一种红外光反射隔热coc塑料及其制备方法和应用
阅读说明：本技术 一种红外光反射隔热coc塑料及其制备方法和应用 (Infrared light reflection heat insulation COC plastic and preparation method and application thereof ) 是由 李骏 朱琪敏 汤小苏 于 2020-12-31 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种红外光反射隔热COC塑料及其制备方法和应用。该COC塑料的原料组成包括：COC 50wt％～99.5wt％,红外反射剂0.5wt％～50wt％,抗氧剂0～1wt％,UV稳定剂0～1wt％,二氧化钛0～10wt％；红外反射剂包括颜料蓝28、颜料蓝36、颜料绿50、颜料绿60、颜料黄53、颜料棕24、颜料棕33、颜料黄164、颜料绿17、颜料棕29、颜料黑30、颜料紫16、颜料紫14中的至少一种。所述制备方法：将原料按配比混匀后通过主喂料口加入双螺杆挤出机进行挤出,得到红外光反射隔热COC塑料。该COC塑料应用于包装材料时可防止被包装物品因快速升温而变质,特别适用于包装温度敏感的成分、原料等产品。(The invention discloses an infrared light reflection heat insulation COC plastic and a preparation method and application thereof. The COC plastic comprises the following raw materials: 50-99.5 wt% of COC, 0.5-50 wt% of infrared reflecting agent, 0-1 wt% of antioxidant, 0-1 wt% of UV stabilizer and 0-10 wt% of titanium dioxide; the infrared reflecting agent includes at least one of pigment blue 28, pigment blue 36, pigment green 50, pigment green 60, pigment yellow 53, pigment brown 24, pigment brown 33, pigment yellow 164, pigment green 17, pigment brown 29, pigment black 30, pigment violet 16, pigment violet 14. The preparation method comprises the following steps: the raw materials are uniformly mixed according to the proportion and then are added into a double-screw extruder through a main feeding port for extrusion, and the infrared light reflection heat insulation COC plastic is obtained. When the COC plastic is applied to a packaging material, the packaged article can be prevented from being deteriorated due to rapid temperature rise, and the COC plastic is particularly suitable for packaging products such as temperature-sensitive components, raw materials and the like.)
技术领域
本发明涉及COC塑料领域，具体涉及一种红外光反射隔热COC塑料及其制备方法和应用。
背景技术
作为一种多功能包装材料，环烯烃共聚物(COC)树脂以其水蒸气阻隔性等优良特性而被广泛应用于许多领域。然而红外光可以穿透普通COC树脂，太阳辐射会导致包装物品快速升温而变质。
红外反射隔热技术一般被应用在涂料上，但是对于包装材料来说，涂料涂层涉及到二次加工，会增加工时和成本。因此红外反射改性COC树脂作为包装材料，可以避免二次加工，节省工时，节约成本。
下列是一些既有红外反射塑料发明。
中国专利文献CN 104177685 A提供了一种包含铁铬氧化物作为红外反射剂的黑色尼龙6塑料，但是仅包含一种红外反射剂，含量仅限制在0.5-1.5％。树脂仅包含尼龙6，颜色仅为黑色和灰色。
中国专利文献CN 100564442 C提供了一种包含红外反射金属氧化物作为颜料着色的聚甲基丙烯酸甲酯塑料。但是树脂仅包含聚甲基丙烯酸甲酯，无机颜料仅涉及颜料绿50(钴钛铁矿绿色尖晶石)、颜料绿17(氧化铬)、颜料棕29(氧化铬铁)、颜料棕35(亚铬酸铁棕色尖晶石)、颜料黑30(亚铬酸镍铁黑色尖晶石)。
中国专利文献CN 105008446 A发明了一种含红外反射颜料及稳定剂的聚碳酸酯塑料配方，旨在实现红外反射的同时提高熔体稳定性。红外反射颜料仅包含颜料棕29(氧化铬铁)，颜料绿50(钴钛铁矿绿色尖晶石)，颜料蓝28(铝酸钴蓝尖晶石)，颜料蓝36(亚铬酸钴蓝尖晶石)，氧化铬绿铬绿-黑-赤铁矿。含量仅限制在0.35％-4％。应用领域包括建筑物、机动车和轨道车辆。
在现有技术中，红外反射剂的选择比较有限，而且红外反射改性COC还没有被涉及。
目前，现有技术普遍存在以下技术问题：
1、尚未有红外隔热的COC塑料；
2、现有的红外反射塑料配色空间比较狭窄，仅能实现绿色，蓝色，棕色，黑色，灰色等色相，不能实现紫色，黄色等颜色。
3、红外反射颜料虽然可以反射红外线实现隔热，但是不能阻止紫外光造成塑料的降解。
发明内容
针对上述技术问题以及本领域存在的不足之处，本发明提供了一种红外光反射隔热COC塑料，可用作包装材料提供更好的隔热功能，并且扩大了红外反射剂的选择范围，使得红外反射可以包含更大的配色空间，产品颜色更为丰富多样，适合各种需求和应用场景。
一种红外光反射隔热COC塑料，原料组成包括：
所述红外反射剂包括颜料蓝28、颜料蓝36、颜料绿50、颜料绿60、颜料黄53、颜料棕24、颜料棕33、颜料黄164、颜料绿17、颜料棕29、颜料黑30、颜料紫16、颜料紫14中的至少一种。
本发明的红外光反射隔热COC塑料中，二氧化钛由于其白色特性一方面可用于调节产品颜色，另一方面也可起到一定的红外光反射隔热作用。
作为优选，所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂和/或亚磷酸酯类抗氧剂；
所述受阻酚类抗氧剂选自Irgnox 1010、Irgnox 1098、Irgonox 1076中的至少一种；
所述亚磷酸酯类抗氧剂选自Irgafos 168、Ultranox 626中的至少一种。
进一步优选，所述抗氧剂为质量比为1～2:1的受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂的复配物，可与UV稳定剂、红外反射剂产生更好的协同效果。
作为优选，所述UV稳定剂选自Tinuvin 326、Tinuvin 234、Tinuvin 350、CYASORBUV-5411、CYASORB UV-3638中的至少一种。
研究发现，在本发明的红外光反射隔热COC塑料体系中，当同时存在以上特殊种类的红外反射剂和上述优选的抗氧剂、UV稳定剂时，三者可发挥出更好的协同作用，使所得COC塑料具有更佳的颜色耐老化性能。
作为优选，所述的红外光反射隔热COC塑料，原料组成包括：
本发明的红外光反射隔热COC塑料中，当所述红外反射剂只使用单一组分颜料时，使用颜料黄53或颜料棕24所得产品具有更佳的红外反射能力和隔热性能。
当所述红外反射剂使用复配颜料时，所述红外反射剂优选包括颜料黄53、颜料蓝28和颜料紫16。研究发现，这三种颜料的组合具有强烈的协同作用。相比于各自单一颜料组分添加，这三种颜料组合添加所得的塑料具有更佳的红外反射能力和隔热性能。即使上述三种颜料复配形成极易吸光的黑色产品，仍保有优异的红外反射能力和隔热性能。
进一步优选，所述颜料黄53、颜料蓝28和颜料紫16的质量比为1～3:1～3:0.5～3。
本发明还提供了所述的红外光反射隔热COC塑料的制备方法，包括：将所述原料按配比混匀后通过主喂料口加入双螺杆挤出机进行挤出，得到所述的红外光反射隔热COC塑料。
作为优选，所述双螺杆挤出机的机筒温度为255～265℃，螺杆转速为250～350rpm。
作为优选，所述制备方法中，所述COC在与其它原料混合前先进行干燥除水处理。
进一步优选，所述干燥采用真空干燥，温度为95～105℃，时间为3～5h。
本发明还提供了所述的红外光反射隔热COC塑料在包装材料中的应用。所述红外光反射隔热COC塑料应用于包装材料时可防止被包装物品因快速升温而变质，特别适用于包装温度敏感的成分、原料等产品。
本发明与现有技术相比，主要优点包括：本发明的红外光反射隔热COC塑料，具有优异的水蒸气阻隔性、耐候性和颜色稳定性，并且具有优异的红外反射能力和隔热性能，能够在光照下保持低温。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的操作方法，通常按照常规条件，或按照制造厂商所建议的条件。
表1～3展示了具体实施例、对比例的COC塑料的配方以及相应的性能测试结果。如无特殊说明，各原料组分百分数均为重量百分数。
各实施例、对比例的COC塑料的制备方法：按表1～3所示配方量取各原料组分，其中COC采用Topas 8007，使用前先在真空中100℃下干燥4小时去除水分，然后于其他组分混合均匀后通过主喂料口加入双螺杆挤出机进行挤出，双螺杆挤出机采用KraussMaffeiBerstorff的ZE25，机筒温度设置为260℃，螺杆转速为300rpm，吞吐量为25kg/h。
隔热实验方法如下：将各实施例、对比例所制备的塑料粒子分别注塑成2mm厚色板，注塑温度为280℃，模具温度为80℃。在温度23℃，50％相对湿度(RH)的环境中进行红外光照升温实验。使用150W的红外线灯泡，在距离塑料色板上方20cm的地方照射10分钟，检测表面温度，作为最终温度。
表1
从表1可看出当只使用单一红外反射剂时，使用颜料黄53或颜料棕24所得到的COC塑料具有较佳的红外反射能力和隔热性能，隔热实验最终温度明显低于其他实施例、对比例。而且，本发明的颜料可以增加黄色和紫色的选择，使得红外反射可以包含更大的配色空间，产品颜色更为丰富多样，适合各种需求和应用场景。
表2
对比例2
对比例3
实施例8
COC
93％
97.4％
93％
颜料黄53
5％
4.4％
钛白粉Tipure R105
2％
2％
2％
Irgnox 1010
0.2％
0.2％
Ultranox 626
0.2％
0.2％
UV稳定剂Tinuvin 234
0.2％
0.2％
隔热实验初始温度(℃)
23
23
23
隔热实验最终温度(℃)
30
37
30
85℃，85％RH老化500小时后dE
3.2
4.1
0.4
氙灯老化500小时后dE
5.3
7.3
1.2
表2中，dE表示老化后对比老化前的色差，用Xrite公司的Ci7800型号测色仪测得，反射模式下采用D65光源以及10度观察角。氙灯老化标准按照GB 9344执行。从表2中的对比例2和实施例8可看出，用复配抗氧剂和UV稳定剂取代部分红外反射剂，COC塑料隔热性能几乎不变，体现了复配抗氧剂、UV稳定剂和红外反射剂之间对于产品红外光反射能力和隔热性能的协同作用。从表2中的对比例3和实施例8可看出，如果无红外反射剂，只加入复配抗氧剂和UV稳定剂，产品的隔热性能较差，且颜色耐湿热和耐光照老化性能均较差，这说明红外反射剂除了可以提高产品红外反射和隔热效果的同时，还可协同复配抗氧剂和UV稳定剂提高产品颜色的耐湿热和耐光照老化性能。可见，红外反射颜料/钛白粉/抗氧剂/UV稳定剂的复配配方在保持隔热性能的同时，拥有更好的耐湿热、耐光照的颜色老化稳定性。
表3
对比例4
实施例9
COC
95％
95％
颜料棕29
5％
颜料黄53
2％
颜料蓝28
2％
颜料紫16
1％
L*
29.3
28.1
隔热实验初始温度(℃)
23
23
隔热实验最终温度(℃)
39
34
表3中，L*表示色板的明暗度，越低的数值代表越深的黑色，通过Xrite公司的Ci7800型号测色仪测得，反射模式下采用D65光源以及10度观察角。根据减色补光原理，可用红黄蓝三色颜料拼出黑色。
比较表2中实施例4、5、7以及表3中对比例4、实施例9可知，颜料黄53、颜料蓝28和颜料紫16相比于各自单一颜料组分添加，这三种颜料组合添加所得的COC塑料具有更佳的红外反射能力和隔热性能。在复配形成深度黑色的情况下，产品仍保有优异的红外反射能力和隔热性能。
颜料黄53/颜料蓝28/颜料紫16复配实现了产品深黑度的同时达到了优异的红外反射和隔热效果。
此外应理解，在阅读了本发明的上述描述内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。