一种超陶瓷质感PC材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，尤其涉及一种超陶瓷质感PC材料及其制备方法。
背景技术
随着人们生活质量的提高，消费理念也随之改变，产品基本功能的满足已不在是消费者选购家用产品时唯一衡量标准，产品外观个性化、新颖性逐渐成为消费者购买产品时要考虑的重要因素。陶瓷、木材、金属等传统材料外观一直是消费者热衷的表观选择。因此开发一种安全环保、耐刮擦、质感过硬的超瓷质感材料对于解决目前市场(特别是家电、汽车及卫浴市场)对特殊瓷质感材料的需求具有重要的价值与意义。
目前，塑料实现仿陶瓷质感有两个方向：一类是用热固性蜜胺材料做仿陶瓷制件，这类仿陶瓷材料多数被用于餐具(筷子或是餐盘等)，这类材料具有强度高、固化快、生产成本低、原料丰富易得等一系列优点，但此类材料存在释放甲醛和三聚氰胺等有害物，回收困难不环保等问题；另一类是常规热塑性材料或是合金通过添加钛白及其他填料来实现防陶瓷效果，这其中较为典型的专利包括CN107746558A，CN110734629A，CN104909617A，CN105153649A，CN104355567A，CN103351589A，CN102617068A，CN102321363A等。这些专利中树脂基材包括PBT/PC、PET、PBT、PP/PC/不饱和树脂、PA、PC、PP等，但未见采用PC/PMMA合金来制备仿陶瓷质感材料；另外，这些专利中的填充材料包括陶瓷粉、氧化锌、碳酸钙、玻璃纤维、硫酸钙、钛酸钾，氯化镁、金属粉(铝粉，铁粉，铜粉)等，这些填料的加入的作用主要有：一是作为增重填料使用(使材料重感上接近陶瓷材料)；二是作为提升耐刮填料使用(提升材料硬度和耐刮性)两个方面，未见到在陶瓷质感方面提升的改善手段，也未见到有高折射量产玻璃微珠及高反射率银白珠光粉在热塑性改性仿陶瓷材料中的应用。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种超陶瓷质感PC材料及其制备方法。
本发明提出的一种超陶瓷质感PC材料，包括下述重量份的原料：聚碳酸酯50～60份、聚甲基丙烯酸甲酯30～35份、相容剂2～4份、陶瓷粉6～10份、玻璃微珠1～3份、改性珠光粉0.2～0.5份、钛白粉0.5～1份、光稳定剂0.2～0.5份、抗氧化剂0.2～0.5份、润滑剂0.3～1份。
优选地，所述的超陶瓷质感PC材料，包括下述重量份的原料：聚碳酸酯55份、聚甲基丙烯酸甲酯32份、相容剂3份、陶瓷粉8份、玻璃微珠2份、改性珠光粉0.3份、钛白粉0.8份、光稳定剂0.3份、抗氧化剂0.3份、润滑剂0.5份。
优选地，所述聚碳酸酯在300℃，1.2kg条件下的熔融指数为15～25g/10min；所述聚甲基丙烯酸甲酯在220℃，10kg条件下的熔融指数＜10g/10min。
优选地，所述相容剂为苯乙烯和马来酸酐的无规共聚物，其中马来酸酐的含量为16-20wt％。
优选地，所述陶瓷粉的白度＞95％，粒径＜5μm。
优选地，所述玻璃微珠的折射率为2.2～2.3，粒径为10～50μm，圆整度≥95％，透明率≥98％。
优选地，所述改性珠光粉为荧光增白剂对珠光粉进行表面包覆处理得到；优选地，所述珠光粉为以玻璃鳞片为基材，表面包覆二氧化钛制得，其粒径为50～100μm；优选地，所述荧光增白剂与珠光粉的重量比为1:500；优选地，所述改性珠光粉的制备方法为：将荧光增白剂和珠光粉在高混锅中高混处理，即得。
优选地，所述钛白粉为金红石型钛白粉，粒径＜5μm。
优选地，所述光稳定剂为苯并三唑类光稳定剂；
优选地，所述抗氧化剂为阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂或其组合，优选地，所述抗氧化剂由阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂按重量比为1:2混合得到；
优选地，所述润滑剂为脂肪酸酰胺类润滑剂。
一种所述的超陶瓷质感PC材料的制备方法，包括下述步骤：
S1、按重量称取原料，将聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、相容剂加入高速混料机中，在氮气保护下混料5～7min，混料温度为60～75℃；
S2、向步骤S1得到的物料中加入光稳定剂、抗氧剂和润滑剂，在氮气保护下混料10～15min，混料温度为60～75℃；
S3、向步骤S2得到的物料中加入陶瓷粉、玻璃微珠及钛白粉，在氮气保护下混料10～15min，混料温度为60～75℃；
S4、在氮气保护下，将步骤S3得到的物料加入双螺杆挤出机的主喂料口，将珠光粉加入双螺杆挤出机的侧喂料口，经熔融共混后挤出造粒，得到超瓷感PC材料。
优选地，所述双螺杆挤出机的机筒温度为235～260℃，螺杆转速为450～500rpm，真空度为-0.1～-0.04MPa。
优选地，聚碳酸酯在使用前，先在120℃真空条件下烘料3h；聚甲基丙烯酸甲酯在使用前，先在80℃真空条件下烘料3h；相容剂在使用前，先在80℃真空条件下烘料3h；陶瓷粉在使用前，先在200℃真空条件下烘料3h；玻璃微珠在使用前，先在200℃真空条件下烘料3h；珠光粉在使用前，先在150℃真空条件下烘料2h。
本发明的有益效果如下：
(1)聚碳酸酯(PC)是一种性能优良的非结晶热塑性工程塑料，无色透明，耐热，阻燃，具有突出的抗冲击能力，但未改性的PC存在耐刮擦性能差、硬度低的不足，限制了PC的应用。聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)具有优良的表面硬度，耐刮擦性能，易加工成型，但材料存在耐冲击性能和耐热性能不佳的缺陷，通过在PC中添加PMMA可制备出硬度及刮擦性都非常突出的改性PC材料，本发明借助PC材料与PMMA材料的弱相容关系，通过选用粘度接近的PC和PMMA材料，利用高剪切场双螺杆挤出工艺，可实现两种材料的弱相容纳米微相层状结构，由于两种材料折射率不同，在入射光反射时，会产生光的干涉效应，呈现出非常强的金属光泽贝壳效果，相对于常规钛白、陶瓷粉填充的具有普通白色泽、仿陶瓷质感的材料，其质感得到很大的提升，具有珍珠白色泽和超过陶瓷表观效果的质感，并且可以更好地提升材料的光泽度；
(2)圆整度较好的玻璃微珠利用回归反射原理可实现非常好的反光效果，本发明选用的具有超高折射率小粒径玻璃微珠(折射率2.2-2.3，粒径10-50μm)，分散在PC/PMMA合金的纳米微相层状结构当中，对入射光及内部反射干涉光具有耦合提升的效果，可以进一步提升材料的光泽度，使其呈现出高亮珍珠白色泽的超陶瓷质感；
(3)珠光颜料，是由一种或数种金属氧化物薄层包覆片状基片(多数是云母片)构成的，改变金属氧化物薄层可以产生不同的高亮珍珠光泽效果。本发明选取以反光率大于云母片的玻璃鳞片为基材，二氧化钛包覆处理的银白光泽珠光粉，并且对珠光粉表面进行荧光增白剂包覆处理，荧光增白剂能吸收波长300～400nm的紫外线，将吸收的能量转换，并辐射400～500nm的紫色或蓝色光，进一步提升光泽度和珍珠白质感，处理后的珠光粉添加到材料中，可以进一步提升材料的反光度，使材料呈现出超亮珍珠白色泽的超陶瓷质感。
综上所述，本发明制备的超陶瓷质感PC材料，与现有仿陶瓷材料相比，具有材料硬度高耐刮擦，材料环保可反复利用的优点，而且可以呈现特殊银白的超陶瓷光泽质感，比常规的陶瓷质感表观更加优越，且工艺较简单，适于批量化生产。
附图说明
图1为本发明制备的超陶瓷质感PC材料与常规染色PC材料的外观质感对比，图中左边为常规染色PC材料，右边为本发明制备的超陶瓷质感PC材料。
具体实施方式
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
下述实施例和对比例中，采用的聚碳酸酯在300℃，1.2kg条件下的熔融指数为15～25g/10min；聚甲基丙烯酸甲酯在220℃，10kg条件下的熔融指数＜10g/10min；陶瓷粉的白度＞95％，粒径＜5μm；玻璃微珠的折射率为2.2～2.3，粒径为10～50μm，圆整度≥95％，透明率≥98％；改性珠光粉为将荧光增白剂和粒径为50～100μm的珠光粉按重量比为1:500在高混锅中高混处理得到，其中珠光粉为市售产品，是以玻璃鳞片为基材，表面包覆二氧化钛制得；钛白粉为金红石型钛白粉，粒径＜5μm；相容剂为苯乙烯和马来酸酐的无规共聚物，其中马来酸酐的含量为18wt％；光稳定剂为苯并三唑类光稳定剂；抗氧化剂由阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂按重量比为1:2混合得到；润滑剂为脂肪酸酰胺类润滑剂。
下述实施例和对比例中，聚碳酸酯在使用前，先在120℃真空条件下烘料3h；聚甲基丙烯酸甲酯在使用前，先在80℃真空条件下烘料3h；相容剂在使用前，先在80℃真空条件下烘料3h；陶瓷粉在使用前，先在200℃真空条件下烘料3h；玻璃微珠在使用前，先在200℃真空条件下烘料3h；珠光粉在使用前，先在150℃真空条件下烘料2h。
实施例1
一种超陶瓷质感PC材料，包括下述重量份的原料：聚碳酸酯55份、聚甲基丙烯酸甲酯32份、相容剂3份、陶瓷粉8份、玻璃微珠2份、改性珠光粉0.3份、钛白粉0.8份、光稳定剂0.3份、抗氧化剂0.3份、润滑剂0.5份。
超陶瓷质感PC材料的制备方法包括下述步骤：
S1、按重量称取原料，将聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、相容剂加入高速混料机中，在氮气保护下混料5～7min，混料温度为60～75℃；
S2、向步骤S1得到的物料中加入光稳定剂、抗氧剂和润滑剂，在氮气保护下混料10～15min，混料温度为60～75℃；
S3、向步骤S2得到的物料中加入陶瓷粉、玻璃微珠及钛白粉，在氮气保护下混料10～15min，混料温度为60～75℃；
S4、在氮气保护下，将步骤S3得到的物料加入双螺杆挤出机的主喂料口，将珠光粉加入双螺杆挤出机的侧喂料口，经熔融共混后挤出造粒，得到超瓷感PC材料；双螺杆挤出机的机筒温度为235～260℃，螺杆转速为450～500rpm，真空度为-0.1～-0.04MPa。
实施例2
一种超陶瓷质感PC材料，包括下述重量份的原料：聚碳酸酯50份、聚甲基丙烯酸甲酯30份、相容剂2份、陶瓷粉6份、玻璃微珠1份、改性珠光粉0.2份、钛白粉0.5份、光稳定剂0.2份、抗氧化剂0.2份、润滑剂0.3份。
超陶瓷质感PC材料的制备方法同实施例1。
实施例3
一种超陶瓷质感PC材料，包括下述重量份的原料：聚碳酸酯60份、聚甲基丙烯酸甲酯35份、相容剂4份、陶瓷粉10份、玻璃微珠3份、改性珠光粉0.5份、钛白粉1份、光稳定剂0.5份、抗氧化剂0.5份、润滑剂1份。
超陶瓷质感PC材料的制备方法同实施例1。
对比例1
一种PC材料，包括下述重量份的原料：聚碳酸酯100.3份、钛白粉0.8份、光稳定剂0.3份、抗氧化剂0.3份、润滑剂0.5份。
PC材料的制备方法包括下述步骤：
S1、按重量称取原料，将聚碳酸酯、光稳定剂、抗氧剂和润滑剂加入高速混料机中，在氮气保护下混料10～15min，混料温度为60～75℃；
S2、向步骤S1得到的物料中加入钛白粉，在氮气保护下混料10～15min，混料温度为60～75℃；
S3、在氮气保护下，将步骤S2得到的物料加入双螺杆挤出机的主喂料口，经熔融共混后挤出造粒，得到常规PC材料；双螺杆挤出机的机筒温度为235～260℃，螺杆转速为450～500rpm，真空度为-0.1～-0.04MPa。
对比例2
一种PC材料，包括下述重量份的原料：聚碳酸酯92.3份、陶瓷粉8份、钛白粉0.8份、光稳定剂0.3份、抗氧化剂0.3份、润滑剂0.5份。
PC材料的制备方法包括下述步骤：
S1、按重量称取原料，将聚碳酸酯、光稳定剂、抗氧剂和润滑剂加入高速混料机中，在氮气保护下混料10～15min，混料温度为60～75℃；
S2、向步骤S1得到的物料中加入陶瓷粉、钛白粉，在氮气保护下混料10～15min，混料温度为60～75℃；
S3、在氮气保护下，将步骤S2得到的物料加入双螺杆挤出机的主喂料口，经熔融共混后挤出造粒，得到PC材料；双螺杆挤出机的机筒温度为235～260℃，螺杆转速为450～500rpm，真空度为-0.1～-0.04MPa。
对比例3
一种PC材料，包括下述重量份的原料：聚碳酸酯57.3份、聚甲基丙烯酸甲酯32份、相容剂3份、陶瓷粉8份、钛白粉0.8份、光稳定剂0.3份、抗氧化剂0.3份、润滑剂0.5份。
PC材料的制备方法包括下述步骤：
S1、按重量称取原料，将聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、相容剂加入高速混料机中，在氮气保护下混料5～7min，混料温度为60～75℃；
S2、向步骤S1得到的物料中加入光稳定剂、抗氧剂和润滑剂，在氮气保护下混料10～15min，混料温度为60～75℃；
S3、向步骤S2得到的物料中加入陶瓷粉、钛白粉，在氮气保护下混料10～15min，混料温度为60～75℃；
S4、在氮气保护下，将步骤S3得到的物料加入双螺杆挤出机的主喂料口，经熔融共混后挤出造粒，得到超瓷感PC材料；双螺杆挤出机的机筒温度为235～260℃，螺杆转速为450～500rpm，真空度为-0.1～-0.04MPa。
对比例4
一种PC材料，包括下述重量份的原料：聚碳酸酯55.3份、聚甲基丙烯酸甲酯32份、相容剂3份、陶瓷粉8份、玻璃微珠2份、钛白粉0.8份、光稳定剂0.3份、抗氧化剂0.3份、润滑剂0.5份。
PC材料的制备方法包括下述步骤：
S1、按重量称取原料，将聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、相容剂加入高速混料机中，在氮气保护下混料5～7min，混料温度为60～75℃；
S2、向步骤S1得到的物料中加入光稳定剂、抗氧剂和润滑剂，在氮气保护下混料10～15min，混料温度为60～75℃；
S3、向步骤S2得到的物料中加入陶瓷粉、玻璃微珠及钛白粉，在氮气保护下混料10～15min，混料温度为60～75℃；
S4、在氮气保护下，将步骤S3得到的物料加入双螺杆挤出机的主喂料口，经熔融共混后挤出造粒，得到超瓷感PC材料；双螺杆挤出机的机筒温度为235～260℃，螺杆转速为450～500rpm，真空度为-0.1～-0.04MPa。
对实施例1和对比例1-4制得的PC材料进行性能测试，结果如表1所示：
表1 PC材料性能测试结果
从表中可以看到，本发明PC材料具有高白度、高硬度、高光泽，表现出超亮珍珠白色泽和优异的超陶瓷质感。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
