CN113321918A - 一种灭菌灯用高耐候阻燃pc复合材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于高分子材料加工技术领域，公开了一种灭菌灯用高耐候阻燃PC复合材料及其制备方法。本发明所述灭菌灯用高耐候阻燃PC复合材料按重量份计，包含PC树脂60‑98份，相容剂3‑7份，阻燃剂0.1‑0.5份，抗滴落剂0.3‑0.7份，光稳定剂0.3‑2份，抗氧剂0.1‑0.8份，润滑剂0.1‑0.5份，钛白粉1‑5份。该灭菌灯用高耐候阻燃PC复合材料以PC树脂为基材，添加阻燃剂，选用了多种光稳定剂进行复配，具有良好的阻燃性和耐候性。
Description
技术领域
本发明涉及高分子材料加工技术领域，具体是涉及一种灭菌灯用高耐候阻燃PC复合材料及其制备方法。
背景技术
紫外线按照波长可分为长波(UVA)、中波(UVB)、短波(UVC)以及真空紫外线(UVD)。短波紫外线称为灭菌紫外线，用于水消毒，医疗器械消毒等。随着人们生活水平的提高，人们越来越重视公共环境的消毒，特别是COVID-19大流行，促进了短波紫外线C灯在食堂，卫生间等公共场所的应用普及。
紫外线C灯中PC组件长期置于强紫外光下时，会吸收紫外线能量引起自动氧化反应，分子链断裂使得制品变色、发脆，使紫外线C灯因外壳损坏而缩短了其使用寿命。解决这一问题的方法之一是在材料中加入紫外吸收剂，但单一紫外吸收剂无法满足全紫外波段的吸收要求。
发明内容
本发明的目的是为了克服上述背景技术的不足，提供一种灭菌灯用高耐候阻燃PC复合材料及其制备方法，该复合材料以PC树脂为基材，添加阻燃剂，选用多种光稳定剂进行复配，具有良好的阻燃性和耐候性。
为达到本发明的目的，本发明的灭菌灯用高耐候阻燃PC复合材料按重量份计，包含PC树脂60-98份，相容剂3-7份，阻燃剂0.1-0.5份，抗滴落剂0.3-0.7份，光稳定剂0.3-2份，抗氧剂0.1-0.8份，润滑剂0.1-0.5份，钛白粉1-5份。
优选地，在本发明的一些实施例中，所述灭菌灯用高耐候阻燃PC复合材料按重量份计，包含PC树脂90-95份，相容剂4-6份，阻燃剂0.2-0.4份，抗滴落剂0.4-0.6份，光稳定剂0.5-0.9份，抗氧剂0.4-0.6份，润滑剂0.2-0.4份，钛白粉1-3份。
进一步地，在本发明的一些实施例中，所述PC树脂是一种短波紫外线(UVC)光老化测试(96H)色差ΔE≤2，垂直燃烧性能(UL-94)达到1.6mm/V-0，缺口冲击强度≥40KJ/m2的PC树脂。
进一步地，在本发明的一些实施例中，所述相容剂是MBS，ACR，EMA中的一种或多种。
优选地，在本发明的一些实施例中，所述相容剂是MBS。
进一步地，在本发明的一些实施例中，所述阻燃剂是磺酸盐类阻燃剂或磷系阻燃剂中的一种或多种。
进一步地，在本发明的一些实施例中，所述抗滴落剂是纯PTFE粉末或经SAN或/和MMA包覆的PTFE粉末。
进一步地，在本发明的一些实施例中，所述光稳定剂为二苯甲酮类光稳定剂，水杨酸酯类光稳定剂，苯并三唑类光稳定剂，三嗪类光稳定剂，取代丙烯腈类光稳定剂，草酰二苯胺类光稳定剂中的一种或多种的复配。
优选地，在本发明的一些实施例中，所述光稳定剂中包含苯并三唑类光稳定剂。
进一步优选地，在本发明的一些实施例中，所述光稳定剂中还包含二苯甲酮类光稳定剂和草酰二苯胺类光稳定剂中的一种或多种。
进一步地，在本发明的一些实施例中，所述光稳定剂中苯并三唑类光稳定剂的质量份数为65-100％。
优选地，在本发明的一些实施例中，所述光稳定剂中苯并三唑类光稳定剂的质量份数为65-75％。
进一步地，在本发明的一些实施例中，所述抗氧剂是受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂复配体系的抗氧剂。
优选地，在本发明的一些实施例中，所述抗氧剂中受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂的质量比为2-4：2。
进一步地，在本发明的一些实施例中，所述润滑剂是聚乙烯蜡、硬脂酸钙、乙撑双硬酯酰胺中的一种或多种。
另一方面，本发明还提供了一种前述灭菌灯用高耐候阻燃PC复合材料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
(1)按重量份计称取所需PC树脂、相容剂、阻燃剂、抗滴落剂、光稳定剂、抗氧剂、润滑剂和钛白粉加入到混料机中常温下搅拌均匀；
(2)将经步骤(1)混和好的物料置于同向双螺杆挤出机中，经熔融塑化、挤出、冷却、切粒，得到灭菌灯用高耐候阻燃PC复合材料。
进一步地，在本发明的一些实施例中，所述同向双螺杆挤出机螺杆直径为40-65mm，螺杆的长径比为40：1。
进一步地，在本发明的一些实施例中，所述熔融塑化温度设定为第一段230℃-250℃，第二段260℃-280℃，第三段260℃-280℃，第四段260℃-280℃，第五段260℃-280℃，第六段260℃-280℃，第七段260℃-280℃，第八段250℃-270℃，第九段250℃-270℃，第十段250℃-270℃，熔体温度250℃-270℃，机头温度270-290℃。
与现有技术相比，本发明的优点如下：
(1)本发明中所述光稳定剂是由两种或多种稳定剂经过优选复配的稳定剂，单一的光稳定剂由于化学结构的限制，往往无法覆盖全紫外波长，本发明结合PC基材紫外吸收的特点，合理搭配多种稳定剂，使PC材料具有良好的抗紫外老化性能。
(2)本发明中通过在复合材料中加入磺酸盐类阻燃剂、磷系阻燃剂，达到了良好的阻燃效果。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。应当理解，以下描述仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本文中所用的术语“包含”、“包括”、“具有”、“含有”或其任何其它变形，意在覆盖非排它性的包括。例如，包含所列要素的组合物、步骤、方法、制品或装置不必仅限于那些要素，而是可以包括未明确列出的其它要素或此种组合物、步骤、方法、制品或装置所固有的要素。
当量、浓度、或者其它值或参数以范围、优选范围、或一系列上限优选值和下限优选值限定的范围表示时，这应当被理解为具体公开了由任何范围上限或优选值与任何范围下限或优选值的任一配对所形成的所有范围，而不论该范围是否单独公开了。例如，当公开了范围“1至5”时，所描述的范围应被解释为包括范围“1至4”、“1至3”、“1至2”、“1至2和4至5”、“1至3和5”等。当数值范围在本文中被描述时，除非另外说明，否则该范围意图包括其端值和在该范围内的所有整数和分数。
本发明要素或组分前的不定冠词“一种”和“一个”对要素或组分的数量要求(即出现次数)无限制性。因此“一个”或“一种”应被解读为包括一个或至少一个，并且单数形式的要素或组分也包括复数形式，除非所述数量明显只指单数形式。
此外，下面所描述的术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不是必须针对相同的实施例或示例。而且，本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
实施例1
一种灭菌灯用高耐候阻燃PC复合材料，按重量份计包括以下组分(具体的以表1为准)：
按下述方法制备实施例1-6与对比例1的材料：
(1)按重量份计称取PC树脂，相容剂，阻燃剂，抗滴落剂，光稳定剂，抗氧剂，润滑剂，钛白粉加入到高速混料机中常温下搅拌均匀(具体加入的物料及其重量份数以表1为准)；
(2)将经步骤(1)混和好的物料置于同向双螺杆挤出机中，经熔融塑化、挤出、冷却、切粒，得到灭菌灯用高耐候阻燃PC复合材料。
其中，所用的同向双螺杆挤出机螺杆直径40-65mm，螺杆的长径比为40：1，熔融塑化温度设定为第一段230℃-250℃，第二段260℃-280℃，第三段260℃-280℃，第四段260℃-280℃，第五段260℃-280℃，第六段260℃-280℃，第七段260℃-280℃，第八段250℃-270℃，第九段250℃-270℃，第十段250℃-270℃，熔体温度250℃-270℃，机头温度270-290℃。
表1实施例1-6和对比例1的具体材料及其配比
将实施例和对比例中得到的PC复合材料在120℃烘箱内干燥后进行注塑，注塑为样条及色板，注塑温度：下料段：275℃；第二段：280℃；第三段：280℃；喷嘴：285℃；
将注塑样片放于干燥器中进行状态调节：调节温度23℃，调节时间24h；色板放置在紫外老化箱中进行老化试验，条件为340nm，0.89w/m2，96H。
各实施例和对比例材料的性能测试结果如下表2所示。
表2实施例1-6和对比例1材料性能测试结果
由实施例1-6的测试结果可看出：苯并三唑类光稳定剂UV-P在紫外光老化后△E最小，抗老化变色效果最好，由于PC对327nm波长的紫外光最敏感，苯并三唑类光稳定剂在300nm-350nm处的紫外光具有强烈的吸收作用，因此，苯并三唑类光稳定剂能有效的减少紫外光对PC基材的黄变作用。但考虑到苯并三唑类光稳定剂对300nm以下的紫外光抵抗效果较弱，因此采用复配的形式，提高PC符合材料的抗紫外能力。
表3实施例7-9和实施例3的材料具体配方(单位为％)
表4实施例7-9和实施例3材料性能测试结果
由实施例7-9与实施例3的测试结果可看出：实施例9为优选方案，实施例9中具有紫外光吸收波长互补功效的光稳定剂复配使用时具有更好的抗紫外能力，同时，力学性能和阻燃也完全符合灭菌灯要求。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种灭菌灯用高耐候阻燃PC复合材料，其特征在于，所述灭菌灯用高耐候阻燃PC复合材料按重量份计，包含PC树脂60-98份，相容剂3-7份，阻燃剂0.1-0.5份，抗滴落剂0.3-0.7份，光稳定剂0.3-2份，抗氧剂0.1-0.8份，润滑剂0.1-0.5份，钛白粉1-5份。
2.根据权利要求1所述的灭菌灯用高耐候阻燃PC复合材料，其特征在于，所述灭菌灯用高耐候阻燃PC复合材料按重量份计，包含PC树脂90-95份，相容剂4-6份，阻燃剂0.2-0.4份，抗滴落剂0.4-0.6份，光稳定剂0.5-0.9份，抗氧剂0.4-0.6份，润滑剂0.2-0.4份，钛白粉1-3份。
3.根据权利要求1或2所述的灭菌灯用高耐候阻燃PC复合材料，其特征在于，所述PC树脂是一种短波紫外线光老化测试色差ΔE≤2，垂直燃烧性能达到1.6mm/V-0，缺口冲击强度≥40KJ/m2的PC树脂。
4.根据权利要求1或2所述的灭菌灯用高耐候阻燃PC复合材料，其特征在于，所述相容剂是MBS，ACR，EMA中的一种或多种；优选地，所述相容剂是MBS；优选地，所述阻燃剂是磺酸盐类阻燃剂或磷系阻燃剂中的一种或多种；优选地，所述抗滴落剂是纯PTFE粉末或经SAN或/和MMA包覆的PTFE粉末。
5.根据权利要求1或2所述的灭菌灯用高耐候阻燃PC复合材料，其特征在于，所述光稳定剂为二苯甲酮类光稳定剂，水杨酸酯类光稳定剂，苯并三唑类光稳定剂，三嗪类光稳定剂，取代丙烯腈类光稳定剂，草酰二苯胺类光稳定剂中的一种或多种的复配；优选地，所述光稳定剂中包含苯并三唑类光稳定剂；进一步优选地，所述光稳定剂中还包含二苯甲酮类光稳定剂和草酰二苯胺类光稳定剂中的一种或多种。
6.根据权利要求1或2所述的灭菌灯用高耐候阻燃PC复合材料，其特征在于，所述光稳定剂中苯并三唑类光稳定剂的质量份数为65-100％；优选地，所述光稳定剂中苯并三唑类光稳定剂的质量份数为65-75％。
7.根据权利要求1或2所述的灭菌灯用高耐候阻燃PC复合材料，其特征在于，所述抗氧剂是受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂复配体系的抗氧剂；优选地，所述抗氧剂中受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂的质量比为2-4：2。
8.根据权利要求1或2所述的灭菌灯用高耐候阻燃PC复合材料，其特征在于，所述润滑剂是聚乙烯蜡、硬脂酸钙、乙撑双硬酯酰胺中的一种或多种。
9.权利要求1-8任一项所述灭菌灯用高耐候阻燃PC复合材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
(1)按重量份计称取所需PC树脂、相容剂、阻燃剂、抗滴落剂、光稳定剂、抗氧剂、润滑剂和钛白粉加入到混料机中常温下搅拌均匀；
(2)将经步骤(1)混和好的物料置于同向双螺杆挤出机中，经熔融塑化、挤出、冷却、切粒，得到灭菌灯用高耐候阻燃PC复合材料。
10.根据权利要求9所述所述灭菌灯用高耐候阻燃PC复合材料的制备方法，其特征在于，所述同向双螺杆挤出机螺杆直径为40-65mm，螺杆的长径比为40：1；优选地，所述熔融塑化温度设定为第一段230℃-250℃，第二段260℃-280℃，第三段260℃-280℃，第四段260℃-280℃，第五段260℃-280℃，第六段260℃-280℃，第七段260℃-280℃，第八段250℃-270℃，第九段250℃-270℃，第十段250℃-270℃，熔体温度250℃-270℃，机头温度270-290℃。
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