一种可户外使用亚克力导光板及其制备方法
阅读说明：本技术 一种可户外使用亚克力导光板及其制备方法 (Acrylic light guide plate capable of being used outdoors and preparation method thereof ) 是由 吴仕斌 于 2021-08-05 设计创作，主要内容包括：本申请涉及导光板技术领域,具体公开了一种可户外使用亚克力导光板及其制备方法。一种可户外使用亚克力导光板由包括以下重量份的原料制成：甲基丙烯酸乙酯50-60份、碳纳米管2-8份、过氧化二苯甲酰0.1-0.8份、阻燃剂1-9份、耐磨剂2-7份；其制备方法为：先将甲基丙烯酸乙酯、过氧化二苯甲酰进行混合,并搅拌均匀,将阻燃剂、耐磨剂、碳纳米管加入并混合均匀,制得可户外使用亚克力导光板。本申请的可户外使用亚克力导光板,通过原料之间的协同作用,其具有良好耐磨性的优点,同时还具有耐候抗UV的优点。(The application relates to the technical field of light guide plates, and particularly discloses an acrylic light guide plate capable of being used outdoors and a preparation method thereof. An outdoor acrylic light guide plate is prepared from the following raw materials in parts by weight: 50-60 parts of ethyl methacrylate, 2-8 parts of carbon nano tube, 0.1-0.8 part of dibenzoyl peroxide, 1-9 parts of flame retardant and 2-7 parts of wear-resisting agent; the preparation method comprises the following steps: mixing ethyl methacrylate and dibenzoyl peroxide, uniformly stirring, adding a flame retardant, an abrasion-resistant agent and a carbon nano tube, and uniformly mixing to obtain the acrylic light guide plate capable of being used outdoors. The utility model provides a but outdoor use ya keli light guide plate, through the synergism between the raw materials, its advantage that has good wearability still has the advantage of resistant UV of waiting simultaneously.)
技术领域
本申请涉及导光板技术领域，更具体地说，它涉及一种可户外使用亚克力导光板及其制备方法。
背景技术
导光板的材料大多是亚克力板，亚克力是英文Acrylic的音译，俗称有机玻璃，化学名称甲基丙烯酸乙酯，英文简称PMMA，亚克力板作为一种新型的有机材料，广泛应用于各种场合，其具有较好的透明性、化学稳定性和耐候性，还具有易染色、易加工、外观美观的特点，深受人们青睐。
目前，亚克力板能够代替传统的玻璃材料，但是，亚克力板在长时间使用后，亚克力板表面容易会出现磨损，影响亚克力板的使用。
发明内容
为了增强亚克力导光板的耐磨性，本申请提供一种可户外使用亚克力导光板及其制备方法。
第一方面，本申请提供的一种可户外使用亚克力导光板，采用如下的技术方案：一种可户外使用亚克力导光板，其由包括以下重量份的原料制成：甲基丙烯酸乙酯50-60份、碳纳米管2-8份、过氧化二苯甲酰0.1-0.8份、阻燃剂1-9份、耐磨剂2-7份；
所述耐磨剂由包括硫化异丁烯、磷酸二正丁酯、月桂胺、硼酸、甲醛原料制成，且硫化异丁烯、磷酸二正丁酯、月桂胺、硼酸、甲醛的重量比为(9-11)：(25-35)：(20-25)：(5-8)：(1-3)。
通过采用上述技术方案，本申请的可户外使用亚克力导光板，通过原料之间的协同作用，使其具有良好的耐磨性能、阻燃性能、抗菌性能，耐磨性次数为631-654次，极限氧指数为23.8％-27.3％，紫外线阻隔率为83.1％-98.6％。
亚克力导光板的主要材料是有机玻璃，甲基丙烯酸乙酯是生产有机玻璃的原料，过氧化二苯甲酰加入到导光板的原料中，作为反应过程中的引发剂，能够引发甲基丙烯酸乙酯发生聚合反应；碳纳米管具有良好的韧性，能够拉伸，应用到导光板的原料中，能够增强导光板的韧性，由于甲基丙烯酸乙酯具有易燃的缺点，阻燃剂加入到可户外使用亚克力导光板的原料中，能够弥补甲基丙烯酸乙酯的缺点；耐磨剂能够增强可户外使用亚克力导光板的耐磨性，减少可户外使用亚克力导光板表面出现磨损。
硫化异丁烯具有优良的极压性能，磷酸二正丁酯与硫化异丁烯之间具有协同减磨、抗磨和极压的作用，月桂胺与硫化异丁烯也具有明显的协同作用，能够大幅度提高耐磨性能，硼酸应用到可户外使用亚克力导光板的原料内，能够使可户外使用亚克力导光板具有良好的热稳定性，能够在表面形成吸附膜，从而发起到减磨抗磨的作用，通过几种原料之间的协同作用，分子中同时含有S、P、N、B等极压抗磨活性元素，更加能够增强可户外使用亚克力导光板的耐磨性能。
优选的，其由包括以下重量份的原料制成：甲基丙烯酸乙酯53-57份、碳纳米管4-7份、过氧化二苯甲酰0.3-0.5份、阻燃剂2-7份、耐磨剂4-6份。
通过采用上述技术方案，对甲基丙烯酸乙酯、碳纳米管、过氧化二苯甲酰、阻燃剂、耐磨剂的重量配比进行优化，能够提高亚克力导光板的耐磨性。
优选的，所述耐磨剂采用以下方法制备：
S1：将硫化异丁烯、磷酸二正丁酯进行混合，搅拌均匀，升温至130-145℃，反应7-9h，降到室温，得到混合物；
S2：向混合物中加入月桂胺，搅拌均匀，升温至90-110℃，反应3-5h，降到室温，得到产物；
S3：向产物中加入硼酸、甲醛，搅拌均匀，升温至60-90℃，反应4-6h，制得耐磨剂。
通过采用上述技术方案，利用上述原料对耐磨剂进行制备，具有制备简便的优点，能够使耐磨剂混合的更加均匀，进而使耐磨剂更好的发挥作用。
优选的，所述阻燃剂为三氧化二锑、氢氧化铝、氢氧化镁中的一种或几种。
通过采用上述技术方案，三氧化二锑是一种白色粉末状的无机化合物，可以起到阻燃的作用；氢氧化铝是应用最广泛的阻燃剂，不仅能够阻燃，还可以防止发烟、不产生滴下物、不产生有毒气体；氢氧化镁也是优良的阻燃剂；三氧化二锑、氢氧化铝、氢氧化镁分别具有阻燃的作用，再通过原料之间的协同作用，更加能够增强阻燃效果，增强可户外使用亚克力导光板的耐高温性能。
优选的，所述可户外使用亚克力导光板中还添加了6-8份的耐磨粉、1-5份的紫外线吸收剂。
通过采用上述技术方案，耐磨粉为白色粉末，能够提高分散性，粒子表面活性好，有很强的化学惰性，耐酸碱、耐候、耐磨、抗冲击，还具有消光性，能够增强可户外使用亚克力导光板的抗UV性能；紫外线吸收剂能够吸收一部分紫外线，能够增强可户外使用亚克力导光板的抗UV性能。
优选的，所述紫外线吸收剂为3,5-二叔丁基苯酯。
通过采用上述技术方案，3,5-二叔丁基苯酯作为紫外线吸收剂，应用可户外使用亚克力导光板的原料中，能够增强抗UV性能。
第二方面，本申请提供一种可户外使用亚克力导光板的制备方法，采用如下的技术方案：
一种可户外使用亚克力导光板的制备方法，包括以下步骤：
S1：将甲基丙烯酸乙酯、过氧化二苯甲酰进行混合，进行搅拌，并混合均匀，得到有机玻璃浆料；
S2：将阻燃剂、耐磨剂加入有机玻璃浆料中，搅拌并混合均匀，得到混合浆料；
S3：将碳纳米管加入混合浆料中，搅拌均匀，升温至55-75℃，搅拌30-40min，得到混料，然后将混料放入模具中，并冷却、脱模，制得可户外使用亚克力导光板。
通过采用上述技术方案，将甲基丙烯酸乙酯、过氧化二苯甲酰先混合均匀，制得有机玻璃浆料，将阻燃剂和耐磨剂进行制备，然后再与有机玻璃浆料进行混合，有助于混合的更加均匀，同时便于阻燃剂和耐磨剂发挥更大的作用，有助于增强可户外使用亚克力导光板的耐高温性和抗磨性。
优选的，在碳纳米管加入混合浆料时，一并添加耐磨粉、紫外线吸收剂。
通过采用上述技术方案，耐磨粉、紫外线吸收剂加入到可户外使用亚克力导光板的原料中，更加能够增强耐磨性能和抗UV性。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、由于本申请采用阻燃剂和耐磨剂，耐磨剂由硫化异丁烯、磷酸二正丁酯、月桂胺、硼酸、甲醛原料制成，硫化异丁烯具有优良的极压性能，磷酸二正丁酯与硫化异丁烯之间具有协同减磨、抗磨和极压的作用，月桂胺与硫化异丁烯也具有明显的协同作用，能够大幅度提高耐磨性能，硼酸能够在表面形成吸附膜，从而发起到减磨抗磨的作用，通过几种原料之间的协同作用，更加能够增强可户外使用亚克力导光板的耐磨性能，耐磨剂加入到可户外使用亚克力导光板的原料中，能够增强可户外使用亚克力导光板的抗磨性，减少可户外使用亚克力导光板表面出现磨损，阻燃剂能够起到阻燃的作用，能够增强可户外使用亚克力导光板的耐高温性。
2、本申请中还添加了耐磨粉、紫外线吸收剂，耐磨粉耐酸碱、耐候、耐磨、抗冲击、消光性，能够增强可户外使用亚克力导光板的抗UV性，紫外线吸收剂也能够增强可户外使用亚克力导光板的抗UV性。
具体实施方式
以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。
原料甲基丙烯酸乙酯选自济南普莱化工有限公司；碳纳米管选自上海卜微应用材料技术有限公司；过氧化二苯甲酰选自山东国化化学有限公司；硫化异丁烯选自山东开普勒生物科技有限公司；磷酸二正丁酯选自北京海力杨化学科技有限公司；月桂胺选自济南博奥化工有限公司；三氧化二锑选自济宁三石生物科技有限公司；氢氧化铝选自济南祥丰伟业化工有限公司；氢氧化镁选自山东一晨生物科技有限公司；二氧化钛选自济南银润化工有限公司；PVP选自武汉聚灿生物科技有限公司；耐磨粉选自深圳市长瑞新材料有限公司；紫外线吸收剂为3,5-二叔丁基苯酯，且选自武汉孰尔生物科技有限公司。
制备例
制备例1
一种耐磨剂，其采用以下方法制备：
S1：将9Kg硫化异丁烯、25Kg磷酸二正丁酯进行混合，搅拌均匀，升温至130℃，反应7h，降到室温，得到混合物；
S2：向混合物中加入20Kg月桂胺，搅拌均匀，升温至90℃，反应3h，降到室温，得到产物；
S3：向产物中加入5Kg硼酸、1Kg甲醛，搅拌均匀，升温至60℃，反应4h，制得耐磨剂。
制备例2
一种耐磨剂，其采用以下方法制备：
S1：将10Kg硫化异丁烯、30Kg磷酸二正丁酯进行混合，搅拌均匀，升温至137℃，反应8h，降到室温，得到混合物；
S2：向混合物中加入23Kg月桂胺，搅拌均匀，升温至100℃，反应4h，降到室温，得到产物；
S3：向产物中加入6.5Kg硼酸、2Kg甲醛，搅拌均匀，升温至75℃，反应5h，制得耐磨剂。
制备例3
一种耐磨剂，其采用以下方法制备：
S1：将11Kg硫化异丁烯、35Kg磷酸二正丁酯进行混合，搅拌均匀，升温至145℃，反应9h，降到室温，得到混合物；
S2：向混合物中加入25Kg月桂胺，搅拌均匀，升温至110℃，反应6h，降到室温，得到产物；
S3：向产物中加入8Kg硼酸、3Kg甲醛，搅拌均匀，升温至90℃，反应6h，制得耐磨剂。
制备例4
一种载银纳米二氧化钛，其采用以下方法制备：
向2Kg硝酸银溶液中加入3KgPVP，搅拌2.5h，再加入10Kg二氧化钛，搅拌20min，抽滤，用水洗涤3次，升温至70℃，干燥35min，制得载银纳米二氧化钛；其中，硝酸银溶液的浓度为0.8mol/L。
制备例5
一种载银纳米二氧化钛，其采用以下方法制备：
向2.5Kg硝酸银溶液中加入3.5KgPVP，搅拌3.5h，再加入20Kg二氧化钛，搅拌30min，抽滤，用水洗涤4次，升温至80℃，干燥40min，制得载银纳米二氧化钛；其中，硝酸银溶液的浓度为0.8mol/L。
制备例6
一种载银纳米二氧化钛，其采用以下方法制备：
向3Kg硝酸银溶液中加入4KgPVP，搅拌4.5h，再加入30Kg二氧化钛，搅拌40min，抽滤，用水洗涤5次，升温至90℃，干燥45min，制得载银纳米二氧化钛；其中，硝酸银溶液的浓度为0.8mol/L。
实施例
表1实施例1-6中亚克力导光板各原料含量(单位：Kg)
实施例1
一种可户外使用亚克力导光板，其原料配比见表1所示。
其中，耐磨剂采用制备例1制备得到，阻燃剂为三氧化二锑。
一种可户外使用亚克力导光板的制备方法，包括如下步骤：
S1：将甲基丙烯酸乙酯、过氧化二苯甲酰进行混合，进行搅拌，并混合均匀，得到有机玻璃浆料；
S2：将阻燃剂、耐磨剂加入有机玻璃浆料中，搅拌并混合均匀，得到混合浆料；
S3：将碳纳米管加入混合浆料中，搅拌均匀，升温至55℃，搅拌30min，得到混料，然后将混料放入模具中，并冷却、脱模，制得可户外使用亚克力导光板。
实施例2-6
一种可户外使用亚克力导光板，其和实施例1的区别之处在于可户外使用亚克力导光板的原料配比不同，其原料配比见表1所示。
实施例7
一种可户外使用亚克力导光板，其和实施例3的区别之处在于耐磨剂的原料不同，耐磨剂采用制备例2得到。
实施例8
一种可户外使用亚克力导光板，其和实施例3的区别之处在于耐磨剂的原料不同，耐磨剂采用制备例3得到。
实施例9
一种可户外使用亚克力导光板，其和实施例7的区别之处在于阻燃剂的原料不同，阻燃剂为氢氧化铝。
实施例10
一种可户外使用亚克力导光板，其和实施例7的区别之处在于阻燃剂的原料不同，阻燃剂为氢氧化镁。
实施例11
一种可户外使用亚克力导光板，其和实施例7的区别之处在于阻燃剂的原料不同，阻燃剂由三氧化二锑、氢氧化铝原料制成，且三氧化二锑、氢氧化铝的重量配比为1:1。
实施例12
一种可户外使用亚克力导光板，其和实施例7的区别之处在于阻燃剂的原料不同，阻燃剂由三氧化二锑、氢氧化镁原料制成，且三氧化二锑、氢氧化镁的重量配比为1:1。
实施例13
一种可户外使用亚克力导光板，其和实施例7的区别之处在于阻燃剂的原料不同，阻燃剂由氢氧化铝、氢氧化镁原料制成，且氢氧化铝、氢氧化镁的重量配比为1:1。
实施例14
一种可户外使用亚克力导光板，其和实施例7的区别之处在于阻燃剂的原料不同，阻燃剂由三氧化二锑、氢氧化铝、氢氧化镁原料制成，且三氧化二锑、氢氧化铝、氢氧化镁的重量配比为1:1:1。
实施例15
一种可户外使用亚克力导光板，其和实施例14的区别之处在于制备方法不同。
一种可户外使用亚克力导光板的制备方法，包括如下步骤：
S1：将甲基丙烯酸乙酯、过氧化二苯甲酰进行混合，进行搅拌，并混合均匀，得到有机玻璃浆料；
S2：将阻燃剂、耐磨剂加入有机玻璃浆料中，搅拌并混合均匀，得到混合浆料；
S3：将碳纳米管加入混合浆料中，搅拌均匀，升温至65℃，搅拌35min，得到混料，然后将混料放入模具中，并冷却、脱模，制得可户外使用亚克力导光板。
实施例16
S1：将甲基丙烯酸乙酯、过氧化二苯甲酰进行混合，进行搅拌，并混合均匀，得到有机玻璃浆料；
S2：将阻燃剂、耐磨剂加入有机玻璃浆料中，搅拌并混合均匀，得到混合浆料；
S3：将碳纳米管加入混合浆料中，搅拌均匀，升温至75℃，搅拌40min，得到混料，然后将混料放入模具中，并冷却、脱模，制得可户外使用亚克力导光板。
表2实施例17-19中亚克力导光板各原料含量(单位：Kg)
原料
实施例17
实施例18
实施例19
有机玻璃
80
80
80
甲基丙烯酸乙酯
60
60
60
碳纳米管
8
8
8
过氧化二苯甲酰
0.8
0.8
0.8
阻燃剂
9
9
9
耐磨剂
7
7
7
耐磨粉
6
7
8
紫外线吸收剂
1
3
5
载银纳米二氧化钛
1
3
5
实施例17
一种可户外使用亚克力导光板，其和实施例14的区别之处在于可户外使用亚克力导光板的原料中还添加了耐磨粉、紫外线吸收剂、载银纳米二氧化钛，且制备方法不同：在添加碳纳米管到混合浆料时，一并添加耐磨粉、紫外线吸收剂、载银纳米二氧化钛，其原料配比见表2所示。
其中，载银纳米二氧化钛采用制备例4制备得到。
实施例18-19
一种可户外使用亚克力导光板，其和实施例18的区别之处在于原料配比不同，其原料配比见表2所示。
实施例20
一种可户外使用亚克力导光板，其和实施例18的区别之处在于载银纳米二氧化钛的原料不同，载银纳米二氧化钛采用制备例5制备得到。
实施例21
一种可户外使用亚克力导光板，其和实施例18的区别之处在于载银纳米二氧化钛的原料不同，载银纳米二氧化钛采用制备例6制备得到。
对比例
对比例1
一种可户外使用亚克力导光板，其和实施例14的区别之处在于，可户外使用亚克力导光板的原料中用等量的有机玻璃替换耐磨剂。
对比例2
一种可户外使用亚克力导光板，其和实施例14的区别之处在于，可户外使用亚克力导光板的原料中用等量的有机玻璃替换阻燃剂。
对比例3
一种可户外使用亚克力导光板，其和实施例14的区别之处在于，可户外使用亚克力导光板的原料中用等量的有机玻璃替换耐磨剂、阻燃剂。
对比例4
一种可户外使用亚克力导光板，其和实施例14的区别之处在于，耐磨剂的原料中，用等量的磷酸二正丁酯替换硫化异丁烯。
对比例5
一种可户外使用亚克力导光板，其和实施例14的区别之处在于，耐磨剂的原料中，用等量的磷酸二正丁酯替换硼酸。
对比例6
一种可户外使用亚克力导光板，其和实施例14的区别之处在于，耐磨剂的原料中，用等量的磷酸二正丁酯替换硫化异丁烯、硼酸。
性能检测试验
取实施例1-21和对比例1-5得到的部分可户外使用亚克力导光板作为制备试样，并进行下述性能检测，检测结果如表3所示。
其中，依据RCA耐磨测试方法对试样进行耐磨性的测试，依据GB/T2406-2009《塑料用氧指数法测定燃烧行为》对试样进行燃烧性能的测试，其中，极限氧指数<22属于易燃材料，极限氧指数在22-27之间属于可燃材料，极限氧指数>27属于难燃材料；依据GB/T31402-2015《塑料表面抗菌性能试验方法》对试样进行抗菌性能的检测；依据GB/T16422.3-1997《塑料实验室光源暴露试验方法》对试样进行抗UV性能的检测。
表3检测结果
从表3可以看出，本申请的可户外使用亚克力导光板，通过原料之间的协同作用，使其具有良好的耐磨性能、阻燃性能和抗菌性能，耐磨性次数为631-663次，极限氧指数为23.8％-27.6％，大肠杆菌杀菌率为80.1％-96.9％，金黄色葡萄球菌杀菌率为80.0％-97.3％，紫外线阻隔率为83.1％-99.6％。
结合实施例15和对比例2进行比较，由此可以看出，在可户外使用亚克力导光板的原料中，加入阻燃剂，明显增强了可户外使用亚克力导光板的阻燃性能。
结合实施例15和对比例1-3进行比较，由此可以看出，在可户外使用亚克力导光板的原料中，加入耐磨剂，明显增强了可户外使用亚克力导光板的耐磨性能。
结合实施例15和对比例4-6进行比较，由此可以看出，在耐磨剂的原料中加入磷酸二正丁酯和硼酸，并通过之间的协同作用，明显增强了可户外使用亚克力导光板的耐磨性能。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。
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