影响生产效率，附加了额外的装配费用；2.透明材料成本往往较高；3.喷漆价格昂贵，产品报废率较高而且污染环境。因此开发能一体化成型同时具有高质量显示效果的材料迫在眉睫。
发明内容
为克服现有技术的不足，本发明公开了一种准渐变色离子增强次光源高透光、抗光腐蚀隐藏显示复合材料及其制备方法。
一种准渐变色离子增强次光源高透光、抗光腐蚀隐藏显示复合材料，由下列原材料按重量份组成：
进一步方案，所述的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物树脂为经本体法或乳液法生产的；所述的丙烯腈-苯乙烯共聚物树脂为经本体法或乳液法生产的。
进一步方案，所述钛白粉为微纳米级金红石型钛白粉，其纯度大于92％、目数大于8000目。
所述金属盐增强硫化锌是指离子盐增强微纳米级硫化锌粉末，其中离子盐为含铜、锰、银离子盐中的至少一种；硫化锌发射的可见光波长随着微纳米级硫化锌粉末上负载的离子盐浓度的变化而变化，使材料在光照情况下产生准渐变色效果。
所述的相容剂为环状酸酐或羧酸等接枝型相容剂。
所述光稳定剂为水杨酸酯类、苯并三唑类、二苯甲酮类、受阻胺类光稳定剂中的至少一种。
所述的抗氧化剂为受阻酚类、亚磷酸酯类、硫代二丙酸酯类及其他含硫化合物类抗氧剂中的至少一种。
所述润滑剂为脂肪酸酰胺类、脂肪酸类、脂类、有机硅油类中的至少一种。
所述其它助剂为抗菌剂、抗静电剂及着色剂。
本发明的另一个发明目的是提供上述的一种准渐变色离子增强次光源高透光、抗光腐蚀隐藏显示复合材料的方法，其包括以下步骤：
(1)将微纳米粒径的硫化锌粉末加入质量浓度为0.05-0.25％的金属盐的去离子水溶液中，调拌均匀；然后放入110-130℃的箱式炉中进行烘烤，烘干后球磨40-50小时,将磨好的粉末放入石英管内,在氦气或氮气保护气氛下于850-950℃灼烧60-80min，自然冷却后经8000目筛网过筛，制备出金属盐增强微硫化锌粉末；
(2)按照配比，将钛白粉、光稳剂、抗氧化剂和润滑剂一起加入温度为65-75℃并通有氮气保护的高混机中进行混合5-10分钟；
(3)向步骤(2)中加入丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物树脂、丙烯腈-苯乙烯共聚物树脂、步骤(1)制备的金属盐增强硫化锌粉末、相容剂及其它助剂，继续混合5-10分钟；
(4)在氮气保护下，将步骤(3)中的混合物料投入平行双螺杆挤出机中熔融，经挤出、造粒制得准渐变色离子增强次光源高透光、抗光腐蚀隐藏显示复合材料；其中挤出机的机筒温度为210-230℃，螺杆转速为400-500RPM，真空度为-0.04～-0.1MPa。
本发明首次引入离子盐增强次光源技术，其不仅吸收了大量对材料伤害大的紫外光，同时发射次级光，大大提高了材料透射光强度，使材料透度提高的同时也增加了材料的抗光腐蚀变色能力。另外，本发明制备成本低廉，材料可循环利用，符合当今社会对家电制品绿色环保的要求。还同时具有超高的清晰度和透度，彻底颠覆了塑料隐藏显示制件透度提高的路径，成功解决塑料隐藏显示件透度与清晰度相互矛盾的囧途，推动了家电行业尤其是空调业品质的变革。本产品还具有优异的抗光腐蚀性，解决了困扰家电行业十几年的光腐蚀现象，使得家电行业的隐藏显示设计不再受到局限。本发明方法制得的准渐变色离子增强次光源高透光、抗光腐蚀隐藏显示复合材料，注塑的家电产品制件具有超高的清晰度和透度，同时具有优异的抗光腐蚀性，实现了复合材料透度与清晰度的良好平衡。
本发明中加入金属盐增强硫化锌能使复合材料产生准渐变色的原理是：硫化锌在光的照射下，可以发出一定波长的可见光，此时硫化锌为发光的次光源，所发出光的波长与硫化锌的激发态与基态间的能级差是相对应的，硫化锌表面附着离子盐的能度的改变，可以改变硫化锌激发态与基态间的能级差，进而改变所发射光的波长随着微纳米级硫化锌粉末上负载的离子盐浓度的改变，硫化锌发射的可见光波长会发生移动。而可见光波长的改变对于观察着肉眼来讲，就是光颜色的改变。但是在内部不照光的情况下，硫化锌不发光，改变的离子盐能度对基材树脂颜色基本无影响。所以我们就会看到，随着负载离子盐浓度的改变：在光照情况下，材料的透光颜色表现为从一种颜色变成另外一种颜色的准渐变色效果；在没有光照的情况下，材料的颜色一直未改变。
本发明具有如下有益效果：
1、因为光线通过材料，强度一定会减弱，因此要尽量减少制件显示区域厚度，但是制件厚度过低，注塑成型就容易产生熔接线及气痕等缺陷。所以本发明提高了材料的熔融指数，实现了隐藏显示面板厚度的大大减小。
2、微纳米高白度钛白粉的选择提高了材料透度和清晰度，同时材料的光泽度仍然保持在较高水平。目前制备高白度材料一般使用普通的钛白粉，而本发明中选用微纳米级粒径金红石型钛白做为增白色粉。其作用有：A.白度高，减少钛白粉用量，可减少材料中光线散射中心，提高了透射光线强度和减弱了散射光线强度，进而提高材料透度和清晰度；B.钛白填充粒径较小，可减少光线通过时光的散射截面积，提高了透射光线强度和减小散射光线强度及散射角，提高材料透度和清晰度；同时钛白含量低及小粒径钛白粉的使用材料的光泽度很高，大于95。
3、本发明中加入合适相容剂而缓和了钛白粉与基材树脂界面处折射率的台阶式突变，减小散射光线强度及散射角，提高材料透度和清晰度；
4、本发明中加入金属盐增强硫化锌来吸收入射光中的紫外波段，通过光致发光，可以发出波长更长的可见光，不仅吸收了大量对材料伤害大的紫外光，同时发射次级光，提高了透射光强度，使材料抗光蚀刻变色能力提高和增加了材料透度。
5、紫外线吸收剂的使用减少了入射光线中有害紫外光线成分，光稳定剂的使用提高了紫外光对材料损害的抵抗能力。两者的复配使用，使材料的抗光蚀刻变色能力大大提升。
6、本发明制备的复合材料具有以下优点：抗光蚀刻变色能力大大增强，使辐照变色时间由24小时提高至1000小时以上；透度高，透度由3％提高至7％以上；清晰度高，雾度由95％降低至85％以下；耐候性高，在UV-B，96小时照射后，材料色变ΔE由11.2降低到2.4；光泽度高，60度角光泽度大于95；白度高，材料白度L值大于95。
附图说明
图1为本实施例1制备的复合材料的光散射原理图；
图2是对比例制备的复合材料的光散射原理图；
图3是对比例(A)和实施例三(B)所制备的复合材料的数显透度及清晰度对比图。
具体实施方式
为更好理解本发明，下面结合实施例对本发明作进一步描述，以下实施例仅是对本发明进行说明而非对其加以限定。
实施例一：
本实施例中的准渐变色离子增强次光源高透光、抗光腐蚀隐藏显示复合材料是由下列原料按重量份组成：
具体制备方法包括以下步骤：
(1)微纳米粒径的硫化锌原料加入质量浓度为0.1％的Cu盐的去离子水溶液中，调拌均匀,然后放入箱式炉中120℃烘烤，烘干后球磨48小时,将磨好的粉末放入石英管内,氦气或是氮气保护气氛下900℃灼烧1小时，自然冷却后经8000目筛网过筛，制备出Cu2+增强微纳米粒径硫化锌粉末。
(2)按照配比，1份金红石型钛白粉、0.5份苯并三唑类与受阻胺类复配光稳定剂、0.8份受阻酚与亚磷酸酯类复配抗氧化剂和0.5份脂肪酸酰胺类润滑剂一起加入温度为70℃并通有氮气保护的高混机中进行混合7分钟；
(3)向步骤(2)中加入90份本体法ABS、5份本体法AS、0.5份Cu2+增强微纳米粒径硫化锌粉末、3份环状酸酐类相容剂及0.15份有机蓝色颜料，继续混合8分钟；
(4)在氮气保护下，将步骤(3)中的混合物料投入平行双螺杆挤出机中熔融，经挤出、造粒制得准渐变色离子增强次光源高透光、抗光腐蚀隐藏显示复合材料；其中挤出机的机筒温度为210-230℃，螺杆转速为400RPM，真空度为-0.04MPa。
实施例二：
本实施例中的准渐变色离子增强次光源高透光、抗光腐蚀隐藏显示复合材料是由下列原料按重量份组成：
具体制备方法包括以下步骤：
(1)微纳米粒径的硫化锌原料加入质量浓度为0.05％的Cu盐的去离子水溶液中，调拌均匀,然后放入箱式炉中110℃烘烤，烘干后球磨50小时,将磨好的粉末放入石英管内,氦气或是氮气保护气氛下850℃灼烧80分钟，自然冷却后经8000目筛网过筛，制备出Cu2+增强微纳米粒径硫化锌粉末。
(2)按照配比，1份金红石型钛白粉、0.8份苯并三唑类与受阻胺类复配光稳定剂、0.5份受阻酚与亚磷酸酯类复配抗氧化剂和0.5份脂肪酸酰胺类润滑剂一起加入温度为75℃并通有氮气保护的高混机中进行混合5分钟；
(3)向步骤(2)中加入85份乳液法ABS、10份乳液法AS、1份Cu2+增强微纳米粒径硫化锌粉末、3份环状酸酐类相容剂及0.15份有机蓝色颜料，继续混合5分钟；
(4)在氮气保护下，将步骤(3)中的混合物料投入平行双螺杆挤出机中熔融，经挤出、造粒制得准渐变色离子增强次光源高透光、抗光腐蚀隐藏显示复合材料；其中挤出机的机筒温度为210-230℃，螺杆转速为500RPM，真空度为-0.04MPa。
实施例三：
本实施例中的准渐变色离子增强次光源高透光、抗光腐蚀隐藏显示复合材料是由下列原料按重量份组成：
具体制备方法包括以下步骤：
(1)微纳米粒径的硫化锌原料加入质量浓度为0.15％的锰盐的去离子水溶液中，调拌均匀,然后放入箱式炉中130℃烘烤，烘干后球磨40小时,将磨好的粉末放入石英管内,氦气或是氮气保护气氛下950℃灼烧1小时，自然冷却后经8000目筛网过筛，制备出Cu2+增强微纳米粒径硫化锌粉末。
(2)按照配比，1份金红石型钛白粉、0.8份苯并三唑类与受阻胺类复配光稳定剂、0.5份受阻酚与亚磷酸酯类复配抗氧化剂和1份脂肪酸酰胺类润滑剂一起加入温度为65℃并通有氮气保护的高混机中进行混合10分钟；
(3)向步骤(2)中加入83份乳液法ABS、10份乳液法AS、1份Cu2+增强微纳米粒径硫化锌粉末、4份环状酸酐类相容剂及0.15份有机蓝色颜料，继续混合7分钟；
(4)在氮气保护下，将步骤(3)中的混合物料投入平行双螺杆挤出机中熔融，经挤出、造粒制得准渐变色离子增强次光源高透光、抗光腐蚀隐藏显示复合材料；其中挤出机的机筒温度为210-230℃，螺杆转速为450RPM，真空度为-0.08MPa。
实施例四：
本实施例中的准渐变色离子增强次光源高透光、抗光腐蚀隐藏显示复合材料是由下列原料按重量份组成：
具体制备方法包括以下步骤：
(1)微纳米粒径的硫化锌原料加入质量浓度为0.25％的银盐的去离子水溶液中，调拌均匀,然后放入箱式炉中120℃烘烤，烘干后球磨48小时,将磨好的粉末放入石英管内,氦气或是氮气保护气氛下850-950℃灼烧1小时，自然冷却后经8000目筛网过筛，制备出Cu2+增强微纳米粒径硫化锌粉末。
(2)按照配比，0.5份金红石型钛白粉、0.2份苯并三唑类与受阻胺类复配光稳定剂、0.2份受阻酚与亚磷酸酯类复配抗氧化剂和0.5份脂肪酸酰胺类润滑剂一起加入温度为65-75℃并通有氮气保护的高混机中进行混合5-10分钟；
(3)向步骤(2)中加入70份乳液法ABS、20份乳液法AS、3份Cu2+增强微纳米粒径硫化锌粉末、1份环状酸酐类相容剂及0.15份有机蓝色颜料，继续混合10分钟；
(4)在氮气保护下，将步骤(3)中的混合物料投入平行双螺杆挤出机中熔融，经挤出、造粒制得准渐变色离子增强次光源高透光、抗光腐蚀隐藏显示复合材料；其中挤出机的机筒温度为210-230℃，螺杆转速为500RPM，真空度为-0.04MPa。
对比例：
本实施例中的普通隐藏显示复合材料是由下列原料按重量份组成：
具体制备方法包括以下步骤：
(1)按照配比，2份金红石型钛白粉(粒径小于5000目)、0.2份苯并三唑类与受阻胺类复配光稳定剂、0.3份受阻酚与亚磷酸酯类复配抗氧化剂和0.3份脂肪酸酰胺类润滑剂一起加入温度为65-75℃并通有氮气保护的高混机中进行混合5-10分钟；
(2)向步骤(2)中加入95份乳液法ABS、3份环状酸酐类相容剂及0.15份有机蓝色颜料，继续混合10分钟；
(3)在氮气保护下，将步骤(2)中的混合物料投入平行双螺杆挤出机中熔融，经挤出、造粒制得准渐变色离子增强次光源高透光、抗光腐蚀隐藏显示复合材料；其中挤出机的机筒温度为210-230℃，螺杆转速为400RPM，真空度为-0.0MPa。
将上述实施例一、二、三、四制得的准渐变色离子增强次光源高透光、抗光腐蚀隐藏显示复合材料与对比例制得的普通隐藏显示复合材料的相关物性指标根据有关检测标准测试其透过率、雾度、光蚀刻变色时间、耐候性、白度、光泽度，其检测标准与检测结果如表1所示：
表1：物性指标
从上表可看出，本发明制备的复合材料相对于对比例材料的透度高，透度由3％提高至7％以上；清晰度高，雾度由95％降低至85％以下；抗光蚀刻变色能力大大增强，使辐照变色时间由24小时提高至1000小时以上；耐候性高，在UV-B，96小时照射后，材料色变ΔE由11.2降低到2.4；光泽度高，60度角光泽度大于95；白度高，材料白度L值大于95。
对比图1和图2可看出，本发明实施例一制备的复合材料的散射角明显比对比例小。说明本发明实施例一所制备的复合材料中明中加入的相容剂缓和了钛白粉与基材树脂界面处折射率的台阶式突变，减小散射光线强度及散射角；并由于金属盐增强硫化锌来吸收入射光中的紫外波段，提高了透射光强度。
如图3所示为对比例和实施例三所制备的复合材料的数显透度及清晰度实际效果图，其中A为对比例材料，数显灯光较暗，较模糊；B为实施例三材料，其数显灯光较亮和清晰。
如在本发明的制备组份中添加抗菌剂、抗静电剂等功能助剂，使复合材料具有相应特性亦受本发明保护。
与现有技术相比，本发明具有如下优势：
1、本发明制备的准渐变色离子增强次光源高透光、抗光腐蚀隐藏显示复合材料，可吸收入射光中的紫外波段，形成可见光次光源(光致发光作用)，使隐藏显示塑料件数显亮度提高一倍以上，与此同时，对塑料杀伤最大的紫外光的大量吸收，使材料的抗光蚀刻变色能力(24h提高至1000h以上)也得到大大提高。可替代现有家电的外壳材料，满足当代家电时尚美观、节能环保、高性价比的要求。
2、本发明制备的复合材料还具有特有的准渐变色数显效果，主要通过调控光致发光微纳半导体粉体材料中的掺杂盐的增强离子浓度，可使次光源光波波长可在一定范围内平滑转变，宏观表现为材料颜色不变，材料透光颜色可平滑改变的准渐变色效果。
3、本产品优异的抗光腐蚀性，解决了困扰家电行业十几年的光腐蚀现象，使得家电行业的隐藏显示设计不再受到局限。
4、超高的清晰度和透度，颠覆了塑料隐藏显示制件透度提高的路径，成功解决塑料隐藏显示件透度与清晰度相互矛盾的囧途，推动了家电行业尤其是空调业品质的变革。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种准渐变色离子增强次光源高透光、抗光腐蚀隐藏显示复合材料，其特征在于：由下列原材料按重量份组成：
丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物树脂 70-90份
丙烯腈-苯乙烯共聚物树脂 5-20 份
钛白粉 0.5-3份
金属盐增强硫化锌 0.5-3份
相容剂 1-4份
光稳定剂 0.2-1份
抗氧化剂 0.2-0.5份
润滑剂 0.5-1份
其他助剂 0-2份。
2.根据权利要求1所述的准渐变色离子增强次光源高透光、抗光腐蚀隐藏显示复合材料，其特征在于：所述的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物树脂为经本体法或乳液法生产的；所述的丙烯腈-苯乙烯共聚物树脂为经本体法或乳液法生产的。
3.根据权利要求1所述的准渐变色离子增强次光源高透光、抗光腐蚀隐藏显示复合材料，其特征在于：所述钛白粉为微纳米级金红石型钛白粉，其纯度大于92%、目数大于8000目。
4.根据权利要求1所述的准渐变色离子增强次光源高透光、抗光腐蚀隐藏显示复合材料，其特征在于：所述金属盐增强硫化锌是指离子盐增强微纳米级硫化锌粉末，其中离子盐为含铜、锰、银离子盐中的至少一种；硫化锌发射的可见光波长随着微纳米级硫化锌粉末上负载的离子盐浓度的变化而变化，使材料在光照情况下产生准渐变色效果。
5.根据权利要求1所述的准渐变色离子增强次光源高透光、抗光腐蚀隐藏显示复合材料，其特征在于：所述的相容剂为环状酸酐或羧酸等接枝型相容剂。
6.根据权利要求1所述的准渐变色离子增强次光源高透光、抗光腐蚀隐藏显示复合材料，其特征在于：所述光稳定剂为水杨酸酯类、苯并三唑类、二苯甲酮类、受阻胺类光稳定剂中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的准渐变色离子增强次光源高透光、抗光腐蚀隐藏显示复合材料，其特征在于：所述的抗氧化剂为受阻酚类、亚磷酸酯类、硫代二丙酸酯类及其他含硫化合物类抗氧剂中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的准渐变色离子增强次光源高透光、抗光腐蚀隐藏显示复合材料，其特征在于：所述润滑剂为脂肪酸酰胺类、脂肪酸类、脂类、有机硅油类中的至少一种。
9.根据权利要求1所述的准渐变色离子增强次光源高透光、抗光腐蚀隐藏显示复合材料，其特征在于：所述其它助剂为抗菌剂、抗静电剂及着色剂。
10.一种制备如权利要求1所述的准渐变色离子增强次光源高透光、抗光腐蚀隐藏显示复合材料的方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)将微纳米粒径的硫化锌粉末加入质量浓度为0.05-0.25%的金属盐的去离子水溶液中，调拌均匀；然后放入110-130℃的箱式炉中进行烘烤，烘干后球磨40-50小时,将磨好的粉末放入石英管内, 在氦气或氮气保护气氛下于850-950℃灼烧60-80min，自然冷却后经8000目筛网过筛，制备出金属盐增强微硫化锌粉末；
(2)按照配比，将钛白粉、光稳剂、抗氧化剂和润滑剂一起加入温度为65-75℃并通有氮气保护的高混机中进行混合5-10分钟；
(3)向步骤（2）中加入丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物树脂、丙烯腈-苯乙烯共聚物树脂、步骤（1）制备的金属盐增强硫化锌粉末、相容剂及其它助剂，继续混合5-10分钟；
(4) 在氮气保护下，将步骤（3）中的混合物料投入平行双螺杆挤出机中熔融，经挤出、造粒制得准渐变色离子增强次光源高透光、抗光腐蚀隐藏显示复合材料；其中挤出机的机筒温度为210-230℃，螺杆转速为400-500RPM，真空度为-0.04～-0.1MPa。
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