CN114231004A - 一种白色pc材料及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种白色PC材料及其制备方法和应用，属于高分子材料技术领域。白色PC材料，以重量份数计，包括如下组分：聚碳酸酯树脂90.96～94.69份；钛白粉4～6份；硫化锌0.5～1.5份；增白剂0.01～0.04份；功能助剂0.8～1.5份。本发明的白色PC材料，通过钛白粉和硫化锌的协同复配，结合特定熔体质量流动速率的PC材料有效改善了PC材料的L值，通过也可以达到良好的材料密度和透光性。本发明的白色PC材料的L值达到98.1以上，同时2mm可见光透过率可以达到1.4～1.5％，密度1.24～1.26g/cm3，可广泛应用于制备塑料制品，尤其是薄壁透光及轻量化需求的塑料产品，例如电子电器产品外壳。

Description

一种白色PC材料及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，更具体地，涉及一种白色PC材料及其制备方法和应用。
背景技术
目前在PC白色材料着色技术领域，常用的方法是通过加入大量的钛白粉以及增白剂来提高材料的L值，当L值达到98以上，钛白粉的用量往往要达到10～15％，甚至更高。由于钛白粉密度为4.2g/cm3，钛白粉用量过高时，造成材料密度过高，导致最终塑料制品重量超标，如钛白粉用量达到10％时，材料密度为1.28g/cm3，远高于PC密度(1.2g/cm3)。且钛白粉用量过高，材料的可见光透过率下降，2mm厚度透光率基本为0，无法满足一些需要透光的产品需求。钛白粉用量过高，还容易导致PC材料降解。因此，本领域期待研发出一种可以降低钛白粉的用量，同时制备得到具有透光性和低密度高白度的PC材料。
现有技术公开一种高白度高韧性PC组合物及其制备方法，其钛白粉需要特定的硅材料包覆处理，达到一定的包覆厚度和硅含量，通过特定厚度的包膜处理和硅含量使钛白粉与玻纤在挤出机中的摩擦大幅度减弱，从而保持了钛白粉的遮盖力。但是该PC组合物中为了达到98％的白度，其钛白粉的用量在8％以上，相应也会降低PC组合物的密度和透光性，无法在达到高白度的同时，保证PC组合物的密度和透光性。
发明内容
本发明的目的是克服现有PC材料在白度改善的同时无法满足相关产品对密度和透光率的要求，提供一种白色PC材料，通过钛白粉和硫化锌的协同复配，结合特定熔体质量流动速率的PC材料有效改善了PC材料的L值，同时也可以达到良好的材料密度和透光性。
本发明的另一目的在于提供一种白色PC材料的制备方法。
本发明的又一目的在于提供一种白色PC材料在制备电子电器产品外壳中的应用。
本发明的再一目的在于提供一种电子电器产品外壳。
本发明上述目的通过以下技术方案实现：
一种白色PC材料，以重量数计，包括如下组分：聚碳酸酯树脂90～95份；钛白粉4～6份；硫化锌0.5～1.5份；增白剂0.01～0.04份；功能助剂0.8～1.5份，
其中，聚碳酸酯树脂为在300℃，1.12KG，ASTMD-1238-2010下测定熔体质量流动速率为5～30g/10min的聚碳酸酯树脂，
所述钛白粉为金红石型钛白粉，
所述硫化锌为六方晶型硫化锌。
其中，需要说明的是：
在本发明的白色PC材料中，聚碳酸酯树脂为特定的在300℃，1.12KG，ASTMD-1238-2010下测定熔体质量流动速率为5～30g/10min的聚碳酸酯树脂，聚碳酸酯树脂的熔体质量流动速率与白度有直接关系，过低的熔体质量流动速率需要更高的加工温度来保证加工可行性，但是加工温度提高，PC材料的L值会降低；同样，聚碳酸酯树脂的熔体质量流动速率过高，其粘度也较低，低粘聚碳酸酯树脂PC很容易在挤出及注塑加工过程中降解而导致发黄，也会影响白度L值，导致L值降低。
常用的钛白粉晶型有金红石型和锐钛型，金红石型比锐钛型具有更稳定的晶体结构，金红石型的钛白粉具有更高的耐热稳定性及耐候性，可以在加工以及使用的过程中维持更好的白度L值。
六方晶型的硫化锌比立方晶型的硫化锌更为稳定，六方晶型是由立方晶型经过煅烧而来，因此六方晶型硫化锌在后续的使用过程中能保持更为稳定的性能，能达到比立方晶型更高的白度。
同时，本发明的钛白粉、硫化锌和增白剂的用量也是提升PC材料的白度、密度和透光率的关键性因素。
钛白粉用量过高，虽然有利于白度L值增加，但是PC材料的透光率会偏低，且PC材料的整体密度过高。钛白粉用量过低会导致PC材料的白度L值下降。
硫化锌用量过高，虽然有利于PC材料的透光率提高和密度降低，但同时也会导致PC材料的白度L值偏低。
同样，增白剂用量过低不能达到提高白度L值的效果，另外由于增白剂的颜色是黄绿色的，用量过高时反而会因为增白剂本色的颜色而影响白度L值。
硫化锌的白度和密度都要低于钛白粉，但其遮盖力低于钛白粉，透光性能高于钛白粉，通过钛白粉复配硫化锌可以获得低密度和一定的透光性能，但白度L值不能达到要求，因此再通过引入增白剂，同时配合PC树显著提高了PC材料的白度，同时又能获得低密度和一定的透光性。
本发明通过钛白粉复配硫化锌和增白剂，显著改善了聚碳酸酯树脂的白度，L值达到98.1以上，同时2mm可见光透过率可以达到1～1.5％，密度1.24～1.26，制备得到一种高L值、低密度、微透光白色PC材料。
优选地，所述白色PC材料中钛白粉的重量含量为3～6％。
优选地，所述聚碳酸酯树脂为在300℃，1.12KG，ASTMD-1238-2010下测定熔体质量流动速率为8～15g/10min的聚碳酸酯树脂。
优选地，所述增白剂为OB增白剂，化学名称：2.5-双(5-叔丁基-2-苯并恶唑)噻吩。OB增白剂相对于KSN增白剂最大的不同点在于其添加量只需要很少就可以达到很好的增白效果，而且白度L值的提高幅度要好于KSN增白剂。
优选地，所述功能助剂包括抗氧剂和润滑剂。
进一步优选地，以重量份数计，所述抗氧剂0.5～1份，所述润滑剂0.3～0.5份。
其中，需要说明的是：
本发明的抗氧剂可以为抗氧剂1010及抗氧剂168，例如Ciba公司生产的牌号Irganox 1010和Irganox 168；
本发明的润滑剂可以为硬脂酸复合酯类或酰胺类的一种，例如LOZA公司生产的季戊四醇硬脂酸酯，牌号GLYCOLUBE-P。
本发明还具体保护一种白色PC材料的制备方法，包括如下步骤：
S1.将聚碳酸酯树脂、钛白粉、硫化锌、增白剂与功能助剂混合均匀得到混合物料；
S2.将S1的混合物料挤出成型制得白色PC材料。
其中，需要说明的是：
聚碳酸酯树脂预先经过干燥处理，具体操作如下：
将PC树脂充分干燥，干燥温度为110-120℃，干燥时间2-4小时；
S1中聚碳酸酯树脂、钛白粉、硫化锌、增白剂与功能助剂可以通过高剪切混料设备高速混合3～5分钟得到混合均匀的混合物料。
S2中挤出成型可采用双螺杆挤出机挤出成型制得成品颗粒。
优选地，所述挤出温度为250～270℃。
其中，S2中挤出温度需要控制在250～270℃，挤出温度过高容易导致PC加工过程中部分降解发黄，挤出温度过低在加工过程中会产生较大的剪切力，同样会导致PC部分降解发黄，而影响白度L值。
本发明的白色PC材料不仅可以满足高白度的要求，同时材料的密度可以控制在1.24～1.26g/cm3，2mm可见光透过率可以达到1.4～1.5％具有优良的透光性能，可以广泛应用于制备塑料制品，尤其是薄壁透光及轻量化需求的塑料产品，例如电子电器产品外壳。
本发明还具体保护一种电子电器产品外壳，所述电子电器产品外壳由包括所述白色PC材料的原料制备得到。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明的白色PC材料，通过钛白粉和硫化锌的协同复配，结合特定熔体质量流动速率的PC材料有效改善了PC材料的L值，通过也可以达到良好的材料密度和透光性。
本发明的白色PC材料的L值达到98.1以上，同时2mm可见光透过率可以达到1.4～1.5％，密度1.24～1.26g/cm3，可广泛应用于制备塑料制品，尤其是薄壁透光及轻量化需求的塑料产品，例如电子电器产品外壳。
附图说明
图1为实施例4的白色PC材料的透光照片。
图2为实施例7的白色PC材料的透光照片。
图3为对比例2的白色PC材料的透光照片。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明，但实施例并不对本发明做任何形式的限定。除非另有说明，本发明实施例采用的原料试剂为常规购买的原料试剂。
本发明的实施例和对比例的原料说明如下：
PC-1聚碳酸酯，购自韩国LG，牌号PC 1300 10NP，在300℃，1.12KG，ASTMD-1238下测定溶体流动速率约为10g/10min；
PC-2聚碳酸酯，购自鲁西集团，牌号LXTY1605，在300℃，1.12KG，ASTMD-1238下测定溶体流动速率约为5g/10min；
PC-3聚碳酸酯，购自日本三菱，牌号H-3000F，在300℃，1.12KG，ASTMD-1238下测定溶体流动速率约为30g/10min；
PC-4聚碳酸酯，购自万华化学，牌号
Figure BDA0003402661710000052
2100，在300℃，1.12KG，ASTMD-1238下测定溶体流动速率约为8g/10min；
PC-5聚碳酸酯，购自鲁西集团，牌号LXTY1615，在300℃，1.12KG，ASTMD-1238下测定溶体流动速率约为15g/10min；
PC-6聚碳酸酯，购自万华化学，牌号
Figure BDA0003402661710000053
2350，在300℃，1.12KG，ASTMD-1238下测定溶体流动速率约为35g/10min；
PC-7聚碳酸酯，购自鲁西集团，牌号LXTY1603，在300℃，1.12KG，ASTMD-1238下测定溶体流动速率约为3g/10min；
钛白粉A，金红石型钛白粉，购自东莞市智科新材料科技有限公司，牌号P-2303；
钛白粉B，锐钛型钛白粉，购自龙蟒佰利联股份有限公司，牌号BLA-200；
硫化锌A，六方晶型硫化锌，购自德国沙哈利本，牌号
Figure BDA0003402661710000054
HD-S；
硫化锌B，立方晶型硫化锌，购自广东鑫达新材料科技有限公司，牌号MX329；
增白剂A，购自德国BASF，牌号
Figure BDA0003402661710000055
OB，化学名称：2.5-双(5-叔丁基-2-苯并恶唑)噻吩；
增白剂B，购自德国科莱恩，牌号Telalux KSN，化学名称：4-(2-苯并恶唑基)-4'-(5-甲基-2-苯并恶唑基)二苯乙烯；
抗氧剂为受阻酚类主抗氧剂+亚磷酸酯类辅抗氧剂，质量为2:8，市购可得，本发明平行实施例和对比例中均为同种；
润滑剂，季戊四醇硬脂酸酯，市购可得，本发明平行实施例和对比例中均为同种。
实施例1～6
一种白色PC材料，以重量数计，包括如下表1所述组分。
Figure BDA0003402661710000051
Figure BDA0003402661710000061
实施例1～5的白色PC材料的制备方法具体包括如下步骤：
S1.将聚碳酸酯树脂充分干燥，干燥温度为120℃，干燥时间3小时，将干燥后的聚碳酸酯树脂、钛白粉、硫化锌、增白剂与功能助剂采用高剪切混料设备高速混合4分钟，混合均匀得到混合物料；
S2.将S1的混合物料采用双螺杆挤出机挤出成型制得成品颗粒白色PC材料，挤出温度260℃。
实施例7
一种白色PC材料，以重量数计，包括与实施例1相同的组分，其区别在于，聚碳酸酯树脂为PC-2。
白色PC材料的制备方法具体包括如下步骤：
S1.将聚碳酸酯树脂充分干燥，干燥温度为120℃，干燥时间3小时，将干燥后的聚碳酸酯树脂、钛白粉、硫化锌、增白剂与功能助剂采用高剪切混料设备高速混合4分钟，混合均匀得到混合物料；
S2.将S1的混合物料采用双螺杆挤出机挤出成型制得成品颗粒白色PC材料，挤出温度260℃。
实施例8
一种白色PC材料，以重量数计，包括与实施例1相同的组分，其区别在于，聚碳酸酯树脂为PC-3。
白色PC材料的制备方法具体包括如下步骤：
S1.将聚碳酸酯树脂充分干燥，干燥温度为120℃，干燥时间3小时，将干燥后的聚碳酸酯树脂、钛白粉、硫化锌、增白剂与功能助剂采用高剪切混料设备高速混合4分钟，混合均匀得到混合物料；
S2.将S1的混合物料采用双螺杆挤出机挤出成型制得成品颗粒白色PC材料，挤出温度260℃。
实施例9
一种白色PC材料，以重量数计，包括与实施例1相同的组分，其区别在于，聚碳酸酯树脂为PC-4。
白色PC材料的制备方法具体包括如下步骤：
S1.将聚碳酸酯树脂充分干燥，干燥温度为120℃，干燥时间3小时，将干燥后的聚碳酸酯树脂、钛白粉、硫化锌、增白剂与功能助剂采用高剪切混料设备高速混合4分钟，混合均匀得到混合物料；
S2.将S1的混合物料采用双螺杆挤出机挤出成型制得成品颗粒白色PC材料，挤出温度260℃。
实施例10
一种白色PC材料，以重量数计，包括与实施例1相同的组分，其区别在于，聚碳酸酯树脂为PC-5。
白色PC材料的制备方法具体包括如下步骤：
S1.将聚碳酸酯树脂充分干燥，干燥温度为120℃，干燥时间3小时，将干燥后的聚碳酸酯树脂、钛白粉、硫化锌、增白剂与功能助剂采用高剪切混料设备高速混合4分钟，混合均匀得到混合物料；
S2.将S1的混合物料采用双螺杆挤出机挤出成型制得成品颗粒白色PC材料，挤出温度260℃。
实施例11
一种白色PC材料，以重量数计，包括与实施例1相同的组分，其区别在于，增白剂为增白剂B。
白色PC材料的制备方法具体包括如下步骤：
S1.将聚碳酸酯树脂充分干燥，干燥温度为120℃，干燥时间3小时，将干燥后的聚碳酸酯树脂、钛白粉、硫化锌、增白剂与功能助剂采用高剪切混料设备高速混合4分钟，混合均匀得到混合物料；
S2.将S1的混合物料采用双螺杆挤出机挤出成型制得成品颗粒白色PC材料，挤出温度260℃。
对比例1～4
一种白色PC材料，以重量数计，包括如下表2所述组分。
表2
组分 对比例1 对比例2 对比例3 对比例4
PC-1 95 90 95 90
钛白粉A 3.5 6.5 4 6
硫化锌A 0.5 1.5 0.3 2
增白剂A 0.01 0.04 0.01 0.04
抗氧剂 0.5 1 0.5 1
润滑剂 0.3 0.5 0.3 0.5
对比例1～4的白色PC材料的制备方法具体包括如下步骤：
S1.将聚碳酸酯树脂充分干燥，干燥温度为120℃，干燥时间3小时，将干燥后的聚碳酸酯树脂、钛白粉、硫化锌、增白剂与功能助剂采用高剪切混料设备高速混合4分钟，混合均匀得到混合物料；
S2.将S1的混合物料采用双螺杆挤出机挤出成型制得成品颗粒白色PC材料，挤出温度260℃。
对比例5
一种白色PC材料，以重量数计，包括与实施例1相同的组分，其区别在于，聚碳酸酯树脂为PC-6。
白色PC材料的制备方法具体包括如下步骤：
S1.将聚碳酸酯树脂充分干燥，干燥温度为120℃，干燥时间3小时，将干燥后的聚碳酸酯树脂、钛白粉、硫化锌、增白剂与功能助剂采用高剪切混料设备高速混合4分钟，混合均匀得到混合物料；
S2.将S1的混合物料采用双螺杆挤出机挤出成型制得成品颗粒白色PC材料，挤出温度260℃。
对比例6
一种白色PC材料，以重量数计，包括与实施例1相同的组分，其区别在于，聚碳酸酯树脂为PC-7。
白色PC材料的制备方法具体包括如下步骤：
S1.将聚碳酸酯树脂充分干燥，干燥温度为120℃，干燥时间3小时，将干燥后的聚碳酸酯树脂、钛白粉、硫化锌、增白剂与功能助剂采用高剪切混料设备高速混合4分钟，混合均匀得到混合物料；
S2.将S1的混合物料采用双螺杆挤出机挤出成型制得成品颗粒白色PC材料，挤出温度260℃。
对比例7
一种白色PC材料，以重量数计，包括与实施例1相同的组分，其区别在于，钛白粉为钛白粉B。
白色PC材料的制备方法具体包括如下步骤：
S1.将聚碳酸酯树脂充分干燥，干燥温度为120℃，干燥时间3小时，将干燥后的聚碳酸酯树脂、钛白粉、硫化锌、增白剂与功能助剂采用高剪切混料设备高速混合4分钟，混合均匀得到混合物料；
S2.将S1的混合物料采用双螺杆挤出机挤出成型制得成品颗粒白色PC材料，挤出温度260℃。
对比例8
一种白色PC材料，以重量数计，包括与实施例1相同的组分，其区别在于，硫化锌为硫化锌B。
白色PC材料的制备方法具体包括如下步骤：
S1.将聚碳酸酯树脂充分干燥，干燥温度为120℃，干燥时间3小时，将干燥后的聚碳酸酯树脂、钛白粉、硫化锌、增白剂与功能助剂采用高剪切混料设备高速混合4分钟，混合均匀得到混合物料；
S2.将S1的混合物料采用双螺杆挤出机挤出成型制得成品颗粒白色PC材料，挤出温度260℃。
对比例9
一种白色PC材料，以重量数计，包括与实施例1相同的组分和含量，白色PC材料的制备方法具体包括如下步骤：
S1.将聚碳酸酯树脂充分干燥，干燥温度为120℃，干燥时间3小时，将干燥后的聚碳酸酯树脂、钛白粉、硫化锌、增白剂与功能助剂采用高剪切混料设备高速混合4分钟，混合均匀得到混合物料；
S2.将S1的混合物料采用双螺杆挤出机挤出成型制得成品颗粒白色PC材料，挤出温度240℃。
对比例10
一种白色PC材料，以重量数计，包括与实施例1相同的组分和含量，白色PC材料的制备方法具体包括如下步骤：
S1.将聚碳酸酯树脂充分干燥，干燥温度为120℃，干燥时间3小时，将干燥后的聚碳酸酯树脂、钛白粉、硫化锌、增白剂与功能助剂采用高剪切混料设备高速混合4分钟，混合均匀得到混合物料；
S2.将S1的混合物料采用双螺杆挤出机挤出成型制得成品颗粒白色PC材料，挤出温度280℃。
结果检测
对上述实施例和对比例制备的白色PC材料的白度L值、密度和可见光透光率进行检测，具体检测方法如下：
(1)L值的测定
将本发明制作的PC树脂，注塑成型为长为10cm，宽为5cm，厚为2mm的色板，注塑温度270～280℃，测试色板L值，测试设备爱色丽分光光度计7000A，测试依据GB/T3979-2008。
(2)密度的测定
密度测定方法参考GB/T 1033-2008。
(3)可见光透过率测定(厚度2mm)
测试样品制作工艺与L值测定样品的制作一致，测试仪器日本电色雾度仪NDH-7000Ⅱ，测试依据ISO 13468-1-2019。
其中检测结果L值越大则表明白色PC材料的白度越高，可见光透过率值越大则表明材料的透明性越高。
上述实施例和对比例的具体检测结果见下表3。
表3
序号 L值 密度/g/cm<sup>3</sup> 可见光透光率(2mm厚度)/％
实施例1 98.30 1.237 1.46
实施例2 98.31 1.246 1.48
实施例3 98.45 1.250 1.46
实施例4 98.37 1.238 1.51
实施例5 98.40 1.242 1.50
实施例6 98.41 1.240 1.50
实施例7 98.15 1.238 1.48
实施例8 98.12 1.237 1.46
实施例9 98.24 1.238 1.48
实施例10 98.23 1.237 1.46
实施例11 98.1 1.236 1.50
对比例1 97.76 1.234 1.70
对比例2 98.43 1.260 0.82
对比例3 98.07 1.236 1.47
对比例4 97.51 1.240 1.68
对比例5 97.82 1.238 1.46
对比例6 97.77 1.238 1.45
对比例7 97.90 1.237 1.49
对比例8 97.76 1.238 1.50
对比例9 97.73 1.237 1.42
对比例10 97.36 1.237 1.42
从上述表3的数据可以看出，本发明的白色PC材料不仅可以将L值控制在98以上，且材料的透光率可以达到1.4～1.5％，材料密度也较低，可以达到白度、密度和可见光透光率的综合提升。
图1为实施例4的白色PC材料的透光照片，图2为实施例7的白色PC材料的透光照片，可以看到明显的光透过现象，说明本发明的白色PC材料具有良好的透明性。
对比例的PC材料基本无法达到98以上的白度L值，对比例2和对比例4的白度值虽然可以达到98以上，但其严重影响了材料的透光率，如图3所示，基本看不到光透过，无法达到白色PC材料对白度、密度和可见光透光率的综合要求。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。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，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种白色PC材料，其特征在于，以重量数计，包括如下组分：聚碳酸酯树脂90～95份；钛白粉4～6份；硫化锌0.5～1.5份；增白剂0.01～0.04份；功能助剂0～1.5份，
其中，聚碳酸酯树脂为在300℃，1.12KG，ASTMD-1238-2010下测定熔体质量流动速率为5～30g/10min的聚碳酸酯树脂，
所述钛白粉为金红石型钛白粉，
所述硫化锌为六方晶型硫化锌。
2.如权利要求1所述白色PC材料，其特征在于，所述白色PC材料中钛白粉的重量含量为3～6％。
3.如权利要求1所述白色PC材料，其特征在于，所述聚碳酸酯树脂为在300℃，1.12KG，ASTMD-1238下测定熔体质量流动速率为8～15g/10min的聚碳酸酯树脂。
4.如权利要求1所述白色PC材料，其特征在于，所述增白剂为2.5-双(5-叔丁基-2-苯并恶唑)噻吩。
5.如权利要求1所述白色PC材料，其特征在于，所述功能助剂包括抗氧剂和润滑剂。
6.如权利要求5所述白色PC材料，其特征在于，以重量份数计，所述抗氧剂0.5～1份，所述润滑剂0.3～0.5份。
7.一种权利要求1～6任意一项所述白色PC材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1.将聚碳酸酯树脂、钛白粉、硫化锌、增白剂与功能助剂混合均匀得到混合物料；
S2.将S1的混合物料挤出成型制得白色PC材料。
8.如权利要求7所述白色PC材料的制备方法，其特征在于，所述挤出温度为250～270℃。
9.一种权利要求1～6任意一项所述白色PC材料在制备电子电器产品外壳中的应用。
10.一种电子电器产品外壳，其特征在于，所述电子电器产品外壳由包括权利要求1～6任意一项所述白色PC材料的原料制备得到。
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