一種照明燈罩用的高耐候性聚碳酸酯複合材料的製作方法

2023-05-14 11:13:26

本發明屬於高分子材料技術領域，具體涉及一種照明燈罩用聚碳酸酯複合材料，尤其涉及一種照明燈罩用的高耐候性聚碳酸酯複合材料。

背景技術：

聚碳酸酯(pc)是五大工程塑料之一，具有綜合均衡的機械、電氣、及耐熱性能，特別以優異的抗衝擊強度和耐蠕變性能著稱。尤其是雙酚a型pc，具有良好的透明性、較高的玻璃化溫度(150℃)，熱變形溫度(132～138℃)，以及較寬的使用溫度範圍，吸水率低，製品尺寸相當穩定等優點，廣泛應用於電子電氣、建築、包裝、醫療器械、光學儀器、交通運輸等領域；尤其是高透明性及高衝擊強度領域，如汽車工業上的車燈、車窗，軍事工業上的槍械握把，彈託等。

聚碳酸酯在長時間陽光照射之下，會吸收紫外光而發生光降解現象。聚碳酸酯在照射紫外光會產生photo-fries重排現象導致黃色物質產生，從而影響聚碳酸酯產品的外觀。因此需要提高聚碳酸酯的耐候性和耐光性，現有技術中有採用在聚碳酸酯中加入光穩定劑的方法提高聚碳酸酯複合材料的穩定性，但小分子的光穩定劑在複合材料中易發生分子遷移，由於材料表面的光穩定劑使用過程中不斷損失，而材料內部的光穩定劑又不斷遷移至表面，從而導致耐候性下降，耐光性不持久等問題。為此，提供一種耐候性、耐光性持久的聚碳酸複合材料成為亟待解決的問題。

技術實現要素：

本發明提供了一種照明燈罩用的高耐候性聚碳酸酯複合材料，採用腰果酚-聚矽氧烷共聚物改善複合材料的耐候性和耐光性，同時有助於提高複合材料的韌性，且複合材料的透光率達85％以上，霧度達92％，滿足照明外殼材料的各項需求。

本發明解決技術問題所採用的技術方案為：

一種照明燈罩用的高耐候性聚碳酸酯複合材料，由以下重量份數組分組成：聚碳酸酯70-85份、腰果酚-聚矽氧烷共聚物5-10份、有機改性蒙脫土3-8份、抗氧化劑1-3份、硬脂酸鈉1-2份和分散劑0.5-2份；

所述腰果酚-聚矽氧烷共聚物的製備方法為：

將腰果酚、丁醇、水和聚環氧乙烷在1200-1500r/min攪拌速度下混合均勻後，加入矽油，氮氣氣氛下，攪拌加熱至50℃，再向反應容器內滴加h2ptcl6-丁醇溶液，滴加完畢後採用程序升溫的方法繼續升至110℃，再繼續保溫反應2-4小時後得腰果酚-聚矽氧烷共聚物。

si-o鍵是矽油中的基本結構，其具有良好的熱穩定性，不易被紫外光和臭氧所分解，但矽油本身與聚碳酸酯基體的相容性較差。採用腰果酚和矽油，在鉑催化劑作用下進行矽氫加成反應，合成了腰果酚-聚矽氧烷共聚物，具有良好的耐候性功效。在矽油分子中引入了活性很高的酚羥基，使其與聚碳酸酯基體具有良好的相容性，從而提高複合材料的耐候性。同時腰果酚具有長鏈結構，能夠提高複合材料的韌性。

純pc雖然可以實現良好的透光效果，但照明燈散發的光往往會造成眩暈現象，導致使用者心理上的不安。這就需要對光進行一定程度的散射，使得光既能夠透過，又可以達到均勻柔和的效果。

聚環氧乙烷是一種乳化劑，在腰果酚、丁醇、水和聚環氧乙烷構成的乳化體系中，利用強攪拌作用，使得腰果酚形成微球，再經矽氫加成反應，獲得具有核殼結構的腰果酚-聚矽氧烷共聚物微球。腰果酚-聚矽氧烷共聚物微球粒徑為2-5μm，均勻得分布在聚碳酸酯基體中，成為散射中心，使得複合材料具有散射功效，更適合用作照明外殼材料。

所述的抗氧化劑為抗氧化劑1010、沒食子酸或生育酚。

作為優選，所述的分散劑為乙烯基雙硬脂醯胺、硬脂酸單甘油酯或三硬脂酸甘油酯。

作為優選，所述的h2ptcl6-丁醇溶液的質量濃度為4-6％。

更優選，所述的腰果酚、丁醇、水和聚環氧乙烷的質量比為1:3-5:2-4:0.05-0.1，所述的腰果酚、矽油和h2ptcl6-丁醇溶液的質量比為100：8-15：20-30。

作為優選，所述的程序升溫具體操作為50-70℃保溫20min，70-90℃保溫40min，升溫速度為2℃/min。程序升溫能夠避免產生暴聚，有助於控制腰果酚-聚矽氧烷共聚物的分子量和微球的粒徑，微球的粒徑過大，則光散射效果不明顯；微球粒徑過小，則霧度過大，透光率下降。

作為優選，所述的腰果酚的製備方法為：

(1)將堅果殼粉末、水和生物菌肥發酵劑混合均勻，置於40-50℃下堆積發酵2-3天，過濾除去發酵液，將剩餘渣物水洗3次、真空乾燥後待用；

(2)將步驟(1)所得渣物加入丁二醇和季戊四醇的混合溶劑中，回流狀態下抽提24-36小時後，取抽提液經減壓蒸餾得腰果酚。

先將堅果殼粉末經生物發酵使其中的纖維素物質降解，從而提高腰果酚的提取效率和純度。

更優選，步驟(1)所述的堅果殼粉末、水和生物菌肥發酵劑的質量比為1：0.4-0.6：0.03-0.05。

更優選，步驟(2)所述的渣物、丁二醇和季戊四醇的質量比為1：8-10：3-5。

本發明的有益效果為：

1、本發明利用矽油的高熱穩定性，將其與腰果酚接枝反應，與聚碳酸酯基體相容性良好，有助於提高複合材料的耐候性、耐光性，且不易在基體內部產生分子遷移，耐候性效果持久，同時有助於提高複合材料的韌性。

2、本發明通過乳液聚合的方法製備的腰果酚-聚矽氧烷共聚物，具有核殼結構，具體光散射劑的功效，在聚碳酸酯基體中成為散射中心，使得複合材料具有散射功效，更適合用作照明外殼材料。

具體實施方式

為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合實施例對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，並不用於限定本發明。

實施例1

(1)將100g堅果殼粉末、50g水和4g生物菌肥發酵劑混合均勻，置於45℃下堆積發酵3天，過濾除去發酵液，將剩餘渣物水洗3次、真空乾燥後待用；

(2)將50g步驟(1)所得渣物加入500g丁二醇和200g季戊四醇的混合溶劑中，回流狀態下抽提30小時後，取抽提液經減壓蒸餾得腰果酚。

(3)將20g腰果酚、80g丁醇、60g水和1g聚環氧乙烷在1300r/min攪拌速度下混合均勻後，加入3g矽油，氮氣氣氛下，攪拌加熱至50℃，再向反應容器內滴加4ml5wt％h2ptcl6-丁醇溶液，滴加完畢後採用程序升溫的方法繼續升至110℃，再繼續保溫反應3小時後得腰果酚-聚矽氧烷共聚物；所述的程序升溫具體操作為50-70℃保溫20min，70-90℃保溫40min，升溫速度為2℃/min。

(4)一種照明燈罩用的高耐候性聚碳酸酯複合材料，由以下重量份數組分組成：聚碳酸酯80份、腰果酚-聚矽氧烷共聚物8份、有機改性蒙脫土6份、抗氧化劑10102份、硬脂酸鈉1.5份和乙烯基雙硬脂醯胺1份。

實施例2

(1)將100g堅果殼粉末、40g水和5g生物菌肥發酵劑混合均勻，置於40℃下堆積發酵3天，過濾除去發酵液，將剩餘渣物水洗3次、真空乾燥後待用；

(2)將50g步驟(1)所得渣物加入400g丁二醇和250g季戊四醇的混合溶劑中，回流狀態下抽提24小時後，取抽提液經減壓蒸餾得腰果酚。

(3)將20g腰果酚、60g丁醇、80g水和1g聚環氧乙烷在1200r/min攪拌速度下混合均勻後，加入1.5g矽油，氮氣氣氛下，攪拌加熱至50℃，再向反應容器內滴加5ml6wt％h2ptcl6-丁醇溶液，滴加完畢後採用程序升溫的方法繼續升至110℃，再繼續保溫反應2小時後得腰果酚-聚矽氧烷共聚物；所述的程序升溫具體操作為50-70℃保溫20min，70-90℃保溫40min，升溫速度為2℃/min。

(4)一種照明燈罩用的高耐候性聚碳酸酯複合材料，由以下重量份數組分組成：聚碳酸酯70份、腰果酚-聚矽氧烷共聚物5份、有機改性蒙脫土8份、沒食子酸1份、硬脂酸鈉2份和硬脂酸單甘油酯2份。

實施例3

(1)將100g堅果殼粉末、100g水和3g生物菌肥發酵劑混合均勻，置於50℃下堆積發酵2天，過濾除去發酵液，將剩餘渣物水洗3次、真空乾燥後待用；

(2)將50g步驟(1)所得渣物加入450g丁二醇和150g季戊四醇的混合溶劑中，回流狀態下抽提36小時後，取抽提液經減壓蒸餾得腰果酚。

(3)將20g腰果酚、80g丁醇、40g水和1g聚環氧乙烷在1500r/min攪拌速度下混合均勻後，加入2g矽油，氮氣氣氛下，攪拌加熱至50℃，再向反應容器內滴加6ml4wt％h2ptcl6-丁醇溶液，滴加完畢後採用程序升溫的方法繼續升至110℃，再繼續保溫反應4小時後得腰果酚-聚矽氧烷共聚物；所述的程序升溫具體操作為50-70℃保溫20min，70-90℃保溫40min，升溫速度為2℃/min。

(4)一種照明燈罩用的高耐候性聚碳酸酯複合材料，由以下重量份數組分組成：聚碳酸酯85份、腰果酚-聚矽氧烷共聚物10份、有機改性蒙脫土3份、生育酚3份、硬脂酸鈉1份和三硬脂酸甘油酯2份。

實施例4性能測試：

取實施例1-3注塑所得試樣和純聚碳酸酯注塑試樣作空白對照組，進行如下測試：

懸臂梁缺口衝擊強度測試：xjs-275型懸臂梁衝擊實驗機，按gb/t1043-1993測試；

透光率和霧度按gb/t2410-2008測試，試樣尺寸為40mmx30mmx1mm。

並將試樣置於200w紫外燈下照射24小時後，觀察試樣變色情況，測試結果見表1：

表1：

通過表1可以看出，本發明所提供的聚碳酸酯複合材料具有良好的韌性，透光性和霧度均符合光散射材料的要求，同時耐候性、耐光性良好。

以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。