CN117866322A - 一种用于光学传感器领域的疏水透明聚丙烯材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于光学传感器的疏水透明聚丙烯材料及其制备方法，由以下质量百分比的原料制成：无规共聚聚丙烯20～70％；均聚聚丙烯20～70％；增韧剂5～20％；微米二氧化硅0.5～5％；纳米二氧化硅0.5～5％；玻璃纤维0～15％；成核剂0.1～2％；抗氧剂1～2％；光稳定剂0.5‑2％。其通过无规共聚聚丙烯、均聚聚丙烯及玻璃纤维的复配，使其在具有良好力学性能的同事，兼具优异的透光性能。此外，少量二氧化硅的添加及表面微纳结构的构筑，让该透明聚丙烯材料能在不影响透光率的情况下，具有良好的疏水性能。能够长效保护光学传感器的同事，还能够使光学传感器能更好的在极端天气进行应用。
Description
技术领域
本发明设计改性聚丙烯领域，具体是一种用于光学传感器的疏水透明聚丙烯材料及其制备方法。
背景技术
随着5G、传感器领域软件硬件技术的突破，新能源智能汽车、自动驾驶、智能家居、虚拟现实技术的发展，光学传感器在图像算法的加持下，为环境智能感知提供了必要条件。光学传感器主要有图像传感器、透射、反射等传感器；可以直观的识别图像，实现人像识别、物体感知、手势识别等功能。但是跟雷达传感器比，光学传感器比较容易受到环境的影响，比如受到水、雪、雾等影响，均会大幅降低光学传感器的识别准确度，限制了其在不同环境下的使用条件。
聚丙烯改性材料由于其优异的力学性能、低密度、高性价比等优势而广泛应用于汽车内外饰、天线罩、建筑等领域。其中无规共聚聚丙烯具有优异的透光性能，但是其强度、模量、耐热性能较差；均聚聚丙烯材料透光性能中等，强度、模量、耐热性能好，但是其韧性较差；嵌段共聚聚丙烯具有优异的刚性平衡性能，但是其透光想最差。
如中国专利所提供的“高耐候透明聚丙烯汽车外饰件及其制备方法”，其授权公告号为CN116496533A，该专利中通过把无规共聚聚丙烯、均聚聚丙烯与白云母进行共混改性，在保持材料高透明性的情况下，使得材料还能够保持良好的刚韧平衡，而能够应用于汽车外饰体系。但是其并不具有良好的疏水性能。在中国专利所提供的“一种超疏水发泡聚丙烯及其制备方法”，其授权公告号为CN114316452A，该专利中通过纳米二氧化硅及表面微结构的构筑，制备得到了一种具有低密度、超疏水、低介电常数的疏水发泡聚丙烯材料，可以应用于雷达罩、5G天线罩等领域。但是发泡材料的特性，使其在轻质的同时无法实现良好的透明性。
综上所述，目前的透明聚丙烯产品，现有技术制备的产品在应用于光学传感器罩盖时，均有一定的局限性。因此，设计一类疏水透明聚丙烯材料，并同时能够满足光学传感器使用要求，有利于扩大光学传感器的使用领域，满足行业需求。
发明内容
为了解决光学传感器在不同使用条件下识别效果差异大的问题，扩大光学传感器的使用场景，提供一种具有优异力学性能的疏水透明聚丙烯材料。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种用于光学传感器的疏水透明聚丙烯材料，由以下质量百分比的原料制成：
其中所述无规共聚聚丙烯在载荷2.16kg，测试温度230℃条件下，熔体流动速率为5～30g/10min的树脂，缺口冲击强度≥20kJ/m2。
所述均聚聚丙烯在载荷2.16kg，测试温度230℃条件下，熔体流动速率为10～60g/10min的树脂，弯曲模量≥1600MPa。
所述增韧剂在载荷2.16kg，测试温度190℃条件下，熔体流动速率为2～15g/10min的POE弹性体。
所述微米二氧化硅的原生粒径5～40微米，比表面积50～200m2/g。
所述纳米二氧化硅的原生粒径10～100纳米，比表面积50～400m2/g。
所述玻璃纤维：长度为5～20mm。
所述成核剂为磷酸酯类成核剂。
所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂、硫代酯类一种或多种的组合；
所述光稳定剂：受阻胺类抗氧剂。
上述用于光学传感器的疏水透明聚丙烯材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将以上原料运输至料仓，按照配比通过失重称自动计量。随后把称好的粒子通过管道运输至高速混合机中，在低速500rpm下，搅拌2min，随后在告诉1000rpm下，搅拌物料温度到55℃后排料至带冷却水的混合机中继续混合，当温度下降到40℃后，将物料排除；
(2)把混合好的物料投入到挤出机的料斗内，挤出机各段温度控制从下料口到机头依次为：185℃、190℃、195℃、195℃、195℃、195℃，螺杆转速为400rpm，经过挤出、造粒、干燥、均化等工序后得到产品。
与现有技术比，本发明的疏水透明聚丙烯材料，通过无规共聚、均聚聚丙烯、玻纤及成核剂的组合下，在实现高透明性的情况下，能够保持优异的力学性能；同时纳米二氧化硅及微米二氧化硅的组合，在材料表面构筑起微纳结构，使其具有良好的疏水性能；
具体实施方法
以下通过实施例对本发明的实施方法进行具体说明，本发明不仅仅限定于这些实施例。
按照表1提供的物料配比，采用下述步骤制备透明疏水聚丙烯材料：
按照配比通过失重称自动计量。随后把称好的粒子通过管道运输至高速混合机中，在低速500rpm下，搅拌2min，随后在告诉1000rpm下，搅拌物料温度到55℃后排料至带冷却水的混合机中继续混合，当温度下降到40℃后，将物料排除。
把混合好的物料投入到挤出机的料斗内，挤出机各段温度控制(从下料口到机头)如下：185℃、190℃、195℃、195℃、195℃、195℃，螺杆转速为400rpm，经过挤出、造粒、干燥、均化等工序后得到产品。
对比例1为市售常规嵌段共聚聚丙烯材料。
表1
性能检测方法：
1.拉伸性能测试按照GB/T 1040.2标准进行，采用1A形样条，测试速度为50mm/min；
2.弯曲性能测试按照GB/T 9341标准进行，采用80*10*4mm样条，测试速度为2mm/min，跨距为64mm；
3.冲击性能测试按照GB/T 1043.1标准进行，采用80*10*4mm1eA样条；
4.透光率、雾度按照GB/T 2410标准进行，试样尺寸为直径80mm*2mm；
5.表面接触角测试按照GB/T 30693标准进行；试样尺寸直径80mm*2mm；
表2
| 物料名称 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 对比例1 |
| 密度(g/cm3) | 0.96 | 0.98 | 1.01 | 0.90 |
| 拉伸强度(MPa) | 33 | 32 | 30 | 28 |
| 弯曲强度(MPa) | 37 | 34 | 31 | 32 |
| 弯曲模量(MPa) | 1450 | 1810 | 2120 | 1250 |
| 缺口冲击强度(kJ/m2) | 23 | 26 | 18 | 10 |
| 透光率(％) | 82 | 79 | 77 | 65 |
| 雾度(％) | 28 | 34 | 39 | 56 |
| 接触角(％) | 139 | 153 | 161 | 81 |
通过以上数据可知，实施例1-3中透明疏水聚丙烯材料跟对比例1相比，不光具有优异的力学性能，其光学性能、疏水性能也由于常规聚丙烯材料。
Claims (10)
1.一种用于光学传感器的疏水透明聚丙烯材料，其特征在于：由以下质量百分比的原料制成：
2.根据权利要求1所述的一种用于光学传感器的疏水透明聚丙烯材料，其特征在于：所述无规共聚聚丙烯在载荷2.16kg，测试温度230℃条件下，熔体流动速率为5～30g/10min的树脂，缺口冲击强度≥20kJ/m2。
3.根据权利要求1所述的一种用于光学传感器的疏水透明聚丙烯材料，其特征在于：所述均聚聚丙烯在载荷2.16kg，测试温度230℃条件下，熔体流动速率为10～60g/10min的树脂，弯曲模量≥1600MPa。
4.根据权利要求1所述的一种用于光学传感器的疏水透明聚丙烯材料，其特征在于：所述增韧剂在载荷2.16kg，测试温度190℃条件下，熔体流动速率为2～15g/10min的POE弹性体。
5.根据权利要求1所述的一种用于光学传感器的疏水透明聚丙烯材料，其特征在于：所述微米二氧化硅的原生粒径5～40微米，比表面积50～200m2/g。
6.根据权利要求1所述的一种用于光学传感器的疏水透明聚丙烯材料，其特征在于：所述纳米二氧化硅的原生粒径10～100纳米，比表面积50～400m2/g。
7.根据权利要求1所述的一种用于光学传感器的疏水透明聚丙烯材料，其特征在于：所述玻璃纤维的长度为5～20mm。
8.根据权利要求1所述的一种用于光学传感器的疏水透明聚丙烯材料，其特征在于：所述成核剂为磷酸酯类成核剂。
9.根据权利要求1所述的一种用于光学传感器的疏水透明聚丙烯材料，其特征在于：所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂、硫代酯类一种或多种的组合；所述光稳定剂：受阻胺类抗氧剂。
10.根据权利要求1-9任意之一用于光学传感器的疏水透明聚丙烯材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将以上原料运输至料仓，按照配比通过失重称自动计量。随后把称好的粒子通过管道运输至高速混合机中，在低速500rpm下，搅拌2min，随后在告诉1000rpm下，搅拌物料温度到55℃后排料至带冷却水的混合机中继续混合，当温度下降到40℃后，将物料排除；
(2)把混合好的物料投入到挤出机的料斗内，挤出机各段温度控制从下料口到机头依次为：185℃、190℃、195℃、195℃、195℃、195℃，螺杆转速为400rpm，经过挤出、造粒、干燥、均化等工序后得到产品。
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