CN115678238A - 一种抗老化的聚碳酸酯材料及其制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及聚合物加工的技术领域，具体公开了一种抗老化的聚碳酸酯材料及其制备工艺。抗老化的聚碳酸酯材料，其包括以下重量份的原料：聚碳酸酯粉料90‑150份、抗氧剂1‑5份、紫外光吸收剂1‑5份、光稳定剂1‑5份、复合材料12‑25份，其中复合材料为纳米二氧化钛和二氧化硅复配而成；其制备方法为：将聚碳酸酯粉料、抗氧剂、紫外光吸收剂、光稳定剂、复合材料混合均匀，熔融，挤出，造粒，得到聚碳酸酯材料。本申请的抗老化的聚碳酸酯材料，通过原料之间的协同作用，具有提高聚碳酸酯材料的抗老化性的优点。
Description
技术领域
本申请涉及聚合物加工技术领域，尤其是涉及一种抗老化的聚碳酸酯材料及其制备工艺。
背景技术
聚碳酸酯又称PC塑料，是分子链中含有碳酸酯基的高分子聚合物，是非结晶性工程塑料，是无嗅、无味、无毒、透明的无定性塑胶，具有优异的强韧性、超高的热变形温度、极佳的透明度，还具有良好的尺寸稳定性和电气性能，广泛应用于玻璃装配业、汽车工业、电子电器工业、建材行业、汽车制造业等。
聚碳酸酯可分为脂肪族和芳香族，其中芳香族聚碳酸酯由于其优异的机械性能，因此成为了五大工程塑料之一，但是聚碳酸酯不耐紫外光，在受到光照的条件下容易老化，造成机械性能下降，从而影响使用寿命。
发明内容
为了提高聚碳酸酯材料的抗老化性，本申请提供一种抗老化的聚碳酸酯材料及其制备工艺。
第一方面，本申请提供一种抗老化的聚碳酸酯材料，采用如下技术方案：
一种抗老化的聚碳酸酯材料，其包括以下重量份的原料：聚碳酸酯粉料90-150份、抗氧剂1-5份、紫外光吸收剂1-5份、光稳定剂1-5份、复合材料12-25份，其中复合材料为纳米二氧化钛和二氧化硅复配而成。
通过采用上述技术方案，本申请的抗老化的聚碳酸酯材料，通过各原料之间的协同作用，能够在保持聚碳酸酯材料较优的透光率的同时，还提高了耐老化性，其中，透光率为64-92％，光照200h后的黄度指数为4.96-5.93，且在经过8小时光照，其中光的波长为313nm，强度为0.48W/m2，温度70℃；4小时黑暗，温度50℃的循环条件下未黄变。
聚碳酸酯粉料为基础成分，抗氧剂能够增强聚碳酸酯材料对外界氧的抵御，紫外光吸收剂和光稳定剂能够增强聚碳酸酯材料对外界紫外光的抵御，从而提高聚碳酸酯材料的抗老化性。
纳米二氧化钛具有光催化活性，在紫外光的照射下，纳米二氧化钛价带中的电子激发到导带，形成带负电的高活性的电子，同时在价带上产生带正电的空穴，电子和空穴在电场作用下分离并向粒子表面迁移，将能量释放，从而起到抵御紫外光的作用。复合材料为纳米二氧化钛和二氧化硅复配而成，二氧化硅包覆在纳米二氧化钛表层，使得受激电子和空穴与环氧分子接触的几率被大大降低，因此更多的电子空穴在复合材料内部发生了耦合，使得复合材料具有更强的耐紫外老化性，从而进一步提高了聚碳酸酯材料的抗老化性。
作为优选：其包括以下重量份的原料：聚碳酸酯粉料110-135份、抗氧剂2-4份、紫外光吸收剂2-4份、光稳定剂2-4份、复合材料16-22份。
通过采用上述技术方案，对聚碳酸酯粉料、抗氧剂、紫外光吸收剂、光稳定剂、复合材料的掺量进行优化，有助于各原料更好的发挥作用，便于提高聚碳酸酯材料的抗老化性。
作为优选：所述复合材料采用以下方法制备：将纳米二氧化钛放入水中，加入六偏磷酸钠，超声分散，调pH值，加热升温，加入硅酸钠，再次调pH值，混合均匀，加入无水乙醇，静置，过滤，洗涤，烘干后得到复合材料。
进一步的，所述复合材料采用以下方法制备：将纳米二氧化钛放入水中，加入六偏磷酸钠，超声分散20-40min，用氢氧化钠溶液调pH值至10-11，加入硅酸钠，再次用稀硫酸溶液调pH值至8-9，搅拌1-2h，加入无水乙醇，静置2-4h，过滤，用水洗涤3-5次，烘干后得到复合材料；
其中，每1g纳米二氧化钛中水的添加量为8-16mL，纳米二氧化钛和六偏磷酸钠的重量配比为1：(0.6-0.8)，氢氧化钠溶液的质量分数为20％，稀硫酸溶液的质量分数为10％，每1g纳米二氧化钛中无水乙醇的添加量为5-7mL。
通过采用上述技术方案，其中，六偏磷酸钠能够减少纳米二氧化钛表面的比表面能，提高纳米二氧化钛的分散性；利用上述制备方法对复合材料进行制备，便于复合材料发挥作用，从而进一步提高聚碳酸酯材料的抗老化性。
作为优选：所述纳米二氧化钛和硅酸钠的重量配比为1：(0.1-0.3)。
硅酸钠的添加量过多，会对纳米二氧化钛完全进行包覆，会限制纳米二氧化钛发挥作用；硅酸钠的添加量过少，与纳米二氧化钛起到的协同作用欠佳。通过采用上述技术方案，当纳米二氧化钛和硅酸钠的重量配比在上述范围内时，纳米二氧化钛和硅酸钠能够发挥更优的协同作用，进一步提高聚碳酸酯材料的抗老化性。
作为优选：所述抗氧剂包括主抗氧剂和辅助抗氧剂。
作为优选：所述主抗氧剂和辅助抗氧剂的重量配比为1：1。
通过采用上述技术方案，主抗氧剂能够与聚碳酸酯粉料中因氧化产生的氧中心自由基反应，中断活性链的增长；辅助抗氧剂能够通过自身分子中的原子化合价的变化，把聚碳酸酯粉料在自氧化循环中产生的氢过氧化物分解成低活性的氢氧化物；采用主抗氧剂和辅助抗氧剂复配使用，通过二者之间的协同作用，能够进一步提高聚碳酸酯材料的抗氧性，进而提高抗老化性。
作为优选：所述紫外光吸收剂为二乙基己基丁酰胺基三嗪酮、UV1130、UV81中的一种或几种。
作为优选：所述光稳定剂为受阻胺光稳定剂。
通过采用上述技术方案，对紫外光吸收剂和光稳定剂进行限定，能够提高聚碳酸酯材料对紫外光的抵御，进一步提高抗老化性。
第二方面，本申请提供一种抗老化的聚碳酸酯材料的制备工艺，采用如下技术方案：一种抗老化的聚碳酸酯材料的制备工艺，包括如下步骤：
将聚碳酸酯粉料、抗氧剂、紫外光吸收剂、光稳定剂、复合材料混合均匀，熔融，挤出，造粒，得到聚碳酸酯材料。
进一步的，一种抗老化的聚碳酸酯材料的制备工艺，包括如下步骤：
将聚碳酸酯粉料、抗氧剂、紫外光吸收剂、光稳定剂、复合材料混合，搅拌20-30min，在220-230℃温度下熔融，挤出，造粒，得到聚碳酸酯材料。
通过采用上述技术方案，利用上述制备方法对聚碳酸酯材料进行制备，利于各原料混合均匀，提高抗老化性。
综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：
1、由于本申请中采用纳米二氧化钛和二氧化硅作为复合材料，纳米二氧化钛本身具有光催化作用，经过二氧化硅改性，二氧化硅包覆在纳米二氧化钛表层，使得受激电子和空穴与环氧分子接触的几率被大大降低，因此更多的电子空穴在复合材料内部发生了耦合，使得复合材料具有更强的耐紫外老化性，从而进一步提高了聚碳酸酯材料的抗老化性，可使透光率达到92％，光照200h后的黄度指数减小到4.9，且在经过8小时光照，其中光的波长为313nm，强度为0.48W/m2，温度70℃；4小时黑暗，温度50℃的循环条件下未黄变。
2、本申请中优选抗氧剂为主抗氧剂和辅助抗氧剂复配使用，主抗氧剂能够与聚碳酸酯粉料中因氧化产生的氧中心自由基反应，中断活性链的增长；辅助抗氧剂能够通过自身分子中的原子化合价的变化，把聚碳酸酯粉料在自氧化循环中产生的氢过氧化物分解成低活性的氢氧化物；通过二者之间的协同作用，共同发挥抗氧作用，进一步提高聚碳酸酯材料对氧的抵御，提高抗老化性。
具体实施方式
以下结合具体内容对本申请作进一步详细说明。
原料
主抗氧剂为2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚；辅助抗氧剂为二亚磷酸季戊四醇酯二异葵酯；紫外光吸收剂为二乙基己基丁酰胺基三嗪酮；光稳定剂为受阻胺光稳定剂770。
制备例
制备例1
一种复合材料，其采用以下方法制备：
将2kg纳米二氧化钛放入24L水中，加入1.7kg六偏磷酸钠，超声分散30min，用质量分数为20％的氢氧化钠溶液调pH值至10.5，加入0.2kg硅酸钠，再次用质量分数为10％的稀硫酸溶液调pH值至8.5，搅拌1.5h，加入12L无水乙醇，静置3h，过滤，用水洗涤5次，烘干后得到复合材料。
制备例2
一种复合材料，其和制备例1的区别之处在于硅酸钠的添加量不同，制备例2中硅酸钠的添加量为0.4kg，其余均与制备例1相同。
制备例3
一种复合材料，其和制备例1的区别之处在于硅酸钠的添加量不同，制备例3中硅酸钠的添加量为0.6kg，其余均与制备例1相同。
实施例
实施例1
一种抗老化的聚碳酸酯材料，其原料配比见表1所示。
一种抗老化的聚碳酸酯材料的制备工艺，包括如下步骤：
将聚碳酸酯粉料、抗氧剂、紫外光吸收剂、光稳定剂、采用制备例1制备得到的复合材料混合，搅拌25min，在225℃的温度下熔融，挤出，造粒，得到聚碳酸酯材料。
实施例2-5
一种抗老化的聚碳酸酯材料，其和实施例1的区别之处在于，聚碳酸酯材料的原料配比不同，其原料配比见表1所示。
表1实施例1-5聚碳酸酯材料中各原料掺量(单位：kg)
实施例6-9
一种抗老化的聚碳酸酯材料，其和实施例5的区别之处在于，聚碳酸酯材料的原料配比不同，其原料配比见表2所示。
表2实施例6-9聚碳酸酯材料中各原料掺量(单位：kg)
实施例10
一种抗老化的聚碳酸酯材料，其和实施例7的区别之处在于，聚碳酸酯材料中的复合材料的来源不同，实施例10中的复合材料采用制备例2制备得到。
实施例11
一种抗老化的聚碳酸酯材料，其和实施例7的区别之处在于，聚碳酸酯材料中的复合材料的来源不同，实施例11中的复合材料采用制备例3制备得到。
对比例
对比例1
一种抗老化的聚碳酸酯材料，其和实施例1的区别之处在于，聚碳酸酯材料中未添加复合材料。
对比例2
一种抗老化的聚碳酸酯材料，其和实施例1的区别之处在于，聚碳酸酯材料中的复合材料等量替换为纳米二氧化钛。
对比例3
一种抗老化的聚碳酸酯材料，其和实施例1的区别之处在于，聚碳酸酯材料中的复合材料等量替换为二氧化硅。
性能检测试验
对实施例1-11和对比例1-3中的聚碳酸酯材料进行下述性能检测：
透光率：依据ASTM-D1003-11e1《透明塑料的雾度和透光率的标准测试方法》对聚碳酸酯材料的透光率进行测定，检测结果如表3所示。
耐老化性：将聚碳酸酯材料经过8小时光照，其中光的波长为313nm，强度为0.48W/m2，温度70℃；4小时黑暗，温度50℃的循环条件，观察是否黄变，检测结果如表3所示。
光照200h后的黄度指数：依据ASTM-D1925-70(1998)e1《塑料黄度指数的试验方法》对聚碳酸酯材料的黄度指数进行测定，检测结果如表3所示。
表3检测结果
| 项目 | 透光率(％) | 光照200h后的黄度指数 | 耐老化性 |
| 实施例1 | 64 | 5.93 | 未黄变 |
| 实施例2 | 69 | 5.74 | 未黄变 |
| 实施例3 | 73 | 5.58 | 未黄变 |
| 实施例4 | 78 | 5.32 | 未黄变 |
| 实施例5 | 82 | 5.19 | 未黄变 |
| 实施例6 | 85 | 5.09 | 未黄变 |
| 实施例7 | 87 | 5.12 | 未黄变 |
| 实施例8 | 86 | 5.10 | 未黄变 |
| 实施例9 | 86 | 5.10 | 未黄变 |
| 实施例10 | 92 | 4.96 | 未黄变 |
| 实施例11 | 90 | 5.01 | 未黄变 |
| 对比例1 | 40 | 10.68 | 黄变 |
| 对比例2 | 47 | 7.36 | 黄变 |
| 对比例3 | 48 | 7.35 | 黄变 |
结合表3可以看出，本申请的抗老化的聚碳酸酯材料，通过各原料之间的协同作用，能够在保持聚碳酸酯材料较优的透光率的同时，还提高了耐老化性，其中，透光率为64-92％，光照200h后的黄度指数为4.96-5.93，且在经过8小时光照，其中光的波长为313nm，强度为0.48W/m2，温度70℃；4小时黑暗，温度50℃的循环条件下未黄变。
结合实施例1和对比例1可以看出，实施例1中的聚碳酸酯材料的透光率为64％，光照200h后的黄度指数为5.93，在经过8小时光照，其中光的波长为313nm，强度为0.48W/m2，温度70℃；4小时黑暗，温度50℃的循环条件下未黄变，优于对比例1，表明聚碳酸酯材料中加入复合材料更为合适，能够在保持聚碳酸酯材料较优的透光率的同时，还提高了聚碳酸酯材料的抗老化性。
结合实施例1和对比例2-3可以看出，实施例1中的聚碳酸酯材料的透光率为64％，光照200h后的黄度指数为5.93，在经过8小时光照，其中光的波长为313nm，强度为0.48W/m2，温度70℃；4小时黑暗，温度50℃的循环条件下未黄变，优于对比例2-3，表明复合材料选用纳米二氧化钛和二氧化硅复配更为合适，能够在保持聚碳酸酯材料较优的透光率的同时，还提高了聚碳酸酯材料的抗老化性。
结合实施例1-5可以看出，实施例5中的聚碳酸酯材料的透光率为82％，光照200h后的黄变指数为5.19，在经过8小时光照，其中光的波长为313nm，强度为0.48W/m2，温度70℃；4小时黑暗，温度50℃的循环条件下未黄变，表明实施例5中的复合材料的添加量更为合适，能够在保持聚碳酸酯材料较优的透光率的同时，还提高了聚碳酸酯材料的抗老化性。
结合实施例6-9，表明聚碳酸酯材料中除复合材料的其他原料对聚碳酸酯材料的性能影响不大。
结合实施例7、实施例10-11可以看出，实施例10中的聚碳酸酯材料的透光率为92％，光照200h后的黄变指数为4.96，在经过8小时光照，其中光的波长为313nm，强度为0.48W/m2，温度70℃；4小时黑暗，温度50℃的循环条件下未黄变，表明复合材料采用制备例2制备得到更为合适，能够在保持聚碳酸酯材料较优的透光率的同时，还提高聚碳酸酯材料的抗老化性。
上述具体实施方式的实施例均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种抗老化的聚碳酸酯材料，其特征在于：其包括以下重量份的原料：聚碳酸酯粉料90-150份、抗氧剂1-5份、紫外光吸收剂1-5份、光稳定剂1-5份、复合材料12-25份，其中复合材料为纳米二氧化钛和二氧化硅复配而成。
2.根据权利要求1所述的一种抗老化的聚碳酸酯材料，其特征在于：其包括以下重量份的原料：聚碳酸酯粉料110-135份、抗氧剂2-4份、紫外光吸收剂2-4份、光稳定剂2-4份、复合材料16-22份。
3.根据权利要求1所述的一种抗老化的聚碳酸酯材料，其特征在于：所述复合材料采用以下方法制备：将纳米二氧化钛放入水中，加入六偏磷酸钠，超声分散，调pH值，加热升温，加入硅酸钠，再次调pH值，混合均匀，加入无水乙醇，静置，过滤，洗涤，烘干后得到复合材料。
4.根据权利要求3所述的一种抗老化的聚碳酸酯材料，其特征在于：所述纳米二氧化钛和硅酸钠的重量配比为1：（0.1-0.3）。
5.根据权利要求1所述的一种抗老化的聚碳酸酯材料，其特征在于：所述抗氧剂包括主抗氧剂和辅助抗氧剂。
6.根据权利要求5所述的一种抗老化的聚碳酸酯材料，其特征在于：所述主抗氧剂和辅助抗氧剂的重量配比为1：1。
7.根据权利要求1所述的一种抗老化的聚碳酸酯材料，其特征在于：所述紫外光吸收剂为二乙基己基丁酰胺基三嗪酮、UV1130、UV81中的一种或几种。
8.根据权利要求1所述的一种抗老化的聚碳酸酯材料，其特征在于：所述光稳定剂为受阻胺光稳定剂。
9.一种如权利要求1-8任一所述的抗老化的聚碳酸酯材料的制备工艺，其特征在于，包括如下步骤：
将聚碳酸酯粉料、抗氧剂、紫外光吸收剂、光稳定剂、复合材料混合均匀，熔融，挤出，造粒，得到聚碳酸酯材料。
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| CN202211298077.2A CN115678238A (zh) | 2022-10-22 | 2022-10-22 | 一种抗老化的聚碳酸酯材料及其制备工艺 |
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Citations (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN103242636A (zh) * | 2013-05-15 | 2013-08-14 | 上海冠旗电子新材料股份有限公司 | 抗菌易降解液晶屏保护膜 |
| CN106167584A (zh) * | 2016-07-19 | 2016-11-30 | 合肥毅创钣金科技有限公司 | 一种包覆二氧化钛增强抗紫外老化性能的密封条 |
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2022
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