一種可見光高透紅外高阻隔光學塑料粒子的製備方法與流程
2023-06-24 00:26:01 2
本發明涉及一種光學無機高分子母粒，具體為一種可見光高透紅外高阻隔光學塑料粒子的製備方法；屬於光學材料技術領域。
背景技術：
將具有功能性的無機納米材料和有機高分子材料均勻複合一直是複合材料領域研究的熱點。因為一般的有機高分子材料具有生產簡單、易加工成型、透明度高、成本低等優點，但也有耐候性差、功能性弱等缺點；而無機材料具有耐溫好、多功能(防靜電、抗紫外、防汙、防靜電)等優點，但缺點是不容易加工成型，特別是非幾何規則難以加工的缺點制約其在日常生活中的大規模使用。因此，單一材料制約了有機材料和無機材料在產業升級過程中的應用。
若能將無機材料、特別是無機納米顆粒均勻地分散於有機高分子材料中，不僅可以製備出多功能的複合材料，同時還兼具有機材料和無機材料的優點，如有機材料容易成型加工，而無機材料也可以提高有機材料的耐磨性，提高有機材料的耐候性等等。目前，這種有機無機複合材料將逐步應用於我們的日常生活中，例如有機無機隔熱膜、有機無機防靜電膜、有機無機保溫膜、有機無機抗汙膜等等。
目前，大規模製備透明性好、霧度低的有機無機複合材料方面的專利鮮有涉及，大部分都是直接添加或是偶聯劑改性，得到都是不透明的產品，而無機材料在有機體系中的高分散這一複合材料的發展趨勢已得到學術界和工業界的廣泛認可。因此，本文公開一種有機無機紫外線阻隔複合母粒的製備方法，通過簡單的後續加工就可以製備出含有紫外阻隔功能的塑料板材和光學薄膜，通過該複合母粒製備的塑料板材或薄膜具有霧度低、耐候性好等優點，這為傳統塑料行業的產業升級開拓一條良好的道路。
技術實現要素：
本發明的目的是為了提供一種可見光高透紅外高阻隔光學塑料粒子的製備方法，以解決現有技術的上述問題。
本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：
一種可見光高透紅外高阻隔光學塑料粒子的製備方法，包括以下步驟：
(1)、將具有可見光高透紅外高阻隔的無機納米粉體製備成分散性好的納米色漿；
(2)、將分散性好的具有可見光高透紅外高阻隔的納米色漿與無機高分子母粒在260-300℃溫度下熔融分散；
(3)、將混溶的複合體系經過雙螺杆攪拌10-15分鐘，混合均勻後，擠出、切粒得到具有可見光高透紅外高阻隔光學塑料粒子；
其中，步驟(1)中，可見光高透紅外高阻隔納米色漿的製備方法，包括混合、分散、研磨、過篩四步：
(a)混合：將具有可見光高透紅外高阻隔功能的無機納米粉體、有機分散劑和有機溶劑三者按質量比(10-30)：(1-3)：(67-89)混合均勻；
(b)分散：將混合體在高速剪切分散介質中高速剪切分散30-60分鐘，攪拌機的速度控制在1000-3000轉每分鐘以得到漿料；
(c)研磨：將高速剪切分散的漿料放進罐磨機、球磨機或是砂磨機中研磨分散得到色漿；
(d)過篩：將研磨好的色漿用400目的紗網過篩，以去除大的顆粒，得到可見光高透紅外高阻隔納米色漿。
步驟(1)中，所述具有可見光高透紅外高阻隔功能的無機納米粉體的三維尺寸均不超過100納米。
步驟(a)中，所述的可見光高透紅外高阻隔是指可見光透過率高於70％，紅外光阻隔率高於90％，具體是指在波長550納米處的可見光透過率高於70％，在950納米和1400納米處的透過率低於10％。所述的可見光高透紅外高阻隔的無機納米粉體是無機納米氧化物中的一種或幾種，具體選自納米銫鎢青銅、納米氧化銦錫、納米氧化錫銻中的一種幾種。
分散介質為一般為惰性溶劑，在惰性介質中進行有機改性，可以防止可見光高透紅外高阻隔納米粉體的變性，提高粉體的化學穩定性。步驟(a)中，所述的有機分散劑選自含有羥基有機高分子長鏈、羧基有機高分子長鏈、環氧基有機高分子長鏈、含有氨基類的有機高分子長鏈中的一種；優選地，所述的有機分散劑選自聚乙二醇類、聚丙烯酸類、聚乙烯吡咯烷酮類、聚氨酯類分散劑中的一種。
所述的有機分散助劑的添加量為無機納米粉體的0.5-15％，優選5-8％。
步驟(a)中，所述的有機溶劑為醇類，酯類，苯類、酮類、醚類中的一種。所述的醇類為甲醇、乙醇、丙醇、丁醇中的一種；酯類為乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯中的一種；苯類為甲苯、二甲苯中的一種。
步驟(1)中，所述的有機高分子母粒是指pet母粒、pen母粒、pvc母粒、pc母粒中的一種。
步驟(2)中，所述的高溫一般是指塑料母粒的軟化點溫度附近，其中，pet為260-300℃，pc為280-300℃。
本發明的有益效果為：本發明應用具有可見光高透紅外高阻隔的無機納米粉體和有機高分子塑料母粒共混，直接將多功能的無機納米粒子聚合在有機高分子材料裡面，這樣一方面可以保持無機材料的功能性和穩定性，另一方面也可以改性有機高分子材料光學性能、機械性能、化學穩定性能等，而製備出的複合母粒可以用來方便地生產塑料板材或薄膜，而這種塑料製品具有霧度低、耐候性好等優點，可以廣泛用於建築、汽車、船舶等領域。
具體實施方式
下面結合具體實施例進一步闡述本發明的技術方案。
實施例1
步驟(1)製備具有可見光高透紅外高阻隔的分散色漿
取銫鎢青銅10份，異丙醇89份，pvp分散劑1份放入到不鏽鋼容器中，在高速剪切分散機中以1500r/min進行預分散30分鐘；之後放入到球磨機中球磨24小時，過篩去除大顆粒，得到均勻分散的銫鎢青銅阻隔的納米色漿。
步驟(2)
將上述製備好的納米色漿與pet母粒共混，在螺杆造粒機中加熱分散，之後擠出、冷卻、造粒得到具有可見光高透紅外光高阻隔的有機無機pet複合母粒
實施例2
步驟(1)製備具有可見光高透紅外高阻隔的分散色漿。
取銫鎢青銅8份，氧化銦錫2份，異丙醇89份，pvp分散劑1份放入到不鏽鋼容器中，在高速剪切分散機中以1500r/min進行預分散30分鐘；之後放入到球磨機中球磨24小時，過篩去除大顆粒，得到均勻分散的銫鎢青銅和氧化銦錫複合的納米色漿。
步驟(2)
將上述製備好的納米色漿與pet母粒共混，在螺杆造粒機中加熱分散，之後擠出、冷卻、造粒得到具有可見光高透紅外光高阻隔的有機無機pet複合母粒。
實施例3
步驟(1)製備具有可見光高透紅外高阻隔的分散色漿。
取銫鎢青銅8份，氧化錫銻2份，異丙醇89份，聚氨酯類分散劑1份放入到不鏽鋼容器中，在高速剪切分散機中以1500r/min進行預分散30分鐘；之後放入到球磨機中球磨24小時，過篩去除大顆粒，得到均勻分散的銫鎢青銅和氧化銦錫複合的納米色漿。
步驟(2)
將上述製備好的納米色漿與pet母粒共混，在螺杆造粒機中加熱分散，之後擠出、冷卻、造粒得到具有可見光高透紅外光高阻隔的有機無機pet複合母粒。
實施例4
步驟(1)製備具有可見光高透紅外高阻隔的分散色漿。
取鋰銫摻雜的鎢青銅10份，異丙醇89份，pvp分散劑1份放入到不鏽鋼容器中，在高速剪切分散機中以1500r/min進行預分散30分鐘；之後放入到球磨機中球磨24小時，過篩去除大顆粒，得到均勻分散的鋰銫鎢青銅阻隔的納米色漿。
步驟(2)
將上述製備好的納米色漿與pet母粒共混，在螺杆造粒機中加熱分散，之後擠出、冷卻、造粒得到具有可見光高透紅外光高阻隔的有機無機pet複合母粒
實施例4
步驟(1)製備具有可見光高透紅外高阻隔的分散色漿。
取鈉銫摻雜的鎢青銅10份，異丙醇89份，pvp分散劑1份放入到不鏽鋼容器中，在高速剪切分散機中以1500r/min進行預分散30分鐘；之後放入到球磨機中球磨24小時，過篩去除大顆粒，得到均勻分散的鈉銫鎢青銅阻隔的納米色漿。
步驟(2)
將上述製備好的納米色漿與pet母粒共混，在螺杆造粒機中加熱分散，之後擠出、冷卻、造粒得到具有可見光高透紅外光高阻隔的有機無機pet複合母粒。
總之，該方法製備的有機無機複合母粒，由於無機納米粉體進過有機高分子分散劑改性之後，可以很好地與有機高分子塑料母粒兼容。此外，有機高分子材料作為保護層，可以很好地保護無機納米粉體的穩定性。本發明製備有機無機複合母粒可應用於功能薄膜、功能板材、保溫纖維、防靜電纖維等複合材料，製備的膜或片材透明度高，霧度低、耐老化能力強。本發明提供的有機無機可見光高透過紅外高阻隔功能母粒的製備方法簡單，製備工藝創新，後續加工容易，為無機納米功能粉體的應用開拓一條新的道路。