CN108948573A - 灯箱壳体材料 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种灯箱壳体材料，涉及灯箱壳体技术领域，包括以下原料：聚氯乙烯树脂糊SG‑5、抗冲击性聚苯乙烯、等离子改性碳化硼纤维、钙钛矿、掺铟氧化锡、乙氧基化烷基胺、二茂铁、三聚磷酸钠、硅溶胶、羟乙基纤维素、聚乙烯蜡、复合偶联剂、复合交联剂、复合增塑剂和复合阻燃剂。本发明的壳体材料制备简单方便，具有优良耐用性及功用性，能够大大提高对壳体内部灯器及电子元器件的防护效果，应用场合广泛，使用寿命长。

Description

灯箱壳体材料
技术领域
本发明涉及灯箱壳体技术领域，具体涉及一种灯箱壳体材料。
背景技术
灯箱用壳体主要用于内部灯器、电子元器件的安全防护，应具备良好的机械性能，其壳体所用材料种类主要可分为塑料类、铝合金类、不锈钢类、玻璃陶瓷类等，其中塑料类虽然应用较广，但其具有机械强度低、易老化断裂等缺陷；玻璃陶瓷类具有脆性大，抗击韧性低等缺陷；机械性能较好的铝合金类及不锈钢类因其价格昂贵，重量过大，绝缘性、防蚀防锈性、防水密封性等较差的缘故，导致其应用性被限制。因此，研制出一种高强度、耐用性能好、综合性能优良的灯箱用壳体材料相当有必要。
公开号为CN106084721A的专利申请，公开了一种电表箱壳体材料，该壳体材料是由下述重量份的原料制得：聚碳酸酯15-30份、玻璃纤维8-16份、脂肪醇醚硫酸钠3-8份、改性纳米陶土0.6-2.4份、氧化铝粉末1.5-6.4份、N-甲基吡咯烷酮0.6-1.8份、消泡剂2.4-6.4份、紫外吸收剂0.6-1.8份。具有优异的耐腐蚀、抗氧化、抗老化、耐候性能等。但其未有结合数据说明，也未阐明壳体的机械性能等其它性能指标。
公开号为CN105907084A的专利申请，公开了一种变压器壳体材料，该泡沫砖是由下述重量份的原料制得：聚酰胺20-30份、耐热稳定剂3.6-6.4份、氰尿酸三聚氰胺5-8份、单硬脂酸甘油酯2.4-6.4份、石英砂2.4-4.8份、茂金属线性低密度聚乙烯2-6份、空心微珠2.4-8.4份、增韧剂0.8-3.2份、润滑剂0.6-2.4份。具有机械强度高、耐腐蚀性强的特点，同时还具有一定电磁屏蔽功能。但同样的其未有结合数据说明，也未阐明壳体的机械性能等其它性能指标。
发明内容
本发明的目的在于提供一种灯箱壳体材料，该种壳体材料制备简单方便，具有优良耐用性及功用性，能够大大提高对壳体内部灯器及电子元器件的防护效果，应用场合广泛，使用寿命长。
为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案来实现的：
一种灯箱壳体材料，由以下按重量份计的原料组成：
聚氯乙烯树脂糊SG-588-102份；
抗冲击性聚苯乙烯25-35份；
等离子改性碳化硼纤维7-11份；
钙钛矿10-15份；
掺铟氧化锡5-9份；
乙氧基化烷基胺0.8-1.4份；
二茂铁1-1.5份；
三聚磷酸钠0.6-0.8份；
硅溶胶1.5-2.5份；
羟乙基纤维素0.5-1份；
聚乙烯蜡2-3份；
复合偶联剂2-3份；
复合交联剂1.5-2.5份；
复合增塑剂1.8-2.4份；
复合阻燃剂1.5-2.1份。
进一步地，上述等离子改性碳化硼纤维是将碳化硼纤维短切至长度为80-150μm、长径比为(10-15):1的细小纤维，并将短切后的碳化硼纤维置于等离子表面处理设备中放电，放电电压为400-500V，电流密度为28-32mA/cm，放电气压为4-6mTorr。
优选地，上述复合偶联剂采用硅烷偶联剂KH-550、锡偶联SSBR两种组合物。
进一步地，上述复合偶联剂由如下重量比例的各组分组成：硅烷偶联剂KH-550、锡偶联SSBR两者重量比为(2-3):(1-2)。
优选地，上述复合交联剂采用二乙胺基丙胺、甲基丙烯酸烯丙酯、均苯四甲酸二酐三种组合物。
进一步地，上述复合交联剂由如下重量比例的各组分组成：二乙胺基丙胺、甲基丙烯酸烯丙酯、均苯四甲酸二酐三者重量比为(1-2):(3-4):(2-3)。
优选地，上述复合增塑剂采用邻苯二甲酸二辛酯、二甘醇二苯甲酸酯、乙酰柠檬酸三丁酯三种组合物。
进一步地，上述复合增塑剂由如下重量比例的各组分组成：邻苯二甲酸二辛酯、二甘醇二苯甲酸酯、乙酰柠檬酸三丁酯三者重量比为(1-2):(2-4):(1-3)。
进一步地，上述复合阻燃剂由如下重量比例的各组分组成：二苯基磷酸酯、硼酸锌、蒙脱土三者重量比为(3-5):(1-2):(2-3)。
进一步地，上述壳体材料的制备方法按照以下步骤进行：
步骤1：按所述重量份配比称取原料；
步骤2：先将固态填料钙钛矿通过研磨设备研磨至细度为60-80μm，得钙钛矿粉末；
步骤3：将聚氯乙烯树脂糊SG-5、抗冲击性聚苯乙烯、等离子改性碳化硼纤维、钙钛矿粉末、掺铟氧化锡、三聚磷酸钠、聚乙烯蜡、复合偶联剂、复合增塑剂输送至注塑机中，加热熔融后搅拌35-45min，得混料A；
步骤4：将乙氧基化烷基胺、硅溶胶、羟乙基纤维素、复合交联剂、复合阻燃剂输送至注塑机中与混料A混合再次加热搅拌65-75min，得混合物料；
步骤5：将混合物料通过螺杆挤压注入温度为68℃模具内，注入压力为44-48Mpa，随后在42-48Mpa条件下保压20-25min，冷却50-55s后出模即可。
本发明具有如下的有益效果：本发明的壳体材料制备简单方便，原料相容性能好，成型速度快，通过对生产原料的巧妙选用及其制备工艺的摸索改进，原料中聚氯乙烯树脂糊SG-5、抗冲击性聚苯乙烯、等离子改性碳化硼纤维、钙钛矿、掺铟氧化锡等成份的协同作用，达到了以下效果：
(1)环保性：制备过程中无污染、无废料、无粉尘，该种壳体材料产品废旧弃之后，可回收加工循环利用，绿色环保；
(2)制备成本：生产能耗低，制备成本低廉，相比市面上常用的以PC(聚碳酸酯)、PBT(聚对苯二甲酸丁二醇酯)、金属等为基料的壳体材料成本显著降低，尤其应用较广的PC及PBT，其市售价格约为23000-24000元/吨，而本发明所使用的基料为聚氯乙烯和聚苯乙烯，其价格在7000-14000元/吨；
(3)轻薄散热：能实现壳体厚度、重量轻薄的目的，一方面，节省了材料成本的输出，另一方面，更便于壳体内部热量的扩散迅速，导热性较好；
(4)屏蔽吸收性：能够对电磁波及音波具有良好的屏蔽性和吸收性，反射性低，吸收能力强，进而保障了壳体内部的灯器及电子元器件的正常工作运行；
(5)机械性能及实用耐久性：机械性能好，具有较好的屈服强度、抗冲击韧性、耐磨耐刮擦性、耐候耐腐蚀性以及防水耐高温性，阻燃性能优异，热膨胀系数小，结构完整、牢固不易变形，收缩率低，应用场合广泛，使用寿命长。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的具体实施方式作进一步描述，以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例中的所有原料及其制取成份均可通过公开的市售渠道获得；
实施例1
本实施例涉及一种灯箱壳体材料及其制备方法，称取以下按重量份计的原料进行制备：
聚氯乙烯树脂糊SG-588份；
抗冲击性聚苯乙烯25份；
等离子改性碳化硼纤维7份；
钙钛矿10份；
掺铟氧化锡5份；
乙氧基化烷基胺0.8份；
二茂铁1份；
三聚磷酸钠0.6份；
硅溶胶1.5份；
羟乙基纤维素0.5份；
聚乙烯蜡2份；
复合偶联剂2份；
复合交联剂1.5份；
复合增塑剂1.8份；
复合阻燃剂1.5份。
上述部分原料的制取如下表1所示：
表1
本实施例灯箱壳体材料的制备方法按照以下步骤进行：
步骤1：先将固态填料钙钛矿通过研磨设备研磨至细度为60μm，得钙钛矿粉末；
步骤2：将聚氯乙烯树脂糊SG-5、抗冲击性聚苯乙烯、等离子改性碳化硼纤维、钙钛矿粉末、掺铟氧化锡、三聚磷酸钠、聚乙烯蜡、复合偶联剂、复合增塑剂输送至注塑机中，加热熔融后搅拌35min，得混料A；
步骤3：将乙氧基化烷基胺、硅溶胶、羟乙基纤维素、复合交联剂、复合阻燃剂输送至注塑机中与混料A混合再次加热搅拌65min，得混合物料；
步骤4：将混合物料通过螺杆挤压注入温度为68℃模具内，注入压力为44Mpa，随后在42Mpa条件下保压20min，冷却50s后出模即可。
实施例2
本实施例涉及一种灯箱壳体材料及其制备方法，称取以下按重量份计的原料进行制备：
聚氯乙烯树脂糊SG-595份；
抗冲击性聚苯乙烯30份；
等离子改性碳化硼纤维9份；
钙钛矿12.5份；
掺铟氧化锡7.5份；
乙氧基化烷基胺1.1份；
二茂铁1.25份；
三聚磷酸钠0.7份；
硅溶胶2份；
羟乙基纤维素0.75份；
聚乙烯蜡2.5份；
复合偶联剂2.5份；
复合交联剂2份；
复合增塑剂2.1份；
复合阻燃剂1.8份。
上述部分原料的制取如下表2所示：
表2
本实施例壳体材料的制备方法按照以下步骤进行：
步骤1：先将固态填料钙钛矿通过研磨设备研磨至细度为70μm，得钙钛矿粉末；
步骤2：将聚氯乙烯树脂糊SG-5、抗冲击性聚苯乙烯、等离子改性碳化硼纤维、钙钛矿粉末、掺铟氧化锡、三聚磷酸钠、聚乙烯蜡、复合偶联剂、复合增塑剂输送至注塑机中，加热熔融后搅拌40min，得混料A；
步骤3：将乙氧基化烷基胺、硅溶胶、羟乙基纤维素、复合交联剂、复合阻燃剂输送至注塑机中与混料A混合再次加热搅拌70min，得混合物料；
步骤4：将混合物料通过螺杆挤压注入温度为68℃模具内，注入压力为46Mpa，随后在46Mpa条件下保压23min，冷却52s后出模即可。
实施例3
本实施例涉及一种灯箱壳体材料及其制备方法，称取以下按重量份计的原料进行制备：
聚氯乙烯树脂糊SG-5102份；
抗冲击性聚苯乙烯35份；
等离子改性碳化硼纤维11份；
钙钛矿15份；
掺铟氧化锡9份；
乙氧基化烷基胺1.4份；
二茂铁1.5份；
三聚磷酸钠0.8份；
硅溶胶2.5份；
羟乙基纤维素1份；
聚乙烯蜡3份；
复合偶联剂3份；
复合交联剂2.5份；
复合增塑剂2.4份；
复合阻燃剂2.1份。
上述部分原料的制取如下表3所示：
表3
本实施例壳体材料的制备方法按照以下步骤进行：
步骤1：先将固态填料钙钛矿通过研磨设备研磨至细度为80μm，得钙钛矿粉末；
步骤2：将聚氯乙烯树脂糊SG-5、抗冲击性聚苯乙烯、等离子改性碳化硼纤维、钙钛矿粉末、掺铟氧化锡、三聚磷酸钠、聚乙烯蜡、复合偶联剂、复合增塑剂输送至注塑机中，加热熔融后搅拌45min，得混料A；
步骤3：将乙氧基化烷基胺、硅溶胶、羟乙基纤维素、复合交联剂、复合阻燃剂输送至注塑机中与混料A混合再次加热搅拌75min，得混合物料；
步骤4：将混合物料通过螺杆挤压注入温度为68℃模具内，注入压力为48Mpa，随后在48Mpa条件下保压25min，冷却55s后出模即可。
对比例1
一种灯箱壳体材料，原料组份以及壳体材料的制备方法与实施例1相同，但部分原料的制取或选取如下表4所示：
表4
序号 原料 成份/含量
1 碳化硼纤维 普通的碳化硼纤维(长度为250μm，长径比在20:1)
2 偶联剂 硅烷偶联剂KH-550
3 交联剂 甲基丙烯酸烯丙酯
4 增塑剂 邻苯二甲酸二辛酯
5 复合阻燃剂 由二苯基磷酸酯、硼酸锌、蒙脱土按重量比为1:1:1制得
对比例2
一种灯箱壳体材料，其生产原料及其组份与实施例2相同，但壳体材料的制备方法如下：
步骤1：先将固态填料钙钛矿通过研磨设备研磨至细度为80μm，得钙钛矿粉末；
步骤2：将研磨后的钙钛矿粉末与其他所有原料共同输送至注塑机中，加热熔融后搅拌65min，得混料物料；
步骤3：将混合物料通过螺杆挤压注入常温模具内，注入压力为37.5Mpa，随后在37.5Mpa条件下保压25min，冷却50s后出模即可。
对比例3
一种电表箱壳体材料，该壳体材料是由下述重量份的原料制得：聚碳酸酯30份、玻璃纤维16份、脂肪醇醚硫酸钠8份、改性纳米陶土2.4份、氧化铝粉末6.4份、N-甲基吡咯烷酮1.8份、消泡剂6.4份和紫外吸收剂1.8份。
实施效果
为验证本发明之实施效果，进行如下指标的测试，具体见下表5：
表5：实施例与对比例的实验效果
说明：反射率越低，吸波能力越强，反射率+吸收率＝100％；
由上表5可知，实施例制得的灯箱壳体材料各方面性能整体上要优于对比例；
其中，实施例反射率相对于对比例降低了5.97-57.33个百分点；实施例屈服强度相对于对比例提高了9.12％-20.47％；实施例缺口冲击强度相对于对比例提高了14.98％-30.00％；实施例收缩率相对于对比例降低了0.02-0.07个百分点；另外，对比例3中，因为其采用价格较高的聚碳酸酯作为基料，原料成本相对于实施例增加了约13000±1500元/吨，因此，本发明的灯箱壳体材料生产原料成本要更低。
结合本发明的有益效果，申请人对本发明中的部分组份及灯箱壳体材料制备工艺进行阐述：
(1)碳化硼纤维的等离子改性：碳化硼纤维本身具备良好的电磁能量吸收能力，且属于增强型复合材料，碳化硼纤维因自身特性，相容界面性较差的缘故，应用场合受限制；但是经申请人大量实验，发现通过等离子放电，或者称为“电晕”后的碳化硼纤维，与本发明的材料体系相容性能较好，改善了其与基料的界面结合，并且采用本发明的放电参数得到的碳化硼纤维性能最优，若是改变了参数的设定，则会降低碳化硼纤维在本材料体系的应用性；
(2)复合偶联剂的选用：本发明采用硅烷偶联剂KH-550和锡偶联SSBR协同复合作为改善材料界面体系性能的改性剂；由以下考量：一：常用的硅烷偶联剂价格较高，减少其应用，降低了生产成本；二：该种复合偶联剂能够提升材料制备反应速度，提高体系稳定性和成品壳体的综合性能，申请人经过大量实验，意外发现采用配比为(2-3):(1-2)的硅烷偶联剂KH-550和锡偶联SSBR更加契合、满足本发明对最终壳体性能的要求；
(3)复合交联剂的选用：本发明采用二乙胺基丙胺、甲基丙烯酸烯丙酯、均苯四甲酸二酐按配比为(1-2):(3-4):(2-3)混制能够发生进一步的微妙协同作用，缩短固化时间，提高生产效率和壳体性能；
(4)复合增塑剂的选用：本发明中提到的邻苯二甲酸二辛酯、二甘醇二苯甲酸酯以及乙酰柠檬酸三丁酯具有一定的增塑能力，申请人意外发现，三种成份协同混合利用，能够更好地提高材料生产效率和壳体性能；然经大量实验再次发现，三者质量比在(1-2):(2-4):(1-3)时会更好地实现本发明的目的，若其中任一含量过高或过低，则最终制备的壳体材料的综合性能不能得到提升；
(5)本发明一创新点：在于提高壳体的电磁反射性，申请人经大量实验，发现通过本发明重量份配比的聚氯乙烯树脂糊SG-5、抗冲击性聚苯乙烯、等离子改性碳化硼纤维、钙钛矿、掺铟氧化锡成份的协同作用，亦能够使得成品壳体获得较好电磁能量反射功能，还能有效提升壳体的机械性能，而这类成份间相互作用，稳定融合是提高、实现上述意想不到技术效果的重要前提，更是发明人的创造性劳动产出的。
当然，因为本发明壳体材料的设计思路和发明目的之要求，本发明其余组分选择及含量选择显然也是非显而易见的，绝非本领域技术人员结合现有技术即可轻易想到。这在本发明壳体材料的制备工艺方面有进一步的体现，结合本发明的实施例可以看到，本发明的制备方法采用四个步骤设计，分批分次加入原料，步骤简单而有序，而非采用现有技术常规的一次性加入，这种工艺是与本发明壳体生产原料组分的特殊配比相适应的，只有采用这种工艺，才能保证反应体系的平稳有序进行，保障最后制备出的壳体的优异性能。
综上可以看出，本发明制得的灯箱壳体材料能够更好地满足当今社会对高性能、高功用型灯箱壳体的需求，具有良好的市场前景和竞争力。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。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 (10)

1.一种灯箱壳体材料，其特征在于，由以下按重量份计的原料组成：
聚氯乙烯树脂糊SG-588-102份；
抗冲击性聚苯乙烯25-35份；
等离子改性碳化硼纤维7-11份；
钙钛矿10-15份；
掺铟氧化锡5-9份；
乙氧基化烷基胺0.8-1.4份；
二茂铁1-1.5份；
三聚磷酸钠0.6-0.8份；
硅溶胶1.5-2.5份；
羟乙基纤维素0.5-1份；
聚乙烯蜡2-3份；
复合偶联剂2-3份；
复合交联剂1.5-2.5份；
复合增塑剂1.8-2.4份；
复合阻燃剂1.5-2.1份。
2.根据权利要求1所述的一种灯箱壳体材料，其特征在于，所述等离子改性碳化硼纤维是将碳化硼纤维短切至长度为80-150μm、长径比为(10-15):1的细小纤维，并将短切后的碳化硼纤维置于等离子表面处理设备中放电，放电电压为400-500V，电流密度为28-32mA/cm，放电气压为4-6mTorr。
3.根据权利要求1所述的一种灯箱壳体材料，其特征在于，所述复合偶联剂为硅烷偶联剂KH-550、锡偶联SSBR两种组合物。
4.根据权利要求3所述的一种灯箱壳体材料，其特征在于，所述复合偶联剂由如下重量比例的各组分组成：硅烷偶联剂KH-550、锡偶联SSBR两者重量比为(2-3):(1-2)。
5.根据权利要求1所述的一种灯箱壳体材料，其特征在于，所述复合交联剂为二乙胺基丙胺、甲基丙烯酸烯丙酯、均苯四甲酸二酐三种组合物。
6.根据权利要求5所述的一种灯箱壳体材料，其特征在于，所述复合交联剂由如下重量比例的各组分组成：二乙胺基丙胺、甲基丙烯酸烯丙酯、均苯四甲酸二酐三者重量比为(1-2):(3-4):(2-3)。
7.根据权利要求1所述的一种灯箱壳体材料，其特征在于，所述复合增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯、二甘醇二苯甲酸酯、乙酰柠檬酸三丁酯三种组合物。
8.根据权利要求7所述的一种灯箱壳体材料，其特征在于，所述复合增塑剂由如下重量比例的各组分组成：邻苯二甲酸二辛酯、二甘醇二苯甲酸酯、乙酰柠檬酸三丁酯三者重量比为(1-2):(2-4):(1-3)。
9.根据权利要求1所述的一种灯箱壳体材料，其特征在于，所述复合阻燃剂由如下重量比例的各组分组成：二苯基磷酸酯、硼酸锌、蒙脱土三者重量比为(3-5):(1-2):(2-3)。
10.根据权利要求1所述的一种灯箱壳体材料，其特征在于，所述壳体材料的制备方法包括以下步骤：
步骤1：按所述重量份配比称取原料；
步骤2：先将固态填料钙钛矿通过研磨设备研磨至细度为60-80μm，得钙钛矿粉末；
步骤3：将聚氯乙烯树脂糊SG-5、抗冲击性聚苯乙烯、等离子改性碳化硼纤维、钙钛矿粉末、掺铟氧化锡、三聚磷酸钠、聚乙烯蜡、复合偶联剂、复合增塑剂输送至注塑机中，加热熔融后搅拌35-45min，得混料A；
步骤4：将乙氧基化烷基胺、硅溶胶、羟乙基纤维素、复合交联剂、复合阻燃剂输送至注塑机中与混料A混合再次加热搅拌65-75min，得混合物料；
步骤5：将混合物料通过螺杆挤压注入温度为68℃模具内，注入压力为44-48Mpa，随后在42-48Mpa条件下保压20-25min，冷却50-55s后出模即可。
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