CN109370166B - 一种适合镭雕的聚酯材料及其制备方法 - Google Patents

一种适合镭雕的聚酯材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种适合镭雕的聚酯材料及其制备方法，所述聚酯材料包括以下重量份的各组分：聚对苯二甲酸‑1,4‑环己烷二甲醇酯：60～90，阻燃剂：5～20，镭雕助剂：0.5～10；抗氧剂0.1～1，润滑剂0.1～1，黑色色母0.5～1。所述聚酯材料的制备方法包括：(a)将PCT树脂、阻燃剂、抗氧剂和润滑剂，以及镭雕助剂加入混合搅拌机中进行混合；(b)将步骤(a)所得混合物通过双螺杆挤出机共混造粒，经过熔融挤出，造粒即得聚酯组合物。与现有技术相比，本发明所提供的该种聚酯组合物，通过加工共混特殊云母填料，控制工艺，可得到镭雕工艺可调范围广泛，表面获得最优黑雕金的效果。

Description

一种适合镭雕的聚酯材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及高分子材料加工领域，尤其是涉及一种适合镭雕的聚酯材料及其制备方法。
背景技术
制品表面会通过镭雕技术来做表面处理。通常镭雕光源为一种1064nmm的激光线，进行热加工。在照射的部位产生热激发过程，从而使材料表面的温度一定幅度上升，基材产生熔融、烧蚀、蒸发等物理或者化学变化，进而产生不同颜色字体。PC、PS,、SAN,、ABS、PET等材料为镭雕效果好的几种基材。但是PC类材料对镭雕光线吸收能力比较强，特别是黑色纯素材直接镭雕成白色，极容易出现镭雕过度，雕刻的字体图案不清晰，色泽发黄发黑。即使使用最低的能量也无法解决该问题。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种适合镭雕的聚酯材料及其制备方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
本发明提供了一种适合镭雕的聚酯材料，包括以下重量份的各组分：
Figure BDA0001810851340000011
优选地，所述镭雕助剂和黑色色母的的重量份比为1:1～10:1。
优选地，所述的聚酯树脂为聚对苯二甲酸-1,4-环己烷二甲醇酯PCT。
优选地，所述的聚对苯二甲酸-1,4-环己烷二甲醇酯是以对苯二甲酸(TPA)和1,4-环己烷二甲醇(CHDM)为原料、钛酸正四丁酯为催化剂，通过直接酯化及熔融缩聚制备。
优选地，所述的聚对苯二甲酸-1,4-环己烷二甲醇酯PET的重均分子量为24000-39000。
优选地，所述的阻燃剂为有机磷或磺酸盐系阻燃剂。
优选地，所述镭雕助剂为二氧化硅包覆的云母氧化铁，粒径为10～560nm；所述二氧化硅粒径为35-45nm。
优选地，所述二氧化硅包覆的云母氧化铁采用溶胶-凝胶法制备。
优选地，所述的抗氧剂包括市售抗氧剂1076、抗氧剂245、抗氧剂168中的一种或几种。
优选地，所述的润滑剂包括线性低密度聚乙烯、硅酮粉、季戊四醇酯、乙撑双硬酯酰胺中的一种或几种。
本发明还提供了一种根适合镭雕的聚酯材料的制备方法，包括以下步骤：
(a)将聚酯树脂、阻燃剂、抗氧剂和润滑剂，以及镭雕助剂加入混合搅拌机中进行混合；
(b)将步骤(a)所得混合物通过双螺杆挤出机共混，然后熔融挤出，造粒即得聚酯组合物。
优选地，步骤(b)中，所述双螺杆挤出机的螺杆直径为40-45mm，长径比为35-40。
本发明的聚酯材料就是针对黑色素材镭雕不良进行改进，采用降低素材吸收光能的云母氧化铁粉，调节吸收和反射光的比例，使得照射在素材表面的的激光线，能量不会过剩，导致烧焦材料表面，合适的光能导致表层物质的化学物理变化而“刻”出清晰的痕迹。
其中作为镭雕助剂的云母粉，采用溶胶-凝胶合成法，在云母氧化铁表面上包覆纳米二氧化硅。纳米SiO2包覆云母氧化铁后使其表面具有纳米材料特性，改善了云母在基材的分散性能，得到的粒径均匀且偏小，有助于云母分散在基材中，对镭射光进行反射作用更均匀细腻。且其与黑色色母复配的作用下，可有效改善素材本色镭雕的效果。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
本发明所提供的该种聚酯组合物，利用通过添加纳米二氧化硅包覆的云母氧化铁粉，一方面改善基材对红外线的吸收与反射率，另一方面，表面修饰改善云母氧化铁粉与基材的相容性，降低对材料韧性的影响，可有效改善黑雕金的镭雕效果。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
以下实施例中，采用的原料如下：
聚对苯二甲酸-1,4-环己烷二甲醇酯是以对苯二甲酸(TPA)和1,4-环己烷二甲醇(CHDM)为原料、钛酸正四丁酯为催化剂，通过直接酯化及熔融缩聚制备；聚对苯二甲酸-1,4-环己烷二甲醇酯PET的重均分子量为24000-39000。
阻燃剂为有机磷或磺酸盐系阻燃剂。
镭雕助剂为二氧化硅包覆的云母氧化铁，粒径为10～560nm；所述二氧化硅粒径为35-45nm；二氧化硅包覆的云母氧化铁采用溶胶-凝胶法制备。
抗氧剂包括市售抗氧剂1076、抗氧剂245、抗氧剂168中的一种或几种。
润滑剂包括线性低密度聚乙烯、硅酮粉、季戊四醇酯、乙撑双硬酯酰胺中的一种或几种。
更具体地，以下实施例及对比例中选用的原料可以是：PCT用伊斯曼的Z6002，阻燃剂用市售有机磷系固体阻燃剂；云母粉用市售常规云母粉，粒径在500nm；镭雕助剂是纳米SiO2包覆云母氧化铁；抗氧剂为Ciba公司的Irganox 1076和Irganox 168，其重量比为1：1；润滑剂为市售的季戊四醇硬脂酸。
对比例1
一种适合镭雕的聚酯材料及其制备方法，该方法包括以下步骤：
(1)按重量份称取各组分：PCT：90，阻燃剂：8份；黑色色母0.5份；抗氧剂0.1；润滑剂0.4份。搅拌机混合均匀。
(2)将原材料从主喂料口喂入，在200～280℃下熔融挤出，螺杆挤出机转速为500rpm，压力为2MPa，经过熔融挤出，造粒即得到产品。
(3)挤出机螺杆直径为42mm，长径比为35。
对比例2
一种适合镭雕的聚酯材料及其制备方法，该方法包括以下步骤：
(1)按重量份称取各组分：PCT：90，阻燃剂：8份；常规云母粉：3份；黑色色母0.5份；抗氧剂0.1；润滑剂0.4份。搅拌机混合均匀。
(2)将原材料从主喂料口喂入，在200～280℃下熔融挤出，螺杆挤出机转速为500rpm，压力为2MPa，经过熔融挤出，造粒即得到产品。
(3)挤出机螺杆直径为42mm，长径比为35。
实施例1
一种适合镭雕的聚酯材料及其制备方法，该方法包括以下步骤：
(1)按重量份称取各组分：PCT：60，阻燃剂：20份；纳米SiO2包覆云母粉：0.5份；黑色色母0.5份；抗氧剂0.1；润滑剂0.1份。搅拌机混合均匀。
(2)将原材料从主喂料口喂入，在200～280℃下熔融挤出，螺杆挤出机转速为500rpm，压力为2MPa，经过熔融挤出，造粒即得到产品。
(3)挤出机螺杆直径为42mm，长径比为35。
实施例2
一种适合镭雕的聚酯材料及其制备方法，该方法包括以下步骤：
(1)按重量份称取各组分：PCT：90，阻燃剂：8份；纳米SiO2包覆云母粉：3份；黑色色母0.7份；抗氧剂1；润滑剂1份。搅拌机混合均匀。
(2)将原材料从主喂料口喂入，在200～280℃下熔融挤出，螺杆挤出机转速为700rpm，压力为2MPa，经过熔融挤出，造粒即得到产品。
(3)挤出机螺杆直径为42mm，长径比为35。
实施例3
一种适合镭雕的聚酯材料及其制备方法，该方法包括以下步骤：
(1)按重量份称取各组分：PCT：80，阻燃剂：5份；纳米SiO2包覆云母粉：10份；黑色色母1份；抗氧剂0.5；润滑剂0.4份。搅拌机混合均匀。
(2)将原材料从主喂料口喂入，在200～280℃下熔融挤出，螺杆挤出机转速为500rpm，压力为2MPa，经过熔融挤出，造粒即得到产品。
(3)挤出机螺杆直径为42mm，长径比为35。
实施例4
一种适合镭雕的聚酯材料及其制备方法，该方法包括以下步骤：
(1)按重量份称取各组分：PCT：80，阻燃剂：5份；纳米SiO2包覆云母粉：10份；黑色色母0.5份；抗氧剂0.5；润滑剂0.4份。搅拌机混合均匀。
(2)将原材料从主喂料口喂入，在200～280℃下熔融挤出，螺杆挤出机转速为500rpm，压力为2MPa，经过熔融挤出，造粒即得到产品。
(3)挤出机螺杆直径为42mm，长径比为35。
实施例5
一种适合镭雕的聚酯材料及其制备方法，该方法包括以下步骤：
(1)按重量份称取各组分：PCT：60，阻燃剂：20份；纳米SiO2包覆云母粉：0.5份；黑色色母1份；抗氧剂0.1；润滑剂0.1份。搅拌机混合均匀。
(2)将原材料从主喂料口喂入，在200～280℃下熔融挤出，螺杆挤出机转速为500rpm，压力为2MPa，经过熔融挤出，造粒即得到产品。
(3)挤出机螺杆直径为42mm，长径比为35。
对比例3
本对比例提供了一种适合镭雕的聚酯材料及其制备方法，所述方法与实施例1基本相同，不同之处仅在于：本对比例的纳米SiO2包覆云母粉采用化学沉积法制备。
对比例4
本对比例提供了一种适合镭雕的聚酯材料及其制备方法，所述方法与实施例3基本相同，不同之处仅在于：本对比例的纳米SiO2包覆云母粉添加量为12份。
对比例5
本对比例提供了一种适合镭雕的聚酯材料及其制备方法，所述方法与实施例3基本相同，不同之处仅在于：本对比例的黑色色母添加量为2份。
效果验证：
各对比例及实施例注塑成100mm*100mm*2mm的样板及ASTM标准冲击样条，用在常规光纤型镭雕机，刻蚀宋体，从8号到25号字体各两个字，比较清晰度，测试结果汇总于下表1。
各实施例和对比例所得聚酯材料的韧性的检测方法采用：ASTM测试方法测试1/8IZOD缺口冲击，所得结果如表1所示。
表1各实施例和对比例镭雕效果比对及韧性对比
Figure BDA0001810851340000051
Figure BDA0001810851340000061
表中，+表示清晰程度，+越多表示越清晰；—表示不清晰，效果差。
由上表1可知，本发明所提供的该种聚酯组合物，通过添加纳米二氧化硅包覆的云母铁粉，一方面通过改善基材对红外线的吸收与反射率，改变素材对红外线接收程度的差异，另一方面，表面修饰改善云母粉与基材的相容性，降低对材料韧性的影响。有效改善黑雕金的镭雕效果。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种适合镭雕的聚酯材料，其特征在于，包括以下重量份的各组分：
聚酯树脂： 60～90，
阻燃剂： 5～20，
镭雕助剂： 0.5~10，
黑色色母： 0.5~1，
抗氧剂 0.1～1，
润滑剂 0.1～1；
所述镭雕助剂为二氧化硅包覆的云母氧化铁，所述二氧化硅包覆的云母氧化铁采用溶胶-凝胶法制备。
2.根据权利要求1所述的适合镭雕的聚酯材料，其特征在于，所述的聚酯树脂为聚对苯二甲酸-1,4-环己烷二甲醇酯。
3.根据权利要求2所述的适合镭雕的聚酯材料，其特征在于，所述的聚对苯二甲酸-1,4-环己烷二甲醇酯是以对苯二甲酸和1,4-环己烷二甲醇为原料、钛酸正四丁酯为催化剂，通过直接酯化及熔融缩聚制备。
4.根据权利要求2所述的适合镭雕的聚酯材料，其特征在于，所述的聚对苯二甲酸-1,4-环己烷二甲醇酯的重均分子量为24000-39000。
5.根据权利要求1所述的适合镭雕的聚酯材料，其特征在于，所述的阻燃剂为有机磷或磺酸盐系阻燃剂。
6.根据权利要求1所述的适合镭雕的聚酯材料，其特征在于，所述的抗氧剂包括市售抗氧剂1076、抗氧剂245、抗氧剂168中的一种或几种；所述的润滑剂包括线性低密度聚乙烯、硅酮粉、季戊四醇酯、乙撑双硬酯酰胺中的一种或几种。
7.一种根据权利要求1-6任一项所述的适合镭雕的聚酯材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（a）将聚酯树脂、阻燃剂、黑色色母、抗氧剂和润滑剂，以及镭射助剂加入混合搅拌机中进行混合；
（b）将步骤（a）所得混合物通过双螺杆挤出机共混，然后熔融挤出，造粒即得聚酯组合物。
8.根据权利要求7所述的适合镭雕的聚酯材料的制备方法，其特征在于，步骤（b）中，所述双螺杆挤出机的螺杆直径为40-45mm，长径比为35-40。
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