CN107418159A - Bopet紫外线屏蔽母粒及其制造方法 - Google Patents

Bopet紫外线屏蔽母粒及其制造方法 Download PDF

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Abstract

本申请涉及一种BOPET紫外线屏蔽母粒，包括以下重量份数的原料：聚对苯二甲酸乙二醇酯70～90份、分散剂1～5份、着色剂5～20份、纳米级紫外线吸收剂10～20份和间位芳纶纤维5～10份。本发明通过高速研磨机研磨着色剂，以及通过加入芳纶纤维，再配合纳米级紫外线吸收剂，使得着色剂和紫外线吸收剂的分散效果，同时，纤维的也分散好无缠结现象，所得过滤性能好，制成的BOPET紫外线屏蔽膜的紫外线阻隔率达到100％，膜雾度小于2，使用该母粒进行BOPET紫外线屏蔽膜生产，换网周期长，成膜性能好。本申请还涉及一种BOPET紫外线屏蔽母粒的制备方法。

Description

BOPET紫外线屏蔽母粒及其制造方法
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，具体涉及一种BOPET紫外线屏蔽母粒及其制造方法。
背景技术
PET即聚对苯二甲酸乙二酯，是一种产量大、价格较低的聚合物，具有高的刚性、耐热性和良好的化学稳定性等优良性能。BOPET即双向拉伸聚酯薄膜，应用广泛。随着人们生活水平的提高，人们对自己的健康越来越重视，太阳光中的紫外线是影响人们健康的一种不可避免的东西，如何有效减少紫外线对自身健康的影响成为如今的话题。其中，因外观与使用的问题，汽车与高档住宅的玻璃迫切需要紫外线屏蔽膜，来保护汽车与高档住宅内部的人和物品免受紫外线的伤害。但是目前的紫外线屏蔽膜主要是用涂层的方式生产，存在涂层不均匀、生产环境差、涂层易剥落的缺点。同时，若采用染料着色，耐光色牢度的缺陷又会影响使用中的外观；若使用颜料着色，又存在雾度高的问题。
先制备出紫外线屏蔽母粒，能较好的解决传统涂层方法以及着色方法中存在的这些问题。但是在制备母粒的过程中，存在颜料粒子难于分散的问题。CN106366581A公开了一种抗紫外线PET色母粒，由聚对苯二甲酸乙二醇酯、颜料、分散剂、抗氧化剂和纳米氧化锌表面接枝粉末组成，为了解决纳米氧化锌易于团聚的问题，对纳米氧化锌进行了表面改性，再在改性后的表面接枝有机氟及二苯甲酮衍生物。
发明内容
本发明的目的之一是提供一种BOPET紫外线屏蔽母粒，减少颜料粒子团聚的可能，提高颜料粒子的分散性能，并且具有良好的紫外线屏蔽功能。
为实现上述目的，通过以下技术方案来实现的：
一种BOPET紫外线屏蔽母粒，包括以下重量份数的原料：聚对苯二甲酸乙二醇酯70～90份、分散剂1～5份、着色剂5～20份、紫外线吸收剂10～20份和间位芳纶纤维5～10份。
所述聚对苯二甲酸乙二醇酯为瓶级聚酯树脂和膜级聚酯树脂中的一种或两种。
所述分散剂为油酸酰胺、芥酸酰胺、聚乙烯蜡、硬脂酸钙、硬脂酸锌中的一种或多种，优选油酸酰胺和/或芥酸酰胺。
所述着色剂包括但不限于颜料红122、颜料红48:2、颜料蓝15:3、颜料紫23、颜料绿7、颜料黄191、颜料黑7，颜料黄214、颜料橙43、颜料橙68、颜料棕41、颜料黄184、溶剂紫59、溶剂紫37、溶剂红143、溶剂红181、溶剂蓝94、溶剂蓝132、溶剂绿29、溶剂黄135中的一种或多种组合。
所述紫外线吸收剂包括但不限于UV-9(二苯甲酮-3)、UV-234(2-(2'-羟基-3',5'双(a,a-二甲基苄基)苯基)苯并三唑)、UV-320(2-(2'-羟基-3',5'-二叔丁基苯基)-苯并三唑)、UV-328(2-[2-羟基-3,5-二(1,1-二甲基丙基苯基)]-2H-苯并三唑)、UV-531(2-羟基-4-辛氧基二苯甲酮)中的一种或多种组合。
优选地，所述间位芳纶纤维通过以下方法得到：向聚间苯二甲酰间苯二胺(PMIA)溶液加入质量分数为0.2～0.6％的紫外线屏蔽剂，充分混合后制备成均匀的纺丝原液，纺丝后得到间位芳纶纤维。
本领域技术人员，能够知晓所述间位芳纶纤维的具体制备方法。
优选地，所述PMIA溶液浓度为16～18％，比浓对数粘度为1.5～1.8；
优选地，所述紫外线屏蔽剂为能够反射紫外线作用的金属氧化物的纳米颗粒，例如Al2O3、MgO、ZnO、TiO2、高岭土等，优选纳米TiO2。
优选地，所述纳米级紫外线屏蔽剂颗粒的粒径为40～120nm，优选为60～80nm。
本发明的另一目的是提供一种BOPET紫外线屏蔽母粒的制造方法，包括以下步骤：
S1.通过高速研磨机，将着色剂研磨，降低粒子粒径；
S2.将S1中得到的着色剂与聚对苯二甲酸乙二醇酯、分散剂、纳米级紫外线吸收剂在高速捏合机中混合，待混合均匀后，出料，加入双螺杆挤出机的主喂料口，同时从双螺杆挤出机的侧喂料口加入芳纶纤维，通过双螺杆挤出机熔融混炼，螺杆转速然后挤出造粒。
优选的，选用的高速研磨机为纳米高速研磨机。
优选的，所述挤出机的螺杆直径D＝25mm，长径比L/D＝60，主机转速为100-110Hz，投料机转速为15-20Hz。
所述造粒过程中切粒选用水冷切粒。
本发明有益效果：
(1)本发明的BOPET紫外线屏蔽母粒制备方法简单，且所得产品过滤性能好，制成的BOPET紫外线屏蔽膜的紫外线阻隔率达到100％，膜雾度小于2，使用该母粒进行BOPET紫外线屏蔽膜生产，换网周期长，成膜性能好；
(2)本发明通过高速研磨机研磨，降低着色剂粒子的粒径，再通过添加分散剂，使着色剂更好的与树脂相融，并减少着色剂粒子之间的作用力，减少着色剂粒子团聚的可能，从而提高了着色剂粒子的分散性能；
(3)本发明中加入的间位芳纶纤维，在纺丝原液中加入了纳米颗粒紫外线屏蔽剂，一方面增强了间位芳纶纤维自身的耐光性，另一方面，少量纳米颗粒出现团聚，使得纤维表面有少量“凸起”，能够加强纤维与基体树脂之间的粘合性；将间位芳纶纤维与通过高速研磨机研磨后的着色剂以及紫外线吸收剂等造粒时，纤维与颗粒之间起到相互隔离的作用，进一步提高了着色剂和紫外线吸收剂的分散效果，同时，纤维也分散良好无缠结现象。
具体实施方式
实施例1
本实施例步骤如下：
S1.通过高速研磨机，将着色剂研磨，降低粒子粒径，所用着色剂为颜料蓝15:3，研磨机转速设置为6000rpm；
S2.将S1中得到的着色剂5份与聚对苯二甲酸乙二醇酯(瓶级聚酯树脂)70份、分散剂油酸酰胺3份、纳米级紫外线吸收剂UV-234 10份在高速捏合机中混合，待混合均匀后，出料，加入双螺杆挤出机的主喂料口，同时从双螺杆挤出机的侧喂料口加入按重量配比称取的间位芳纶纤维7份，通过双螺杆挤出机熔融混炼，螺杆转速然后挤出造粒，其中在双螺杆机中挤出，转速设置为100Hz，加料量为15Hz，水冷切粒，挤出机温度如下表所示：
挤出机温度控制设置
本实施例中间位芳纶纤维通过以下方法得到：向溶液浓度为16％、比浓对数粘度为1.7的聚间苯二甲酰间苯二胺溶液加入质量分数为0.2％的紫外线屏蔽剂纳米TiO2，纳米TiO2粒径为50～70nm充分混合后制备成均匀的纺丝原液，纺丝后得到间位芳纶纤维。
本实例对所得母粒经测试过滤性能小于0.3Mpa/g，使用该母粒生产的BOPET膜紫外系阻隔率为100％，膜雾度为1。
实施例2
本实施例步骤如下：
S1.通过高速研磨机，将着色剂研磨，降低粒子粒径，所用着色剂为颜料红48:2，研磨机转速设置为6000rpm；
S2.将S1中得到的着色剂10份与聚对苯二甲酸乙二醇酯(膜级聚酯树脂)80份、分散剂芥酸酰胺1份、纳米级紫外线吸收剂UV-531 15份在高速捏合机中混合，待混合均匀后，出料，加入双螺杆挤出机的主喂料口，同时从双螺杆挤出机的侧喂料口加入按重量配比称取的间位芳纶纤维5份，通过双螺杆挤出机熔融混炼，螺杆转速然后挤出造粒，其中在双螺杆机中挤出，转速设置为105Hz，加料量为15Hz，水冷切粒，挤出机温度同实施例1。
本实施例中间位芳纶纤维通过以下方法得到：向溶液浓度为17％、比浓对数粘度为1.8的聚间苯二甲酰间苯二胺溶液加入质量分数为0.4％的紫外线屏蔽剂纳米TiO2，纳米TiO2粒径为60～80nm充分混合后制备成均匀的纺丝原液，纺丝后得到间位芳纶纤维。
本实例对所得母粒经测试过滤性能小于0.5Mpa/g，使用该母粒生产的BOPET膜紫外系阻隔率为100％，膜雾度为0.8。
实施例3
本实施例步骤如下：
S1.通过高速研磨机，将着色剂研磨，降低粒子粒径，所用着色剂为颜料黑7，研磨机转速设置为6000rpm；
S2.将S1中得到的着色剂15份与聚对苯二甲酸乙二醇酯(瓶级聚酯树脂)90份、分散剂5份、纳米级紫外线吸收剂UV-320 20份在高速捏合机中混合，待混合均匀后，出料，加入双螺杆挤出机的主喂料口，同时从双螺杆挤出机的侧喂料口加入按重量配比称取的芳纶纤维10份，通过双螺杆挤出机熔融混炼，螺杆转速然后挤出造粒，其中在双螺杆机中挤出，转速设置为110Hz，加料量为20Hz，水冷切粒，挤出机温度同实施例1。
本实施例中间位芳纶纤维通过以下方法得到：向溶液浓度为18％、比浓对数粘度为1.6的聚间苯二甲酰间苯二胺溶液加入质量分数为0.6％的紫外线屏蔽剂纳米TiO2，纳米TiO2粒径为75～110nm充分混合后制备成均匀的纺丝原液，纺丝后得到间位芳纶纤维。
本实例对所得母粒经测试过滤性能小于0.3Mpa/g，使用改母粒生产的BOPET膜紫外系阻隔率为100％，膜雾度为1.3。
实施例4
本实施例步骤如下：
S1.通过高速研磨机，将着色剂研磨，降低粒子粒径，所用着色剂为颜料黑7，研磨机转速设置为6000rpm；
S2.将S1中得到的着色剂13份与聚对苯二甲酸乙二醇酯(膜级聚酯树脂)82份、分散剂4份、纳米级紫外线吸收剂UV-328 20份在高速捏合机中混合，待混合均匀后，出料，加入双螺杆挤出机的主喂料口，同时从双螺杆挤出机的侧喂料口加入按重量配比称取的芳纶纤维8份，通过双螺杆挤出机熔融混炼，螺杆转速然后挤出造粒，其中在双螺杆机中挤出，转速设置为110Hz，加料量为20Hz，水冷切粒，挤出机温度同实施例1。
本实施例中间位芳纶纤维通过以下方法得到：向溶液浓度为16％、比浓对数粘度为1.6的聚间苯二甲酰间苯二胺溶液加入质量分数为0.5％的紫外线屏蔽剂纳米TiO2，纳米TiO2粒径为90～110nm充分混合后制备成均匀的纺丝原液，纺丝后得到间位芳纶纤维。
本实例对所得母粒经测试过滤性能小于0.3Mpa/g，使用改母粒生产的BOPET膜紫外系阻隔率为100％，膜雾度为1.3。

Claims (10)

1.一种BOPET紫外线屏蔽母粒，其特征在于，包括以下重量份数的原料：聚对苯二甲酸乙二醇酯70～90份、分散剂1～5份、着色剂5～20份、紫外线吸收剂10～20份和间位芳纶纤维5～10份。
2.根据权利要求1所述的BOPET紫外线屏蔽母粒，其特征在于，所述聚对苯二甲酸乙二醇酯为瓶级聚酯树脂和膜级聚酯树脂中的一种或两种。
3.根据权利要求1所述的BOPET紫外线屏蔽母粒，其特征在于，所述分散剂为油酸酰胺、芥酸酰胺、聚乙烯蜡、硬脂酸钙、硬脂酸锌中的一种或多种，优选油酸酰胺和/或芥酸酰胺。
4.根据权利要求1所述的BOPET紫外线屏蔽母粒，其特征在于，所述着色剂为颜料红122、颜料红48:2、颜料蓝15:3、颜料紫23、颜料绿7、颜料黄191、颜料黑7，颜料黄214、颜料橙43、颜料橙68、颜料棕41、颜料黄184、溶剂紫59、溶剂紫37、溶剂红143、溶剂红181、溶剂蓝94、溶剂蓝132、溶剂绿29、溶剂黄135中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的BOPET紫外线屏蔽母粒，其特征在于，所述紫外线吸收剂为UV-9、UV-234、UV-320、UV-328、UV-531中的一种或多种。
6.根据权利要求5所述的BOPET紫外线屏蔽母粒，其特征在于，所述间位芳纶纤维通过以下方法得到：向PMIA溶液加入质量分数为0.2～0.6％的紫外线屏蔽剂，混合后制备成纺丝原液，纺丝后得到间位芳纶纤维。
7.根据权利要求6所述的BOPET紫外线屏蔽母粒，其特征在于，所述PMIA溶液浓度为16～18％，比浓对数粘度为1.5～1.8dL/g。
8.根据权利要求6所述的BOPET紫外线屏蔽母粒，其特征在于，所述紫外线屏蔽剂为能够反射紫外线作用的金属氧化物的纳米颗粒，所述纳米颗粒的粒径为40～120nm，优选为60～80nm。
9.根据权利要求6所述的BOPET紫外线屏蔽母粒，其特征在于，所述紫外线屏蔽剂为Al2O3、MgO、ZnO、TiO2、高岭土中的一种或多种。
10.一种如权利要求1～9任一项所述BOPET紫外线屏蔽母粒的制造方法，包括以下步骤：
S1.通过高速研磨机，将着色剂研磨，降低粒子粒径；
S2.将S1中得到的着色剂与聚对苯二甲酸乙二醇酯、分散剂、纳米级紫外线吸收剂在高速捏合机中混合，待混合均匀后，出料，加入双螺杆挤出机的主喂料口，同时从双螺杆挤出机的侧喂料口加入芳纶纤维，通过双螺杆挤出机熔融混炼，螺杆转速然后挤出造粒。
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