本发明涉及高分子材料技术领域，特别涉及一种色彩优良的耐候聚碳酸酯材料及其制备方法。
背景技术：
聚碳酸酯是分子结构中含有碳酸酯基的一类高分子化合物，目前只有芳香族聚碳酸酯得到产业化，应用也最广泛。pc由于具有优异的机械性能、耐热性能、光学性能被广泛用于汽车制造、光学透镜、光盘、建材、包装、医疗器械以及电子电器等领域，自工业化以来pc已成为增长速度最快的工程塑料。但pc对缺口敏感、不耐磨损、熔体熔指高不易脱模、不耐强碱和紫外线等。尤其是当聚碳酸酯的酯键受到日光的紫外线照射会断裂，导致产品颜色变化且性能下降，所以若要扩宽聚碳酸酯在户外的应用领域需要对其改性提高其耐候性。
授权公告号为cn1223278，授权公告日为1999年07月21日的中国专利公开了一种聚碳酸酯(pc)树脂组合物，此pc树脂组合物含有(a)100重量份聚磷酸酯树脂及(b)0.0001重量份或更多、但少于0.1重量份磺酸鏻盐、还含有(c)0.01至10重量份紫外线吸收剂的pc树脂组合物。
目前，耐候性pc树脂的制备主要是通过添加各种光稳定剂和紫外线吸收剂，但紫外光吸收剂通常呈白色或米黄色，由于自身能吸收一部分的紫外光而使得改性后的耐候聚碳酸酯样品的色度变黄，亮度下降，而且pc粒子本身呈现微黄色，使得制品整体的颜色色度变黄、亮度下降。
技术实现要素：
本发明的第一目的是提供一种色彩优良的耐候聚碳酸酯材料，其在一定程度上解决了现有耐候性聚碳酸酯树脂在加入提高耐候性助剂后色度变黄、亮度下降的问题，具有改善耐候聚碳酸酯的色彩，减小黄色指数，提高其亮度的优势。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种色彩优良的耐候聚碳酸酯材料，一种色彩优良的耐候聚碳酸酯材料，其特征在于，包括如下重量份的原料：
聚碳酸酯：100份；
抗氧剂：0.5-1份；
脱模剂：3份；
紫外线吸收剂：2-4份；
光稳定剂：0.5-2份；
着色剂：0.04-0.1份；
分散润滑剂：0.1-1份；
着色剂为蒽醌类有机透明蓝色染料和蒽醌类有机透明紫色染料中的一种或几种。
采用上述方案，蒽醌类有机透明染料分子上具有酚羟基，能与pc和pet上的端羟基或者端羧基发生反应，因此具有良好的相容性，蒽醌类有机透明染料与pet/pc复合材料具有良好的相容性，其在pet/pc复合材料中分散地十分均匀，对pet/pc复合材料的颜色改性具有优异的效果。
进一步优选为：包括如下重量份的原料：
聚碳酸酯：100份；
抗氧剂：1.0份；
脱模剂：3.0份；
紫外线吸收剂：3.0份；
光稳定剂：1.0份；
着色剂：0.1份；
分散润滑剂：1.0份；
着色剂为蒽醌类有机透明蓝色染料和蒽醌类有机透明紫色染料中的一种或几种。
进一步优选为：着色剂为蒽醌类有机透明蓝色染料a1、蒽醌类有机透明紫色染料a2、蒽醌类有机透明紫色染料a3中的一种或几种；a1、a2、a3分别对应德国朗盛马高列斯生产的bluerr、德国朗盛马高列斯生产的violetb、德国朗盛马高列斯生产的violet3r。
进一步优选为：着色剂为a1和a3的1:1复配。
进一步优选为：制备得到的聚碳酸酯材料老化前后的黄色指数分别为-1.8和5.2；老化前的明度l值为95.6，色度b值为0.3；老化前后的断裂伸长率为118和100，老化条件为紫外灯照射1000h。
进一步优选为：抗氧剂为重量比1：2的受阻酚类抗氧剂1010与亚磷酸酯类抗氧剂626复配而成。
进一步优选为：紫外吸收剂为苯并三唑类、三嗪类、取代丙烯腈类中的一种或多种。
进一步优选为：光稳定剂为水杨酸脂类、二苯甲酮类、苯并三唑类、三嗪类、取代丙烯腈类、草酰胺类、有机镍化合物类、受阻胺(hal)类中的一种或几种。
本发明的第二目的为提供一种色彩优良的耐候聚碳酸酯材料的制备方法。
本发明申请的上述技术目的是通过一下技术方案得以实现的：
一种色彩优良的耐候聚碳酸酯材料的制备方法，包括如下步骤：
s1：将聚碳酸酯于120℃～130℃温度下干燥3～4小时；
s2：称取配方量的经过步骤(1)干燥后的聚碳酸酯以及抗氧剂、紫外线吸收剂、脱模剂、光稳定剂、分散润滑剂和着色剂，将称取的反应原料搅拌10-30分钟，搅拌均匀后出料；s3：将步骤s2中的混合料加入双螺杆挤出机，在260～280℃的温度条件下经过熔融混炼挤出、冷却造粒；其中所述双螺杆挤出机的温度条件为：一区温度220～240℃，二区温度240～260℃、三区温度260～280℃、四区温度260～280℃、五区温度260～280℃、六区温度260～280℃，七区温度260～280℃，八区温度260～280℃，机头温度270～280℃。
进一步优选为：螺杆的长径比为36:1，主机转速为200～300r/min，真空度为-0.2～-0.5kpa。
综上所述，本发明具有以下有益效果：1、在pc中加入紫外线吸收剂和光稳定剂，紫外线吸收剂和光稳定剂是水杨酸脂类、二苯甲酮类、苯并三唑类、三嗪类、取代丙烯腈类、草酰胺类、有机镍化合物类、受阻胺(hal)类的一种或几种，在基体树脂中的分散性好，便于形成混合体系，可以使pc的耐紫外线的性能提高，减缓pc制品的黄变过程，提高其长期使用的颜色亮度，改善长期使用后聚碳酸酯制品的颜色，降低黄色指数；2、在改性pc的基础上使用a1、a2、a3三种色粉中的一种或几种进行调色，可以改善改性材料的外观颜色，其在一定程度上解决了现有耐候性聚碳酸酯树脂在加入提高耐候性助剂后色度变黄、亮度下降的问题，具有改善耐候聚碳酸酯的色彩，减小黄色指数，提高其亮度的优势；3、抗氧剂为受阻酚类抗氧剂1010与亚磷酸酯类抗氧剂626复配而成，仅需少量，二者复配便可延缓或者抑制pc大分子氧化过程的进行，阻止pc在外部环境中老化，减少老化带来的黄变效果，并延长制品的使用寿命。
具体实施方式
以下对本发明作进一步详细说明。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，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，但只要在本发明的保护范围内都受到专利法的保护。
实施例1-4，一种色彩优良的耐候聚碳酸酯材料，按照如下方法制备，配方和组分参见表1：
s1：将pc放置于120℃的鼓风干燥机中干燥4小时后按照表1中各个物料组分及其重量配比，称取经过干燥后的pc、光稳定剂、分散润滑剂、抗氧剂、着色剂，将称取的所有反应原料在高速混合机中搅拌30分钟，得到混合均匀的物料；
s2：将上述步骤中制备的混合物料送入双螺杆挤出机(长径比为36：1)中，在260-280℃的温度条件下经过熔融混炼挤出、冷却造粒，获得脱模耐候的聚碳酸酯材料成品。
其中，双螺杆挤出机的工艺条件为：一区温度220℃，二区温度240℃、三区温度260℃、四区温度280℃、五区温度280℃、六区温度280℃，七区温度280℃，八区温度280℃，机头温度270℃，主机转速为250r/min，真空度-0.3kpa。
表1实施例1-4的原料组分和含量表
其中，抗氧剂为重量比1：2的受阻酚类抗氧剂1010与亚磷酸酯类抗氧剂626复配而成；脱模剂为季戊四醇硬脂酸酯pets；紫外吸收剂为2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮；着色剂为a1和a3两种色粉以质量比1:1复配；分散润滑剂为tas-2a；光稳定剂为癸二酸双(2，2，6，6-四甲基-4-羟基哌啶)酯。
实施例5：一种色彩优良的耐候聚碳酸酯材料，与实施例3的区别在于，脱模剂的含量为2份。
实施例6：一种色彩优良的耐候聚碳酸酯材料，与实施例3的区别在于，脱模剂的含量为4份。
实施例7：一种色彩优良的耐候聚碳酸酯材料，与实施例3的区别在于，紫外线吸收剂的含量为4份。
实施例8：一种色彩优良的耐候聚碳酸酯材料，与实施例3的区别在于，光稳定剂的含量的为2份。
实施例9：一种色彩优良的耐候聚碳酸酯材料，与实施例3的区别在于，着色剂为0.1份的a1。
实施例10：一种色彩优良的耐候聚碳酸酯材料，与实施例3的区别在于，着色剂为0.1份的a2。
实施例11：一种色彩优良的耐候聚碳酸酯材料，与实施例3的区别在于，着色剂为0.1份的a3。
实施例12：一种色彩优良的耐候聚碳酸酯材料，与实施例3的区别在于，着色剂为a1和a2的1:1复配，a1和a2的总量为0.1份。
实施例13：一种色彩优良的耐候聚碳酸酯材料，与实施例3的区别在于，着色剂为a2和a3的1:1复配，a2和a3的总量为0.1份。
实施例14：一种色彩优良的耐候聚碳酸酯材料，与实施例3的区别在于，着色剂为a1、a2和a3的4:3:3复配，a1、a2和a3的总量为0.1份。
实施例15-17：一种色彩优良的耐候聚碳酸酯材料，与实施例3的区别在于，分别采用等量的单甘脂、硅油或石蜡代替季戊四醇硬脂酸酯pets。
实施例18：一种色彩优良的耐候聚碳酸酯材料，与实施例3的区别在于，抗氧剂为1.0份的受阻酚类抗氧剂1076。
实施例19：一种色彩优良的耐候聚碳酸酯材料，与实施例3的区别在于，抗氧剂为1.0份的亚磷酸酯类抗氧剂626。
实施例20：一种色彩优良的耐候聚碳酸酯材料，与实施例3的区别在于，螺杆的长径比为50:1。
实施例21：一种色彩优良的耐候聚碳酸酯材料，与实施例3的区别在于，双螺杆挤出机的工艺条件为：一区温度220℃，二区温度240℃、三区温度260℃、四区温度260℃、五区温度260℃、六区温度280℃，七区温度280℃，八区温度280℃，机头温度270℃，主机转速为300r/min，真空度-0.5kpa。
实施例22：一种色彩优良的耐候聚碳酸酯材料，与实施例3的区别在于，双螺杆挤出机的工艺条件为：一区温度240℃，二区温度260℃、三区温度280℃、四区温度280℃、五区温度280℃、六区温度260℃，七区温度260℃，八区温度260℃，机头温度270℃，主机转速为200r/min，真空度-0.2kpa。
实施例23：一种色彩优良的耐候聚碳酸酯材料，与实施例3的区别在于，双螺杆挤出机的工艺条件为：一区温度240℃，二区温度260℃、三区温度280℃、四区温度280℃、五区温度280℃、六区温度270℃，七区温度270℃，八区温度270℃，机头温度270℃，主机转速为200r/min，真空度-0.2kpa。
性能测试及评价
为了测试和评价本发明申请的实施例的性能，制备了如下对比例作为对照样。对比例1-3的制备方法如实施例3，各组分及含量参见表2。
表2对比例1-3的原料组分及含量表
其中，抗氧剂为重量比1：2的受阻酚类抗氧剂1010与亚磷酸酯类抗氧剂626复配而成；脱模剂为季戊四醇硬脂酸酯pets；紫外吸收剂为2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮；着色剂为a1和a3两种色粉以质量比1:1复配；分散润滑剂为tas-2a；光稳定剂为癸二酸双(2，2，6，6-四甲基-4-羟基哌啶)酯。
测试对象为：实施例1-4、实施例9-14和对比例1-3；测试项目、测试标准和测试条件如表3所示；测试结果如表4和表5所示。
表3性能测试条件及标准
表4实施例1-4、对比例1-3的性能测试结果
从实施例1-4的试验结果可知，随着抗氧剂和紫外线吸收剂含量增加，氙灯老化测试中的黄色指数逐渐减小，热老化后试样的断裂伸长率提高，说明样品的耐紫外和耐老化性能明显改善。本发明中添加了复配的着色剂用以改善制品的外观色彩，从实施例1至实施例4的组份配比可知，随着复配着色剂的添加量增大，虽然样品的明度l值有一定程度下降、但样品的初期黄色指数和色度b值则明显下降。通过各种助剂间的配合起到了增效的作用，最终得到一种色彩优良的耐候性的聚碳酸酯材料。
表5实施例3、实施例9-14的性能测试结果
根据实施3和实施例9-14的试验结果可知，单独采用着色剂a1、a2或a3进行颜色优化，其对pc制品的颜色的优化效果比着色剂复配时的效果较差。具体的结果体现在黄色指数上为：单独采用着色剂a1、a2或a3的pc制品老化前后的黄色指数均最大，a2和a3复配次之，a1、a2、a3复配和a1、a2复配再次之，a1和a3复配时黄色指数最小。尽管添加复配后的着色剂在明度l值上有一定的下降，但是色度b值有明显的降低，其中a1、a3复配时色度b值最低。以上结果均表明a1和a3复配时得到的着色剂对pc制品的颜色改性效果最佳。