CN112662078A - 一种深色透近红外聚丙烯复合物及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种深色透近红外聚丙烯复合物及其制备方法，包括以下组分：聚丙烯树脂98‑99份；成核剂0.2‑0.8份；有机颜料0.2‑0.8份；其他添加剂0‑2份。本发明所述聚丙烯复合物由于添加成核剂，使得聚丙烯材料在结晶过程中，通过异相成核作用，降低球晶尺寸，从而降低可见光以及近红外区域光波的折射和反射，达到高的透光效果，同时酞菁类颜料分子是由四个异吲哚单元组成的平面大环共轭体系，吲哚又叫苯并吡咯，与DPP具有相似结果，对红外光透过率影响极小，因而几种颜料的复配，达到深色材料的同时，其透红外性能也十分优良，可广泛应用于家电遥控领域。
Description
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，尤其是涉及一种深色透近红外聚丙烯复合物及其制备方法。
背景技术
近红外接收发射装置具有成本低，小型化，传输速度快，点对点传输安全，不受电磁干扰等特点，可实现信息在不同产品之间快速、方便、安全交换与传送，在短距离无线传输方面具有十分明显的优势，广泛应有于家用电器的遥控信息传输。塑料作为一种优良的透红外材料，被广泛应用于家电外壳、传感器透镜、电器类遥控器外壳等领域。而对于近红外的透过而言，由于其波长区间与可见光波长区间相邻，可见光透过率高的材料同时具有较高的近红外透过率，因而聚碳酸酯(PC)、透明丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)都具有较好的近红外透过性，但由于材料的耐化学性较差，限制了其应用。然而为了美观以及耐脏污的目的，对于很多应用常采用深色(黑色和深蓝色)。而为了达到这一目的，通常所采用的颜料(如炭黑)具有较强的近红外吸收性能，能大幅吸收700-2500nm波长的光波。目前对于深色透近红外的聚丙烯材料的研究几乎没有。
发明内容
本发明的第一个目的是克服现有技术存在的不足，提供一种屏蔽可见光透红外的聚丙烯复合物，通过添加透明成核剂以及采用特定结构的有机颜料，达到高效屏蔽可见光的同时，对于所需波段的红外具有高的透射比。
本发明所述一种深色透近红外聚丙烯复合物，按重量份算包括以下组分：
优选的是：所述聚丙烯树脂是均聚PP，嵌段共聚PP以及无规共聚PP中的至少一种，优选为无规共聚PP。
优选的是：所述成核剂是山梨醇类、环状羧酸盐类、取代芳基磷酸盐类成核剂中的一种或几种复配，优选为山梨醇类成核剂。
优选的是：所述有机颜料是酞菁类、吡咯并吡咯二酮类、蒽醌类、蒽酮类、苯氧杂蒽、偶氮类颜料中的一种或几种，优选为酞菁类和吡咯并吡咯二酮类中的任意一种。
优选的是：所述其他添加剂是抗氧化剂、润滑剂。
优选的是：所述其他添加剂包括重量份为0-1份的抗氧化剂和重量份为0-1份的润滑剂。
优选的是：所述抗氧化剂为受阻酚类主抗氧剂与亚磷酸酯类或硫醚类辅抗氧剂的混合物。
优选的是：所述润滑剂为金属皂类、硬脂酸复合酯类、酰胺类的至少一种。
本发明的第二个目的是提供一种上述聚丙烯复合物的制备方法。
所述聚丙烯复合物通过以下方案予以实现：
步骤(1)按照重量组分比将聚丙烯树脂、成核剂、有机颜料、其他添加剂加入高速混合机中共混，高速混合机总容积为50L，工作容量为总容积的70％，转速500r/min混合时间10-15min。
步骤(2)将上述混合物加入到到双螺杆挤出机中挤出造粒，得到聚丙烯复合物，双螺杆挤出机从喂料段到模头温度分别为170℃，180℃，200℃，205℃，210℃，210℃，215℃，215℃，210℃，200℃，螺杆转速400r/min，螺杆长径比为40:1，螺杆直径65mm。
本发明的第三个目的是提供一种上述聚丙烯复合物在家电遥控制件中的应用。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
综上所述，本发明具有以下优点：
(1)本发明所述聚丙烯复合物由于添加成核剂，使得聚丙烯材料在结晶过程中，通过异相成核作用，降低球晶尺寸，从而降低可见光以及近红外区域光波的折射和反射，达到高的透光效果。
(2)同时酞菁类颜料分子是由四个异吲哚单元组成的平面大环共轭体系，吲哚又叫苯并吡咯，与DPP具有相似结果，对红外光透过率影响极小，因而几种颜料的复配，达到深色材料的同时，其透红外性能也十分优良，可广泛应用于家电遥控领域。
具体实施方式
以下通过具体实施例对本发明进行进一步的具体描述。在以下的各实施例中，各组分的用量均为重量用量。有必要在此指出的是以下实施例只用于对本发明做一步的说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域技术熟练人员根据上述本发明内容对本发明做出一些非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。
实施例1-6
各实施例的指标步骤如下：
按照实施例各组分重量份将无规共聚PP、山梨醇类成核剂、DPP颜料、酞菁蓝、酞菁绿、抗氧剂和润滑剂加入高速混合机中共混，高速混合机总容积为50L，工作容量为总容积的70％，转速500r/min混合时间10-15min；然后加入到双螺杆挤出机中挤出造粒，得到聚丙烯复合物，双螺杆挤出机从喂料段到模头温度分别为170℃，180℃，200℃，205℃，210℃，210℃，215℃，215℃，210℃，200℃，螺杆转速400r/min，螺杆长径比为40:1，螺杆直径65mm。
实施例1-6各组分配方见表1，性能指标见表3。
对比例1-6各组分配方见表2，性能指标见表4。
表1实施例1-6中各组分配比(以重量份数计)
表2对比例1-6中各组分配比(以重量份数计)
| 对比例1 | 对比例2 | 对比例3 | 对比例4 | 对比例5 | 对比例6 | |
| ABS | 98.5 | 98.5 | ||||
| 共聚PP | 98.5 | 98.5 | ||||
| 均聚PP | 98.5 | 98.5 | ||||
| 炭黑 | 1 | 1 | 1 | |||
| 钛白粉 | 1 | 1 | 1 | |||
| 抗氧剂 | 0.3 | 0.3 | 0.3 | 0.3 | 0.3 | 0.3 |
| 润滑剂 | 0.2 | 0.2 | 0.2 | 0.2 | 0.2 | 0.2 |
备注：本发明所用原料来源如下，但是不受以下原料限制。
无规共聚PP：牌号：UT8012M 厂商：茂名石化；
均聚PP：牌号：HP500N 厂商：中海壳牌；
共聚PP：牌号：EP300M 厂商：中海壳牌；
山梨醇类成核剂：牌号：NX8000K 厂商：美利肯；
ABS：牌号：ABS 275 厂商：华锦；
DPP颜料：牌号：K3840SQ 厂商：巴斯夫；
酞菁蓝：牌号：BF431PS 厂商：鼎泰化工；
酞菁绿：牌号：MAZCOL GREEN 706K 厂商：鼎泰化工；
炭黑：牌号：1013F 厂商：鼎泰化工；
钛白粉：牌号：R-105 厂商：艾迪科；
抗氧剂：牌号：168 厂商：风光化工；
抗氧剂：牌号：1010 厂商：风光化工；
润滑剂：牌号：硬脂酸钙 厂商：华明泰化工。
本发明中，采用两种方法来表征聚丙烯复合物的透红外性能
第一种：采用近红外光谱仪，对遥控器两个特定波长960nm和980nm的红外光透过率进行计算，对比不同材料在两特定波长处的透过率，目前该方案仅适用于横向定性对比。测试方法为：采用NIRQuest512型近红外光谱仪，波长范围为900nm-1700nm，测试前采用空白和黑色遮光板进行校准，测试样品为厚度2.0mm，面积100mm×100mm的方板，检测960nm和980nm红外波长处的透过率。
第二种：采用红外传感器的极限感应距离来评估材料的透红外性能，可以直观地体现材料透红外性能的优劣。具体测试方法：采用发射频率为6Hz，发射功率为2.5mW的红外发光二极管进行红外发射，将厚度为2.0mm，面积100mm×100mm的方板测试样品遮挡与发射器前，并根据红外接收二极管所能接收到稳定红外信号的最大距离，以此来评估材料的近红外透过性能。
表3实施例1-6性能测试结果
表4对比例1-6性能测试结果
由表1-表4可以看出，实施例1-6中，在无规共聚PP中添加山梨醇类透明成核剂后，加入DPP颜料以及酞菁类颜料中的一种或者几种，以及不同比例的颜料组合，从实施例1/2/6中可以看出，添加不同比例的DPP和酞菁蓝、酞菁蓝复配出的深色(黑色)材料中，其近红外透过率和遮挡后感应极限距离无明显差异，都呈现了较高的近红外透过性能，但随着颜料添加量的增加，透红外性能略微降低；实施例3/4/5结果显示：单独添加DPP或者酞菁类的颜料，材料亦具有良好的透红外性能，说明DPP和酞菁类的颜料对近红外线的吸收也十分有限；
对比例中1-6中，选取了本身透红外性能较好的透明ABS，以及普通的共聚PP、均聚PP以及常规配色所用的炭黑以及钛白粉颜料；对比例1和4显示了添加1％炭黑和钛白粉后，透红外性能较高的透明ABS材料，其近红外透过性能明显下降，明显低于实施例中结果；而对比例2/3/5/6同样显示了明显低于实施例中的透近红外性能；并且在共聚PP中，由于橡胶相的存在，且橡胶相含量较高，橡胶相尺寸较大，影响了光的透过性能，因而透近红外性能最差。这也进一步说明了无规共聚PP，其橡胶含量较低，只有3％左右，且聚合方式决定了其结晶度较低，添加透明成核剂后进一步细化晶粒尺寸，因而具有最优的近红外透过性能。
从实施例1-6和对比例1-6的性能对比中可以看出，遮光性能基本相同时，相比对比例性能，实施例具有更大的感应距离以及更大的红外光透过率，直观地体现了本发明所述的聚丙烯复合物在保证深色的同时，具有优良的透红外性能。
Claims (10)
1.一种深色透近红外聚丙烯复合物，其特征在于：按重量份算，包括以下组分：
2.根据权利要求1所述一种深色透近红外聚丙烯复合物，其特征在于：所述聚丙烯树脂是均聚PP，嵌段共聚PP以及无规共聚PP中的至少一种，优选为无规共聚PP。
3.根据权利要求1所述一种深色透近红外聚丙烯复合物，其特征在于：所述成核剂是山梨醇类、环状羧酸盐类、取代芳基磷酸盐类成核剂中的一种或几种复配，优选为山梨醇类成核剂。
4.根据权利要求1所述一种深色透近红外聚丙烯复合物，其特征在于：所述有机颜料是酞菁类、吡咯并吡咯二酮类、蒽醌类、蒽酮类、苯氧杂蒽、偶氮类颜料中的一种或几种，优选为酞菁类和吡咯并吡咯二酮类中的任意一种。
5.根据权利要求1所述一种深色透近红外聚丙烯复合物，其特征在于：所述其他添加剂是抗氧化剂、润滑剂。
6.根据权利要求5所述一种深色透近红外聚丙烯复合物，其特征在于：所述其他添加剂包括重量份为0-1份的抗氧化剂和重量份为0-1份的润滑剂。
7.根据权利要求5或6所述一种深色透近红外聚丙烯复合物，其特征在于：所述抗氧化剂为受阻酚类主抗氧剂与亚磷酸酯类或硫醚类辅抗氧剂的混合物。
8.根据权利要求5或6所述一种深色透近红外聚丙烯复合物，其特征在于：所述润滑剂为金属皂类、硬脂酸复合酯类、酰胺类的至少一种。
9.制备如权利要求1-8任一所述聚丙烯复合物的方法，其特征在于：按照重量组分比将聚丙烯树脂、成核剂、有机颜料、其他添加剂加入高速混合机中共混，然后加入到双螺杆挤出机中挤出造粒，得到聚丙烯复合物。
10.如权利要求1-8任一所述聚丙烯复合材料在家电遥控制件中的应用。
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