專利名稱：Pc陽(yáng)光板專用母料及其應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及了一種PC陽(yáng)光板專用母料和PC陽(yáng)光板的制備方法。
背景技術(shù)：
PC陽(yáng)光板是一種新型建筑材料，具有透明、質(zhì)輕、價(jià)廉的優(yōu)點(diǎn)。但其在放進(jìn)可見(jiàn)光 的同時(shí)，對(duì)紅外光即陽(yáng)光中的主要熱源光也放了進(jìn)來(lái)，即其隔熱性能較差。ATO(銻摻雜二氧化錫)是具有特殊光電性能的材料，將納米ATO均與分散到 PC(聚碳酸酯)中，可以讓PC陽(yáng)光板具有良好的透明隔熱效果。專利申請(qǐng)CN101421353A 將ATO先用高分子分散劑改性得到改性ATO顆粒，再與PC混合，并且還要加上小分子的助 劑，擠出得到PC復(fù)合材料。雖然使得ATO能夠較好的分散于PC中，但此工藝相對(duì)復(fù)雜，且 引入了另一種高分子材料，必將導(dǎo)致與PC樹(shù)脂的相容性問(wèn)題，引起界面效應(yīng)導(dǎo)致透明性下 降等。而眾所周知純PC樹(shù)脂流動(dòng)性比較差，導(dǎo)致加工比較困難，而且上述方法進(jìn)行生產(chǎn)依 然存在加工難的問(wèn)題。因此，如何找到一種將ATO既能以納米分散方式均勻混入PC陽(yáng)光板 中，但又不引入其它聚合物以導(dǎo)致PC陽(yáng)光板透明性降低，同時(shí)可以提高流動(dòng)性以易于加工 的方法，是急需的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的首要技術(shù)問(wèn)題在于提供一種PC陽(yáng)光板專用母料，該母料具有高 加工流動(dòng)性，適用于制備透明性較高、隔熱效果好的PC陽(yáng)光板。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案一種PC陽(yáng)光板專用母料，其制備方法包括以下步驟(1)將ATO粉體用質(zhì)量為ATO質(zhì)量的0. 1 10%的分散劑進(jìn)行納米化分散和改性， 得到ATO納米顆粒；所述的分散劑為硅烷偶聯(lián)劑或硬脂酸；(2)將ATO納米顆粒熔融摻混到PC樹(shù)脂中制成ATO質(zhì)量分?jǐn)?shù)在1 % 50 %的PC 陽(yáng)光板專用母料。本發(fā)明所述的ATO粉體，即銻摻雜二氧化錫，呈淺藍(lán)色，可使用市售商品，如向上 海滬正納米有限公司、甘肅文縣美迪林納米材料開(kāi)發(fā)有限公司、山東正元納米材料工程有 限公司等公司購(gòu)買(mǎi)，也可根據(jù)有關(guān)文獻(xiàn)如[《湖南科技大學(xué)學(xué)報(bào)》2005，20，(3)71]、[《表 面技術(shù)》2005，34，(4)6]、[《硅酸鹽學(xué)報(bào)》2006，34 (4)，417]以及公開(kāi)專利如CN1317803A、 CN101597022、CN101468397、CN101428849等介紹的方法如化學(xué)共沉淀法、水熱合成法、燃燒 合成法等自行制備。本發(fā)明使用的ATO粉體中銻摻雜量為1 30mol%，優(yōu)選8 IOmol%。進(jìn)一步，本發(fā)明步驟(1)中，所述分散劑的加入質(zhì)量?jī)?yōu)選為ATO質(zhì)量的0.5 5%， 最優(yōu)選為1.0%左右。本發(fā)明步驟(1)中所說(shuō)的納米化分散和改性是指先利用分散劑對(duì)ATO進(jìn)行納米改 性制得分散較好、穩(wěn)定的漿液，漿液中ATO粒徑在IOOnm以下。再將ATO漿液蒸干并研磨得 到ATO納米顆粒。
進(jìn)一步，本發(fā)明推薦所述的步驟(1)具體采用如下方法將硅烷偶聯(lián)劑和ATO粉體 加入水中攪拌得到固含量在15 55%的懸浮液，調(diào)節(jié)懸浮液pH值至9 11 ；將所得懸浮 液進(jìn)行球磨處理，得到漿液，迅速調(diào)節(jié)pH值至6 8 ；再將漿液蒸干并研磨得到ATO納米顆 粒。本發(fā)明所述的硅烷偶聯(lián)劑，是指含有易水解的Si-O-R結(jié)構(gòu)的硅烷，如可使用 KH550、KH560、KH570等型號(hào)的硅烷偶聯(lián)劑。本發(fā)明使用的硅烷偶聯(lián)劑在水中水解或與顆粒 表面發(fā)生界面反應(yīng)的最佳PH值為 4. 0。但ATO中通常含有容易解離的Cl離子，致使其懸 浮液初始PH值為2 3，“磨開(kāi)”后降到1 2 (均為ATO懸浮液固含量為15 55%時(shí))， 故球磨前只有將其PH值調(diào)為9 11才能實(shí)現(xiàn)球磨過(guò)程中pH值維持在4. 0左右，從而大大 加快界面反應(yīng)速率，大幅降低球磨分散時(shí)間，實(shí)現(xiàn)快速、高效、穩(wěn)定的納米分散。調(diào)節(jié)懸浮液 和漿液PH值可使用堿液，如常用的氫氧化鈉溶液，其濃度推薦為0. 5 2mol/L，也可以使用 氨水等常用堿液。更進(jìn)一步，本發(fā)明所述的球磨處理具體為以鋯珠為球磨珠，將所得懸浮液放入球 磨機(jī)中球磨0. 5-7. 5小時(shí)，然后除去球磨珠，得到漿液。再進(jìn)一步，我們發(fā)現(xiàn)，在球磨過(guò)程中，具有球磨珠越細(xì)，ATO粉體的裝載量就越大、 效率就越高、所得漿液的粒徑也就越小的規(guī)律，故本發(fā)明優(yōu)選使用具有高比表面的直徑 0. 1 1. 5mm鋯珠作為球磨珠，從而ATO粉體可裝至球磨珠體積1/3至1/2，高于現(xiàn)有球磨 工藝中的1/6至1/4。同時(shí)，所得漿液的顆粒平均直徑也較小，在25 50nm之間。再進(jìn)一 步，本發(fā)明中，所用球磨機(jī)的轉(zhuǎn)速在180 580rpm之間。再進(jìn)一步，優(yōu)選球磨時(shí)間為2. 5 7. 5小時(shí)。進(jìn)一步，本發(fā)明推薦所述的步驟⑴具體采用如下方法將硬脂酸和ATO粉體加 入無(wú)水乙醇中攪拌得到固含量在15 30%的懸浮液；將所得懸浮液進(jìn)行球磨處理，得到漿 液；再將漿液蒸干并研磨得到ATO納米顆粒。所述的球磨處理的具體操作和條件設(shè)置同上， 不再贅述。本發(fā)明步驟(2)中，所述的熔融摻混是指將ATO納米顆粒與PC樹(shù)脂顆粒按一定 質(zhì)量比例混合，在220 280°C的溫度條件下共混擠出，制得ATO質(zhì)量分?jǐn)?shù)在 50%的 PC陽(yáng)光板專用母料。進(jìn)一步，優(yōu)選所述的PC陽(yáng)光板專用母料中ATO質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10% 30%。本發(fā)明制得的PC陽(yáng)光板專用母料具有高流動(dòng)性的特點(diǎn)，所說(shuō)的高流動(dòng)性是指相 比于難加工的純PC樹(shù)脂，本發(fā)明所述母料穩(wěn)定時(shí)的加工扭矩降低了 50%以上，并且隨著母 料中ATO含量的增加，其加工流動(dòng)性能更好，從而使得加工難度大大降低。同時(shí)，本發(fā)明經(jīng) 分散劑處理后的ATO顆粒的尺寸在納米級(jí)，甚至顆粒平均直徑可以達(dá)到25-50nm，使得其在 PC陽(yáng)光板母料中的分散效果較好。本發(fā)明要解決的第二個(gè)技術(shù)問(wèn)題是將本發(fā)明制得的PC陽(yáng)光板母料用于制備透明 性較高、隔熱效果好的PC陽(yáng)光板。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案一種PC陽(yáng)光板的制備方法，包括如下步驟將PC陽(yáng)光板專用母料在PC樹(shù)脂中共 混稀釋，并以熔融態(tài)擠出或熱壓成不同厚度的片材(如0. lmm、0. 2mm、0. 5mm等)，即可得到 所述的PC陽(yáng)光板。
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本發(fā)明所說(shuō)的共混稀釋是指將相對(duì)高濃度的PC陽(yáng)光板母料與PC樹(shù)脂顆粒按照一 定比例混合，制備較低濃度的ATO-PC復(fù)合材料，以用于制備透明隔熱的PC陽(yáng)光板。本發(fā)明所說(shuō)的透明隔熱是指陽(yáng)光板對(duì)紅外光(波長(zhǎng)760-2600nm)的阻隔率大于 60%，而對(duì)可見(jiàn)光(波長(zhǎng)400-760nm)的透過(guò)率大于70%。本發(fā)明所說(shuō)的PC陽(yáng)光板是指由聚碳酸酯(PC)樹(shù)脂經(jīng)過(guò)加工成型得到的透明板 材。本發(fā)明制得的PC陽(yáng)光板母料中ATO的分散狀態(tài)，可用TEM即透射電鏡檢測(cè)；母料 的透明隔熱性能，可通過(guò)與純PC共混稀釋后得到的透明隔熱板材的隔熱效果或光譜響應(yīng) 來(lái)檢測(cè)。對(duì)前者，將板材覆蓋于一敞口聚苯乙烯泡沫塑料箱上，置于一盞紅外燈下一定距 離處接受照射(見(jiàn)圖1)。若板材表面溫度較純PC板材的表面溫度明顯升高，或者覆蓋有 ATO-PC板材的塑料箱的箱內(nèi)溫度較覆蓋有純PC板材的塑料箱的箱內(nèi)溫度明顯降低，即證 明ATO-PC板材的隔熱效果良好。對(duì)后者，是將板材作紫外-可見(jiàn)-近紅外光譜性能測(cè)試。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于A)PC陽(yáng)光板母料中ATO含量較高，具有高流動(dòng)性能，易于加工。B)本發(fā)明制得的ATO漿液具有納米級(jí)分散，用它制得的ATO顆粒在PC樹(shù)脂中能達(dá) 到納米級(jí)分散，從而獲得良好的分散效果。C)本發(fā)明通過(guò)先制得PC陽(yáng)光板母料，然后再將所得母料與PC樹(shù)脂以不同比例混 合生產(chǎn)不同含量的PC陽(yáng)光板，由于PC陽(yáng)光板的高流動(dòng)性能和良好的分散性，使得加工比較 簡(jiǎn)單，制得的PC陽(yáng)光板中ATO分散性好，從而使得透明性較好、隔熱效果好。


圖1為本發(fā)明中測(cè)試板材隔熱效果的裝置；其中1_紅外燈；2-AT0-PC板材；3_泡 沫塑料箱；4_錫鉬紙擋板；5-水銀溫度計(jì)；圖2中a和b分別為實(shí)施例1和實(shí)施例2所得ATO顆粒的直徑及分布；圖3為實(shí)施例4制得的ATO-PC納米復(fù)合材料的TEM圖，其中右圖為左圖的放大；圖4為實(shí)施例4中得到的Imm厚的ATO-PC板材的隔熱效果；圖5為實(shí)施例4和實(shí)施例5中得到的板材的光譜響應(yīng)圖；圖6為不同ATO含量母料的應(yīng)力-應(yīng)變曲線；圖7為不同ATO含量母料的加工扭矩即加工流動(dòng)性。
具體實(shí)施例方式以下實(shí)例進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明，但這些實(shí)例并不用來(lái)限制本發(fā)明。實(shí)施例1ATO改性將約占ATO (上海滬正納米有限公司)質(zhì)量1. 0%的分散劑KH570 (國(guó)藥 集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司)加入到蒸餾水中并攪拌，再加入ATO配置成固含量為30%的懸浮 液，用IM的NaOH溶液調(diào)節(jié)懸浮液pH至10，用球磨法改性ATO (球磨機(jī)型號(hào)QM-2SP12、球磨 珠為粒徑Imm的鋯珠、球磨機(jī)轉(zhuǎn)速380rpm、球磨時(shí)間7. 5h)得到漿液，調(diào)節(jié)pH調(diào)至8. 0左右 (漿液中ATO的顆粒直徑見(jiàn)圖2a)。再將納米分散的ATO漿液在旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀中以45°C左右 蒸干后研磨得到ATO納米顆粒。
實(shí)施例2將分散劑KH570改為KH560 (國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司)，同時(shí)使用量改為ATO 質(zhì)量的1. 8%，其它同實(shí)施例1，得到漿液調(diào)節(jié)pH調(diào)至8. 0左右(漿液中ATO的顆粒直徑見(jiàn) 圖 2b)。實(shí)施例3將0. 2g的分散劑硬脂酸加入80g無(wú)水乙醇中并攪拌，再加入20g的ΑΤ0(上海滬 正納米有限公司)，用球磨法改性ATO (球磨機(jī)型號(hào)QM-2SP12、球磨珠為粒徑Imm的鋯珠、球 磨機(jī)轉(zhuǎn)速380rpm、球磨時(shí)間2. 5h)得到ATO的無(wú)水乙醇漿液。再將納米分散的ATO漿液在 旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀中以30°C左右蒸干研磨得到ATO納米顆粒。實(shí)施例4將實(shí)施例1中得到的ATO納米顆粒以1 4的質(zhì)量比與純PC樹(shù)脂顆?；旌?，并在 塑料雙螺桿擠出機(jī)(TE-35，南京科亞化工裝備有限公司)中共混擠出，擠出機(jī)溫度設(shè)定在 240°C至280°C，水冷造粒后得到均勻混合并且ATO分散較好的母料，ATO含量為20%。再將 母料以1 19的質(zhì)量比與純PC顆粒在擠出機(jī)中稀釋共混得到ATO含量為1. 0%的ATO-PC 復(fù)合材料(ΑΤΟ在PC中的分散見(jiàn)圖3)，經(jīng)熱壓成型得到0. 4mm和Imm厚的ATO-PC板材，其 實(shí)際隔熱效果見(jiàn)圖4，光譜響應(yīng)見(jiàn)圖5?？梢?jiàn)母料確實(shí)賦予了 PC板材透明隔熱功能。實(shí)施例5其它同實(shí)施例4，但將母料以1 9的質(zhì)量比與純PC顆粒在擠出機(jī)中稀釋共混得 到ATO含量為2. 0%的ATO-PC復(fù)合材料，經(jīng)熱壓成型得到0. 4mm和Imm厚的ATO-PC板材， 其光譜響應(yīng)見(jiàn)圖5。實(shí)施例6分別將實(shí)施例1制得的ATO納米顆粒以1 99、1 19、1 9、1 4的質(zhì)量比與
純PC樹(shù)脂顆?；旌喜⒃跀D出機(jī)中共混擠出，獲得ATO含量為1. 0 %、5%、10 %和20%的母 料。用毛細(xì)管流變儀(RH7，英國(guó)BOHLIN公司)測(cè)其應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系，發(fā)現(xiàn)，ATO含量越多， 其加工流動(dòng)性能越好(見(jiàn)圖6)。HAKKE轉(zhuǎn)矩流變儀測(cè)試亦得到相似結(jié)論，S卩加工流動(dòng)性能 隨ATO含量增多而變好(圖7)。加入ATO后復(fù)合材料加工性能變好，具有重要應(yīng)用價(jià)值，這 意味著我們可以將母料直接應(yīng)用PC陽(yáng)光板的共擠層(厚 50 μ m)，制得超薄透明隔熱共擠 層，同樣能賦予PC陽(yáng)光板透明隔熱作用。
權(quán)利要求
一種PC陽(yáng)光板專用母料，所述的PC陽(yáng)光板專用母料的制備包括以下步驟(1)將ATO粉體用質(zhì)量為ATO質(zhì)量的0.1～10％的分散劑進(jìn)行納米化分散和改性，得到ATO納米顆粒；所述的分散劑為硅烷偶聯(lián)劑或硬脂酸；(2)將ATO納米顆粒熔融摻混到PC樹(shù)脂中制成ATO質(zhì)量分?jǐn)?shù)在1％～50％的PC陽(yáng)光板專用母料。
2.按權(quán)利要求1所述的PC陽(yáng)光板專用母料，其特征是所述的步驟(1)具體采用如下方 法將硅烷偶聯(lián)劑和ATO粉體加入水中攪拌得到固含量在15 55%的懸浮液，調(diào)節(jié)懸浮液 PH值至9 11 ；將所得懸浮液進(jìn)行球磨處理，得到漿液，迅速調(diào)節(jié)pH值至6 8 ；再將漿液 蒸干并研磨得到ATO納米顆粒。
3.按權(quán)利要求1所述的PC陽(yáng)光板專用母料，其特征是所述的步驟(1)具體采用如下方 法將硬脂酸和ATO粉體加入無(wú)水乙醇中攪拌得到固含量在15 30%的懸浮液；將所得懸 浮液進(jìn)行球磨處理，得到漿液；再將漿液蒸干并研磨得到ATO納米顆粒。
4.按權(quán)利要求2或3所述的PC陽(yáng)光板專用母料，其特征是所述的球磨處理具體為 以鋯珠為球磨珠，將所得懸浮液放入球磨機(jī)中球磨0. 5-7. 5小時(shí)，然后除去球磨珠，得到漿 液。
5.按權(quán)利要求4所述的PC陽(yáng)光板專用母料，其特征是所述鋯珠直徑為0.1 1. 5mm。
6.按權(quán)利要求1 3之一所述的PC陽(yáng)光板專用母料，其特征是所述分散劑的加入質(zhì)量 為ATO質(zhì)量的0.5 5%。
7.按權(quán)利要求1所述的PC陽(yáng)光板專用母料，其特征是步驟(2)所述的熔融摻混是指 將ATO納米顆粒與PC樹(shù)脂顆粒按一定質(zhì)量比例混合，在220 280°C的溫度條件下共混擠 出，制得ATO質(zhì)量分?jǐn)?shù)在1 % 50 %的PC陽(yáng)光板專用母料。
8.按權(quán)利要求1或7所述的PC陽(yáng)光板專用母料，其特征是所述的PC陽(yáng)光板專用母料 中ATO質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10 % 30 %。
9.如權(quán)利要求1所述的PC陽(yáng)光板母料在制備PC陽(yáng)光板中的應(yīng)用，所述PC陽(yáng)光板的制 備方法包括將PC陽(yáng)光板專用母料在PC樹(shù)脂中共混稀釋，并以熔融態(tài)擠出或熱壓成片材， 得到所述的PC陽(yáng)光板。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種PC陽(yáng)光板專用母料及其應(yīng)用，所述PC陽(yáng)光板專用母料的制備方法包括以下步驟(1)將ATO用質(zhì)量為ATO質(zhì)量的0.1～10％的分散劑進(jìn)行納米化分散和改性，得到ATO納米顆粒；所述的分散劑為硅烷偶聯(lián)劑或硬脂酸；所述的ATO即銻摻雜二氧化錫；(2)將ATO納米顆粒熔融摻混到PC樹(shù)脂中制成ATO質(zhì)量分?jǐn)?shù)在1％～50％的PC陽(yáng)光板專用母料。該母料具有高加工流動(dòng)性，適用于制備透明性較高、隔熱效果好的PC陽(yáng)光板。
文檔編號(hào)C09C3/04GK101921470SQ20101023829
公開(kāi)日2010年12月22日 申請(qǐng)日期2010年7月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月28日
發(fā)明者馮杰, 董紹春, 鐘明強(qiáng) 申請(qǐng)人:浙江工業(yè)大學(xué)