一种长余辉耐候夜光尼龙塑料及其制备方法
阅读说明：本技术 一种长余辉耐候夜光尼龙塑料及其制备方法 (Long-afterglow weather-resistant noctilucent nylon plastic and preparation method thereof ) 是由 刘路 周勇 刘素侠 刘曙阳 陆体超 王琪 刘渊 于 2021-08-25 设计创作，主要内容包括：本发明提供的长余辉耐候夜光尼龙塑料及其制备方法,涉及高分子材料技术领域；其中,长余辉耐候夜光尼龙塑料包含以重量份数计的以下成分组成：透明尼龙70～93份、填充物0～15份、稀土铝酸盐5～10份、偶联剂0.5～1份、光老化助剂0.5～1份、抗氧剂0.2～0.3份、润滑剂0.3～0.5份；本发明制得的夜光尼龙塑料以透明尼龙为基材,填充物选择无碱短切玻纤和/或玻璃微珠为补强物,稀土铝酸盐为夜光粉体,基于透明尼龙透明度高、机械性能、耐化学性和加工性好的特点,适当填充补强物和光老化助剂,使得夜光塑料在具备高发光亮度和长余辉持续时间的特性下,还具有一定的机械强度、可加工性和耐候性。(The invention provides a long-afterglow weather-resistant noctilucent nylon plastic and a preparation method thereof, relating to the technical field of high polymer materials; the long-afterglow weather-resistant noctilucent nylon plastic comprises the following components in parts by weight: 70-93 parts of transparent nylon, 0-15 parts of filler, 5-10 parts of rare earth aluminate, 0.5-1 part of coupling agent, 0.5-1 part of light aging auxiliary agent, 0.2-0.3 part of antioxidant and 0.3-0.5 part of lubricant; the noctilucent nylon plastic prepared by the invention takes transparent nylon as a base material, the filler selects alkali-free chopped glass fibers and/or glass microspheres as a reinforcement, and the rare earth aluminate is noctilucent powder, and the reinforcement and the light aging auxiliary agent are properly filled based on the characteristics of high transparency, mechanical property, chemical resistance and good processability of the transparent nylon, so that the noctilucent plastic has certain mechanical strength, processability and weather resistance under the characteristics of high luminous brightness and long afterglow duration.)
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，具体涉及一种长余辉耐候夜光尼龙塑料及其制备方法。
背景技术
夜光塑料是一种将夜光粉体与其它塑料复合的材料，通过外界光源照射刺激材料可积蓄能量，在黑暗环境中材料可释放能量发出光亮。随着人们生活水平的提高，对日常产品的要求不仅仅是停留在功能性上，在美学上人们有了更多的追求。各类夜光效果的产品逐渐增多，如夜光织物、夜光内外饰、夜光标识牌等。目前长余辉的夜光塑料主要以热固性环氧树脂或通用热塑性塑料为基材，稀土铝酸盐为夜光粉体，材料存在夜光粉体分散差、发光强度低、余辉时间短、强度差、疲劳性差、设计自由度低的问题。
专利CN110540733 A给出了一种夜光塑料的制备方法，包括以下重量份的各组分原料：环氧树脂60-75份、固化剂20-25份、夜光粉5-18份以及色素0-0.8份，该方法以热固性的环氧树脂为基材，虽然材料的强度好，但加工工艺复杂加工周期长。专利CN 111171511 A给出了一种管道用的夜光塑料制备方法，主要由以质量份数计的以下成分组成：脲醛树脂60-80份、八溴二苯基氧化物2-3份、荧光粉0.3-1.7份、增塑剂2-3份、稀土配合物纳米发光材料1.5-2.0份、增韧剂0.1-0.2份、氯乙烯-酯酸乙烯共聚物2-4份、热塑性聚氨酯0.2-0.3份、水杨酸酯类化合物1-4份；该方法以HDPE为基材虽在功能性上能满足管道的使用要求，但由于HDPE本身的透光率低其发光强度也不易达到较高水平。
专利CN 111171593 A给出一种园林铲用的夜光塑料制备方法，主要由以质量份数计的以下成分组成：TPE胶粒20-30份、乙烯-醋酸乙烯5-50份、玻璃纤维10-25份、聚氯乙烯5-10份、色母粒1-2份、荧光粉2-4份、聚乙二醇1-1.5份、防静电剂0.5-1.0份、稀土金属氧化物0.2-0.4份、白色水性涂料0.3-0.4份、稀土金属矿物盐1-3份、润滑剂0.1-0.3份、聚酰亚胺0.5-1.5份；该方法以玻纤补强的TPE为基材，TPE本身偏软粘度大不具备透明性，加入玻纤后其粘度会进一步加大，材料必然会有发光强度不够并且不易加工的缺点。
目前制备长余辉夜光塑料材料存在稀土铝酸盐粉体与高分子材料相容性差、成型制品机械性能较差、材料加工时对设备机台要求高加工难度大、制品发黑、余辉持续时间短、亮度不够的问题。
发明内容
本发明目的在于提供一种长余辉耐候夜光尼龙塑料及其制备方法，以透明尼龙为基材适当填充补强物，添加光老化助剂，使夜光塑料在具备高发光亮度和长余辉持续时间下还具有一定的强度和可加工性及耐候性；解决当前夜光塑料材料制备时稀土铝酸盐粉体与高分子材料相容性差、材料加工时对设备机台要求高、成型制品机械性能较差、余辉持续时间短、亮度不够的技术问题。
为达成上述目的，本发明提出如下技术方案：一种长余辉耐候夜光尼龙塑料，包含以重量份数计的以下成分组成：
其中，所述透明尼龙为PA6-3-T；所述填充物为无碱短切玻纤和/或玻璃微珠；所述无碱短切玻纤的为直径8～16μm、长度为3～5mm，所述玻璃微珠的粒径为30～50μm；所述稀土铝酸盐为铕镝元素掺杂的铝酸锶盐SrAl2O4:Eu+2，Dy+3，粒径为15～40μm；所述光老化助剂为紫外光吸收剂UV-234和稳定剂UV-944的复配物，所述复配物的复配比例为4:4～4:8；所述偶联剂为甲基丙烯酸缩水甘油酯GMA、γ―氨丙基三乙氧基硅烷KH550或三异硬脂酰基钛酸异丙酯TTS；所述抗氧剂为抗氧剂1098和抗氧剂168的复配物，所述复配物的复配比例为1:1～1:2；所述润滑剂为润滑剂TAF、硅酮母粒、聚乙烯蜡中的一种或多种。
优选的，所述光老化助剂为紫外光吸收剂UV-234和稳定剂UV-944的复配物的复配比例为4:6。
本发明又一目的在于公开上述长余辉耐候夜光尼龙塑料的制备方法，该方法包括如下步骤：
1)将偶联剂与稀土铝酸盐按比例称量后均匀混合后制得第一混合料；
2)将透明尼龙、部分填充物、光老化助剂、抗氧剂、润滑剂按比例称量后与第一混合料均匀混合后制得第二混合料；
3)将第二混合料加入双螺杆挤出机主喂料口，再由双螺杆挤出机侧喂料口加入剩余比例的填充物，经熔融共混后在挤出温度210～260℃下挤出造粒，制备得到长余辉耐候夜光尼龙塑料。
由以上技术方案可知，本发明的技术方案获得了如下有益效果：
本发明公开的长余辉耐候夜光尼龙塑料及其制备方法，其中的长余辉耐候夜光尼龙塑料包含以重量份数计的以下成分组成：透明尼龙70～93份、填充物0～15份、稀土铝酸盐5～10份、偶联剂0.5～1份、光老化助剂0.5～1份、抗氧剂0.2～0.3份、润滑剂0.3～0.5份；本发明制得的夜光尼龙塑料以透明尼龙为基材，填充物选择无碱短切玻纤和/或玻璃微珠为补强物，稀土铝酸盐为夜光粉体，基于透明尼龙透明度高、机械性能、耐化学性和加工性好的特点，适当填充补强物和光老化助剂，使得夜光塑料在具备高发光亮度和长余辉持续时间的特性下，还具有一定的机械强度、可加工性和耐候性。
本发明采用透明尼龙PA6-3-T作为基材，吸水率低，其密度较其他透明塑料小，因此可加工性好，可成型复杂零部件，并且基于透明尼龙的透明性，材料可获得比普通塑料更好的夜光效果。另外，透明尼龙理化性能好，当其内填充与透明尼龙基体折射率相近的玻纤或者玻璃微珠时可进一步提升材料的强度且对材料的夜光特性影响较小。本发明还采用对稀土铝酸盐进行偶联处理的方式，提升稀土铝酸盐的分散性和其与透明尼龙的相容性，进一步减少稀土铝酸盐对材料的机械性能的损伤并且有利于夜光特性的实现；其配方中引入光老化助剂，旨在于提升材料的耐候性，拓宽材料在户外领域的应用。
应当理解，前述构思以及在下面更加详细地描述的额外构思的所有组合只要在这样的构思不相互矛盾的情况下都可以被视为本公开的发明主题的一部分。
从下面的描述中可以更加全面地理解本发明教导的前述和其他方面、实施例和特征。本发明的其他附加方面例如示例性实施方式的特征和/或有益效果将在下面的描述中显见，或通过根据本发明教导的
具体实施方式
的实践中得知。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明的实施例，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。
本发明专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一个”“一”或者“该”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件，并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
基于现有技术制备长余辉夜光塑料主要以热固性环氧树脂或通用热塑性塑料为基材，稀土铝酸盐为夜光粉体，稀土铝酸盐粉体与高分子材料相容性差，使得夜光粉体分散差，制品具有发光强度低、余辉时间短、强度差、疲劳性差、设计自由度低的问题；本发明旨在于提供一种长余辉耐候夜光尼龙塑料及其制备方法，以透明尼龙为基材适当填充补强物，再添加光老化助剂，促使夜光塑料在具备高发光亮度和长余辉持续时间下还具有一定的强度和可加工性及耐候性。
具体的，长余辉耐候夜光尼龙塑料，包含以重量份数计的以下成分组成：
其中，透明尼龙选择PA6-3-T，其透光率91.7％，密度1.01～1.03g/cm3，粘数120～150ml/g；所述填充物为无碱短切玻纤和/或玻璃微珠；所述无碱短切玻纤的为直径8～16μm、长度为3～5mm，所述玻璃微珠的粒径为30～50μm；所述稀土铝酸盐为铕镝元素掺杂的铝酸锶盐SrAl2O4:Eu+2，Dy+3，粒径为15～40μm；所述光老化助剂为紫外光吸收剂UV-234和稳定剂UV-944的复配物，所述复配物的复配比例为4:4～4:8，优选为4:6；所述偶联剂为甲基丙烯酸缩水甘油酯GMA、γ―氨丙基三乙氧基硅烷KH550或三异硬脂酰基钛酸异丙酯TTS；所述抗氧剂为抗氧剂1098和抗氧剂168的复配物，所述复配物的复配比例为1:1～1:2，优选为1:1；所述润滑剂为润滑剂TAF、硅酮母粒、聚乙烯蜡中的一种或多种。
基于上述重量份组成的长余辉耐候夜光尼龙塑料的发明构思，本发明还公开一种长余辉耐候夜光尼龙塑料的制备方法，该方法包括如下步骤：
1)将偶联剂与稀土铝酸盐按比例称量后均匀混合后制得第一混合料；
2)将透明尼龙、部分填充物、光老化助剂、抗氧剂、润滑剂按比例称量后与第一混合料均匀混合后制得第二混合料；
3)将第二混合料加入双螺杆挤出机主喂料口，再由双螺杆挤出机侧喂料口加入剩余比例的填充物，经熔融共混后在挤出温度210～260℃下挤出造粒，制备得到长余辉耐候夜光尼龙塑料。
下面结合具体实施例，对本发明公开的长余辉耐候夜光尼龙塑料及其制备方法作进一步具体介绍。
实施例1
采用上述公开的制备方法制备长余辉耐候夜光尼龙塑料，其实施过程不添加填充物，制品1的重量份组成为：透明尼龙，92.5重量份；稀土铝酸盐6重量份；三异硬脂酰基钛酸异丙酯TTS，0.5重量份；紫外光吸收剂UV-234，0.2重量份；稳定剂UV-944，0.3重量份；抗氧剂1098，0.1重量份；抗氧剂168，0.1重量份；润滑剂TAF，0.3重量份。
实施例2
采用上述公开的制备方法制备长余辉耐候夜光尼龙塑料，填充物选择无碱短切玻纤，制品2的重量份组成为：透明尼龙，72.2重量份；无碱短切玻纤，15重量份；稀土铝酸盐，10重量份；三异硬脂酰基钛酸异丙酯TTS，1重量份；紫外光吸收剂UV-234，0.4重量份；稳定剂UV-944，0.6重量份；抗氧剂1098，0.15重量份；抗氧剂168，0.15重量份润滑剂TAF，0.5重量份。
实施例3
采用上述公开的制备方法制备长余辉耐候夜光尼龙塑料，填充物选择玻璃微珠，制品3的重量份组成为：透明尼龙，72.2重量份；玻璃微珠，15重量份；稀土铝酸盐，10重量份；三异硬脂酰基钛酸异丙酯TTS，1重量份；紫外光吸收剂UV-234，0.4重量份；稳定剂UV-944，0.6重量份；抗氧剂1098，0.15重量份；抗氧剂168，0.15重量份润滑剂TAF，0.5重量份。
实施例4
采用上述公开的制备方法制备长余辉耐候夜光尼龙塑料，填充物选择玻璃微珠和无碱短切玻纤混合，制品4的重量份组成为：透明尼龙，72.2重量份；玻璃微珠，5重量份；无碱短切玻纤，10重量份；稀土铝酸盐，10重量份；三异硬脂酰基钛酸异丙酯TTS，1重量份；紫外光吸收剂UV-234，0.4重量份；稳定剂UV-944，0.6重量份；抗氧剂1098，0.15重量份；抗氧剂168，0.15重量份润滑剂TAF，0.5重量份。
实施例5
采用上述公开的制备方法制备长余辉耐候夜光尼龙塑料，填充物选择玻璃微珠和无碱短切玻纤混合，制品5的重量份组成为：透明尼龙，72.2重量份；玻璃微珠，10重量份；无碱短切玻纤，5重量份；稀土铝酸盐，10重量份；三异硬脂酰基钛酸异丙酯TTS，1重量份；紫外光吸收剂UV-234，0.4重量份；稳定剂UV-944，0.6重量份；抗氧剂1098，0.15重量份；抗氧剂168，0.15重量份润滑剂TAF，0.5重量份。
上述实施例1-5制得的长余辉耐候夜光尼龙塑料重量份组成如下表1所示，各实例制品的测试性能如下表2所示。
表1各实施例制品的组分比例对比
表2各实施例制品的性能对比结果
表中，制品的辉度测试采用D65光源，1000lux照度对材料激发照射10min，后用辉度仪记录测试。
通过对各实施例制品的进行测试表明，本发明采用PA6-3-T作为基材，通过填充折射率相近的补强材料玻璃微珠和/或无碱短切玻纤明显提升夜光塑料的机械强度，同时基于PA6-3-T的可加工性和透明性制品设计自由度高、夜光效果好；另外，采用偶联处理稀土铝酸盐显著提升了稀土铝酸盐的分散性和其与透明尼龙的相容性，结合光老化助剂，使得制品的最大灰度和余辉时间都有明显的提升，促进制得的长余辉耐候夜光尼龙塑料在户外领域的应用和发展。
具体的，影响长余辉耐候夜光尼龙塑料制品辉度和余辉数据差异的原因包括如下两个方面：1)稀土铝酸盐的填充分数，表现为稀土铝酸盐填充量越多，辉度以及余辉效果越好，如实施例2-5所示；2)玻璃微珠所占比例的影响，玻璃微珠微观为球状，玻纤为纤维状，玻璃微珠更易分散均匀使材料组成更均一，从而辉度以及余辉效果更好，如实施例3-5所示。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。
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