CN1995139A - 一种夜光工程塑料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种夜光工程塑料及其制备方法，其组成按重量配比为(％)：工程塑料60－90％；增韧剂6－10％；夜光粉3－30％；抗氧剂0.1－1％；扩散剂0.1－1％；其它助剂0.1－1％。该发明采用工程塑料PC或PC/ABS合金为基体，与稀土类夜光粉、增韧剂、抗氧剂和其他助剂，通过熔融共混，挤出造粒。由于采用的稀土类夜光粉余辉时间长、无毒无放射性，本发明制成的工程塑料可在暗处长时间发光，并且保证了材料的各项物理力学性能优异，符合环保要求。
Description
技术领域
本发明涉及高分子技术领域，尤其涉及一种夜光工程塑料及其制备方法。
背景技术
PC(聚碳酸酯)是分子链中含有碳酸酯的一类聚合物，它是五大通用工程塑料之一，其产量和消费量仅次于尼龙工程塑料，居第二位。PC/ABS(聚碳酸酯/丙稀腈-苯乙烯-丁二烯共聚物)合金是PC合金的主要品种，也是一种重要的工程塑料合金。PC/ABS合金是世界上销售量最大的商业化聚合物合金。改性PC具有优异的综合性能，广泛应用于汽车工业、电子电气工业、机械工业等领域。
现有的塑料材料虽具有较好的物理化学性能，但都没有夜间发光的功能。传统的夜光塑料多在塑料制品上涂覆夜光涂料，或是采用加工温度低的通用塑料与以硫化物为基质的夜光粉复合制备，发光时间短，亮度小；而且硫化物系列发光材料本身具有毒性，不符合环保要求，通用塑料的性能低，不适用于工程构件。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种工程塑料，可以在暗处长时间发光，并且符合环保要求，保证塑料原有的优异性能。
为解决上述技术问题，本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
一种夜光工程塑料，其组成按重量配比为(％)：工程塑料60-90％；增韧剂6-10％；夜光粉3-30％；抗氧剂0.1-1％；扩散剂0.1-1％；其它助剂0.1-2％。
其中，所述工程塑料为PC或者质量比为1-9的PC/ABS合金。
其中，所述PC为分子量为20000-30000的双酚A型PC。
其中，所述ABS中重量配比为：橡胶含量5-30％，苯乙烯含量40-70％，丙烯腈含量10-30％。
其中，所述增韧剂为MBS(丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物)核-壳型抗冲击改性剂或者ABS高胶粉类。
其中，所述发光粉为无毒性和无放射性的稀土类发光粉，该发光粉以碱土金属的铝酸盐或硅酸盐为基质，以一种稀土离子或多种稀土离子的复合为激活剂，其发光颜色为蓝紫、蓝绿或黄绿，发光粉的粒径为200-300目。
其中，所述抗氧剂为四[3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯主抗氧剂和亚磷酸三(2，4-二叔丁基苯酯)辅抗氧剂的复配。
其中，所述扩散剂为矿物油。
其中，所述其他助剂包括紫外光吸收剂、润滑剂和各种颜色添加剂。
所述夜光工程塑料的制备方法，包括步骤：
a：将PC于120℃下烘3-10小时，夜光粉于80℃下烘3-10小时；
b：按重量比称取PC或PC/ABS与扩散剂；
c：将PC或PC/ABS与扩散剂投入混合器中混合均匀；
d：称取剩余材料投入到混合器中混合3-5min直至夜光粉均匀的附于PC或PC/ABS颗粒的表面；
e：将d中混合好的原料投入到双螺杆挤出机的加料斗，经熔融挤出，造粒。加工工艺如下：双螺杆挤出机一区温度230-250℃，二区温度240-260℃，三区温度230-250℃，四区温度230-250℃，机头235-245℃，停留时间1-2min，压力为12-16MPa。
本发明具有以下有益效果：
1：由于使用的是余辉时间长、安全无毒的稀土类夜光粉，所制得的材料具有光致发光的特性，并且无毒环保；
2：本发明与现有技术在同一光线、相同光照时间条件下相比，其亮度更高，持续发光时间更长，而且，光照时间越长，亮度越大、发光持续时间越长；
3：本发明保证了工程塑料在具有夜光特性的同时，仍保持原有各项优异的物理力学性能；
4：制备工艺简单。
具体实施方式
本发明提供的夜光工程塑料，其组成(重量％)为：工程塑料60-90％，增韧剂6-10％，夜光粉3-30％，抗氧剂0.1-1％，扩散剂0.1-1％，其它助剂0.1-2％。
其中，工程塑料为PC或者质量比为1-9的PC/ABS合金，PC为分子量为20000-30000的双酚A型PC，ABS中重量配比为：橡胶含量5-30％，苯乙烯含量40-70％，丙烯腈含量10-30％；增韧剂为MBS核-壳型抗冲击改性剂或者ABS高胶粉类；发光粉为无毒性和无放射性的稀土类发光粉，该发光粉以碱土金属的铝酸盐或硅酸盐为基质，以多种稀土离子如铕、镝、钕等中的一种或多种复合为激活剂，其发光颜色为蓝紫、蓝绿、黄绿等，综合发光效果及其对制品性能影响两方面的考虑，选用发光粉的粒径为200-300目，最佳添加量为3-10质量份；抗氧剂为四[3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯主抗氧剂和亚磷酸三(2，4-二叔丁基苯酯)辅抗氧剂的复配；扩散剂为矿物油；其他助剂包括紫外光吸收剂、润滑剂和各种颜色添加剂等，可根据不同需要添加。
在上述夜光工程塑料的制备过程中，先将PC于120℃下烘3-10小时，夜光粉于80℃下烘3-10小时；按重量比称取PC或PC/ABS与扩散剂，将PC或PC/ABS与扩散剂投入混合器中混合均匀；再称取剩余材料投入到混合器中混合3-5min直至夜光粉均匀的附于PC或PC/ABS颗粒的表面；最后将混合好的原料投入到双螺杆挤出机的加料斗，经熔融挤出，造粒。加工工艺如下：双螺杆挤出机一区温度230-250℃，二区温度240-260℃，三区温度230-250℃，四区温度230-250℃，机头235-245℃，停留时间1-2min，压力为12-16MPa。
为便于对本发明进一步理解，现结合具体实施例对本发明进行详细描述：
在下列实施例的复合材料配方中，抗氧剂为四[3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯，亚磷酸三(2，4-二叔丁基苯酯)，选用Ciba公司生产，商品牌号分别为Irganox1010和Irganox168。夜光粉选用铝酸盐系列蓄光型发光材料或硅酸盐系列蓄光型发光材料中的一种或两种复合使用，综合发光效果和材料的物理力学性能，选用的夜光粉的粒经在200-300目左右。增韧剂选用MBS核-壳型抗冲击改性剂，如日本三菱丽阳株式会社生产，商品牌号C223A，或Rohm Haas公司生产，商品牌号为EXL-2691A等，或选用ABS高胶粉，如GE公司生产，商品牌号B338等。
实施例1：
将PC重量比为57.3％、ABS 28％、PC/ABS相容剂0.5％和白矿油1％在混合器中在室温状态下混合至均匀，再将夜光粉5％、B338 8％、1010 0.1％、168 0.1％加入到混合器中，继续在室温状态下混合4分钟，之后，将混合好的物料加入到双螺杆挤出机的料斗中，经熔融共混，挤出造粒成复合材料。其中，螺杆各加温区温度设置分别为：一区：230℃；二区：235℃；三区：235℃；四区：230℃；机头：230℃；停留时间1-2min。压力为15MPa。
实施例2
将PC重量比为89.8％和白矿油1％在混合器中在室温状态下混合至均匀，再将夜光粉3％、C223A 6％、1010 0.1％、168 0.1％加入到混合器中，继续在室温状态下混合4分钟，之后，将混合好的物料加入到双螺杆挤出机的料斗中，经熔融共混，挤出造粒成复合材料。其中，螺杆各加温区温度设置分别为：一区：240℃；二区：250℃；三区：250℃；四区：240℃；机头：245℃；停留时间1-2min。压力为15MPa。
实施例3
将PC重量比为87.8％和白矿油1％在混合器中在室温状态下混合至均匀，再将夜光粉5％、C223A 6％、1010 0.1％、168 0.1％加入到混合器中，继续在室温状态下混合4分钟，之后，将混合好的物料加入到双螺杆挤出机的料斗中，经熔融共混，挤出造粒成复合材料。其中，螺杆各加温区温度设置分别为：一区：240℃；二区：250℃；三区：250℃；四区：240℃；机头：245℃；停留时间1-2min。压力为15MPa。
实施例4
将PC重量比为82.8％和白矿油1％在混合器中在室温状态下混合至均匀，再将夜光粉10％、C223A 6％、1010 0.1％、168 0.1％加入到混合器中，继续在室温状态下混合4分钟，之后，将混合好的物料加入到双螺杆挤出机的料斗中，经熔融共混，挤出造粒成复合材料。其中，螺杆各加温区温度设置分别为：一区：240℃，二区：250℃，三区：250℃，四区：240℃，机头：245℃，停留时间1～2min，压力为15MPa。
实施例5
将PC重量比为77.8％和白矿油1％在混合器中在室温状态下混合至均匀，再将夜光粉15％、C223A 6％、1010 0.1％、168 0.1％加入到混合器中，继续在室温状态下混合4分钟，之后，将混合好的物料加入到双螺杆挤出机的料斗中，经熔融共混，挤出造粒成复合材料。其中，螺杆各加温区温度设置分别为：一区：240℃；二区：250℃；三区：250℃；四区：240℃；机头：245℃；停留时间1-2min。压力为15MPa。
实施例6
将PC重量比为62.8％和白矿油1％在混合器中在室温状态下混合至均匀，再将夜光粉30％、C223A 6％、1010 0.1％、168 0.1％加入到混合器中，继续在室温状态下混合4分钟，之后，将混合好的物料加入到双螺杆挤出机的料斗中，经熔融共混，挤出造粒成复合材料。其中，螺杆各加温区温度设置分别为：一区：240℃，二区：250℃，三区：250℃，四区：240℃，机头：245℃，停留时间1～2min，压力为15MPa。
对比例1：
将PC重量比62.3％、ABS 28％、PC/ABS相容剂0.5％和白油1％投入混合器中混合2min，然后将B338 8％、1010 0.1％、168 0.1％投入到混合器内，继续在室温状态下混合4min。之后，将混合好的物料加入到双螺杆挤出机的料斗中，经熔融共混，挤出造粒成复合材料。其中，螺杆各加温区温度设置分别为：一区温度：230℃，二区：235℃，三区：235℃，四区：230℃，机头：230℃，停留时间1-2min，压力为15MPa。
对比例2：
将pC 92.8％和白矿油1％投入混合器中混合2min，然后将C223A 6％、10100.1％、168 0.1％投入到混合器内，继续在室温状态下混合4min。之后，将混合好的物料加入到双螺杆挤出机的料斗中，经熔融共混，挤出造粒成复合材料。其中，螺杆各加温区温度设置分别为：一区温度：240℃；二区：250℃；三区：250℃；四区：240℃；机头：245℃；停留时间1～2min。压力为15MPa。
性能测试：
拉伸强度按GB/T 1040标准进行检验。试样类型为I型，样条尺寸(mm)：170(长)×(20±0.2)(端部宽度)×(4±0.2)(厚度)，拉伸速度为50mm/min；
弯曲强度和弯曲模量按GB 9341/T标准进行检验。试样类型为试样尺寸(mm)：(80±2)×(10±0.2)×(40.2)，弯曲速度为20mm/min；
缺口冲击强度按GB/T 1043标准进行检验。试样类型为I型，试样尺寸(mm)：(80±2)×(10±0.2)×(4±0.2)；缺口类型为A类，缺口剩余厚度为3.2mm。
夜光余辉测试条件：在1.5米距离，40W日光灯照射20分钟，测试材料在暗处的发光时间。
实施例1～6配方及材料性能见表1：
表1
| 组成 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 | 实施例6 |
| PC(％) | 57.3 | 89.8 | 87.8 | 82.8 | 77.8 | 62.8 |
| ABS(％) | 28 | / | / | / | / | / |
| 增韧剂(％) | 8 | 6 | 6 | 6 | 6 | 6 |
| 夜光粉(％) | 5 | 3 | 5 | 10 | 15 | 30 |
| 白矿油(％) | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| 1010(％) | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.1 |
| 168(％) | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.1 |
| 其它助剂(％) | 0.5 | / | / | / | / | / |
| 简支梁缺口冲击强度(KJ/m2) | 35 | 48 | 47 | 40 | 30 | 23 |
| 拉伸强度(MPa) | 52 | 60 | 61 | 67 | 70 | 77 |
| 断裂伸长率(％) | 50 | 103 | 89 | 60 | 45 | 25 |
| 弯曲强度(MPa) | 71 | 80 | 87 | 91 | 95 | 108 |
| 弯曲模量(MPa) | 2000 | 2050 | 2100 | 2200 | 2350 | 2600 |
| 夜光余辉(小时) | 25 | 22 | 25.5 | 31 | 40 | 55以上 |
对比例1-2的配方及材料性能见表2：
表2
| 组成 | 对比例1 | 对比例2 |
| PC(％) | 62.3 | 92.8 |
| ABS(％) | 28 | / |
| 增韧剂(％) | 8 | 6 |
| 夜光粉(％) | / | / |
| 白油(％) | 1 | 1 |
| 1010(％) | 0.1 | 0.1 |
| 168(％) | 0.1 | 0.1 |
| 其他助剂(％) | 0.5 | / |
| 简支梁缺口冲击强度(KJ/m2) | 38 | 50 |
| 拉伸强度(MPa) | 51 | 60 |
| 断裂伸长率(％) | 146 | 192 |
| 弯曲强度(MPa) | 76 | 79 |
| 弯曲模量(MPa) | 1990 | 2000 |
从实施例1与对比例1看，夜光粉的加入对材料的物理力学性能基本上无影响。从实施例2-4和5-6与对比例2看，夜光粉的加入量低于10％时，对材料的物理力学性能基本上无影响，超过10％材料的冲击性能下降较明显，但材料的发光时间大，可用来做夜光母粒。由此可见，夜光粉的最佳添加量为3-10％，可根据需求确定添加量。
该发明制得的发光工程塑料复合材料是一类含有发光剂的高分子复合物，经外来光源(自然光、荧光灯、白炽灯等)照射后可以发光。塑料发光材料属于蓄光型发光材料，本身不发光，因而只有在外来光源照射时会吸收其能量储存起来，当外来光源撤离后，在所存储的能量激发下可以发光。
以上对本发明所提供的一种夜光工程塑料及其制备方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (10)
1、一种夜光工程塑料，其特征在于，其组成按重量配比为(％)：
工程塑料60-90％；
增韧剂6-10％；
夜光粉3-30％；
抗氧剂0.1-1％；
扩散剂0.1-1％；
其它助剂0.1-2％。
2、如权利要求1所述的夜光工程塑料，其特征在于：所述工程塑料为PC或者质量比为1-9的PC/ABS合金。
3、如权利要求2所述的夜光工程塑料，其特征在于：所述PC为分子量为20000-30000的双酚A型PC。
4、如权利要求2所述的夜光工程塑料，其特征在于：所述ABS中重量配比为：橡胶含量5-30％，苯乙烯含量40-70％，丙烯腈含量10-30％。
5、如权利要求1所述的夜光工程塑料，其特征在于：所述增韧剂为MBS核-壳型抗冲击改性剂或者ABS高胶粉类。
6、如权利要求1所述的夜光工程塑料，其特征在于：所述发光粉为无毒性和无放射性的稀土类发光粉；该发光粉以碱土金属的铝酸盐或硅酸盐为基质，以多种稀土离子中的一种或多种复合为激活剂，其发光颜色为蓝紫、蓝绿、黄绿；其粒径为200-300目。
7、如权利要求1所述的夜光工程塑料，其特征在于：所述抗氧剂为四[3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯主抗氧剂和亚磷酸三(2，4-二叔丁基苯酯)辅抗氧剂的复配。
8、如权利要求1所述的夜光工程塑料，其特征在于：所述扩散剂为矿物油。
9、如权利要求1所述的夜光工程塑料，其特征在于：所述其他助剂包括紫外光吸收剂、润滑剂和各种颜色添加剂。
10、一种如权利要求1所述夜光工程塑料的制备方法，其特征在于，包括步骤：
a：将PC于120℃下烘3-10小时，夜光粉于80℃下烘3-10小时；
b：按重量比称取PC或PC/ABS与扩散剂；
c：将PC或PC/ABS与扩散剂投入混合器中混合均匀；
d：称取剩余材料投入到混合器中混合3-5min直至夜光粉均匀的附于PC或PC/ABS颗粒的表面；
e：将d中混合好的原料投入到双螺杆挤出机的加料斗，经熔融挤出，造粒。加工工艺如下：双螺杆挤出机一区温度230-250℃，二区温度240-260℃，三区温度230-250℃，四区温度230-250℃，机头235-245℃，停留时间1-2min，压力为12-16MPa。
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