CN108892876B - 一种透明眼镜架及其制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种透明眼镜架及其制备工艺，透明眼镜架采用改性聚苯乙烯材料制备；制备方法包括：将聚苯乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯‑1,4‑环己烷二甲醇酯、聚丙二醇二缩水甘油醚、聚苯乙烯‑聚丁二烯‑聚甲基丙烯酸甲酯三嵌段弹性体、PS‑alt‑MAH、固化剂混合均匀后在双螺杆挤出机中熔融共混、造粒，得到聚苯乙烯改性材料；将聚苯乙烯改性材料经注塑成型，得到透明眼镜架。本发明制得的透明眼镜架经过改性处理，兼具美观与实用价值，且制备方法简便、可控，有利于规模化生产。
Description
技术领域
本发明涉及眼镜领域，具体涉及一种透明眼镜架及其制备工艺。
背景技术
眼镜架兼具实用与美观，与人们日常生活密切相关。常见的眼镜架材质有合金类、树脂类等，它们各有所长，但相当一部分具有各种颜色。而近年来市场上出现了透明眼镜架，这种材质的眼镜架既美观简洁又舒适耐用。但由于透明眼镜架对材料高透性和耐候性要求更高，且添加助剂不能带有颜色，对原材料、助剂种类及制备方法有更高要求，因此透明眼镜架的应用存在一定程度的限制。
聚苯乙烯制品具有极高的透明度，透光率可达90％以上，还具有成型性好、吸湿性低、耐腐蚀性强等优点，且玻璃转化温度高于100℃，理论上是一种制备透明眼镜架的良好材料。但聚苯乙烯的不足之处在于性脆、冲击强度低，易出现应力开裂，使得其在眼镜领域的应用受限。
通过适当方法对聚苯乙烯进行改性是一种较好的处理方法。目前，聚苯乙烯的改性方法通常有：(1)与橡胶或高塑性树脂材料进行共混改性，通常要加入助容剂等助剂，但存在部分基体材料理化性质相容性较差的问题；(2)在单体聚合过程中添加其他单体，使之共聚改性，也存在聚合产物分子结构多样化难以控制，聚合产物相对分子质量分布不均匀的问题。同时，上述改性常使得改性聚苯乙烯的透明度下降，不再满足透明眼镜架的产品需求。
中国专利CN201510447877.X公开了一种改性聚苯乙烯塑料，由聚苯乙烯、热塑性弹性体、增韧剂、抗冲击改性剂、热稳定剂、耐高温剂以及分散剂组成。但是该专利由于不透明原料的加入而使制备的改性聚丙烯塑料不透明。
基于上述问题，需要针对聚苯乙烯的不足之处，提供一种经过改性处理的聚苯乙烯透明眼镜架，兼具美观与实用价值，并提供这种聚苯乙烯透明眼镜架的配方以及制备方法。
发明内容
本发明针对上述问题，提供一种透明眼镜架及其制备工艺。
本发明解决上述问题所采用的技术方案是：一种透明眼镜架，采用改性聚苯乙烯材料制备；制备改性聚苯乙烯材料的原料包括：聚苯乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯-1,4-环己烷二甲醇酯、聚丙二醇二缩水甘油醚、聚苯乙烯-聚丁二烯-聚甲基丙烯酸甲酯三嵌段弹性体、PS-alt-MAH、固化剂。
其中，采用聚对苯二甲酸乙二醇酯-1,4-环己烷二甲醇酯、聚丙二醇二缩水甘油醚、聚苯乙烯-聚丁二烯-聚甲基丙烯酸甲酯三嵌段弹性体、PS-alt-MAH、固化剂对聚苯乙烯进行改性，聚对苯二甲酸乙二醇酯-1,4-环己烷二甲醇酯(PETG)具有突出的韧性和高抗冲击强度、高的机械强度和优异的柔性，并且透明度好，与聚苯乙烯共混改性可以有效降低聚苯乙烯的刚性，提高材料的韧性和机械强度，并且不损坏材料的透明性；在聚苯乙烯改性的过程中添加聚苯乙烯-聚丁二烯-聚甲基丙烯酸甲酯三嵌段弹性体(S-B-MMA)用以增强眼镜架材料的弹性，使人体佩戴的舒适性更佳；添加PS-alt-MAH以提高各组分之间的相容性，添加聚丙二醇二缩水甘油醚和固化剂以提高眼镜架材料的机械强度和韧性，且不损坏眼镜架的透明性；其中聚丙二醇二缩水甘油醚选用透明液体。
本申请制备改性聚苯乙烯材料的原料还可以包括但不限于：抗氧化剂、紫外线吸收剂、增塑剂、热稳定剂、增强剂、光屏蔽剂、抗静电剂、阻燃剂中的任一种或几种；以上助剂的选取原则是其加入不改变改性聚苯乙烯材料的颜色；以上助剂的添加重量不超过聚苯乙烯重量的3％。
进一步地，制备改性聚苯乙烯材料的原料及其重量份包括：聚苯乙烯100份、聚对苯二甲酸乙二醇酯-1,4-环己烷二甲醇酯10份～15份、聚丙二醇二缩水甘油醚1份～3份、聚苯乙烯-聚丁二烯-聚甲基丙烯酸甲酯三嵌段弹性体5份～8份、PS-alt-MAH0.5份～2份，固化剂0.5份～2份。
进一步地，固化剂为：低分子量聚酰胺类固化剂或咪唑类固化剂。
本发明的另一发明目的，在于提供一种上述透明眼镜架的制备工艺，包括以下步骤：
步骤A1，将所述重量份的聚苯乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯-1,4-环己烷二甲醇酯、聚丙二醇二缩水甘油醚、聚苯乙烯-聚丁二烯-聚甲基丙烯酸甲酯三嵌段弹性体、PS-alt-MAH、固化剂在高速搅拌器混合均匀后，在双螺杆挤出机中熔融共混、造粒，得到聚苯乙烯改性材料；
步骤A2，将步骤A1制得的聚苯乙烯改性材料经注塑成型，得到透明眼镜架。
进一步地，步骤A1中，混合均匀具体为：将所述重量份的聚苯乙烯与聚丙二醇二缩水甘油醚加入高速搅拌器中，在40℃～45℃的温度条件下均匀混合2h～3h，然后再加入所述重量份的聚对苯二甲酸乙二醇酯-1,4-环己烷二甲醇酯、聚苯乙烯-聚丁二烯-聚甲基丙烯酸甲酯三嵌段弹性体和PS-alt-MAH，在60℃～70℃的温度条件下均匀混合3h～6h，再加入所述重量份的固化剂，在80℃～85℃的温度条件下均匀混合20min～40min。
进一步地，步骤A1中，熔融共混具体为：将混合物转移至双螺杆挤出机的料斗中，设置双螺杆挤出机的控制温度：1区270℃～275℃，2区260℃～265℃，3区265℃～270℃，4区265℃～270℃，法兰盘265℃～270℃，机头体268℃～273℃，口模270℃～278℃，出料后冷却造粒，得到所述聚苯乙烯改性材料。
进一步地，步骤A2中，注塑成型具体为：在250℃～270℃的温度条件下，将步骤A1制得的聚苯乙烯改性材料通过螺杆搅拌至熔融完全，所得熔体通过6MPa～8MPa的高压分别射入眼镜架各部件模腔，保压40min～80min，再经冷却、开模，得到各部件成品，将各部件成品经螺丝螺母连接组装成眼镜架，再经固化，得到所述透明眼镜架。
更进一步地，射入为：在3s～5s将熔体完全注入眼镜架模腔内。
更进一步地，冷却为：以10℃/min～12℃/min的降温速度降温至120℃～130℃，以15℃/min～18℃/min的降温速率降温至60℃～75℃，然后自然冷却至室温。
更进一步地，固化为：制得的透明眼镜架在50℃～70℃的温度条件下进行热固化3h～6h。
本发明的优点是：
1.本发明制备的眼镜架采用PETG、聚丙二醇二缩水甘油醚、S-B-MMA、PS-alt-MAH、固化剂对聚苯乙烯进行改性，PETG具有突出的韧性和高抗冲击强度、高的机械强度和优异的柔性，并且透明度好，与聚苯乙烯共混改性可以有效降低聚苯乙烯的刚性，提高材料的韧性和机械强度，并且不损坏材料的透明性；在聚苯乙烯改性的过程中添加S-B-MMA用以增强眼镜架材料的弹性，使人体佩戴的舒适性更佳；添加PS-alt-MAH以提高各组分之间的相容性，添加聚丙二醇二缩水甘油醚和固化剂以提高眼镜架材料的机械强度和韧性，且不损坏眼镜架的透明性；
2.本发明采用注塑法制备透明眼镜架，所得产物材质的均一性更佳，产品透明度更好，且生产过程可控，有利于规模化生产。
具体实施方式
以下对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
实施例1
一种透明眼镜架，采用改性聚苯乙烯材料制备；制备改性聚苯乙烯材料的原料包括：聚苯乙烯100Kg、聚对苯二甲酸乙二醇酯-1,4-环己烷二甲醇酯10Kg、聚丙二醇二缩水甘油醚1Kg、聚苯乙烯-聚丁二烯-聚甲基丙烯酸甲酯三嵌段弹性体5Kg、PS-alt-MAH0.5Kg，低分子量聚酰胺类固化剂0.5Kg。
上述透明眼镜架的制备工艺，包括以下步骤：
步骤A1，将上述重量份的聚苯乙烯与聚丙二醇二缩水甘油醚加入高速搅拌器中，在40℃的温度条件下均匀混合2h，然后再加入上述重量份的聚对苯二甲酸乙二醇酯-1,4-环己烷二甲醇酯、聚苯乙烯-聚丁二烯-聚甲基丙烯酸甲酯三嵌段弹性体和PS-alt-MAH，在60℃的温度条件下均匀混合3h，再加入上述重量份的固化剂，在80℃的温度条件下均匀混合20min；将混合物转移至双螺杆挤出机的料斗中，设置双螺杆挤出机的控制温度：1区270℃，2区260℃，3区265℃，4区265℃，法兰盘265℃，机头体268℃，口模270℃，出料后冷却造粒，得到聚苯乙烯改性材料；
步骤A2，在250℃的温度条件下，将步骤A1制得的聚苯乙烯改性材料通过螺杆搅拌至熔融完全，所得熔体通过6MPa的高压在5s内分别射入眼镜架各部件模腔，保压40min，再以10℃/min的降温速度降温至120℃，以15℃/min的降温速率降温至60℃，然后自然冷却至室温，开模，得到各部件成品，将各部件成品经螺丝螺母连接组装成眼镜架，再在50℃的温度条件下进行热固化3h，得到透明眼镜架。
实施例2
一种透明眼镜架，采用改性聚苯乙烯材料制备；制备改性聚苯乙烯材料的原料包括：聚苯乙烯100Kg、聚对苯二甲酸乙二醇酯-1,4-环己烷二甲醇酯15Kg、聚丙二醇二缩水甘油醚3Kg、聚苯乙烯-聚丁二烯-聚甲基丙烯酸甲酯三嵌段弹性体8Kg、PS-alt-MAH2Kg，咪唑类固化剂2Kg。
上述透明眼镜架的制备工艺，包括以下步骤：
步骤A1，将上述重量份的聚苯乙烯与聚丙二醇二缩水甘油醚加入高速搅拌器中，在45℃的温度条件下均匀混合3h，然后再加入上述重量份的聚对苯二甲酸乙二醇酯-1,4-环己烷二甲醇酯、聚苯乙烯-聚丁二烯-聚甲基丙烯酸甲酯三嵌段弹性体和PS-alt-MAH，在70℃的温度条件下均匀混合6h，再加入上述重量份的固化剂，在85℃的温度条件下均匀混合40min；将混合物转移至双螺杆挤出机的料斗中，设置双螺杆挤出机的控制温度：1区275℃，2区265℃，3区270℃，4区270℃，法兰盘270℃，机头体273℃，口模278℃，出料后冷却造粒，得到聚苯乙烯改性材料；
步骤A2，在270℃的温度条件下，将步骤A1制得的聚苯乙烯改性材料通过螺杆搅拌至熔融完全，所得熔体通过8MPa的高压在3s内分别射入眼镜架各部件模腔，保压80min，再以12℃/min的降温速度降温至130℃，以18℃/min的降温速率降温至75℃，然后自然冷却至室温，开模，得到各部件成品，将各部件成品经螺丝螺母连接组装成眼镜架，再在70℃的温度条件下进行热固化6h，得到透明眼镜架。
实施例3
一种透明眼镜架，采用改性聚苯乙烯材料制备；制备改性聚苯乙烯材料的原料包括：聚苯乙烯100Kg、聚对苯二甲酸乙二醇酯-1,4-环己烷二甲醇酯12Kg、聚丙二醇二缩水甘油醚2Kg、聚苯乙烯-聚丁二烯-聚甲基丙烯酸甲酯三嵌段弹性体6.5Kg、PS-alt-MAH1.25Kg，低分子量聚酰胺类固化剂1.25Kg。
上述透明眼镜架的制备工艺，包括以下步骤：
步骤A1，将上述重量份的聚苯乙烯与聚丙二醇二缩水甘油醚加入高速搅拌器中，在43℃的温度条件下均匀混合2.5h，然后再加入上述重量份的聚对苯二甲酸乙二醇酯-1,4-环己烷二甲醇酯、聚苯乙烯-聚丁二烯-聚甲基丙烯酸甲酯三嵌段弹性体和PS-alt-MAH，在65℃的温度条件下均匀混合4.5h，再加入上述重量份的固化剂，在82℃的温度条件下均匀混合30min；将混合物转移至双螺杆挤出机的料斗中，设置双螺杆挤出机的控制温度：1区272℃，2区264℃，3区268℃，4区268℃，法兰盘268℃，机头体270℃，口模270℃，出料后冷却造粒，得到聚苯乙烯改性材料；
步骤A2，在268℃的温度条件下，将步骤A1制得的聚苯乙烯改性材料通过螺杆搅拌至熔融完全，所得熔体通过7.5MPa的高压在4s内分别射入眼镜架各部件模腔，保压60min，再以11℃/min的降温速度降温至125℃，以16℃/min的降温速率降温至62℃，然后自然冷却至室温，开模，得到各部件成品，将各部件成品经螺丝螺母连接组装成眼镜架，再在60℃的温度条件下进行热固化4.5h，得到透明眼镜架。
实施例4
一种透明眼镜架，采用改性聚苯乙烯材料制备；制备改性聚苯乙烯材料的原料包括：聚苯乙烯100Kg、聚对苯二甲酸乙二醇酯-1,4-环己烷二甲醇酯11Kg、聚丙二醇二缩水甘油醚1.5Kg、聚苯乙烯-聚丁二烯-聚甲基丙烯酸甲酯三嵌段弹性体5.5Kg、PS-alt-MAH1.8Kg，咪唑类固化剂1Kg。
上述透明眼镜架的制备工艺，包括以下步骤：
步骤A1，将上述重量份的聚苯乙烯与聚丙二醇二缩水甘油醚加入高速搅拌器中，在42℃的温度条件下均匀混合2h，然后再加入上述重量份的聚对苯二甲酸乙二醇酯-1,4-环己烷二甲醇酯、聚苯乙烯-聚丁二烯-聚甲基丙烯酸甲酯三嵌段弹性体和PS-alt-MAH，在62℃的温度条件下均匀混合6h，再加入上述重量份的固化剂，在81℃的温度条件下均匀混合20min；将混合物转移至双螺杆挤出机的料斗中，设置双螺杆挤出机的控制温度：1区270℃，2区265℃，3区267℃，4区267℃，法兰盘267℃，机头体268℃，口模270℃，出料后冷却造粒，得到聚苯乙烯改性材料；
步骤A2，在270℃的温度条件下，将步骤A1制得的聚苯乙烯改性材料通过螺杆搅拌至熔融完全，所得熔体通过8MPa的高压在5s内分别射入眼镜架各部件模腔，保压70min，再以12℃/min的降温速度降温至120℃，以18℃/min的降温速率降温至60℃，然后自然冷却至室温，开模，得到各部件成品，将各部件成品经螺丝螺母连接组装成眼镜架，再在52℃的温度条件下进行热固化3h，得到所述透明眼镜架。
实验例1
根据GB/T14214-2003对实施例1～4制得的透明眼镜架的性能进行测试，测试结果如表1所示。
表1本申请制得的透明眼镜架的性能测试结果
结果表明：本申请实施例1～4制得的透明眼镜架的透光率高、雾度低、弹性模量适中，并且透明眼镜架复合国家标准GB/T14214-2003的规定。说明本申请制得的透明眼镜架不仅透明性好，而且使用寿命长，具有广阔的市场前景。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种透明眼镜架，其特征在于，所述透明眼镜架采用改性聚苯乙烯材料制备；制备所述改性聚苯乙烯材料的原料及其重量份包括：聚苯乙烯100份、聚对苯二甲酸乙二醇酯-1,4-环己烷二甲醇酯10份~15份、聚丙二醇二缩水甘油醚1份~3份、聚苯乙烯-聚丁二烯-聚甲基丙烯酸甲酯三嵌段弹性体5份~8份、PS-alt-MAH0.5份~2份，固化剂0.5份~2份；所述固化剂为：低分子量聚酰胺类固化剂或咪唑类固化剂；所述的透明眼镜架的制备工艺，包括以下步骤：
步骤A1，将所述重量份的聚苯乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯-1,4-环己烷二甲醇酯、聚丙二醇二缩水甘油醚、聚苯乙烯-聚丁二烯-聚甲基丙烯酸甲酯三嵌段弹性体、PS-alt-MAH、固化剂在高速搅拌器混合均匀后，在双螺杆挤出机中熔融共混、造粒，得到聚苯乙烯改性材料；
步骤A2，将步骤A1制得的聚苯乙烯改性材料经注塑成型，得到透明眼镜架。
2.根据权利要求1所述的透明眼镜架，其特征在于，步骤A1中，所述混合均匀具体为：将所述重量份的聚苯乙烯与聚丙二醇二缩水甘油醚加入高速搅拌器中，在40°C~45°C的温度条件下均匀混合2h~3h，然后再加入所述重量份的聚对苯二甲酸乙二醇酯-1,4-环己烷二甲醇酯、聚苯乙烯-聚丁二烯-聚甲基丙烯酸甲酯三嵌段弹性体和PS-alt-MAH，在60°C~70°C的温度条件下均匀混合3h~6h，再加入所述重量份的固化剂，在80°C~85°C的温度条件下均匀混合20min~40min。
3.根据权利要求1所述的透明眼镜架，其特征在于，步骤A1中，所述熔融共混具体为：将混合物转移至双螺杆挤出机的料斗中，设置双螺杆挤出机的控制温度：1区270°C~275°C，2区260°C~265°C，3区265°C~270°C，4区265°C~270°C，法兰盘265°C~270°C，机头体268°C~273°C，口模270°C~278°C，出料后冷却造粒，得到所述聚苯乙烯改性材料。
4.根据权利要求1所述的透明眼镜架，其特征在于，步骤A2中，所述注塑成型具体为：在250°C~270°C的温度条件下，将步骤A1制得的聚苯乙烯改性材料通过螺杆搅拌至熔融完全，所得熔体通过6MPa~8MPa的高压分别射入眼镜架各部件模腔，保压40min~80min，再经冷却、开模，得到各部件成品，将各部件成品经螺丝螺母连接组装成眼镜架，再经固化，得到所述透明眼镜架。
5.根据权利要求4所述的透明眼镜架，其特征在于，所述射入为：在3s~5s将熔体完全注入眼镜架模腔内。
6.根据权利要求4所述的透明眼镜架，其特征在于，所述冷却为：以10°C/min~12°C/min的降温速度降温至120°C~130°C，以15°C/min~18°C/min的降温速率降温至60°C~75°C，然后自然冷却至室温。
7.根据权利要求4所述的透明眼镜架，其特征在于，所述固化为：眼镜架在50°C~70°C的温度条件下进行热固化3h~6h。
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