CN111100440A

CN111100440A - 一种高光泽、低气味、阻燃pc材料及其制备方法和装置

Info

Publication number: CN111100440A
Application number: CN201911357965.5A
Authority: CN
Inventors: 刘小林; 周雷; 陈健; 李福顺; 肖利群; 吕强; 苏俊业; 叶淑英; 胡志; 唐良忠; 刘罡
Original assignee: Chongqing Kejufu Engineering Plastics Co ltd; CCTEG Chongqing Research Institute Co Ltd
Current assignee: Chongqing Kejufu Engineering Plastics Co ltd; CCTEG Chongqing Research Institute Co Ltd
Priority date: 2019-12-25
Filing date: 2019-12-25
Publication date: 2020-05-05

Abstract

本发明属于材料加工技术领域，涉及一种高光泽、低气味、阻燃PC材料及其制备方法和装置，原料按重量份重量计如下：PC树脂：95.3～99份；珠光树脂：0.1～2.0份；硅油：0.05～0.1份；吸附剂：0.5～1.0份；热稳定剂：0.2～0.6；阻燃剂：0.1～1.0份，制备过程中珠光树脂从靠近挤出机机头端的珠光树脂进料装置加入，不仅使珠光树脂在制备过程中尺寸的完整性得到较大的保留，还使相当部分珠光树脂选择性的分散在塑料的表层，提高了表层珠光树脂的含量，从而大大的提高了PC材料的光泽度，也提高了阻燃性，同时也减少了珠光树脂总的用量，降低了复合材料成本，相对于传统方法制备的同等高光泽材料，冲击韧性和延展性能也有较大幅度的提升。

Description

一种高光泽、低气味、阻燃PC材料及其制备方法和装置

技术领域

本发明属于材料加工技术领域，涉及一种高光泽、低气味、阻燃PC材料及其制备方法和装置。

背景技术

随着社会发展，人们对美的要求越来越高，高光泽的PC材料应用越来越多，越来越广。传统高光泽的PC材料是通过先喷底漆，再喷高光面漆或电镀等来实现，由于底漆为热固性材料，难以再次熔融，喷漆后的塑料制品物理性能和回收性能差，会影响再次使用；且喷涂工艺繁琐，废品率较高；底漆含有大量有毒有害的有机溶剂，易产生有毒有害气体、粉尘，严重危害人体健康，同时也造成环境污染和能源浪费等问题。另外，PC材料由于受聚合工艺，催化剂，氧化物残留及短链低聚物等影响，在高温加工过程和使用过程中，会不同程度地释放出有害挥发性有机物(VOC)。同时，受自身性能的限制，其强度、稳定性、可加工性、功能性等大多不能满足使用要求，不能直接用于生产塑料制品。目前普遍采用添加功能助剂的方式提升其性能，而常用的功能性助剂，如热稳定剂、阻燃剂等材料都会带来一些有害的VOC，且气味异常，对在相对封闭环境中使用此类材料的人们而言极为不利，严重危害环境和健康。

在过去的几十年中，有相当多的研究者在环保高光化方面做了很多的工作，目前常采用的方法是树脂与高光的树脂、增亮剂、珠光树脂中的一种或几种复合，达到环保高光的目的，但目前效果有限。而作为提高PC树脂光泽度的常用材料—珠光树脂，本身的高泽度相当高，但由于在材料的混料过程和加工过程中，受温度、剪切等的影响，珠光树脂的尺寸受到大幅度破坏，同时，传统的挤出机喂料方式是通过螺杆的推挤输送，也会对珠光树脂造成一定的损伤。从而严重影响复合材料的光泽度。由于传统的挤出加工方法，珠光树脂和PC树脂的作用时间长，珠光树脂能实现较均匀的分散在PC树脂中，难以实现选择性分散，因此分散在表层的珠光树脂含量相对较少。在加工前，与其它材料混合过程中，珠光树脂含量少，密度小，很难实现在其它树脂中进行均匀分散。

发明内容

有鉴于此，本发明为了解决传统挤出机通过螺杆推挤输送和剪切挤出加工的方式制备高光泽材料，会对珠光树脂尺寸完整性造成严重损伤且影响复合材料光泽度，以及喂料过程中，珠光树脂由于无法实现均匀分散，造成难以稳定的下料的问题，提供一种高光泽、低气味、阻燃PC材料及其制备方法和装置。

为达到上述目的，本发明提供一种高光泽、低气味、阻燃PC材料，其原料按重量份重量计如下：：PC树脂：95.3～99份；珠光树脂：0.1～2.0份；硅油：0.05～0.1份；吸附剂：0.5～1.0份；热稳定剂：0.2～0.6；阻燃剂：0.1～1.0份。

进一步，珠光树脂为玻璃珠光粉或人工合成珠光粉的一种；硅油为聚醚改性硅油；吸附剂为合成吸附剂、天然无机吸附剂中的一种或两种以上混合物，热稳定剂为抗氧剂1010和抗氧剂168中的一种或两种，阻燃剂为硅类阻燃剂。

一种高光泽、低气味、阻燃PC材料的制备方法，包括如下步骤：

A、将PC树脂、珠光树脂、硅油、吸附剂、热稳定剂和阻燃剂称重备用；

B、将按配比称取的PC树脂、硅油、热稳定剂、阻燃剂，混合后通过挤出机主喂料口加入，通过螺杆使混合物首先经过机筒的输送段，然后进入机筒的熔融段进行加热熔融，充分熔融后通过熔融段上的真空口Ⅰ进行真空抽取；

C、熔融后的混合物再进入机筒的塑化段进行塑化处理，同时由侧喂料口加入吸附剂，通过塑化段上真空口Ⅱ再次进行真空抽取，珠光树脂通过靠近机头的珠光树脂进料装置加入；

D、最后经冷却固化的混合物通过真空烘料处理，制得一种高光泽、低气味、阻燃PC材料。

进一步，机筒的输送段温度为60～180℃；机筒的熔融段温度沿螺杆旋进方向在190～230℃内递增；机筒的塑化段温度沿螺杆旋进方向在230～255℃内递增。

进一步，真空口Ⅰ和真空口Ⅱ处的真空度在-0.08MPa以下。

进一步，螺杆转速为350～420rpm。

一种高光泽、低气味、阻燃PC材料的装置，依次包括相互连接的机筒和机头，机筒内安装有与机筒配合工作的螺杆，机筒由输送段、熔融段和塑化段组成；输送段前端设置主喂料口；熔融段末端设置真空口Ⅰ；塑化段前端设置侧喂料口，塑化段中部设置真空口Ⅱ，塑化段靠近机头端设置珠光树脂进料装置。

进一步，珠光树脂进料装置包括失重称和底部安装有闸阀的储料仓，闸阀与失重称信号连接，储料仓的底部连接有称料仓，称料仓两侧安装有与失重称信号连接的传感器，称料仓的底部连接有振动喂料机构，失重称与振动喂料机构之间安装有电磁激振器和驱动槽体，电磁激振器与驱动槽体相连接。

进一步，振动喂料机构包括与称料仓连通的振动料仓、安装在振动料仓底部的振动滑道以及安装在振动料仓上与电磁激振器信号连接的振动器。

本发明的有益效果在于：

本发明所公开的高光泽、低气味、阻燃PC材料的制备方法相对于传统挤出机采用螺杆推挤输送和剪切挤出加工的方法，有以下优点：

(1)本发明所公开的一种高光泽、低气味、阻燃PC制备过程中珠光树脂从靠近挤出机机头端的珠光树脂进料装置加入，其作用原理和目的与传统方法的原理和目的完全不同，甚至说是相悖，传统的剪切挤出加工原理是利用螺杆的加温熔融和剪切混合，目的是使材料的各组分尽可能得到较均匀的分散。而珠光树脂从靠近挤出机机头端的珠光树脂进料装置加入到熔融的塑料熔体中的方法其原理是利用该段螺杆无剪切，只起输送作用，而且相互作用时间较短，尺寸的完整性能得到较大的保留，尺寸保持率从传统的30％左右提高到60％以上。由于相互作用时间较短，珠光树脂来不及向塑料熔体的里层迁移，加之密度(0.15-0.45g/cm³)比塑料溶体(1.20-1.25g/cm³)小，因此相当部分珠光树脂分散(浮)在塑料溶体的表层，最终大都固化在塑料制品的表层，实现了选择性的分散，提高表层珠光树脂的含量，根据珠光树脂越多，尺寸越大，光泽度越高的原理，所制备的PC材料的光泽度能得到大幅度提升。

(2)通过本发明制备一种高光泽、低气味、阻燃PC材料的装置，解决了传统低含量(0.1％-2.0％)材料或助剂只能通过与高含量材料混合后再加料的方式，实现了在线高精度单独进料，大大提高了在材料中含量精度和进料的稳定性；同时减少了在混合料的过程中对珠光树脂完整性的破坏。

(3)本发明制备高光泽、低气味、阻燃PC的装置中设置振动喂料机构，不仅解决了传统挤出机螺杆推挤喂料的不均匀，还大大减轻了传统螺杆转动喂料过程中对对珠光树脂完整性的破坏。从而实现了珠光树脂在PC中能得到稳定的分布，同时尺寸的完整性能得到进一步提高，从而光泽度能得到大的提升。

(4)本发明所公开的高光泽、低气味、阻燃PC材料制备过程中，同时采用吸附剂，在挤出机上实现去除复合材料中PC树脂、助剂所含的以及加工过程中所产生的有害挥发性物，采用多级真空抽取，极大减少复合材料中有害挥发性有机物的残留；最终制备出光泽好，阻燃性好，有害挥发性物(VOC)少，味道小的PC材料。

本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：

图1为本发明高光泽、低气味、阻燃PC材料的制备装置结构示意图；

图2为本发明珠光树脂进料装置的结构示意图；

图3为本发明珠光树脂进料装置的原理图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

本发明实施例中使用的吸附剂XC01购买于马鞍山科立化工，使用的阻燃剂为3M公司的FRMB5010，采用的玻璃珠光和人工合成珠光的粒径均为100-200um。

一种制备高光泽、低气味、阻燃PC材料的装置，依次包括相互连接的机筒和机头，机筒内转动安装有与机筒配合工作的螺杆，通过螺杆转动将物料向前传输。机筒由输送段、熔融段和塑化段组成；输送段分为1区、2区和3区，主喂料口设置在1区上；熔融段分为4区、5区、6区和7区，真空口Ⅰ设置在7区上；塑化段分为8区、9区、10区、11区和12区，侧喂料口设置在8区上，真空口Ⅱ设置在10区上，珠光树脂进料装置设置在11区上，12区与机头连接。

珠光树脂进料装置包括失重称和底部安装有闸阀的储料仓，闸阀与失重称信号连接，储料仓的底部连接有称料仓，称料仓两侧安装有与失重称信号连接的传感器，称料仓的底部连接有振动喂料机构，失重称与振动喂料机构之间安装有电磁激振器和驱动槽体，电磁激振器与驱动槽体相连接。振动喂料机构包括与称料仓连通的振动料仓、安装在振动料仓底部的振动滑道以及安装在振动料仓上与电磁激振器信号连接的振动器。振动喂料机构利用电磁振动的原理，把物料水平向前输送。电磁激振器通过驱动槽体驱动振动喂料机构上的振动料仓振动下料。

当称料仓两侧的传感器检测到料低于预设的下限，将打开闸阀从储料仓进行补料；当称料仓两侧的传感器检测到料高于预设的上限，将关闭闸阀停止补料。当物料流量大于设定值时，称料仓的传感器发出信号，降低电磁激振器的震动频率，从而带动振动喂料机构上降低喂料量，当物料流量小于设定值时，称料仓的传感器发出信号，提高电磁激振器的震动频率，从而带动振动喂料机构上提高喂料量，直至平衡位置。电磁激振器根据物料的流量调节振动料仓上振动器的振动速度，减轻了传统螺杆转动喂料过程中对珠光树脂完整性的破坏，从而实现了珠光树脂在PC中能得到稳定的分布，同时尺寸的完整性能得到大幅度提高，从而光泽度能得到大的提升。

实施例1

如图1所示一种高光泽、低气味、阻燃PC材料的制备方法，包括如下步骤：

A、将PC树脂98份、玻璃珠光粉0.1份、聚醚改性硅油0.1份、吸附剂1.0份、热稳定剂(抗氧剂1010和168各0.2份)0.4份和阻燃剂0.4份称重备用；

B、将按配比称取的PC树脂、聚醚改性硅油、热稳定剂、阻燃剂，混合后加入机筒，通过螺杆使混合物首先经过机筒的输送段，螺杆转速为400rpm，输送段1区、2区和3区的温度分别为60℃、130℃和180℃，然后进入机筒的熔融段4区、5区、6区和7区的温度分别为190℃、210℃、220℃和230℃，充分熔融后通过7区上的真空口Ⅰ进行真空抽取，真空口Ⅰ的真空度为-0.08MPa；

C、熔融后的混合物再进入机筒的塑化段进行塑化处理，塑化段8区、9区、10区、11区和12区的温度分别为230℃、240℃、250℃、250℃和255℃，同时由8区上的侧喂料口加入吸附剂，通过10区上真空口Ⅱ再次进行真空抽取，玻璃珠光粉通过靠近机头11区上如图2所示的珠光树脂进料装置加入，真空口Ⅱ的真空度为-0.08MPa，珠光树脂进料装置工作原理见图3；

实施例2

一种高光泽、低气味、阻燃PC材料制备方法，包括如下步骤：

A、将PC树脂97.3份、玻璃珠光粉0.2份、聚醚改性硅油0.1份、吸附剂1.0份、热稳定剂(抗氧剂1010和168各0.2份)0.4份和阻燃剂1.0份称重备用；

D、最后经冷却固化的混合物通过真空烘料处理，制得一种具有高光泽、低气味、阻燃PC材料。

实施例3

A、将PC树脂97.3份、人工合成珠光粉0.2份、聚醚改性硅油0.1份、吸附剂1.0份、热稳定剂(抗氧剂1010和168各0.2份)0.4份和阻燃剂1.0份称重备用；

对比例1

对比例2

A、将PC树脂95.5份、人工合成珠光粉2.0份、聚醚改性硅油0.1份、吸附剂1.0份、热稳定剂(抗氧剂1010和168各0.2份)0.4份和阻燃剂1.0份称重备用；

为了考察本发明制备的高光泽、低气味、阻燃PC材料的性能，将所得的复合材料置于注塑机中，按常规的注塑工艺条件注塑成为标准测试样条进行下列性能测试。具体如表1所示：

表1实施例和对比例中PC材料性能表

从表1的对比可以发现，在同等珠光树脂含量的情况下，实施例1～3相对于对比例1～2的光泽度得到了很大提高。气味等级、TOVC、冲击韧性、延展性均得到了很大改善。其主要原因是本发明阻燃PC材料制备过程中采用将珠光树脂从靠近挤出机机头端的珠光树脂进料装置加入，不仅使珠光树脂在制备过程中尺寸完整性能得到较大的保留，还使相当部分珠光树脂选择性分散在塑料的表层，提高了表层珠光树脂的含量，从而大大的提高了PC材料的光泽度；由于增加了表层珠光树脂的含量，加之无机的珠光树脂阻燃性远高于有机的PC树脂，导致其阻燃性有一定的提高。在同等光泽度的情况下(如实施例1与对比例2)，由于采用本发明的方法，珠光树脂总体加入量较少，所制备的材料比传统的方法所制备的材料的冲击韧性、延展性有较大改善。另外采用从侧喂料加入吸附剂，充分发挥了吸附剂的吸附作用效率，降低了其负面作用，从而有效的改善了气味和TVOC。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims

1.一种高光泽、低气味、阻燃PC材料，其特征在于，其原料按重量份重量计如下：PC树脂：95.3～99份；珠光树脂：0.1～2.0份；硅油：0.05～0.1份；吸附剂：0.5～1.0份；热稳定剂：0.2～0.6；阻燃剂：0.1～1.0份。

2.如权利要求1所述的一种高光泽、低气味、阻燃PC材料，其特征在于，所述珠光树脂为玻璃珠光粉或人工合成珠光粉的一种；所述硅油为聚醚改性硅油；所述吸附剂为合成吸附剂、天然无机吸附剂中的一种或两种以上混合物，所述热稳定剂为抗氧剂1010和抗氧剂168中的一种或两种，所述阻燃剂为硅类阻燃剂。

3.一种高光泽、低气味、阻燃PC材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

B、将按配比称取的PC树脂、硅油、热稳定剂、阻燃剂，混合后通过主喂料口加入，通过螺杆使混合物首先经过机筒的输送段，然后进入机筒的熔融段进行加热熔融，充分熔融后通过熔融段上的真空口Ⅰ进行真空抽取；

C、将熔融后的混合物再进入机筒的塑化段进行塑化处理，同时由侧喂料口加入吸附剂，通过塑化段上的真空口Ⅱ再次进行真空抽取，珠光树脂通过靠近机头的珠光树脂进料装置加入；

4.如权利要求3所述高光泽、低气味、阻燃PC材料的制备方法，其特征在于，步骤B中机筒的输送段温度为60～180℃；机筒的熔融段温度沿螺杆旋进方向在190～230℃内递增；机筒的塑化段温度沿螺杆旋进方向在230～255℃内递增。

5.如权利要求3所述高光泽、低气味、阻燃PC材料的制备方法，其特征在于，所述真空口Ⅰ和真空口Ⅱ处的真空度在-0.08MPa以下。

6.如权利要求3所述高光泽、低气味、阻燃PC材料的制备方法，其特征在于，所述螺杆转速为350～420rpm。

7.一种制备高光泽、低气味、阻燃PC材料的装置，其特征在于，依次包括相互连接的挤出机机筒和机头，机筒内安装有与机筒配合工作的螺杆，机筒由输送段、熔融段和塑化段组成；输送段前端设置主喂料口；熔融段末端设置真空口Ⅰ；塑化段前端设置侧喂料口，塑化段中部设置真空口Ⅱ，塑化段靠近机头端设置珠光树脂进料装置。

8.如权利要求7所述制备高光泽、低气味、阻燃PC材料的装置，其特征在于，所述珠光树脂进料装置包括失重称和底部安装有闸阀的储料仓，闸阀与失重称信号连接，储料仓的底部连接有称料仓，称料仓两侧安装有与失重称信号连接的传感器，称料仓的底部连接有振动喂料机构，失重称与振动喂料机构之间安装有电磁激振器和驱动槽体，电磁激振器与驱动槽体相连接。

9.如权利要求8所述制备高光泽、低气味、阻燃PC材料的装置，其特征在于，所述振动喂料机构包括与称料仓连通的振动料仓、安装在振动料仓底部的振动滑道以及安装在振动料仓上与电磁激振器信号连接的振动器。