[发明专利]一种高透明性隔热阻燃阻紫外型聚碳酸酯材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高透明性隔热阻燃阻紫外型聚碳酸酯材料及制备方法。 

背景技术

聚碳酸酯(PC)是分子链中含有碳酸酯基的高分子聚合物，根据酯基的结构可分为脂肪族、芳香族、脂肪族-芳香族等多种类型。其中由于脂肪族和脂肪族-芳香族PC的机械性能较低，从而限制了其在工程塑料方面的应用。目前仅有芳香族PC获得了工业化生产。由于PC结构上的特殊性，现已成为五大工程塑料中增长速度最快的通用工程塑料。 

PC材料在很宽范围（-40~130℃）内有良好的力学性能（高抗冲击性和耐蠕变性），具有高透明度、良好的尺寸稳定性和电绝缘性，作为工程塑料广泛用于透明材料、电器零部件、医疗器械和机械罩壳等。 

随着PC制品的广泛使用，各行各业对PC的性能也提出了更多新的要求，如，一些直接在户外使用的装饰类产品，不仅要求其具有较高的透明性，同时还要求具备一定的防火阻燃性能；另外，对于一些户外使用的电子电气仪表防护罩，如电网计量箱，还要求其在具有较高的透明性和电气性能的前提下，同时具备对太阳光中红外线、紫外线的阻隔作用，以保证计量箱箱体内的电表及其它电子器件，免受太阳光中红外线高温、紫外线老化等破坏。 

但是，在现有的PC材料中，对于透明PC的改性应用，主要集中在具有一定散光性的LED灯罩方面，具有高透明度的同时、阻燃性能通过UL-94测试标准能达到V0级的并不多见，而且普遍存在制备工艺复杂，制备成本高的缺点。 

要使普通的非阻燃材料获得较好的防火阻燃性能，常规的做法是在此类材料中添加一定量的阻燃剂，利用阻燃剂的吸热作用、覆盖作用、抑制链反应、不燃气体的窒息作用等来达到阻燃目的。阻燃效率的好坏除了取决于阻燃剂的种类，更重要的是取决于阻燃剂在塑料基体中的分散效果。对于非透明材料的阻燃性能研究较多，而对于透明材料，尤其是具有高透明性的阻燃PC 的制备研究，目前涉及较少。 

同时，对于在户外使用的建筑装饰板、电子电气仪表防护罩等材料，不仅要求其具有一定的防火阻燃效果，同时还要求其具有一定的透明度，即要求太阳光中可见光部分有较高的透过率。但是，在太阳光中，除了有一定波长的可见光外，还在波长较小、能量较高的紫外光和波长稍长、致热性较高的红外光。如果这两种光线同样具有较高的透过率的话，会导致装饰板、防护罩后面所保护的器件在紫外光、红外光的共同作用下，发生紫外老化、热氧老化等破坏。因此，如何使建筑装饰板、电子电气仪表防护罩等材料在具有高的可见光透过率的同时，对紫外光、红外光又具有一定的阻隔作用，成为光保护材料的研究重点。 

掺铝氧化锌（ZAO）是一种新型n型半导体材料，禁带宽度为3.3eV，在可见光范围内具有较高的透光率，并对紫外光有本征吸收，对近红外光线有高度反射，广泛应用于太阳能电池板、气敏传感器、平板示显器等方面。要使ZAO半导体材料具有良好的透光性和紫外线本征吸收，就要求其禁带宽度大于可见光频率，并且在紫外光的范围内；要使ZAO半导体材料具有良好的近红外反射能力，就要求其具有一定的载流子浓度和迁移率。ZAO半导体材料可以能过调节组成比和制备工艺来实现其带隙结构、载流子浓度和迁移率的控制，从而达到其透光性、紫外线本征吸收和近红外线高度反射的相互统一。ZAO半导体材料与目前使用的铟锡氧化物（ITO）、锑锡氧化物（ATO）相比，具有生产成本低、资源丰富、无毒、稳定性好等特点，是取代ITO、ATO半导体材料的最佳材料。目前尚未有文献记载如何将ZAO与PC相结合得到一种应用广泛的阻隔太阳光热射线、同时又具有高透明性的复合材料。 

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足，提供一种高透明性隔热阻燃阻紫外型聚碳酸酯材料及制备方法，其有效地将纳米ZAO和PC复合在一起，实现具有加工性能良好、紫外线、近红外线阻隔率和可见光透过率高、生产成本低、无毒环保等优点。 

为实现上述技术目的，本发明提供的方案是：一种高透明性阻燃隔热阻紫外型聚碳酸酯材料，其组成和质量组分为：聚碳酸酯97~99.97份，阻燃剂0.01~5份，红外线吸收剂0.01~5份，紫外线吸收剂0.01~5份，分散剂0.01~1份。 

而且，所述聚碳酸酯是双酚A型聚碳酸酯，透光率为80%~90%，熔融指数范围为5~25g·10min^-1。 

而且，所述阻燃剂是无机阻燃剂、卤系阻燃剂、磷系阻燃剂、氮系阻燃剂、全氟磺酸盐类阻燃剂中的至少一种，优选为全氟磺酸盐类阻燃剂。 

而且，所述红外线吸收剂为纳米掺铝氧化锌、纳米氧化锡锑、纳米铟锡氧化物中的至少一种，但不局限于其中。