CN110511487A - 一种蒙脱土改性的高遮光聚丙烯复合材料及其制备方法 - Google Patents

一种蒙脱土改性的高遮光聚丙烯复合材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种蒙脱土改性的高遮光聚丙烯复合材料及其制备方法，由聚丙烯树脂39‑69份，增韧剂4‑8份，改性蒙脱土20‑40份，相容剂4‑8份，光反射剂3‑5份，润滑剂0.2‑0.5份和光稳定剂0.2‑0.4份，其他助剂0.2‑0.5份经混合、挤出造粒制成。本发明的复合材料使用的改性用蒙脱土片层剥离、层间距较大、结构较为完整，其在聚丙烯中均匀分散，层间相互交错，能有效减少光线的透射、衍射等，具有较好的遮光效果，其透光率在1mm板时仅为3％‑6％,适用于在LED等遮光罩、仪器遮光罩、遮光装潢饰品、挡光板等应用中。另外，本发明制备工艺简单、操作方便，颜色较浅，易于被调配成其他色彩，可扩展其使用范围。

Description

一种蒙脱土改性的高遮光聚丙烯复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种改性材料技术领域，具体涉及一种蒙脱土改性的高遮光聚丙烯复合材料及其制备方法。
背景技术
发光二极管(简称LED)是一种固态的半导体器件，可以直接把电转化为光，具有体积小、耗电量低、亮度高、低热量、坚固耐用和环保等特点。这些内在特征决定了它是代替传统光源的最理想光源，有着广泛的用途，可作为显示屏、交通讯号的显示光源、生活照明、工业照明等。LED灯光源的高亮度对遮光板遮光罩的遮光性、尺寸稳定性及表面平整性比普通的光源要求更高。
目前，LED照明行业常用的复合材料为反射率高且低添加量的聚碳酸酯材料。但随着市场扩大、竞争激烈以及生产成本的不断提高，很多灯具厂家在不需要太多要求的制件上开始尝试用PS(聚苯乙烯系塑料)或PP(聚丙烯)等材料去替换聚碳酸酯材料，聚丙烯(简称PP)具有优异的力学性能、较低的密度、良好的耐热性能、优良的抗弯曲疲劳性、化学稳定性和电性能等优点，是用量最大的通用塑料之一。但是纯聚丙烯透光率高达82-90％，即使在聚丙烯加20wt％滑石粉填充后的材料透光率依然达到45-60％，满足不了遮光罩对遮光性能的要求。
为降聚丙烯遮光罩的透光率，另一种通常的做法是使用炭黑对聚丙烯原料进行填充。如果炭黑填充量过高，则聚丙烯材料颜色过深而不易进行调色，影响对产品外观的拓展；如果炭黑填充量过低，则聚丙烯材料遮光性能不足。同时炭黑的添加还容易降低材料的机械强度，使之易于破裂损毁。
发明内容
本发明的目的是提供一种蒙脱土改性的高遮光聚丙烯复合材料及其制备方法。
本发明的技术方案如下：
一种蒙脱土改性的高遮光聚丙烯复合材料，其由以下组分按重量份制备而成：
所述改性蒙脱土为钠化改性蒙脱土，其中蒙脱土为有机硅烷处理过的纳基蒙脱土，其阳离子交换容量为60-150meq/100g。其改性包含以下几个步骤
(1)将有机硅烷处理过的纳基蒙脱土按照100:300-500的比例加入到质量分数2％-5％的氯化钠水溶液当中，升温至80-90℃，以300转/分钟的转速搅拌混合5小时。
(2)将得到的混合物超声分散20-30小时。
其中有机硅烷处理过的纳基蒙脱土采用广州卓言鸿科技有限公司的产品： YH-1075。
所述聚丙烯树脂为共聚聚丙烯、均聚聚丙烯中至少一种。
所述增韧剂为乙烯-辛烯共聚物、乙烯-丙烯共聚物中的至少一种，其熔体流动速率在190℃/2.16kg条件下为0.5-20g/10min，密度0.86-0.89g/cm3。
所述光反射剂为粒径大小400-1500目的金红石型钛白粉、白云母、金云母中的至少一种。
所述相容剂为马来酸酐接枝聚烯烃弹性体、马来酸酐接枝聚丙烯、马来酸酐接枝聚丙烯中的一种或几种的混合物，其中马来酸酐含量为0.8-3.0％。
所述润滑剂为分子量大于150万的硅酮。
所述光稳定剂为受阻类光稳剂和UV吸收剂按质量比1:0.5-0.8配制而成，所述受阻类光稳剂由受阻胺类光稳剂与受阻苯甲酸酯类光稳剂按照质量比1:1配制而成。
所述其他助剂包含抗氧剂、加工助剂、分散剂中的至少一种。
一种蒙脱土改性的高遮光聚丙烯复合材料的制备方法，将聚丙烯树脂 39-69份，增韧剂4-8份，相容剂4-8份，光反射剂3-5份，润滑剂0.2-0.5 份和光稳定剂0.2-0.4份,其他助剂0.2-0.5份，加入高混机进行混合 5-15min；然后将混合均匀的物料加入双螺杆挤出机中经混炼、挤出，同时在双螺杆挤出机侧喂料口采用失重称式的熔体泵加入改性蒙脱土20-40份(蒙脱土的有效含量)，得到蒙脱土改性的高遮光聚丙烯复合材料；其中双螺杆挤出机长径比56:1，各挤出区间的挤出温度分别是150-170℃、170-185℃、 175-185℃、175-185℃、175-185℃、180-190℃、180-195℃、180-195℃、 180-195℃、185-200℃。200-215℃、200-220℃、200-220℃、200-220℃。
本发明采用改性蒙脱土作为遮光填料，由于其恰当的改性方法，制得的蒙脱土片层剥离充分、层间距较大、结构较为完整，并且其亲油性有较大提升，在相容剂的协助下能较好的与聚合物混合，因此具有较好的补强作用，制得的复合材料具有良好的综合性能，同时其层间相互交错，能有效减少光线的透射、衍射，同时光反射剂的引入使其具有双折射能力，因此具有较好的遮光效果。
与现有技术相比，本发明的制备工艺简单、操作方便，制成的聚丙烯复合材料具有较好的遮光效果，在注塑成1mm厚的样板或者制件后，测试其透光率仅为3％-6％。
另外，由于本发明制备聚丙烯复合材料的基料基本上为白色，因此可以通过添加其他不同颜色的色粉可轻易地调配成其他色彩，可扩展其使用范围。同时本发明的产品还具有较好的机械性能及加工性能，尤其适用于在LED等遮光罩、仪器遮光罩、遮光装潢饰品、挡光板等应用中。
具体实施方式
实施例1
按表1中组分及配比(重量份)称取原料
在高混机中混合5min，将上述原材料混合均匀(改性蒙脱土除外)，将混合后的共混物通过双螺杆挤出机挤出造粒，其中改性蒙脱土从侧喂料口采用失重称式的熔体泵加入，挤出机的各区温度从喂料段到机头温度依次为150℃、 170℃、175℃、175℃、175℃、180℃、180℃、180℃、180℃、185℃、200℃、 200℃、200℃、200℃，挤出螺杆长径比为56，挤出螺杆转速为350转/分钟。将制备得到的混合物进行性能测试，测试结果见表2。
实施例2
按表1中组分及配比(重量份)称取原料
在高混机中混合10min，将上述原材料混合均匀(改性蒙脱土除外)，将混合后的共混物通过双螺杆挤出机挤出造粒，其中改性蒙脱土从侧喂料口采用失重称式的熔体泵加入，挤出机的各区温度从喂料段到机头温度依次为 170℃、185℃、185℃、185℃、185℃、190℃、195℃、195℃、195℃、200℃、 220℃、220℃、220℃、220℃，挤出螺杆长径比为56，挤出螺杆转速为350转 /分钟。将制备得到的混合物进行性能测试，测试结果见表2。
实施例3
按表1中组分及配比(重量份)称取原料
在高混机中混合15min，将上述原材料混合均匀(改性蒙脱土除外)，将混合后的共混物通过双螺杆挤出机挤出造粒，其中改性蒙脱土从侧喂料口采用失重称式的熔体泵加入，挤出机的各区温度从喂料段到机头温度依次为 150℃、170℃、175℃、175℃、175℃、180℃、180℃、180℃、180℃、195℃、 210℃、210℃、210℃、220℃，挤出螺杆长径比为56，挤出螺杆转速为350转 /分钟。将制备得到的混合物进行性能测试，测试结果见表2。
实施例4
按表1中组分及配比(重量份)称取原料
在高混机中混合15min，将上述原材料混合均匀(改性蒙脱土除外)，将混合后的共混物通过双螺杆挤出机挤出造粒，其中改性蒙脱土从侧喂料口采用失重称式的熔体泵加入，挤出机的各区温度从喂料段到机头温度依次为 160℃、175℃、175℃、180℃、185℃、185℃、185℃、185℃、190℃、195℃、 210℃、210℃、210℃、220℃，挤出螺杆长径比为56，挤出螺杆转速为300转 /分钟。将制备得到的混合物进行性能测试，测试结果见表2。
实施例5
按表1中组分及配比(重量份)称取原料
在高混机中混合15min，将上述原材料混合均匀(改性蒙脱土除外)，将混合后的共混物通过双螺杆挤出机挤出造粒，其中改性蒙脱土从侧喂料口采用失重称式的熔体泵加入，挤出机的各区温度从喂料段到机头温度依次为 160℃、175℃、180℃、180℃、185℃、185℃、185℃、185℃、185℃、190℃、 210℃、210℃、210℃、220℃，挤出螺杆长径比为56，挤出螺杆转速为400 转/分钟。将制备得到的混合物进行性能测试，测试结果见表2。
实施例6
按表1中组分及配比(重量份)称取原料
在高混机中混合15min，将上述原材料混合均匀(改性蒙脱土除外)，将混合后的共混物通过双螺杆挤出机挤出造粒，其中改性蒙脱土从侧喂料口采用失重称式的熔体泵加入，挤出机的各区温度从喂料段到机头温度依次为 160℃、170℃、175℃、175℃、185℃、185℃、185℃、185℃、185℃、190℃、 210℃、210℃、210℃、220℃，挤出螺杆长径比为56，挤出螺杆转速为400 转/分钟。将制备得到的混合物进行性能测试，测试结果见表2。
表1
表2
从表2测试的性能可以看出，本发明实施例1-6制备的聚丙烯复合材料有着较好的流动性，可以注塑大中小各种制件，并且机械性能较好，刚性、韧性平衡，可制成不同的制件；另外，本发明制备的聚丙烯复合材料透光率为 3％-6％，特别尤其适用于在LED等遮光罩、仪器遮光罩、遮光装潢饰品、挡光板等应用中。并且本发明制备的聚丙烯复合材料色泽较浅，易于被调配成其他色彩，可扩展其使用范围。

Claims (10)

1.一种蒙脱土改性的高遮光聚丙烯复合材料，其特征在于：由以下组分按重量份制备而成：
2.根据权利要求1所述的一种蒙脱土改性的高遮光聚丙烯复合材料，其特征在于,所述改性蒙脱土为钠化改性蒙脱土，其中蒙脱土为有机硅烷处理过的纳基蒙脱土，其阳离子交换容量为60-150meq/100g,其改性包含以下几个步骤
(1)将有机硅烷处理过的纳基蒙脱土按照100:300-500的比例加入到质量分数2％-5％的氯化钠水溶液当中，升温至80-90℃，以300转/分钟的转速搅拌混合5小时。
(2)将得到的混合物超声分散20-30小时。
3.根据权利要求1所述的一种蒙脱土改性的高遮光聚丙烯复合材料，其特征在于：所述聚丙烯树脂为共聚聚丙烯、均聚聚丙烯中至少一种。
4.根据权利要求1所述的一种蒙脱土改性的高遮光聚丙烯复合材料，其特征在于：所述增韧剂为乙烯-辛烯共聚物、乙烯-丙烯共聚物中的至少一种，其熔体流动速率在190℃/2.16kg条件下为0.5-20g/10min，密度0.86-0.89g/cm3。
5.根据权利要求1所述的一种蒙脱土改性的高遮光聚丙烯复合材料，其特征在于：所述光反射剂为粒径大小400-1500目的金红石型钛白粉、白云母、金云母中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的一种蒙脱土改性的高遮光聚丙烯复合材料，其特征在于：所述相容剂为马来酸酐接枝聚烯烃弹性体、马来酸酐接枝聚丙烯、马来酸酐接枝聚丙烯中的一种或几种的混合物，其中马来酸酐含量为0.8-3.0％。
7.根据权利要求1所述的一种蒙脱土改性的高遮光聚丙烯复合材料，其特征在于：所述润滑剂为分子量大于150万的硅酮。
8.根据权利要求1所述的一种蒙脱土改性的高遮光聚丙烯复合材料，其特征在于：所述光稳定剂为受阻类光稳剂和UV吸收剂按质量比1:0.5-0.8配制而成，所述受阻类光稳剂由受阻胺类光稳剂与受阻苯甲酸酯类光稳剂按照质量比1:1配制而成。
9.根据权利要求1所述的一种蒙脱土改性的高遮光聚丙烯复合材料，其特征在于：所述其他助剂包含抗氧剂、加工助剂、分散剂中的至少一种。
10.如权利要求1所述的一种蒙脱土改性的高遮光聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于：将聚丙烯树脂39-69份，增韧剂4-8份，相容剂4-8份，光反射剂3-5份，润滑剂0.2-0.5份和光稳定剂0.2-0.4份,其他助剂0.2-0.5份，加入高混机进行混合5-15min；然后将混合均匀的物料加入双螺杆挤出机中经混炼、挤出，同时在双螺杆挤出机侧喂料口采用失重称式的熔体泵加入改性蒙脱土20-40份，得到蒙脱土改性的高遮光聚丙烯复合材料；其中双螺杆挤出机长径比56:1，各挤出区间的挤出温度分别是150-170℃、170-185℃、175-185℃、175-185℃、175-185℃、180-190℃、180-195℃、180-195℃、180-195℃、185-200℃、200-215℃、200-220℃、200-220℃、200-220℃。
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