[发明专利]可激光标记的有机/无机聚丙烯复合材料及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种可激光标记的有机‑无机聚丙烯复合材料及其制备方法与应用，属于高分子聚丙烯复合材料及激光标记领域。采用溶剂辅助超声剥离法制备BNNSs，随后将BNNSs在850℃空气中进行热处理6h，BNNSs热氧化，得到BNNSs‑OH。BNNSs‑OH添加到聚丙烯中，采用熔融共混的方法制备聚丙烯复合材料。通过激光标记对比及各项测试对比选择合适的配方，制备激光标记性能优异的聚丙烯标记材料。利用激光打标机对聚丙烯复合材料进行表面激光辐射处理产生黑色标记图案，有效的降低了成本，实现了聚丙烯复合材料的连续、环保、高效大规模的标记。

技术领域

本发明属于高分子材料领域，具体涉及一种可激光标记的有机/无机聚丙烯复合材料及其制备方法与应用。

背景技术

聚丙烯的结晶度高，结构规整，因而具有优良的力学性能，良好的耐热性，其制品能在100℃以上温度进行消毒灭菌，在不受外力的条件下，150℃也不变形。聚丙烯的化学稳定性很好，除能被浓硫酸、浓硝酸侵蚀外，对其它各种化学试剂都比较稳定，适合制作各种化工管道和配件，防腐蚀效果良好。聚丙烯的高频绝缘性能优良，由于它几乎不吸水，故绝缘性能不受湿度的影响。它有较高的介电系数，且随温度的上升，可以用来制作受热的电气绝缘制品。它的击穿电压也很高，适合用作电气配件等，抗电压、耐电弧性好。

聚丙烯材料在一些特定的应用场合，需要对其表面进行标记，提供产品生产日期、有效期、序列号以及公司logo等信息。但其激光标记效果并不理想，聚丙烯本身不吸收1064nm波长，所以在激光打标机的辐照下不能碳化。因此，实现对聚丙烯材料及其产品的方便、快捷以及高效标记和识别具有重要的研究意义。

激光标记技术是一种新兴且发展迅速的激光技术，按照电脑程序给出的图案化或文字化指令对材料表面区域进行选择性的扫描辐照，材料表面受到辐照的区域可以吸收激光能量受热发生热-化学变化，导致黑色印记的形成。通过电脑端软件设计多种图案与控制脉冲激光，可以产生丰富多彩的文字、图形、符号、条形码以及图像等标记图案。激光标记无需油墨，也不需要油墨印标技术的高强度能量干燥过程，并且无需溶剂，因此更具有环境友好性。由于其标记快速、耐久性优异、对比度高以及环境友好的特性，广泛应用于塑料高分子、金属以及陶瓷等各种材料的表面标记。实际上激光标记已广泛地应用于电子元件、绝缘、塑料以及包装等领域。通过改变激光束的操作参数如扫描速度、电流、光斑尺寸以及线宽度等，可以调控材料表面的激光标记效果，包括表面粗糙度、标记的对比度和清晰度以及色差等。

激光敏感添加剂一般是对激光敏感的无机氧化物颗粒，如云母、氧化铋以及二氧化钛等，这些无机的氧化物颗粒分散在塑料树脂中，能够有效吸收激光的能量，自身发生光-化学变化，同时吸收的能量使颗粒周围聚合物分子链发生热解炭化，形成黑色标记，达到激光标记的效果，这是传统激光标记的机理。传统的激光添加剂为无机氧化物添加剂，其与聚合物基质的相容性不佳，而且有些无机氧化物添加物会改变聚合物基体颜色甚至降低聚合物本身的力学性能。例如氧化铋添加物带有毒性，而且由于本身性质在熔融共混过程中颗粒分散性不均匀。

发明内容

本发明提供了一种有机-无机聚丙烯复合材料及其制备方法，利用功能化氮化硼纳米片良好的导热性能和介电性能将其添加进聚丙烯中可以形成导热通路，功能化氮化硼纳米片吸收激光能量，光热转换，热量很好的在聚丙烯基体传递。该制备方法得到的高强度、高疏水性、高导热性和高介电性能的聚丙烯复合材料，经过脉冲激光辐照能够在表面产生高对比度和清晰度的黑色标记，可实现激光辐照下的快速、高效以及无损伤标记，适合高分子聚丙烯复合材料的商品信息标记、识别以及表面修饰等领域的应用。

本发明不需要预先设计图案化的模具或基底，不需要使用特殊的化学试剂和刻蚀技术，不产生环境污染，将功能化氮化硼纳米片引入到现有常见的聚丙烯材料结构中，制备得到有机-无机聚丙烯复合材料，利用新兴起来的激光标记技术，对聚丙烯材料进行快速、高效的激光标记，以解决现有聚丙烯标记技术存在的上述问题，从而实现简化工艺，可控标记与识别。

本发明的技术方案如下：