CN111471286B - 一种耐摩耐污芴基聚酯母粒及高透明抗刮伤抗菌的高性能聚碳酸酯复合材料 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种耐摩耐污芴基聚酯母粒及高透明抗刮伤抗菌的高性能聚碳酸酯复合材料，属于高分子材料技术领域。本发明的耐摩耐污芴基聚酯母粒包括如下重量份数配比的组分：芴基聚酯60～80份、氟化纳米二氧化硅20～40份、偶联剂0.1～0.5份、抗氧剂0.1～0.5份；本发明芴基聚酯母粒可用于改善聚碳酸酯材料的表面抗划伤性能和耐污性能，并同时保证聚碳酸酯能保持原有的力学性能和透明性。

Description

一种耐摩耐污芴基聚酯母粒及高透明抗刮伤抗菌的高性能聚 碳酸酯复合材料
技术领域
本发明属于高分子材料技术领域，涉及一种耐摩耐污芴基聚酯母粒、高透明抗刮伤抗菌的高性能聚碳酸酯复合材料及其制备方法。
背景技术
随着环保要求的提高，节能减排、绿色加工等概念越来越被重视，其中不乏出现了用透明塑料替代汽车玻璃窗以降低汽车整体重量以节能减排、用免喷涂透明塑料替代有透明涂层加工的塑料来避免二次加工污染等需求。聚碳酸酯作为一种具有优异机械性能、热学性能的透明材料，已经被广泛应用于电子、电器、汽车、建筑、日用品等领域。然而，聚碳酸酯材料的表面抗划伤性能较差，难以满足需要抗刮伤的应用场景。现有技术方案中，对于以聚碳酸酯为原料制备抗刮伤透明材料，存在聚碳酸酯的抗刮伤性能提升后却导致最终材料无法保持聚碳酸酯原有的透明性、机械性能和热学性能的问题，如以下现有技术方案：
中国专利文件CN107163537A公开了一种透明抗划伤静电阻燃聚碳酸酯复合材料，包含按重量份数计的以下组分：硅氧烷共聚PC树脂200～400份、DMBPC-PC共聚物335～760份、有机硅类增韧剂5～50份、SiO2/PC纳米防划伤复合材料10～100份、溴代聚碳酸酯阻燃剂10～50份、季铵盐类离子液体抗静电剂10～50份、助剂5～15份，所得复合材料表面硬度可提高至2H，并具有良好的力学性能，尤其是常温和低温冲击性能，抗静电效果明显，表面电阻达到1010欧，达到V0阻燃，但其为有卤阻燃，且透光率只有76％。
中国专利文件CN106589880A公开了一种透明耐低温抗划伤聚碳酸酯复合材料，包含按重量份数计的以下组分：双酚A聚碳酸酯树脂300～800份、硅氧烷共聚PC树脂100～500份、有机硅类增韧剂10～50份、丙烯酸酯和甲基丙烯酸甲酯的共聚物表面硬度改善剂50～200份、超细二氧化硅粉体纳米防划伤母粒10～100份、助剂5～15份，所得复合材料表面硬度可提高至2H，具有较好的耐摩擦性、表面张力以及常温和低温冲击性能，但其实施案例的透光率≤86％，相对于纯PC有所下降，并且丙烯酸酯和甲基丙烯酸甲酯共聚物的加入降低了最终材料的耐热性能。
中国专利CN105860487A公开了一种透明耐刮擦的PC树脂组合物及其制备方法，其中材料配比按重量份数计包含：5～80份PC树脂、20～95份PMMA树脂、0.01～0.5份金属有机化合物稳定剂A、0.01～1份含磷化合物稳定剂B、0.05～1份抗氧剂、0.1～2份润滑剂，所制备材料具有较好的透光度和硬度，并解决了通常PC/PMMA合金材料制备中存在的珠光、发黄问题，但因PMMA的加入导致了最终复合材料的耐热性能下降。
中国专利CN102964793A公开了一种高硬度高透明高流动PC合金及其制备方法，包含按重量份数组成为：PC树脂80～95份、PS树脂10～20份、透明增韧剂6～10份、SMA无规共聚物1～5份、透明PC无卤阻燃剂0.06～0.1份、主抗氧化剂0.2～2份、辅助抗氧化剂0.2～2份、硅烷偶联剂0.2～1份；或按如下重量份数组成：PC树脂80～95份、透明增韧剂6～10份、SMA无规共聚物10～20份、透明PC无卤阻燃剂0.06～0.1份、主抗氧化剂0.2～2份、辅助抗氧化剂0.2～2份、硅烷偶联剂0.2～1份，所制备材料在保持高透明度的情况下，还提高了表面硬度和流动性能，但因PS是一种脆性材料，导致复合材料的冲击强度非常低。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中聚碳酸酯材料的表面抗划伤性能、耐污性能较差的问题，提出了一种可应用于改善聚碳酸酯材料表面抗划伤性能和耐污性能的芴基聚酯母粒，能够有效改善聚碳酸酯材料的表面抗划伤性能、耐污性能，并同时保证聚碳酸酯能保持原有的力学性能和透明性。
本发明的目的可通过下列技术方案来实现：
一种耐摩耐污芴基聚酯母粒，所述耐摩耐污芴基聚酯母粒包括如下重量份数配比的组分：
Figure BDA0002440756360000031
作为优选，本发明耐摩耐污芴基聚酯母粒中所述芴基聚酯为主链至少含有一个芴基基团的芳香族聚酯树脂。
作为优选，本发明耐摩耐污芴基聚酯母粒中所述芴基聚酯的结构式为：
Figure BDA0002440756360000032
其中-Ar表示含芳环的基团。
本发明先将芴基聚酯和氟化二氧化硅制成耐磨耐污芴基聚酯母粒，纳米二氧化硅的添加有效提高了芴基聚酯母粒的耐摩擦性能，二氧化硅氟化改性后提高了耐污性能，使得该母粒可作为其他聚合物(如聚碳酸酯)的耐磨耐污改性物料。由于氟化二氧化硅在芴基聚酯具有非常好的分散性，所以先用芴基聚酯和氟化二氧化硅制备成母粒，再将该母粒添加到目标聚合物中，更加有利于氟化二氧化硅在最终材料中的分散性。
芴基聚酯分子链中具有“cardo”结构，这些“cardo”结构和其主分子链之间形成了一个比较缓和的角度，并且苯环结构具有较大的接触面积，因此与二氧化硅分子面之间具有较大的接触面，可形成较好的“π-面”和“π-面”的相互作用，这种较强的π-π相互作用力使得二氧化硅能够非常好的分散在芴基聚酯基体中。因此本发明将芴基聚酯和氟化二氧化硅预先制备成为母粒更加有利于氟化二氧化硅在目标聚合物中的良好分散，从而提高了二氧化硅和目标聚合物材料之间的界面作用，非常有利于最终材料综合性能的提升，如果直接将氟化二氧化硅直接混合在如聚碳酸酯的聚合物中时，由于纳米二氧化硅的团聚性，则无法获得较好的分散效果。
另外，氟化纳米二氧化硅由于表面的氟化赋予了芴基聚酯母粒良好的疏水和疏油性能，使芴基聚酯母粒具有较好的耐污性能，并且有利于破坏菌类生产的环境，对于有添加有抗菌剂有抗菌需求的产品而言有利于提高抗菌效果。
本发明的耐摩耐污芴基聚酯母粒中通过偶联剂的添加提高了芴基聚酯和氟化纳米二氧化硅之间的界面结合作用。
作为优选，本发明耐摩耐污芴基聚酯母粒中所述氟化纳米二氧化硅包括如下重量份数配比的组分：
纳米二氧化硅 90～95.5份、
氟化偶联剂 0.5～1.0份。
作为优选，本发明耐摩耐污芴基聚酯母粒中所述纳米二氧化硅的粒径范围为10～100nm。
作为优选，本发明耐摩耐污芴基聚酯母粒中所述氟化偶联剂为1H,1H,2H,2H-全氟辛基三乙氧基硅烷、1H,1H,2H,2H-全氟葵基三甲氧基硅烷、1H,1H,2H,2H-全氟癸基三乙氧基硅烷中的至少一种。
进一步优选，本发明耐摩耐污芴基聚酯母粒中所述氟化偶联剂为1H,1H,2H,2H-全氟癸基三乙氧基硅烷。
本发明的含氟硅氧烷偶联剂在提高材料耐污性能的同时，还以增加氟化纳米二氧化硅和基材(芴基聚酯和聚碳酸酯)之间的相容性。
作为优选，本发明耐摩耐污芴基聚酯母粒中所述偶联剂为(3,3,3-三氟丙基)三乙氧基硅烷偶联剂、(3,3,3-三氟丙基)三甲氧基硅烷偶联剂、(3,3,3-三氟丙基)甲基二甲氧基硅烷偶联剂中的至少一种。
作为优选，本发明耐摩耐污芴基聚酯母粒中所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂1076、抗氧剂1098、抗氧剂300的至少一种。
本发明的第二目的在于提供一种耐摩耐污芴基聚酯母粒的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
S1、制备氟化纳米二氧化硅；
S2、按照权利要求1～3任一权利要求所述的组分配比，将芴基聚酯、氟化纳米二氧化硅、偶联剂和抗氧剂，高速混合5～20min，形成混合物料
S3、将混合物料加入到双螺杆挤出机中经熔融挤出、造粒，制得耐摩耐污芴基聚酯母粒。
作为优选，步骤S1所述制备氟化纳米二氧化硅的方法为：
将纳米二氧化硅分散在乙醇溶液中，形成二氧化硅乙醇溶液，在二氧化硅乙醇溶液中加入氟化偶联剂，60℃搅拌反应20～30小时，应结束后过滤、清洗、干燥、研磨后获得氟化纳米二氧化硅粉末。
作为优选，步骤S3所述双螺杆挤出机的螺杆转速为150～200rpm，所述双螺杆挤出机具有10个控温区，在进行熔融挤出时，其中1～2区的温度为180～230℃，3～4区的温度为180～240℃，5～6区的温度为180～250℃，7～8区的温度为180～250℃，9～10区的温度为180～250℃。
作为优选，步骤S3所述双螺杆挤出机具有两个抽真空口，第一个抽真空口位于双螺杆挤出机的熔融段开始处，第二个抽真空口位于双螺杆挤出机的计量段处。
本发明的第三目的在于针对现有技术中聚碳酸酯材料抗刮伤改性后难以同时兼具良好透明性、机械性能和热学性能，提供一种高透明抗刮伤抗菌的高性能聚碳酸酯复合材料，所述聚碳酸酯复合材料包括如下重量份数配比的组分：
Figure BDA0002440756360000061
作为优选，本发明聚碳酸酯复合材料中所述聚碳酸酯为原生聚碳酸酯、再生聚碳酸酯中的一种或两种的混合。
作为优选，本发明聚碳酸酯复合材料中所述聚碳酸酯的熔融指数为5～40g/10min。
进一步优选，所述聚碳酸酯的熔融指数为8～25g/10min。
熔融指数是聚合物流动性的直接指标，聚碳酸酯的熔融指数高，流动性高，强度、抗冲击、耐热性能低，熔融指数低，聚碳酸酯的流动性低，强度、抗冲击、耐热性能高；本发明将聚碳酸酯的熔融指数控制在适宜范围内，从而保证加工过程中材料的流动性，避免因流动性能差而难以加工，并同时保证最终材料具有较高的强度、抗冲击和耐热性能；本发明中如果聚碳酸酯的分子量过低则最终材料的强度、抗冲击和耐热性能均难以保证，过高则加工过程中材料的流动性差，难以加工。
作为优选，本发明聚碳酸酯复合材料中所述芴基聚酯为主链至少含有一个芴基基团的芳香族聚酯树脂。
作为优选，本发明聚碳酸酯复合材料中所述芴基聚酯的结构式为：
Figure BDA0002440756360000071
其中-Ar表示含芳环的基团。
本发明聚碳酸酯复合材料中所采用的芴基聚酯是一种含有“cardo”结构的聚酯材料，其主链分子结构和聚碳酸酯主链分子结构相似，由极性的酯基结构和刚性的含苯环结构构成，聚碳酸酯的结构式为：
Figure BDA0002440756360000072
通过估算法(根据两种聚合物的分子结构进行估算)计算芴基聚酯和聚碳酸酯混合物的溶解度参数，其混合熵ΔHm非常小，说明两者之间具有非常好的界面相容性。
本发明所采用的芴基聚酯具有优异的韧性、高折光率、低取向双折射、优异的透明性以及高玻璃化转变温度，在机械、热学及光学性能上均能与聚碳酸酯互补或配合的效果。在光学性能上，本发明的芴基聚酯具有极高的透光率、非常低的雾度、高折射率、特别小的双折射率以及低色散系数，是一种光学级的透明材料，能弥补聚碳酸酯在光学性能上的不足，特别是聚碳酸酯的高双折射缺陷。在热学性能上，本发明的芴基聚酯和聚碳酸酯比较接近，其玻璃化转变温度为132℃，因此两者的复合产物在耐热性能上基本可以接近聚碳酸酯的耐热温度。在物理机械性能上，本发明的芴基聚酯是一种韧性材料，其断裂伸长率可达2500％，结合刚性的聚碳酸酯，可使两者的复合材料具有良好的刚性和韧性，特别是芴基聚酯可以改善聚碳酸酯耐低温冲击差的缺陷，使得复合材料具有良好的耐低温冲击性能。
作为优选，本发明聚碳酸酯复合材料中所述润滑剂包括饱和烃类、金属皂类、脂肪族酚类、脂肪酸类、脂肪醇类、硅酮粉的至少一种。
本发明采用上述类润滑剂不会影响聚碳酸酯的机械性能和透明性，并可以有效的减少表面摩擦力，适当提升材料的硬度和光泽度，还具有添加简单、简化加工和生产的优点。
作为优选，本发明聚碳酸酯复合材料中所述抗菌剂包括壳聚糖、大蒜素、金属离子、半导体氧化物、季铵盐、季鏻盐中的至少一种。
作为优选，本发明聚碳酸酯复合材料中所述抗菌剂为载银介孔氧化硅抗菌剂。
本发明的载银介孔氧化硅抗菌剂是一种以银纳米颗粒为内核、介孔氧化硅为包覆层的复合纳米颗粒。本发明的载银介孔氧化硅抗菌剂和氟化纳米二氧化硅在提升材料耐刮擦性能和抗菌性能上具有相辅相成的作用。氟化纳米二氧化硅表面氟化为材料提供了良好的疏水和疏油的性能，这有利于破坏菌类生产的环境，有利于提高载银介孔氧化硅抗菌剂的抗菌效果；载银介孔氧化硅抗菌剂内核的银纳米核作为银离子的来源可赋予材料优异的抗菌作用，而氧化硅能够协助纳米二氧化硅一起提升复合材料的硬度和耐刮擦性能。
作为优选，本发明聚碳酸酯复合材料中所述抗UV剂包括2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮、2-(2-羟基-3-叔丁基-5-甲基苯基)-5-氯代苯并三唑、2-(2-羟基-3,5双(a,a-二甲基苄基)苯基)苯并三唑中的至少一种。
作为优选，本发明聚碳酸酯复合材料中所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂1076、抗氧剂1098、抗氧剂300的至少一种。
本发明的第四目的在于提供一种高透明抗刮伤抗菌的高性能聚碳酸酯复合材料的制备方法，所述高透明抗刮伤抗菌的高性能聚碳酸酯复合材料的制备方法包括以下步骤：
(1)将聚碳酸酯和芴基聚酯进行干燥处理；
(2)将聚碳酸酯、芴基聚酯、润滑剂、抗菌剂、抗UV剂、抗氧化剂加入到高速混合器混合5～20min，形成混合物料；
(3)将混合物料和耐摩耐污芴基聚酯母粒分别加入到双螺杆挤出机进行熔融挤出、造粒，双螺杆挤出机各区的温度设置为200℃～260℃，螺杆转速250～500rpm，然后进行水冷、吹干、切粒。
本发明采用混合、熔融挤出的方法进行复合材料的制备，制备方法简单、方便、易实施。
作为优选，步骤(1)所述干燥处理为将聚碳酸酯和芴基聚酯在100℃～120℃干燥4h～12h，至聚碳酸酯和芴基聚酯的含水量低于0.02％。
本发明在复合材料的制备过程中首先将水分含量控制在低于0.02％的范围内，如水分含量过高高会在双螺杆挤出造粒时导致材料因水热作用降解，降低材料性能。
作为优选，步骤(3)所述双螺杆挤出机具有10个控温区，在进行熔融挤出时，其中1～2区的温度为200～260℃，3～4区的温度为200～260℃，5～6区的温度为200～260℃，7～8区的温度为200～260℃，9～10区的温度为200～260℃。
作为优选，步骤(3)所述双螺杆挤出机具有喂料口和侧喂料口，所述侧喂料口位于所述10个温控区中的5～8区之间(含5区和8区)，所述混合物料通过喂料口喂入双螺杆挤出机，所述耐摩耐污芴基聚酯母粒通过侧喂料口喂入，
作为优选，步骤(3)所述双螺杆挤出机具有两个抽真空口，第一个抽真空口位于双螺杆挤出机的熔融段开始处，第二个抽真空口位于双螺杆挤出机的计量段处。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：。
1.本发明预先将纳米二氧化硅与芴基聚酯制成母粒，再添加到目标聚合物聚碳酸酯中，提高了纳米二氧化硅的分散性，以及与目标聚合物的结合性能；
2.本发明通过对纳米二氧化硅进行氟化改性，提高了母粒及聚碳酸酯复合材料的耐污性能；
3.本发明通过将耐摩耐污芴基聚酯母粒添加到聚碳酸酯中，有效提高了聚碳酸酯复合材料的抗划伤性能和耐污性能；
4.本发明的氟化纳米二氧化硅与载银介孔氧化硅抗菌剂在提升材料耐刮擦性能和抗菌性能上具有相辅相成的作用；
5.本发明采用芴基聚酯和聚碳酸酯制成复合材料，结合了两者材料的性能优势，使得复合材料具有更好的光学性能、拉伸率和耐低温冲击性能。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
本发明实施例中所用到的原材料均从市面上采购所得，具体如下：
聚碳酸酯选用科思创(上海)公司生产的
Figure BDA0002440756360000101
为原生聚碳酸酯，熔融指数为10g/10min；
芴基聚酯选用大阪燃气化学株式会社公司生产的OKP-1，具有“cardo”结构，双折射率小于5×10-4，OGC method；
润滑剂选用英国禾大的聚碳酸酯专用润滑剂IncroMax300；
抗菌剂选用上海羧菲生物医药科技有限公司生产的单分散载银介孔氧化硅Ag-MSNs-50，平均粒径为50±10nm，具有Ag纳米核和氧化硅包覆层的介孔纳米颗粒；
抗UV剂选用湖北鑫润化工有限公司生产的紫外线吸收剂UV-531(BP-12)，化学名称为2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮；
抗氧剂选用德国巴斯夫公司生产的抗氧剂Irganox1076和抗氧剂Irgafos168；
偶联剂选用武汉欣欣佳丽生物科技有限公司生产的含量≥99％的(3,3,3-三氟丙基)三甲氧基硅烷；
纳米二氧化硅选用合肥中航纳米技术发展有限公司生产的平均粒径50nm的纳米二氧化硅ZH-SiO250N；
正硅酸乙酯选用上海海曲化工有限公司生产的正硅酸乙酯，熔点110℃，相对密度0.94；
氟化偶联剂选用西斯博有机硅生产的
Figure BDA0002440756360000112
PC9751，化学名称1H,1H,2H,2H-全氟癸基三甲氧基硅烷。
实施例1
本实施例中耐摩耐污芴基聚酯母粒的制备为：
(1)制备氟化纳米二氧化硅；按重量份计，将90份纳米二氧化硅ZH-SiO250N加入到乙醇溶液中，超声分散40min，形成二氧化硅乙醇溶液，然后在二氧化硅乙醇溶液中加入1份氟化偶联剂
Figure BDA0002440756360000111
PC9751，在60℃搅拌反应25小时，应结束后进行过滤、清洗、干燥、研磨后获得氟化纳米二氧化硅粉末；
(2)按重量份计，将70份芴基聚酯OKP-1、30份氟化纳米二氧化硅、0.4份偶联剂(3,3,3-三氟丙基)三甲氧基硅烷、0.1份抗氧剂1076和0.1份抗氧剂168加入到高速混合机中高速混合10min，形成混合物料；
(3)准备双螺杆挤出机，该双螺杆挤出机具有两个抽真空口，第一个抽真空口位于双螺杆挤出机的熔融段开始处，第二个抽真空口位于双螺杆挤出机的计量段处，该双螺杆挤出机还具有10个控温区；
将混合物料加入到双螺杆挤出机中经熔融挤出、造粒，制得耐摩耐污芴基聚酯母粒，在进行熔融挤出时，10个控温区中的1～2区的温度为200℃，3～4区的温度为220℃，5～6区的温度为230℃，7～8区的温度为240℃，9～10区的温度为210℃，螺杆转速为180rpm。
实施例2
本实施例中耐摩耐污芴基聚酯母粒的制备为：
(1)制备氟化纳米二氧化硅；按重量份计，将95.5份纳米二氧化硅ZH-SiO250N加入到乙醇溶液中，超声分散30min，形成二氧化硅乙醇溶液，然后在二氧化硅乙醇溶液中加入0.5份氟化偶联剂
Figure BDA0002440756360000121
PC9751，在70℃搅拌反应20小时，应结束后进行过滤、清洗、干燥、研磨后获得氟化纳米二氧化硅粉末；
(2)按重量份计，将60份芴基聚酯OKP-1、40份氟化纳米二氧化硅、0.3份偶联剂(3,3,3-三氟丙基)三甲氧基硅烷、0.2份抗氧剂1076和0.1份抗氧剂168加入到高速混合机中高速混合5min，形成混合物料；
(3)准备双螺杆挤出机，该双螺杆挤出机具有两个抽真空口，第一个抽真空口位于双螺杆挤出机的熔融段开始处，第二个抽真空口位于双螺杆挤出机的计量段处，该双螺杆挤出机还具有10个控温区；
将混合物料加入到双螺杆挤出机中经熔融挤出、造粒，制得耐摩耐污芴基聚酯母粒，在进行熔融挤出时，10个控温区中的1～2区的温度为180℃，3～4区的温度为200℃，5～6区的温度为220℃，7～8区的温度为240℃，9～10区的温度为210℃，螺杆转速为180rpm。
实施例3
本实施例中耐摩耐污芴基聚酯母粒的制备为：
(1)制备氟化纳米二氧化硅；按重量份计，将92份纳米二氧化硅ZH-SiO250N加入到乙醇溶液中，超声分散60min，形成二氧化硅乙醇溶液，然后在二氧化硅乙醇溶液中加入0.7份氟化偶联剂
Figure BDA0002440756360000131
PC9751，在50℃搅拌反应30小时，应结束后进行过滤、清洗、干燥、研磨后获得氟化纳米二氧化硅粉末；
(2)按重量份计，将80份芴基聚酯OKP-1、20份氟化纳米二氧化硅、0.5份偶联剂(3,3,3-三氟丙基)三甲氧基硅烷、0.3份抗氧剂1076和0.2份抗氧剂168加入到高速混合机中高速混合20min，形成混合物料；
(3)准备双螺杆挤出机，该双螺杆挤出机具有两个抽真空口，第一个抽真空口位于双螺杆挤出机的熔融段开始处，第二个抽真空口位于双螺杆挤出机的计量段处，该双螺杆挤出机还具有10个控温区；
将混合物料加入到双螺杆挤出机中经熔融挤出、造粒，制得耐摩耐污芴基聚酯母粒，在进行熔融挤出时，10个控温区中的1～2区的温度为210℃，3～4区的温度为230℃，5～6区的温度为240℃，7～8区的温度为250℃，9～10区的温度为220℃，螺杆转速为150rpm。
实施例4
本实施例中高透明抗刮伤抗菌的高性能聚碳酸酯复合材料的制备为：
(1)准备原材料，将聚碳酸酯和芴基聚酯在110℃干燥6h，至聚碳酸酯和芴基聚酯的含水量低于0.02％；
(2)将70kg聚碳酸酯Makrolon 2805、30kg芴基聚酯OKP-1、0.5kg润滑剂IncroMax300、1.0kg抗菌剂Ag-MSNs-50、0.3kg抗UV剂UV-531(BP-12)、0.1份抗氧剂1076和0.1份抗氧剂168加入到高速混合器混合10min，形成混合物料；
(3)准备双螺杆挤出机，该双螺杆挤出机具有两个抽真空口，第一个抽真空口位于双螺杆挤出机的熔融段开始处，第二个抽真空口位于双螺杆挤出机的计量段处，还具有10个控温区、一个主喂料口、一个侧喂料口，侧喂料口位于10个温控区中的5区；
将混合物料通过主喂料口喂入双螺杆挤出机，将4kg实施例1中制得的耐摩耐污芴基聚酯母粒通过侧喂料口喂入双螺杆挤出机，进行熔融挤出、造粒，在进行熔融挤出时，10个控温区中的1～2区的温度为210℃，3～4区的温度为230℃，5～6区的温度为240℃，7～8区的温度为250℃，9～10区的温度为220℃，螺杆转速400rpm，然后进行水冷、吹干、切粒。
实施例5
本实施例中高透明抗刮伤抗菌的高性能聚碳酸酯复合材料的制备为：
(1)准备原材料，将聚碳酸酯和芴基聚酯在100℃干燥12h，至聚碳酸酯和芴基聚酯的含水量低于0.02％；
(2)将90kg聚碳酸酯Makrolon 2805、10kg芴基聚酯OKP-1、0.2kg润滑剂IncroMax300、1.5kg抗菌剂Ag-MSNs-50、0.2kg抗UV剂UV-531(BP-12)、0.2份抗氧剂1076和0.1份抗氧剂168加入到高速混合器混合10min，形成混合物料；
(3)准备双螺杆挤出机，该双螺杆挤出机具有两个抽真空口，第一个抽真空口位于双螺杆挤出机的熔融段开始处，第二个抽真空口位于双螺杆挤出机的计量段处，还具有10个控温区、一个主喂料口、一个侧喂料口，侧喂料口位于10个温控区中的7区；
将混合物料通过主喂料口喂入双螺杆挤出机，将2kg实施例1中制得的耐摩耐污芴基聚酯母粒通过侧喂料口喂入双螺杆挤出机，进行熔融挤出、造粒，在进行熔融挤出时，10个控温区中的1～2区的温度为220℃，3～4区的温度为235℃，5～6区的温度为240℃，7～8区的温度为260℃，9～10区的温度为225℃，螺杆转速250rpm，然后进行水冷、吹干、切粒。
实施例6
本实施例中高透明抗刮伤抗菌的高性能聚碳酸酯复合材料的制备为：
(1)准备原材料，将聚碳酸酯和芴基聚酯在120℃干燥5h，至聚碳酸酯和芴基聚酯的含水量低于0.02％；
(2)将80kg聚碳酸酯Makrolon 2805、20kg芴基聚酯OKP-1、0.8kg润滑剂IncroMax300、0.5kg抗菌剂Ag-MSNs-50、0.5kg抗UV剂UV-531(BP-12)、0.3份抗氧剂1076和0.2份抗氧剂168加入到高速混合器混合10min，形成混合物料；
(3)准备双螺杆挤出机，该双螺杆挤出机具有两个抽真空口，第一个抽真空口位于双螺杆挤出机的熔融段开始处，第二个抽真空口位于双螺杆挤出机的计量段处，还具有10个控温区、一个主喂料口、一个侧喂料口，侧喂料口位于10个温控区中的6区；
将混合物料通过主喂料口喂入双螺杆挤出机，将5kg实施例1中制得的耐摩耐污芴基聚酯母粒通过侧喂料口喂入双螺杆挤出机，进行熔融挤出、造粒，在进行熔融挤出时，10个控温区中的1～2区的温度为220℃，3～4区的温度为240℃，5～6区的温度为245℃，7～8区的温度为250℃，9～10区的温度为230℃，螺杆转速500rpm，然后进行水冷、吹干、切粒。
实施例7
本实施例中高透明抗刮伤抗菌的高性能聚碳酸酯复合材料的制备中采用实施例2中制得的耐摩耐污芴基聚酯母粒，其他与实施例4相同。
实施例8
本实施例中高透明抗刮伤抗菌的高性能聚碳酸酯复合材料的制备中采用实施例3中制得的耐摩耐污芴基聚酯母粒，其他与实施例4相同。
对比例1
将氟化纳米二氧化硅直接与其他原料混合制成聚碳酸酯复合材料，即不进行耐摩耐污芴基聚酯母粒的制备，其他与实施例4相同。
对比例2
芴基聚酯母粒的制备中，纳米二氧化硅没有进行氟化处理(未添加氟化偶联剂
Figure BDA0002440756360000161
PC9751)，直接与芴基聚酯制成母粒，其他与实施例4相同。
对比例3
聚碳酸酯复合材料的制备中未添加抗菌剂Ag-MSNs-50，其他与实施例4相同。
对比例4
聚碳酸酯复合材料的制备中未添加纳米二氧化硅，也未进行耐摩耐污芴基聚酯母粒的制备，其他制备耐摩耐污芴基聚酯母粒的原料氟化偶联剂
Figure BDA0002440756360000162
PC9751、芴基聚酯OKP-1、偶联剂(3,3,3-三氟丙基)三甲氧基硅烷、抗氧剂1076和抗氧剂168直接与其他原料混合制成聚碳酸酯复合材料，其他与实施例4相同。
本发明所采用的芴基聚酯具有优异的韧性、高折光率、低取向双折射、优异的透明性以及高玻璃化转变温度，在机械、热学及光学性能上均能与聚碳酸酯互补或配合的效果。经过检测，本发明具体实施例中所采用的芴基聚酯和聚碳酸酯的各项性能如表1所示。
表1 聚碳酸酯和芴基聚酯性能对比
条目 聚碳酸酯 芴基聚酯
透光率(％，1.5mm) 89 95
雾度(％) ＜0.8 ＜0.5
折射系数(D line) 1.585 1.642
双折射(×10<sup>-4</sup>，OGC方法) 128 ＜5
色散系数(νD) 29 22
玻璃化转变温度(℃) 150 132
断裂伸长率(％) 5.6 2500
将本发明实施例4～8和对比例1～4的制得的聚碳酸酯复合材料的物性进行表征，结果详见表2。
表2：本发明实施例4～8和对比例1～4的制得的产品物性
Figure BDA0002440756360000171
本处实施例对本发明要求保护的技术范围中点值未穷尽之处以及在实施例技术方案中对单个或者多个技术特征的同等替换所形成的新的技术方案，同样都在本发明要求保护的范围内；同时本发明方案所有列举或者未列举的实施例中，在同一实施例中的各个参数仅仅表示其技术方案的一个实例(即一种可行性方案)，而各个参数之间并不存在严格的配合与限定关系，其中各参数在不违背公理以及本发明述求时可以相互替换，特别声明的除外。
本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述技术手段所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。以上所述是本发明的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1. 一种耐磨耐污芴基聚酯母粒，其特征在于，所述耐磨耐污芴基聚酯母粒包括如下重量份数配比的组分：
芴基聚酯 60~80 份
氟化纳米二氧化硅 20~40 份
偶联剂 0.1~0.5 份
抗氧剂 0.1~0.5 份。
2.根据权利要求 1 所述的耐磨耐污芴基聚酯母粒，其特征在于，所述氟化纳米二氧化硅包括如下重量份数配比的组分：
纳米二氧化硅 90~95.5 份
氟化偶联剂 0.5~1.0 份。
3.根据权利要求 2 所述的耐磨耐污芴基聚酯母粒，其特征在于， 所述氟化偶联剂为1H,1H,2H,2H-全氟辛基三乙氧基硅烷、1H,1H,2H, 2H-全氟癸基三甲氧基硅烷、1H,1H,2H,2H-全氟癸基三乙氧基硅烷中的至少一种。
4.一种耐磨耐污芴基聚酯母粒的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
S1、制备氟化纳米二氧化硅；
S2、 按照权利要求 1~3 任一权利要求所述的组分配比，将芴基聚酯、氟化纳米二氧化硅、偶联剂和抗氧剂，高速混合 5~20min，形成混合物料；
S3、将混合物料加入到双螺杆挤出机中经熔融挤出、造粒，制得耐磨耐污芴基聚酯母粒。
5.根据权利要求 4 所述的耐磨耐污芴基聚酯母粒的制备方法， 其特征在于，步骤S1所述制备氟化纳米二氧化硅的方法为：将纳米二氧化硅分散在乙醇溶液中，形成二氧化硅乙醇溶液，在二氧化硅乙醇溶液中加入氟化偶联剂，60℃搅拌反应 20~30小时，反应结束后过滤、清洗、干燥、研磨后获得氟化纳米二氧化硅粉末。
6.根据权利要求4所述的耐磨耐污芴基聚酯母粒的制备方法，其特征在于，步骤S3所述双螺杆挤出机的螺杆转速为150~200rpm，所述双螺杆挤出机具有10个控温区，在进行熔融挤出时，其中1~2区的温度为180~230℃，3~4区的温度为180~240 ℃，5~6区的温度为180~250℃，7~8区的温度为180~250℃，9~10区的温度为180~ 250℃ 。
7.一种高透明抗刮伤抗菌的高性能聚碳酸酯复合材料，其特征在于，所述聚碳酸酯复合材料包括如下重量份数配比的组分：
聚碳酸酯 70~90 份
芴基聚酯 10~30 份
耐磨耐污芴基聚酯母粒 1.0~5.0 份
润滑剂 0.1~1.0 份
抗菌剂 0.5~1.5 份
抗 UV 剂 0.1~0.5 份
抗氧剂 0.1~0.5 份
所述耐磨耐污芴基聚酯母粒为权利要求1~6任一权利要求中所述的耐磨耐污芴基聚酯母粒。
8.根据权利要求7所述的高透明抗刮伤抗菌的高性能聚碳酸酯复合材料，其特征在于，所述抗菌剂包括壳聚糖、大蒜素、金属离子、半导体氧化物、季铵盐、季鏻盐中的至少一种。
9.根据权利要求7所述的高透明抗刮伤抗菌的高性能聚碳酸酯复合材料，其特征在于，所述抗菌剂为载银介孔氧化硅抗菌剂。
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