CN108456392A - 一种用于热成型的消光材料及其制备方法和应用 - Google Patents

一种用于热成型的消光材料及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明属于消光材料技术领域，特别涉及一种用于热成型的消光材料及其制备方法和应用。该消光材料具有消光层，消光层包含基体树脂和分散于基体树脂中并与基体树脂牢固粘结的微颗粒，基体树脂中包括高韧性材料，微颗粒的粒径为2～100微米。基于该消光材料进行热加工二次成型的过程中，消光层中基体材料发生延展使得所包含的微颗粒逐渐浮现于消光面上，同时所得的制品在消光面上的表面粗糙度Ra保持在较低水平。

Description

一种用于热成型的消光材料及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于消光材料技术领域，特别涉及一种用于热成型的消光材料及其制备方法和应用。
背景技术
日常家用电器和装潢用材料中，消光材料逐步被人所接受，消光材料可以使室内的光线柔和不刺眼。各类拥有消光粗糙表面的座椅、桌子、电器等因为其实用性和时尚感受到年轻人的喜爱。
现有的消光材料往往都是通过提高表面粗糙度Ra的方式来减少光泽度、提高消光性能的。例如浇铸板依靠模具表面的结构来影响树脂交联后的表面粗糙度Ra，但是浇铸产品无法进行大的拉伸，而现有的很多消光产品(如灯具)造型复杂，因此基于浇铸板无法成型得到；通过挤出得到的型材可加工性较强，制备造型复杂的产品可以通过对这一类型材进行吹塑、吸塑等二次热加工得到，但这依然未改变“通过改变成型模具表面粗糙度Ra的方式来提高材料表面粗糙度Ra、降低光泽度”的思路，同时二次成型后消光程度减弱，光泽度上升，影响最终制品的表面效果。
在高分子材料中加入消光填料可以从材料本身来提升消光性能，目前的消光填料主要为无机粉体，为了保证消光效果往往需要添加大量的消光填料，其实质依然是通过提高材料表面的粗糙度Ra来降低材料光泽度，并且这还会导致填料在聚合物型材中的相容性变差，型材韧性变差，容易发生脆性断裂而导致成型困难。
发明内容
本发明一改传统技术中“通过提高材料表面粗糙度Ra而提高其消光性能”的思路，提供了一种用于热成型的消光材料，该消光材料具有消光层，消光层包含基体树脂和分散于基体树脂中并与基体树脂牢固粘结的微颗粒，微颗粒的粒径为2～100微米，且消光层的消光面上的表面粗糙度Ra为1～1.2μm，光泽度为3％～12％，
该消光材料可以是单层结构，也可以是多层结构；当其为多层结构时，至少一个最外层为消光层；具体如，所述消光材料具有三层结构，中间层的材质采用树脂，位于中间层上下表面的为两层相同的消光层。
具体而言，基体树脂中包括高韧性材料，如高韧性亚克力树脂、尼龙、PE、PP、ABS、橡胶等，微颗粒如有机硅颗粒、PMMA颗粒、BMAT颗粒、PS微球、玻璃微球颗粒、苯乙烯-丙烯腈-丁二烯橡胶颗粒等，
按重量份数计算，消光层中，基体树脂为50～90份，微颗粒为10～50份，此外，消光层中还可以包括其他助剂，如小粒径的消光粉体等。
本发明还提供了一种上述用于热成型的消光材料的制备方法：将相关原料经熔融挤出机挤出，并经模头成型，得到用于热成型的消光材料，
其中，微颗粒在进入熔融挤出机之前，先对其进行相容性的改性预处理，
相容性的改性预处理可采用表面活性剂或/和偶联剂进行。
本发明还提供了一种上述消光材料的应用，即将该消光材料热成型加工为厚度更薄的制品，
该制品消光面的表面粗糙度Ra为1～2μm，光泽度为3％～12％。
本专利通过采用相应尺寸的微颗粒作为填料加入到含有高韧性聚合物的基体材料中，所制备出的消光材料在进行热加工二次成型时无需对模具表面进行粗糙化，而是在拉伸成型过程中材料中的微颗粒能逐渐浮现于消光层的表面，使制品呈现出理想的消光效果，同时该制品消光面上的表面粗糙度Ra保持在较低水平，保证了制品表面的耐磨性、耐刮擦性；
微颗粒的添加量有限，并且在基体树脂中加入了高韧性材料，进一步确保了复合材料的力学性能及可加工性能。
具体实施方式
实施例1
一种用于热成型的消光材料，按重量份数计算，由高韧性亚克力树脂50份、粒径45微米的PMMA微球50份组成，PMMA微球分散于高韧性亚克力树脂中并与高韧性亚克力树脂牢固粘结。
将以上各原料充分混合后经熔融挤出机挤出，熔融挤出机的加工温度为220～140℃，挤出机转速为15r/min，并经模头成型为3.1mm厚的板材。
经检测，该消光复合板材的表面光泽度为4.1％，表面粗糙度Ra为1.086μm。
将本实施例中得到的消光板材经烘箱加热软化后，采用内腔表面平滑的模具对板材进行吹塑：将软化后的板材放置在下模具上并固定，充入压缩气，吹胀板材至设定高度后，上模具下行，把已吹胀的板材压下、使板材向四周方向拉伸，同时上、下模具闭合，此时充入成型压缩气充胀板材成型到位，脱模、裁剪得到灯罩，控制该灯罩的厚度为0.8mm～1.3mm。经检测，灯罩的表面光泽度为3.9％～4.1％，表面粗糙度Ra为1.039μm～1.135μm。
对比实施例1
采用“粒径为5微米的PMMA粉体”代替实施例1中“粒径45微米的PMMA微球”，其余操作同实施例1：
一种用于热成型的消光材料，按重量份数计算，由高韧性亚克力树脂50份、粒径45微米的PMMA粉体50份组成，
将以上各原料充分混合后，参照实施例1的工艺经熔融挤出机挤出，并经模头成型为3.1mm厚的板材。
经检测，该消光复合板材的表面光泽度为7.8％，表面粗糙度Ra为0.73μm。
将本对比实施例中得到的消光复合板材采用同实施例1的软化、吹塑手段，制备成同样规格的灯罩制品。经检测，该灯罩的表面光泽度为11.6％～12.1％，表面粗糙度Ra为0.424μm～0.473μm。
对比实施例2
未使用微颗粒，而是在挤出时，通过将辊筒内表面设计成磨砂状，来降低挤出后消光板材表面的光泽度，增强消光性，其余操作同实施例1。
经检测，该消光复合板材的表面光泽度为8.1％，表面粗糙度Ra为1.73μm。这里所得消光板材的表面粗糙度Ra与实施例1相比是增加的，按照传统的“通过提高表面粗糙度Ra的方式来减少光泽度”的消光机理，这里的消光板材的表面光泽度本应是低于实施例1，即消光性能更强，但是实施例1中的光泽度却更为理想，这也说明本方案并非是依靠表面粗糙度Ra来赋予板材消光性能的。
将本对比实施例中得到的消光复合板材采用同实施例1的软化、吹塑手段，制备成同样规格的灯罩制品。经检测，该灯罩的表面光泽度为12.8％～15.6％，表面粗糙度Ra为0.817μm～0.885μm。
实施例2
将实施例1中的“高韧性亚克力树脂50份”替换为“同类型的高韧性亚克力树脂20份、普通亚克力树脂30份”：
一种用于热成型的消光材料，按重量份数计算，由普通亚克力树脂30份、高韧性亚克力树脂20份、粒径45微米的PMMA微球50份组成，PMMA微球分散于基体树脂中并与基体树脂牢固粘结。
将以上各原料充分混合后经熔融挤出机挤出，并经模头成型为3.1mm厚的板材。
经检测，该消光复合板材的表面光泽度为4.5％，表面粗糙度Ra为1.097μm。
将本实施例中得到的消光复合板材采用同实施例1的软化、吹塑手段，制备成同样规格的灯罩制品。经检测，该灯罩的表面光泽度为4.5％，表面粗糙度Ra为1.073μm～1.102μm。
对比实施例3
将实施例1中的“高韧性亚克力树脂50份”全部替换为实施例2中的“普通亚克力树脂50份”：
一种用于热成型的消光材料，按重量份数计算，由普通亚克力树脂50份、粒径45微米的PMMA微球50份组成，PMMA微球分散于基体树脂中并与基体树脂牢固粘结。
将以上各原料充分混合后经熔融挤出机挤出，并经模头成型为3.1mm厚的板材。
经检测，该消光复合板材的表面光泽度为4.6％，表面粗糙度Ra为1.124μm。
将本实施例中得到的消光复合板材采用同实施例1的软化、吹塑手段，制备成同样规格的灯罩制品。经检测，该灯罩的表面光泽度为4.9％～5.2％，表面粗糙度Ra为0.854μm～1.031μm。
实施例3
一种用于热成型的消光材料，按重量份数计算，由尼龙6树脂90份、粒径100微米的经过表面预处理的有机硅颗粒10份组成，有机硅颗粒分散于尼龙6中并与尼龙6牢固粘结。
将以上各原料充分混合后经熔融挤出机挤出，并经模头成型为2.7mm厚的板材。
经检测，该消光板材的表面光泽度为5.2％，表面粗糙度Ra为1.120μm。
将本实施例中得到的消光板材经烘箱加热软化后，采用内腔表面平滑的模具对板材进行吹塑：将软化后的板材放置在下模具上并固定，充入压缩气，吹胀板材至设定高度后，上模具下行，把已吹胀的板材压下、使板材向四周方向拉伸，同时上、下模具闭合，此时充入成型压缩气充胀板材成型到位，脱模、裁剪得到灯罩，控制该灯罩的厚度为0.8mm～1.3mm。经检测，灯罩的表面光泽度为5.1％～5.3％，表面粗糙度Ra为1.106μm～1.124μm。
实施例4
一种用于热成型的消光材料，按重量份数计算，由高韧性PE树脂80份、粒径10微米的经过表面预处理的SBS橡胶微球20份组成，SBS橡胶微球分散于PE树脂中并与PE树脂牢固粘结。
将以上各原料充分混合后经熔融挤出机挤出，并经模头成型为3.6mm厚的板材。
经检测，该消光板材的表面光泽度为4.8％，表面粗糙度Ra为1.041μm。
将本实施例中得到的消光板材经烘箱加热软化后，采用内腔表面平滑的模具对板材进行吹塑：将软化后的板材放置在下模具上并固定，充入压缩气，吹胀板材至设定高度后，上模具下行，把已吹胀的板材压下、使板材向四周方向拉伸，同时上、下模具闭合，此时充入成型压缩气充胀板材成型到位，脱模、裁剪得到灯罩，控制该灯罩的厚度为0.8mm～1.3mm。经检测，灯罩的表面光泽度为4.6％～4.9％，表面粗糙度Ra为1.032μm～1.102μm。
实施例5
一种用于热成型的消光复合材料，具有三层结构：中间层采用亚克力基材；位于中间层上下表面为两层相同的消光层，每层消光层按照重量份数计算，由高韧性亚克力树脂60份、粒径70微米且经过表面预处理的PS微球40份组成，PS微球分散于高韧性亚克力树脂中并与高韧性亚克力树脂牢固粘结。
将各层原料分别送入各自的熔融挤出机经熔融塑化为熔体，熔体通过流道，经三层模头、铸片装置共挤成三层结构的高韧性复合消光PS微球，控制共挤出后的中间层的厚度为2.5mm，两层消光层的厚度均为0.22mm，经检测，该消光层的表面光泽度为4.2％，表面粗糙度Ra为1.051μm。
将本实施例中得到的消光复合板材经烘箱加热软化后，采用内腔表面平滑的模具对板材进行吹塑：将软化后的板材放置在下模具上并固定，充入压缩气，吹胀板材至设定高度后，上模具下行，把已吹胀的板材压下、使板材向四周方向拉伸，同时上、下模具闭合，此时充入成型压缩气充胀板材成型到位，脱模、裁剪得到灯罩，控制该灯罩的厚度为0.8mm～1.3mm。经检测，灯罩的表面光泽度为4.2％，表面粗糙度Ra为1.048μm～1.053μm。
实施例6
一种用于热成型的消光材料，按重量份数计算，由高韧性亚克力树脂50份、粒径2微米的有机硅微球50份组成，有机硅微球分散于高韧性亚克力树脂中并与高韧性亚克力树脂牢固粘结。
将以上各原料充分混合后经熔融挤出机挤出，并经模头成型为3mm厚的板材。
经检测，该消光复合板材的表面光泽度为5.2％，表面粗糙度Ra为1.04μm。
将本实施例中得到的消光板材经烘箱加热软化后，采用内腔表面平滑的模具对板材进行吹塑：将软化后的板材放置在下模具上并固定，充入压缩气，吹胀板材至设定高度后，上模具下行，把已吹胀的板材压下、使板材向四周方向拉伸，同时上、下模具闭合，此时充入成型压缩气充胀板材成型到位，脱模、裁剪得到灯罩，控制该灯罩的厚度为0.8mm～1.3mm。经检测，灯罩的表面光泽度为6.7％，表面粗糙度Ra为1.08μm。
实施例7
一种用于热成型的消光材料，按重量份数计算，由高韧性亚克力树脂50份、粒径80微米的玻璃微球50份组成，玻璃微球分散于高韧性亚克力树脂中并与高韧性亚克力树脂牢固粘结。
首先对玻璃微球采用偶联剂(硅烷偶联剂)进行相容性的改性预处理，然后将以上各原料充分混合后经熔融挤出机挤出，并经模头成型为3mm厚的板材。
经检测，该消光复合板材的表面光泽度为8％，表面粗糙度Ra为1.04μm。
将本实施例中得到的消光板材经烘箱加热软化后，采用内腔表面平滑的模具对板材进行吹塑：将软化后的板材放置在下模具上并固定，充入压缩气，吹胀板材至设定高度后，上模具下行，把已吹胀的板材压下、使板材向四周方向拉伸，同时上、下模具闭合，此时充入成型压缩气充胀板材成型到位，脱模、裁剪得到灯罩，控制该灯罩的厚度为0.8mm～1.3mm。经检测，灯罩的表面光泽度为9.2％，表面粗糙度Ra为1.052μm。

Claims (10)

1.一种用于热成型的消光材料，其特征在于：所述的消光材料具有消光层，所述消光层包含基体树脂和分散于基体树脂中并与基体树脂牢固粘结的微颗粒，微颗粒的粒径为2～100微米；
所述消光层的消光面上的表面粗糙度Ra为1～1.2μm，光泽度为3％～12％。
2.如权利要求1所述的用于热成型的消光材料，其特征在于：所述的微颗粒包括有机硅颗粒、聚甲基苯烯酸甲酯(PMMA)颗粒、聚苯乙烯(PS)微球、交联聚苯乙烯聚合物(BMAT)颗粒、玻璃微球颗粒、SBS橡胶颗粒中的一种或几种的组合。
3.如权利要求1所述的用于热成型的消光材料，其特征在于：所述的基体树脂中包括高韧性材料。
4.如权利要求1所述的用于热成型的消光材料，其特征在于：所述消光材料具有三层结构，中间层的材质采用树脂，位于中间层上下表面的为两层相同的消光层。
5.如权利要求1所述的用于热成型的消光材料，其特征在于：按重量份数计算，所述的消光层包含基体树脂50～90份、微颗粒10～50份。
6.一种如权利要求1至5任一项所述的用于热成型的消光材料的制备方法，其特征在于：所述的制备方法为，将相关原料经熔融挤出机挤出，并经模头成型，得到用于热成型的消光材料。
7.如权利要求6所述的用于热成型的消光材料的制备方法，其特征在于：微颗粒在进入熔融挤出机之前，先对其进行相容性的改性预处理。
8.如权利要求7所述的用于热成型的消光材料的制备方法，其特征在于：相容性的改性预处理采用表面活性剂或/和偶联剂进行。
9.一种基于权利要求1至5任一项所述的消光材料经热成型加工而成的制品，其特征在于：所述制品消光面的表面粗糙度Ra为1～2μm，光泽度为3％～12％。
10.根据权利要求9所述的消光材料经热成型加工而成的制品，其特征在于：所述制品为灯罩或装饰板。
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