手机玻璃屏幕边缘抛光用抛光丝材料及其制备方法和应用
阅读说明：本技术 手机玻璃屏幕边缘抛光用抛光丝材料及其制备方法和应用 (Polishing wire material for polishing edge of mobile phone glass screen and preparation method and application thereof ) 是由 邓凯桓 陈如意 于 2021-08-18 设计创作，主要内容包括：手机玻璃屏幕边缘抛光用抛光丝材料及其制备方法和应用,所述抛光丝材料包括以下组分：普通均聚尼龙树脂、共聚尼龙树脂、长碳链尼龙树脂、抗氧剂、柔软剂、成核剂、光亮剂和润滑剂。所述制备方法是将普通均聚尼龙树脂、共聚尼龙树脂、长碳链尼龙树脂、抗氧剂、柔软剂、成核剂、光亮剂和润滑剂混合后,加入双螺杆挤出机,熔融共混挤出,经冷却,切粒,得手机玻璃屏幕边缘抛光用抛光丝材料。本发明还公开了所述抛光丝材料在抛光丝制备中的应用。本发明抛光丝材料制备的抛光丝可替代猪鬃,弯曲强度和弯曲模量适中,耐磨性好、弹性回复性好、刚柔适度,边、角抛光量基本一致,磨损量小。本发明方法工艺简单、成本低,适宜于工业化生产。(The polishing wire material for polishing the edge of the mobile phone glass screen comprises the following components: common homopolymerized nylon resin, copolymerized nylon resin, long carbon chain nylon resin, antioxidant, softening agent, nucleating agent, brightening agent and lubricant. The preparation method comprises the steps of mixing common homopolymerization nylon resin, copolymerization nylon resin, long carbon chain nylon resin, antioxidant, softening agent, nucleating agent, brightening agent and lubricating agent, adding into a double-screw extruder, melting, blending and extruding, cooling, and granulating to obtain the polishing wire material for polishing the edge of the glass screen of the mobile phone. The invention also discloses application of the polishing wire material in preparation of polishing wires. The polishing silk prepared by the polishing silk material can replace bristles, and has moderate bending strength and bending modulus, good wear resistance, good elastic recovery, moderate rigidity and softness, basically consistent polishing amount of edges and corners and small abrasion amount. The method has simple process and low cost, and is suitable for industrial production.)
技术领域
本发明涉及一种抛光丝材料及其制备方法和应用，具体涉及一种手机玻璃屏幕边缘抛光用抛光丝材料及其制备方法和应用。
背景技术
手机玻璃屏幕需要进行抛光，以除去玻璃表面的毛刺、划痕，使玻璃表面光滑、透明。手机玻璃屏幕的抛光包括屏幕两面平面和屏幕周边。屏幕两面抛光相对容易，一般采用聚酯抛光丝抛光可达到光亮无瑕的表面，而手机玻璃屏幕边缘抛光，包括四条边和四个圆弧角，在抛光过程中，四边和四圆弧角在同样的摩擦力作用下，四圆弧角所受的摩擦力要大于四边，即圆弧角的磨损大于四边的磨损，若仍采用聚酯丝抛光屏幕周边，则会因聚酯丝的刚性较大，导致屏幕的四个角很容易过度抛光磨损。业内试图采用猪鬃作抛光丝，原因是猪鬃具有很好的柔软性，又有一定的刚性，很适合屏幕周边及四角的抛光。但是，猪鬃的收集很困难，而且价格昂贵，特别是猪鬃使用寿命短，耗量大，抛光成本高。
CN106702532A公开了一种3D镜片抛光刷丝的配方及其制作方法，是采用PEN、PTT、PBT及PC、ABS、POM共混挤出制备一种聚酯合金作为抛光丝材料，虽然该材料具有较好的耐磨性、回弹性，但是仅可用于表面的抛光，边缘抛光性不佳。
CN109176332A公开了一种超细研磨丝的加工方法，是采用PA610或PA612与金刚石微粉共混挤出制备抛光丝。虽然该抛光丝具有较好的耐磨性，使用寿命长等特点，但是，由于柔性及回弹性较小，不适合玻璃屏幕边缘的抛光。
CN103510185A公开了一种涤纶抛光丝及其生产方法，是采用PET与棕刚玉共混制备抛光丝。虽然所述涤纶抛光丝具有较好的耐磨性，可提高抛光效率，但同样柔软性和回弹性较低，仅适合大面积表面的抛光。
综上，现有技术中，手机玻璃屏幕边缘抛光的技术问题仍未解决。因此，亟待开发一种制备的抛光丝可替代猪鬃，弯曲强度和弯曲模量适中，耐磨性好、弹性回复性好、刚柔适度，边、角抛光量基本一致，磨损量小的手机玻璃屏幕边缘抛光用抛光丝材料。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种制备的抛光丝可替代猪鬃，弯曲强度和弯曲模量适中，耐磨性好、弹性回复性好、刚柔适度，边、角抛光量基本一致，磨损量小的手机玻璃屏幕边缘抛光用抛光丝材料。
本发明进一步要解决的技术问题是，克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种工艺简单、成本低，适宜于工业化生产的手机玻璃屏幕边缘抛光用抛光丝材料的制备方法和应用。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：手机玻璃屏幕边缘抛光用抛光丝材料，包括以下组分：普通均聚尼龙树脂、共聚尼龙树脂、长碳链尼龙树脂、抗氧剂、柔软剂、成核剂、光亮剂和润滑剂。尼龙树脂具有优异的耐磨性，还具有较强的吸水性，在水中的饱和吸水率可达10%，尼龙树脂在吸水状况下，其柔软性增加，刚性下降；但普通均聚尼龙树脂的刚性较高，需要与柔软性较好的尼龙树脂共混，以改进普通均聚尼龙树脂的柔软性和回弹性。共聚尼龙具有较低的熔点，其柔软性优于普通均聚尼龙树脂，在普通均聚尼龙树脂中加入共聚尼龙，可改善普通均聚尼龙树脂的柔软性，同时，还可保持其一定的刚性。长碳链尼龙具有优异的柔软性，其分子链所含的酰胺基团较均聚尼龙少，与均聚尼龙共混制备的抛光丝，在抛光过程中受摩擦力的作用会产生一定的分叉，进而适度降低对玻璃屏幕周边的摩擦力，即提供一种柔和的抛光作用。加入抗氧剂的作用有二：一是，尼龙抛光丝制备过程会经历熔融共混挤出造粒和熔融挤出喷丝两个加热熔融过程，对尼龙树脂热降解将导致包覆低分子尼龙的产生；二是，在抛光过程中，由于摩擦发热也会降低抛光丝的使用寿命。柔软剂有两方面的作用：一是，可调节抛光丝的柔软度，二是，在摩擦过程中的摩擦力作用下，由于柔软剂与尼龙树脂间相容性较差，两者容易产生相分离而形成分叉，其结果是促进抛光丝形成柔和的抛光摩擦力。成核剂的作用是提高材料的结晶速度和结晶度，在抛光丝制备过程中，丝束加热牵伸时，可促进尼龙分子快速取向结晶，提高丝束的拉伸强度，进而提高抛光丝的使用寿命。光亮剂的作用是提高抛光丝的外观光泽。润滑剂可提供树脂的熔融流动性，降低树脂的熔体粘度，进而降低挤出喷丝的温度。所述普通均聚尼龙树脂分子链段中的碳原子数≤10个。所述长碳链尼龙树脂分子链段中的碳原子数＞10个。
优选地，所述手机玻璃屏幕边缘抛光用抛光丝材料各组分的重量份为：普通均聚尼龙树脂100份、共聚尼龙树脂30～60份、长碳链尼龙树脂10～40份、抗氧剂0.6～1.0份、柔软剂1～10份、成核剂0.2～1.0份、光亮剂0.4～1.0份和润滑剂0.3～1.0份。
更优选地，所述手机玻璃屏幕边缘抛光用抛光丝材料各组分的重量份为：普通均聚尼龙树脂100份、共聚尼龙树脂35～45份、长碳链尼龙树脂10～30份、抗氧剂0.7～0.9份、柔软剂3～6份、成核剂0.3～0.5份、光亮剂0.4～0.6份和润滑剂0.4～0.6份。
优选地，所述普通均聚尼龙树脂的特性粘度为2.5～4.0（更优选3.1～3.9）。选择较高特性粘度的普通均聚尼龙树脂可提高其耐磨性。
优选地，所述普通均聚尼龙树脂为PA6、PA66、PA610、PA612、PA1010等中的一种或几种。更优选地，所述普通均聚尼龙树脂为PA6、PA610、PA612或PA1010等中的一种或几种。所述普通均聚尼龙树脂既具有较好的刚度又有一定的柔软性。
优选地，所述共聚尼龙树脂的特性粘度为2.5～4.0（更优选3.1～4.0）。尼龙树脂特性粘度较高时，其耐磨性就越好。
优选地，所述共聚尼龙树脂为PA66/6、PA66/6/1010、PA66/6/612或PA66/6/12等中的一种或几种。更优先地，所述共聚尼龙树脂为PA66/6和/或PA66/6/1010。所述共聚尼龙具有适中的刚性和柔软性，同时，与普通均聚尼龙树脂之间具有很好的共融性和相容性。
优选地，所述长碳链尼龙树脂的特性粘度为3.0～4.0（更优选3.2～3.8）。在适宜的特性粘度下，可保持其耐磨性，并提高其使用寿命。
优选地，所述长碳链尼龙树脂为PA12、PA11、PA1212或PA1313等中的一种或几种。更优选地，所述长碳链尼龙树脂为PA12。PA12柔软性较好，可较好的提高抛光丝的刚性及回弹性。
优选地，所述抗氧剂为受阻酚类主抗氧剂1098、受阻酚类主抗氧剂1097、磷酸酯类辅抗氧剂168或高效亚磷酯抗氧化剂S9228等中的一种或几种。更优先地，所述抗氧剂为受阻酚类主抗氧剂1098和磷酸酯类辅抗氧剂168的质量比为1:2～4的混合物。
优选地，所述柔软剂为尼龙弹性体、橡胶弹性体、热塑性弹性体或甲基丙烯酸酯缩水甘油醚树脂等中的一种或几种。更优选地，所述柔软剂为橡胶弹性体三元乙丙橡胶，简称EPDM，或热塑性弹性体聚乙烯辛烯共弹性体，简称POE。热塑性弹性体既可改善尼龙的柔软性，同时，由于弹性体与尼龙树脂之间的相容性较差，在抛光过程中，两种材料受力情况下会产生相互分离作用，即出现类似猪鬃受力分叉的现象。
优选地，所述成核剂为纳米碳酸钙、纳米滑石粉、纳米蒙脱土或钛酸酯晶须等中的一种或几种。更优选地，所述成核剂为纳米滑石粉或纳米蒙脱土。
优选地，所述光亮剂为高分子聚乙烯蜡、马来酸酐丙烯酸酯共聚物或硅酮等中的一种或几种。更优选地，所述高分子聚乙烯蜡的型号为AC100，分子量为5000～6000。更优选地，所述光亮剂为硅酮。硅酮具有优异的耐高温特性，单螺杆熔融挤出喷丝过程中，树脂在螺杆中的停留时间约3～5min，可经受长时间的受热不致分解。
优选地，所述润滑剂为乙撑双硬脂酰胺和/或芥酸酰胺等。更优选地，所述润滑剂为乙撑双硬脂酰胺，简称EBS。所述润滑剂与尼龙树脂有很好的相容性，具有较好的润滑性，且在250～290℃下不产生分解。
本发明进一步解决其技术问题所采用的技术方案如下：手机玻璃屏幕边缘抛光用抛光丝材料的制备方法，将普通均聚尼龙树脂、共聚尼龙树脂、长碳链尼龙树脂、抗氧剂、柔软剂、成核剂、光亮剂和润滑剂混合后，加入双螺杆挤出机，熔融共混挤出，经冷却，切粒，得手机玻璃屏幕边缘抛光用抛光丝材料。
优选地，所述混合的时间为4～6min。
优选地，所述熔融共混挤出的温度为230～260℃，真空度为-0.10～-0.06MPa，主机转速为300～800rpm（更优选400～600rpm）。共混挤出工艺最为重要的是挤出温度，选择合适的共混尼龙树脂共熔的温度，可保证参与共混的尼龙在所设温度下能够互熔并分散良好。
本发明更进一步解决其技术问题所采用的技术方案如下：手机玻璃屏幕边缘抛光用抛光丝材料的应用，在抛光丝制备中的应用为：将手机玻璃屏幕边缘抛光用抛光丝材料干燥后，加入单螺杆挤出机，熔融挤出，熔体再经喷丝板形成丝束，冷却固化，三级牵伸，转绕，切割，得抛光丝束。
优选地，所述干燥至含水率≤0.1%。
优选地，所述熔融挤出的温度为230～260℃（更优选235～255℃），主机转速为100～250rpm（更优选150～220rpm）。
优选地，所述喷丝板的孔径为0.10～0.20mm。
优选地，所述三级牵伸中，一级牵伸的温度为170～190℃（更优选170～180℃），转速为25～30rpm（更优选28～30rpm），二级牵伸的温度为160～180℃（更优选160～170℃），转速为21～25rpm（更优选21～23rpm），三级牵伸的温度为160～180℃（更优选160～170℃），转速为21～25rpm（更优选21～23rpm）。牵伸既可控制抛光丝直径又可促进拉伸取向提高抛光丝的拉伸强度。牵伸速度决定单丝直径，有利于控制单丝直径为0.15～0.17mm；牵伸温度决定抛光丝的拉伸强度，若牵伸温度太低时，尼龙大分子排列取向速度慢，得不到充分的取向，抛光丝的拉伸强度偏低，若牵伸温度太高时，抛光丝很易被拉细，因此，拉伸强度应控制在树脂玻璃化转变温度范围内。
优选地，所述切割的长度为1～2m。
本发明的有益效果如下：
（1）本发明手机玻璃屏幕边缘抛光用抛光丝材料制备的抛光丝可替代猪鬃，弯曲强度和弯曲模量适中，耐磨性好、弹性回复性好、刚柔适度，边、角抛光量基本一致，磨损量小，实现了抛光丝的刚性与柔软性的平衡，解决了四圆弧角摩擦量大于四边摩擦量的技术难题；
（2）本发明手机玻璃屏幕边缘抛光用抛光丝材料制备的抛光丝，不仅可用于手机玻璃屏幕边缘的抛光，还可用于手表屏幕边缘和宝石的精抛光；
（3）本发明方法工艺简单、成本低，适宜于工业化生产。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
本发明实施例所使用的PA6、PA610、PA612、PA1010的特性粘度依次为：3.9、3.8、3.8、3.8；本发明实施例所使用的PA66/6、PA66/6/1010的特性粘度依次为：3.8、3.4；本发明实施例所使用的PA 12的特性粘度为：3.2；本发明实施例所使用的化学试剂，如无特殊说明，均通过常规商业途径获得。
手机玻璃屏幕边缘抛光用抛光丝材料实施例1～7
手机玻璃屏幕边缘抛光用抛光丝材料实施例1～7的组分及重量份如表1所示。
表1 手机玻璃屏幕边缘抛光用抛光丝材料实施例1～7和对比例1的组分及重量份表
注：表中“-”表示未添加。
手机玻璃屏幕边缘抛光用抛光丝材料的制备方法实施例1、2
分别按照表1实施例1、2所述各组分和重量份，将普通均聚尼龙树脂、共聚尼龙树脂、长碳链尼龙树脂、抗氧剂、柔软剂、成核剂、光亮剂和润滑剂混合5min后，加入双螺杆挤出机，在温度为（230，240，250，255，250，250，240，240，260）℃，真空度为-0.06MPa，主机转速为500prm下，熔融共混挤出，经冷却，切粒，分别得手机玻璃屏幕边缘抛光用抛光丝材料1、2。
手机玻璃屏幕边缘抛光用抛光丝材料的制备方法实施例3、4
分别按照表1实施例3、4所述各组分和重量份，将普通均聚尼龙树脂、共聚尼龙树脂、长碳链尼龙树脂、抗氧剂、柔软剂、成核剂、光亮剂和润滑剂混合4min后，加入双螺杆挤出机，在温度为（230，240，250，255，250，250，240，240，250）℃，真空度为-0.08MPa，主机转速为600prm下，熔融共混挤出，经冷却，切粒，分别得手机玻璃屏幕边缘抛光用抛光丝材料3、4。
手机玻璃屏幕边缘抛光用抛光丝材料的制备方法实施例5～7
分别按照表1实施例5～7所述各组分和重量份，将普通均聚尼龙树脂、共聚尼龙树脂、长碳链尼龙树脂、抗氧剂、柔软剂、成核剂、光亮剂和润滑剂混合6min后，加入双螺杆挤出机，在温度为（230，240，250，255，250，250，240，240，255）℃，真空度为-0.10MPa，主机转速为400prm下，熔融共混挤出，经冷却，切粒，分别得手机玻璃屏幕边缘抛光用抛光丝材料5～7。
对比例1
按照表1对比例1所述各组分和重量份，将普通均聚尼龙树脂、共聚尼龙树脂、 抗氧剂、 成核剂、光亮剂和润滑剂混合5min后，加入双螺杆挤出机，在温度为（230，240，250，255，250，250，240，240，260）℃，真空度为-0.06MPa，主机转速为500prm下，熔融共混挤出，经冷却，切粒，得抛光丝材料8。
手机玻璃屏幕边缘抛光用抛光丝材料在抛光丝制备中的应用实施例1、2
分别将手机玻璃屏幕边缘抛光用抛光丝材料1、2干燥至含水率≤0.1%后，加入单螺杆挤出机，在温度为（235，240，250，255，255，255，255，255）℃，主机转速为200prm下，熔融挤出，熔体再经喷丝板（孔径为0.20mm）形成丝束，冷却固化，三级牵伸（一级牵伸的温度为180℃，转速为30rpm，二级牵伸的温度为170℃，转速为23rpm，三级牵伸的温度为170℃，转速为23rpm），转绕，切割至长度为1.5m，分别得单丝直径为0.16mm的抛光丝束1、2。
手机玻璃屏幕边缘抛光用抛光丝材料在抛光丝制备中的应用实施例3、4
分别将手机玻璃屏幕边缘抛光用抛光丝材料3、4干燥至含水率≤0.1%后，加入单螺杆挤出机，在温度为（235，240，250，255，255，255，255，255）℃，主机转速为180prm下，熔融挤出，熔体再经喷丝板（孔径为0.2mm）形成丝束，冷却固化，三级牵伸（一级牵伸的温度为170℃，转速为28rpm，二级牵伸的温度为160℃，转速为21rpm，三级牵伸的温度为160℃，转速为21rpm），转绕，切割至长度为1.5m，分别得单丝直径为0.16mm的抛光丝束3、4。
手机玻璃屏幕边缘抛光用抛光丝材料在抛光丝制备中的应用实施例5～7
分别将手机玻璃屏幕边缘抛光用抛光丝材料5～7干燥至含水率≤0.1%后，加入单螺杆挤出机，在温度为（235，240，250，255，255，255，255，255）℃，主机转速为220prm下，熔融挤出，熔体再经喷丝板（孔径为0.2mm）形成丝束，冷却固化，三级牵伸（一级牵伸的温度为190℃，转速为25rpm，二级牵伸的温度为180℃，转速为25rpm，三级牵伸的温度为180℃，转速为25rpm），转绕，切割至长度为1.5m，分别得单丝直径为0.16mm的抛光丝束5～7。
应用对比例1、2
本对比例1、2的应用方法与实施例1的区别仅在于：分别将手机玻璃屏幕边缘抛光用抛光丝材料1替换为抛光丝材料8或涤纶树脂，分别得单丝直径为0.16mm的抛光丝束8、9。
为了评价实施例1～7所得抛光丝束1～7、对比例1、2所得抛光丝束8、9的树脂性能，以及评价它们与猪鬃的抛光丝性能和抛光特性，分别按照以下方法和标准进行评价，结果如表2所示。
1）树脂评价方法及标准：
弯曲强度（MPa）：GB 9341；
弯曲模量（MPa）：GB 9341；
拉伸强度（MPa）：GB1040；
伸长率（%）：GB1040。
2）抛光评价试验：将所得抛光丝人工插入抛光盘，制成抛光盘；将手机玻璃屏幕装入专用夹具，开启玻璃夹具，与抛光盘相对转动；并加入抛光液，在相对转动中完成对玻璃四边和四个圆弧角的抛光；记录抛光时间和角、边的抛光程度和抛光效果。
抛光丝特性评价方法：
拉伸强度（cN/dtex）：GB14344；
伸长率（%）：GB14344；
抛光特性评价：
边、角抛光量（mm/min）：实际测量。
表2 抛光丝1～9的树脂性能和抛光丝性能及与猪鬃的抛光量对比表
注：表中“-”表示未检测。
由表2可知，本发明实施例抛光丝1～7的弯曲强度和弯曲模量适中，耐磨性好，伸长率大，弹性回复性好、刚柔适度，而对比例1所得抛光丝8对玻璃屏幕边、角的抛光量有较大的差异，正是由于尼龙树脂的刚性较高所致；同样，对比例2即涤纶树脂弯曲强度和弯曲模量过大，而伸长率过小，也就是材料的刚性过高，对玻璃屏幕边角的磨损量及其差异较尼龙共混树脂大。本发明实施例抛光丝1～7的抛光量与猪鬃的抛光效果接近，特别是本发明实施例抛光丝3～7的边、角抛光量完全一致，磨损量小，可替代猪鬃，而对比例1所得抛光丝8对手机玻璃屏幕边的抛光量大于猪鬃，对手机玻璃屏幕角的抛光量是猪鬃的1.6倍，圆弧角的磨损量是四边磨损量的1.3倍，对比例2所得抛光丝9对手机玻璃屏幕边的抛光量是猪鬃的4.7倍，对手机玻璃屏幕角的抛光量是猪鬃的7.4倍，圆弧角的磨损量是四边磨损量的1.6倍。说明本发明手机玻璃屏幕边缘抛光用抛光丝材料制得的抛光丝具有柔和的抛光效果，特别适合玻璃屏幕边缘、手表显示屏、高端宝石等表面的精抛光。
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