CN108864503A - 一种含氧化石墨烯的灯饰用塑胶组合物及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种含氧化石墨烯的灯饰用塑胶组合物及其制备方法，其原料包括氮化硅晶须、异戊橡胶、二甲基硅氧烷、无卤阻燃剂、糠醇树脂、热稳定剂、光扩散剂、抗氧剂、润滑剂、辅助抗氧剂、季戊四醇硬脂酸脂、氧化石墨烯和纳米银粉。本发明不仅增加了光的散射和透射，遮住发光源及刺眼光线的同时，又能使整个塑胶发出更柔和的光，极大也发挥了无卤剂的高效性和透明性，不但赋予了材料优越的导热性，还具有良好的阻燃性能、耐高温性能和抗冲击性能，同时又具有良好的导热性能及防水性能，有着广阔的应用前景。

Description

一种含氧化石墨烯的灯饰用塑胶组合物及其制备方法
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，具体是一种含氧化石墨烯的灯饰用塑胶组合物及其制备方法。
背景技术
LED做为新一代节能照明材料在未来的十年内有望取代白炽灯和节能灯，成为未为照明的首选。相对于传统光源，其具有如下的优点：光效高、耗电少、寿命长、易控制、免维护、安全环保等优点。但LED灯本身是点光源。在照明领域应用时，会存在眩目、照亮面积有限等问题。要使LED灯光线变得明亮，最有效的方式是应用光扩散材料，所述的光扩散材料指能将点线光源转化成线面光源的材料。一般通过将与基材不同折射系数的光扩散粒子分散在透明基材中制备得到，光扩散塑料是现有的光扩散材料。评价光扩散材料光学性能的指标主要包括透光率、雾度和扩散角，透光率的高低反映着流明值即光通量的大小，如果透光率高，则光通量大，光损小，光效的利用率高，但透光率如果过高，则雾度和扩散会偏小，灯珠肉眼明显可见；另外，由于传统的光扩散材料的导热性能不良，也将直接影响光源的使用寿命。
另一方面，传统导热塑料主要是以高导热的金属或无机填料颗粒对高分子基体材料进行均匀填充，其导热性能及防水性能具有一定的局限性，因此，现有技术中已经有使用的石墨材料制成的散热膜对电子产品的散热有了一定的改善，而石墨烯是一种由碳原子构成的单层片状结构的新型碳纳米材料，厚度仅为0.35 nm，是已知的世上最薄、最坚硬的纳米材料，它几乎是完全透明的，只吸收2.3％的光；导热系数高达5300W/m·K，由于其具有的这些优点，有望在复合材料等领域获得广泛应用；同时，在塑胶组合物中加入一定比例的石墨烯成份，其防水性提升显著，能够实现了将水汽含量每天控制在0.000030g/㎡以内，大大提高了灯饰电子器件的使用寿命。
因此需要一种灯饰用塑胶组合物，使人在看不见灯珠的情况下，既可以保持最大光通量的同时，又使该材料具有良好的导热性能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种耐高温、透光率高，同时又具有良好的导热性能的一种含氧化石墨烯的灯饰用塑胶组合物及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种含氧化石墨烯的灯饰用塑胶组合物，由以下重量份的原料组成：氮化硅晶须10-15份、异戊橡胶20-30份、二甲基硅氧烷15-25份、无卤阻燃剂15-25份、糠醇树脂5-9份、热稳定剂3-5份、光扩散剂1.5-3.5份、抗氧剂0.02-0.05份、润滑剂0.04-0.08份、辅助抗氧剂0.02-0.07份、季戊四醇硬脂酸脂0.2-0.6份、氧化石墨烯0.5-0.8份和纳米银粉0.08-0.15份。
作为本发明进一步的方案：所述含有石墨烯的灯饰用塑胶组合物，由以下重量份的原料组成：氮化硅晶须11-14份、异戊橡胶23-28份、二甲基硅氧烷16-21份、无卤阻燃剂17-23份、糠醇树脂6-8份、热稳定剂3.5-4.5份、光扩散剂2-3份、抗氧剂0.03-0.04份、润滑剂0.05-0.07份、辅助抗氧剂0.03-0.06份、季戊四醇硬脂酸脂0.3-0.5份、氧化石墨烯0.6-0.7份和纳米银粉0.1-0.13份。
作为本发明进一步的方案：所述含有石墨烯的灯饰用塑胶组合物，其特征在于，由以下重量份的原料组成：氮化硅晶须13份、异戊橡胶25份、二甲基硅氧烷20份、无卤阻燃剂20份、糠醇树脂7份、热稳定剂4份、光扩散剂2.5份、抗氧剂0.04份、润滑剂0.06份、辅助抗氧剂0.05份、季戊四醇硬脂酸脂0.4份、氧化石墨烯0.6份和纳米银粉0.1份。
作为本发明进一步的方案：所述主抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂1076或抗氧剂1098；所述辅助抗氧剂为抗氧剂168。
作为本发明进一步的方案：所述润滑剂为酞胺类、酯类、金属皂类、醇类中的一种或多种。
作为本发明进一步的方案：所述光扩散剂为有机硅树脂型、苯乙烯树脂型和丙烯酸酯树脂型中的任意一种或者几种的混合物。
作为本发明再进一步的方案：所述无卤阻燃剂为磷酸铵、聚磷酸铵、三聚氰胺及其化合物、硼酸锌、蒙脱土、粘土、金属氢氧化物、有机磷酸酯化合物、有机次磷酸酯化合物和多元醇中的至少一种。
所述一种含氧化石墨烯的灯饰用塑胶组合物的制备方法，具体步骤如下：
（1）按照重量份称取各原料；
（2）将异戊橡胶、季戊四醇硬脂酸脂、糠醇树脂和混合均匀得到混合物A；
（3）将氧化石墨烯和纳米银粉投入球磨机，在150-220℃下集中研磨1-1.3小时得到混合物B；
（4）将混合物A和混合物B一起投入球磨机，在180-200℃下集中研磨0.5-0.8小时得到混合物C；
（5）将二甲基硅氧烷、无卤阻燃剂、抗氧剂、辅助抗氧剂和润滑剂混合均匀得到混合物D；
（6）将氮化硅晶须、热稳定剂、光扩散剂混合均匀，再同时加入混合物C和混合物D后一起放入混合器中继续混合直至均匀；
（7）将步骤（6）混合均匀的物料放入至双螺杆挤出机中挤出造粒；所述双螺杆挤出机的工艺参数为：一区温度200-220℃，二区温度230-250℃，三区温度260-280℃，四区温度280-300℃，五区温度250-270℃，六区温度240-260℃，七区温度260-270℃，八区温度230-250℃，模头温度260-280℃，物料停留时间3-5min，压力为15-20MPa，螺杆转速500-550r/min。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明通过氮化硅晶须、光扩散剂以及其他助剂的相互作用，增加了光的散射和透射，遮住发光源及刺眼光线的同时，又能使整个塑胶发出更柔和的光，极大也发挥了无卤剂的高效性和透明性，即在不影响材料透光率和雾度的情况下，赋予了材料良好的阻燃性能、耐高温性能和抗冲击性能；同时，由于在塑胶组合物中添加一定比例的氧化石墨烯成份，使本发明又同时具有了良好的导热性能及防水性能，同时添加的一定比例的纳米银粉成份，使塑胶组合物具有了一定的抗菌效果，本发明工艺简单，操作方便，有着广阔的应用前景。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。
实施例1
一种含氧化石墨烯的灯饰用塑胶组合物，由以下重量份的原料组成：氮化硅晶须10份、异戊橡胶30份、二甲基硅氧烷15份、无卤阻燃剂25份、糠醇树脂5份、热稳定剂5份、光扩散剂1.5份、抗氧剂0.05份、润滑剂0.04份、辅助抗氧剂0.07份、季戊四醇硬脂酸脂0.2份、氧化石墨烯0.5份和纳米银粉0.15份。
所述一种含氧化石墨烯的灯饰用塑胶组合物的制备方法，具体步骤如下：
（1）按照重量份称取各原料；
（2）将异戊橡胶、季戊四醇硬脂酸脂、糠醇树脂和混合均匀得到混合物A；
（3）将氧化石墨烯和纳米银粉投入球磨机，在150-220℃下集中研磨1-1.3小时得到混合物B；
（4）将混合物A和混合物B一起投入球磨机，在180-200℃下集中研磨0.5-0.8小时得到混合物C；
（5）将二甲基硅氧烷、无卤阻燃剂、抗氧剂、辅助抗氧剂和润滑剂混合均匀得到混合物D；
（6）将氮化硅晶须、热稳定剂、光扩散剂混合均匀，再同时加入混合物C和混合物D后一起放入混合器中继续混合直至均匀；
（7）将步骤（6）混合均匀的物料放入至双螺杆挤出机中挤出造粒；所述双螺杆挤出机的工艺参数为：一区温度200℃，二区温度250℃，三区温度260℃，四区温度300℃，五区温度250℃，六区温度260℃，七区温度260℃，八区温度250℃，模头温度260℃，物料停留时间5min，压力为15MPa，螺杆转速550r/min。
实施例2
一种含氧化石墨烯的灯饰用塑胶组合物，由以下重量份的原料组成：由以下重量份的原料组成：氮化硅晶须14份、异戊橡胶23份、二甲基硅氧烷21份、无卤阻燃剂17份、糠醇树脂8份、热稳定剂3.5份、光扩散剂3份、抗氧剂0.03份、润滑剂0.07份、辅助抗氧剂0.03份、季戊四醇硬脂酸脂0.5份、氧化石墨烯0.7份和纳米银粉0.1份。
所述一种含氧化石墨烯的灯饰用塑胶组合物的制备方法，具体步骤如下：
（1）按照重量份称取各原料；
（2）将异戊橡胶、季戊四醇硬脂酸脂、糠醇树脂和混合均匀得到混合物A；
（3）将氧化石墨烯和纳米银粉投入球磨机，在150-220℃下集中研磨1-1.3小时得到混合物B；
（4）将混合物A和混合物B一起投入球磨机，在180-200℃下集中研磨0.5-0.8小时得到混合物C；
（5）将二甲基硅氧烷、无卤阻燃剂、抗氧剂、辅助抗氧剂和润滑剂混合均匀得到混合物D；
（6）将氮化硅晶须、热稳定剂、光扩散剂混合均匀，再同时加入混合物C和混合物D后一起放入混合器中继续混合直至均匀；
（7）将步骤（6）混合均匀的物料放入至双螺杆挤出机中挤出造粒；所述双螺杆挤出机的工艺参数为：一区温度220℃，二区温度230℃，三区温度280℃，四区温度280℃，五区温度270℃，六区温度240℃，七区温度270℃，八区温度230℃，模头温度280℃，物料停留时间3min，压力为20MPa，螺杆转速500r/min。
实施例3
一种含氧化石墨烯的灯饰用塑胶组合物，由以下重量份的原料组成：氮化硅晶须13份、异戊橡胶25份、二甲基硅氧烷20份、无卤阻燃剂20份、糠醇树脂7份、热稳定剂4份、光扩散剂2.5份、抗氧剂0.04份、润滑剂0.06份、辅助抗氧剂0.05份、季戊四醇硬脂酸脂0.4份、氧化石墨烯0.6份和纳米银粉0.1份。
所述一种含氧化石墨烯的灯饰用塑胶组合物的制备方法同实施例1。
对比例1
一种灯饰用塑胶材料，由以下重量份的原料组成：异戊橡胶38份、二甲基硅氧烷12份、无卤阻燃剂25份、糠醇树脂5份、热稳定剂3.5份、光扩散剂1份、抗氧剂0.015份、润滑剂0.04份、辅助抗氧剂0.02份、季戊四醇硬脂酸脂0.2份。
所述一种灯饰用塑胶材料的制备方法同实施例2。
对比例2
一种含氧化石墨烯的灯饰用塑胶组合物，由以下重量份的原料组成：氮化硅晶须14份、异戊橡胶42份、二甲基硅氧烷18份、无卤阻燃剂35份、糠醇树脂7份、热稳定剂4.5份、抗氧剂0.025份、润滑剂0.06份、辅助抗氧剂0.04份、季戊四醇硬脂酸脂0.4份。
所述一种含氧化石墨烯的灯饰用塑胶组合物的制备方法同实施例2。
（1）上述实施例1-3以及对比例1-2制备得到的灯饰用塑胶材料的性能如表1所示：
表1：
性能指标 实施例1 实施例2 实施例3 对比例1 对比例2
透光率% 82 78 80 62 60
雾度% 98 97 97 94 96
扩散角 36 33 35 16 18
阻燃1.6mm V-0 V-0 V-0 V-2 V-1
耐高温性能 700℃下保持20h，未有变化 700℃下保持20h，未有变化 700℃下保持20h，未有变化 700℃下保持17h，变形 700℃下保持20h，未有变化
抗冲击性能 265J/M 260J/M 270J/M 220J/M 245J/M
由表1可知，氮化硅晶须、光扩散剂以及其他助剂的相互增效作用，增加了光的散射和透射，使产品的阻燃性能和抗冲击性能更好。
所述主抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂1076或抗氧剂1098；所述辅助抗氧剂为抗氧剂168；所述润滑剂为酞胺类、酯类、金属皂类、醇类中的一种或多种；所述光扩散剂为有机硅树脂型、苯乙烯树脂型和丙烯酸酯树脂型中的任意一种或者几种的混合物；所述无卤阻燃剂为磷酸铵、聚磷酸铵、三聚氰胺及其化合物、硼酸锌、蒙脱土、粘土、金属氢氧化物、有机磷酸酯化合物、有机次磷酸酯化合物和多元醇中的至少一种。
本发明通过氮化硅晶须、光扩散剂以及其他助剂的相互作用，增加了光的散射和透射，遮住发光源及刺眼光线的同时，又能使整个塑胶发出更柔和的光，极大也发挥了无卤剂的高效性和透明性，即在不影响材料透光率和雾度的情况下，赋予了材料良好的阻燃性能、耐高温性能和抗冲击性能；同时，由于在塑胶组合物中添加了一定比例的石墨烯成份，使本发明又同时具有了良好的导热性能及防水性能，应用于LED灯罩及灯管，能有效降低光线强度，整体上呈雾状不见光源，光线柔和，且工艺简单，操作方便，成本低廉，有着广阔的应用前景。
上面对本专利的较佳实施方式作了详细说明，但是本专利并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本专利宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (8)

1.一种含氧化石墨烯的灯饰用塑胶组合物，其特征在于，由以下重量份的原料组成：氮化硅晶须10-15份、异戊橡胶20-30份、二甲基硅氧烷15-25份、无卤阻燃剂15-25份、糠醇树脂5-9份、热稳定剂3-5份、光扩散剂1.5-3.5份、抗氧剂0.02-0.05份、润滑剂0.04-0.08份、辅助抗氧剂0.02-0.07份、季戊四醇硬脂酸脂0.2-0.6份、氧化石墨烯0.5-0.8份和纳米银粉0.08-0.15份。
2.根据权利要求1所述的一种含氧化石墨烯的灯饰用塑胶组合物，其特征在于，由以下重量份的原料组成：氮化硅晶须11-14份、异戊橡胶23-28份、二甲基硅氧烷16-21份、无卤阻燃剂17-23份、糠醇树脂6-8份、热稳定剂3.5-4.5份、光扩散剂2-3份、抗氧剂0.03-0.04份、润滑剂0.05-0.07份、辅助抗氧剂0.03-0.06份、季戊四醇硬脂酸脂0.3-0.5份、氧化石墨烯0.6-0.7份和纳米银粉0.1-0.13份。
3.根据权利要求1所述的一种含氧化石墨烯的灯饰用塑胶组合物，其特征在于，由以下重量份的原料组成：氮化硅晶须13份、异戊橡胶25份、二甲基硅氧烷20份、无卤阻燃剂20份、糠醇树脂7份、热稳定剂4份、光扩散剂2.5份、抗氧剂0.04份、润滑剂0.06份、辅助抗氧剂0.05份、季戊四醇硬脂酸脂0.4份、氧化石墨烯0.6份和纳米银粉0.1份。
4.根据权利要求1-3任一所述的一种含氧化石墨烯的灯饰用塑胶组合物，其特征在于，所述主抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂1076或抗氧剂1098；所述辅助抗氧剂为抗氧剂168。
5.根据权利要求1-3任一所述的一种含氧化石墨烯的灯饰用塑胶组合物，其特征在于，所述润滑剂为酞胺类、酯类、金属皂类、醇类中的一种或多种。
6.根据权利要求1-3任一所述的一种含氧化石墨烯的灯饰用塑胶组合物，其特征在于，所述光扩散剂为有机硅树脂型、苯乙烯树脂型和丙烯酸酯树脂型中的任意一种或者几种的混合物。
7.根据权利要求1-3任一所述的一种含氧化石墨烯的灯饰用塑胶组合物，其特征在于，所述无卤阻燃剂为磷酸铵、聚磷酸铵、三聚氰胺及其化合物、硼酸锌、蒙脱土、粘土、金属氢氧化物、有机磷酸酯化合物、有机次磷酸酯化合物和多元醇中的至少一种。
8.一种如权利要求1-3任一所述的一种含氧化石墨烯的灯饰用塑胶组合物的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：
（1）按照重量份称取各原料；
（2）将异戊橡胶、季戊四醇硬脂酸脂、糠醇树脂和混合均匀得到混合物A；
（3）将氧化石墨烯和纳米银粉投入球磨机，在150-220℃下集中研磨1-1.3小时得到混合物B；
（4）将混合物A和混合物B一起投入球磨机，在180-200℃下集中研磨0.5-0.8小时得到混合物C；
（5）将二甲基硅氧烷、无卤阻燃剂、抗氧剂、辅助抗氧剂和润滑剂混合均匀得到混合物D；
（6）将氮化硅晶须、热稳定剂、光扩散剂混合均匀，再同时加入混合物C和混合物D后一起放入混合器中继续混合直至均匀；
（7）将步骤（6）混合均匀的物料放入至双螺杆挤出机中挤出造粒；所述双螺杆挤出机的工艺参数为：一区温度200-220℃，二区温度230-250℃，三区温度260-280℃，四区温度280-300℃，五区温度250-270℃，六区温度240-260℃，七区温度260-270℃，八区温度230-250℃，模头温度260-280℃，物料停留时间3-5min，压力为15-20MPa，螺杆转速500-550r/min。
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