本发明涉及一种新材料，具体涉及一种聚丙烯自发光材料及其制备方法。
背景技术
目前应用于可见光显示方面的材料主要有电致发光材料和光致发光材料，其中光致发光材料由于不需要特殊的激励场而比电致发光材料具有一定的优势，特别是如果激发与发射光谱均落在可见光波段，当黑暗降临或突然照明断电时，光致发光材料可以将蓄积的可见光激发能转化为可见光发射，起到应急显示的作用，主要用于隐蔽照明和安全标识等。
现有技术的夜光塑胶，通常是在塑胶制品表面涂覆夜光涂料，镶嵌或粘贴发光体等方法，例如：中国专利申请cn107141926a公开了一种自发光广告用的印刷涂料及其制备方法，该印刷涂料包括丙烯酸树脂、稀土发光粉、聚乙烯蜡、乙酸丙酯、环氧树脂、丙二醇甲醚醋酸酯、碳酸二甲酯、增稠剂、活性稀释剂、流平剂、防腐剂、有机溶剂和表面疏水抗粘助剂；该印刷涂料可用于户外广告牌、交通设施指示牌等领域，具有附着力强、耐候性好的优势，但是改良后的涂料虽然可以延长附着时间，但是并不能克服这一问题。因此，也有专利针对这一问题制备出自发光复合材料，如中国专利申请cn104341606a公开了一种稀土长效夜光塑胶颗粒，该夜光塑胶颗粒由pvc稀土发光颗粒、pvc颗粒表面皱褶网、半透明塑胶层组成，可以实现塑胶运动场在光线差的情况下长时发光的目的，用半透明的pvc加入稀土长效夜光材料制成pvc稀土发光颗粒，将pvc稀土发光颗粒表面热压成皱褶网状结构，更好地将半透明塑胶层包裹在pvc稀土发光颗粒上，不仅能很好的保护pvc稀土发光颗粒，又能够通过胶液粘合成发光的塑胶运动场地。中国专利申请cn107033786a公开了一种高分子发光环保材料，包括三异丙醇胺、无机色粉、高分子吸水树脂、碳酸钙、钛白粉、玻璃纤维、发光颜料、聚氨酯、载体树脂、去离子水；采用无机色粉与发光颜料同时添加到环保材料中，既环保又有发光的功效，同时添加的高岭土和玻璃纤维增强了粘结性，提高了耐磨效果，延长了使用寿命。然而发光颜料，尤其是稀土粒子不易分散，将其直接混入聚丙烯存在粒子分散不均匀的问题，即会影响材料的透过率，还会导致图案的局部偏暗等问题，而且发光颜料的用量过多，会降低材料的性能，用量过少，达不到目标效果。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是针对上述缺陷，提供一种聚丙烯自发光材料及其制备方法。该复合材料性能高、品质好，在黑暗中可持续20小时以上的余晖，无毒无害无放射性，吸光、放光可无限次重复，具有力学性能优异、吸光储能性能良好、自发光时间长、抗老化的优势；并且制备方法简单、易控。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种聚丙烯自发光材料，包括以下组分：聚丙烯、稀土发光粉、马来酸酐、钛白粉、润滑剂、蒙脱土、淀粉醚和滑石粉。
进一步，按重量份计，包括：聚丙烯60-80份、稀土发光粉10-20份、马来酸酐15-30份、钛白粉3-8份、润滑剂6-10份、蒙脱土1-2份、淀粉醚0.1-1份和滑石粉2-5份。
进一步，按重量份计，包括聚丙烯65-75份、稀土发光粉13-18份、马来酸酐20-28份、钛白粉4-6份、润滑剂7-9份、蒙脱土1-2份、淀粉醚0.2-0.5份和滑石粉3-4份。
更进一步，按重量份计，包括聚丙烯70份、稀土发光粉15份、马来酸酐25份、钛白粉5份、润滑剂8份、蒙脱土1份、淀粉醚0.3份和滑石粉4份。
进一步，所述聚丙烯为六方的β晶型等规聚丙烯。
更进一步，所述β晶型聚丙烯的等规度在92-94％。
更进一步，所述β晶型聚丙烯的制备方法为：将聚丙烯和β晶型成核剂混合均匀后，加入双螺杆挤出机，在180-200℃熔融造粒。
进一步，聚丙烯和β晶型成核剂的质量比为(99.0-99.9):(1-0.1)。
进一步，所述稀土发光粉为srmgal4o8:eu,dy。
更进一步，所述稀土发光粉的粒径为0.5-5μm。
进一步，所述润滑剂选自芥酸酰胺、油酸酰胺中的一种或多种。
本申请还提供了一种聚丙烯自发光材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按重量份计取各组分进行备料；
(2)稀土发光粉、滑石粉、蒙脱土按等量递增原则混合均匀，得混合物a；
(3)将混合物a、马来酸酐和润滑剂在70-80℃下混合均匀，得混合物b；
(4)将β晶型聚丙烯、混合物b、钛白粉和淀粉醚在70-80℃下混合均匀后投入双螺杆挤出机挤
出造粒。
进一步，步骤(4)中，挤出工艺为一区170～180℃、二区170～180℃、三区180～190℃、四区180～190℃、五区190～200℃、六区200～210℃、七区190～200℃、八区180～190℃、九区170～180℃、十区170～180℃。
进一步，步骤(4)中，挤出机的主机转速为350～450rpm；主喂料喂料转数为20～30rpm。
聚丙烯是由丙烯聚合而制得的一种热塑性树脂，无毒、无味、密度小，具有良好的介电性能和高频绝缘性且不受湿度影响，常见的酸、碱等有机溶剂对它几乎不起作用；具有许多优良特性，如良好的力学性能，良好的成型加工性能，高的耐热性，与绝大多数化学药品不反应，透明性好等。本申请的聚丙烯自发光材料采用β晶型聚丙烯和稀土发光粉共混制备，并辅以马来酸酐、钛白粉、润滑剂、蒙脱土、淀粉醚和滑石粉。其中，聚丙烯选择β晶型聚丙烯(β-pp)，β-pp是一种热力学不稳定而动力学稳定的晶体结构，具有较高的热变形温度和较好的低温冲击强度，并且在高速拉伸下显示较高的韧性和延展性，不易脆裂等独特性能。稀土发光粉选用长余辉发光粉srmgal4o8:eu,dy，与sral2o4:eu,dy相比，具有更高的亮度和更长的余辉时间，是sral2o4:eu,dy的进一步提升。马来酸酐又称顺丁烯二酸酐(mah)，简称顺酐，室温下为有酸味的无色或白色固体，它可以极大地改善填料和聚丙烯的亲和性，能够有效的增强填料在聚丙烯中的分散，提高填充聚丙烯的拉伸和冲击性能。钛白粉具有非常好的化学稳定性、热稳定性、无毒性、非迁移性，添加钛白粉(tio2)可以提高复合材料的抗老化性能，和稳定性；润滑剂选自芥酸酰胺、油酸酰胺中的一种或多种，可以提高产品表面的动态和静态摩擦系数，提高易加工性和包装作业效率，提高产品的手感和光洁度。蒙脱土是一类由纳米厚度的表面带负电的硅酸盐片层，依靠层间的静电作用而堆积在一起构成的土状矿物，其晶体结构中的晶胞是由两层硅氧四面体中间夹一层铝氧八面体构成。具有独特的一维层状纳米结构和阳离子交换性特性，添加蒙脱土可以提高聚丙烯的物性，如拉伸、弯曲强度、抗冲击、热变形温度；淀粉醚即醚化淀粉，是淀粉分子中的羟基与反应活性物质反应生成的淀粉取代基醚，加入微量淀粉醚可以提高产品的流动性和抗屈服性。滑石粉具有润滑性、抗黏、助流、耐火性、抗酸性、绝缘性、熔点高、化学性不活泼、遮盖力良好、柔软、光泽好、吸附力强等优良的物理、化学特性，添加滑石粉可以提高复合材料的耐热性、均匀性及力学性能；
除此之外，本申请的制备方法采用分批加入、多次混合的挤出工艺，这样可以保证不同组分之间的混合均匀度，从而保证了复合材料的质量问题，保证了复合材料的均匀度和稳定性，尤其是保证了稀土发光粉在复合材料中的分散性。本申请的原料选取、组分含量、混合方法、反应温度等，都是经过长期复杂的实验得到的，是上述众多因素的协同作用共同支撑起本发明的有益效果。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明做进一步阐述。这些实施例仅是出于解释说明的目的，而不限制本发明的范围和实质。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应视为属于本发明的保护范围。
其中，聚丙烯购于北京华威锐科化工有限公司，编号hwg12437，熔融指数2.2；稀土发光粉购于惠州荧光塑胶颜料有限公司；马来酸酐购于北京华威锐科化工有限公司，编号sm13585-2；钛白粉购于南京钛白化工有限责任公司；润滑剂购于常州金普莱斯新材料科技有限公司；蒙脱土购于郑州海源化工原料有限公司；淀粉醚购于山东宏顺新材料有限公司；滑石粉购于广州艺峰矿业科技有限公司。
实施例1
一种聚丙烯自发光材料，包括以下组分：聚丙烯、稀土发光粉、马来酸酐、钛白粉、润滑剂、蒙脱土、淀粉醚和滑石粉。
其中，聚丙烯为等规度在92-94％的β晶型等规聚丙烯，制备方法为：将聚丙烯和β晶型成核剂按质量比为99.3:0.7混合均匀后，加入双螺杆挤出机，在180-200℃熔融造粒。稀土发光粉为srmgal4o8:eu,dy，粒径为0.5-5μm。润滑剂为油酸酰胺。
制备方法：(1)按重量份计取各组分进行备料；
(2)稀土发光粉、滑石粉、蒙脱土按等量递增原则混合均匀，得混合物a；
(3)将混合物a、马来酸酐和润滑剂在70-80℃下混合均匀，得混合物b；
(4)将β晶型聚丙烯、混合物b、钛白粉和淀粉醚在70-80℃下混合均匀后投入双螺杆挤出机挤出造粒。
其中，步骤(4)中，挤出工艺为一区170～180℃、二区170～180℃、三区180～190℃、四区180～190℃、五区190～200℃、六区200～210℃、七区190～200℃、八区180～190℃、九区170～180℃、十区170～180℃；主机转速为350～450rpm；主喂料喂料转数为20～30rpm。
实施例1的原料配比参见表1。
对比例1
对比例的制备方法同实施例1相同，原料配比不同。具体参见表1。
表1实施例1和对比例1中原料配方表
实施例1和对比例1制备得到的聚丙烯自发光材料的性能测试结果见表2。
表2实施例1和对比例1性能测试结果
备注：拉伸强度实验：按照iso527测试标准测试。
弯曲强度实验：按照iso178测试标准测试。
简支梁无缺口冲击强度实验：按照iso179测试标准测试。
余辉时间是光照20min后，在黑暗中发光时间；照射条件为常用光源d65,1000lux。
实施例2
一种聚丙烯自发光材料，按重量份计，包括聚丙烯70份、稀土发光粉15份、马来酸酐25份、钛白粉5份、润滑剂8份、蒙脱土1份、淀粉醚0.3份和滑石粉4份。
其中，聚丙烯为等规度在92-94％的β晶型等规聚丙烯，制备方法为：将聚丙烯和β晶型成核剂按质量比为99.3:0.7混合均匀后，加入双螺杆挤出机，在180-200℃熔融造粒。稀土发光粉为srmgal4o8:eu,dy，粒径为0.5-5μm。润滑剂为油酸酰胺。
制备方法1：
(1)按重量份计取各组分进行备料；
(2)稀土发光粉、滑石粉、蒙脱土按等量递增原则混合均匀，得混合物a；
(3)将混合物a、马来酸酐和润滑剂在70-80℃下混合均匀，得混合物b；
(4)将β晶型聚丙烯、混合物b、钛白粉和淀粉醚在70-80℃下混合均匀后投入双螺杆挤出机挤出造粒。
其中，步骤(4)中，挤出工艺为一区170～180℃、二区170～180℃、三区180～190℃、四区180～190℃、五区190～200℃、六区200～210℃、七区190～200℃、八区180～190℃、九区170～180℃、十区170～180℃；主机转速为350～450rpm；主喂料喂料转数为20～30rpm。
对比方法1：
(1)按重量份计取各组分进行备料；
(2)稀土发光粉、滑石粉、蒙脱土、马来酸酐和润滑剂按等量递增原则混合均匀，得混合物a；
(3)将β晶型聚丙烯、混合物a、钛白粉和淀粉醚在70-80℃下混合均匀后投入双螺杆挤出机挤出造粒。
其中，步骤(2)中，挤出工艺为一区170～180℃、二区170～180℃、三区180～190℃、四区180～190℃、五区190～200℃、六区200～210℃、七区190～200℃、八区180～190℃、九区170～180℃、十区170～180℃；主机转速为350～450rpm；主喂料喂料转数为20～30rpm。
对比方法2：
(1)按重量份计取各组分进行备料；
(2)稀土发光粉、滑石粉、蒙脱土、马来酸酐、润滑剂、β晶型聚丙烯、钛白粉和淀粉醚混合均匀后投入双螺杆挤出机挤出造粒。
其中，步骤(2)中，挤出工艺为一区170～180℃、二区170～180℃、三区180～190℃、四区180～190℃、五区190～200℃、六区200～210℃、七区190～200℃、八区180～190℃、九区170～180℃、十区170～180℃；主机转速为350～450rpm；主喂料喂料转数为20～30rpm。
对比方法3：
(1)按重量份计取各组分进行备料；
(2)稀土发光粉、滑石粉、蒙脱土按等量递增原则混合均匀，得混合物a；
(3)将混合物a、马来酸酐和润滑剂在常温下混合均匀，得混合物b；
(4)将β晶型聚丙烯、混合物b、钛白粉和淀粉醚在常温下混合均匀后投入双螺杆挤出机挤出造粒。
其中，步骤(4)中，挤出工艺为一区170～180℃、二区170～180℃、三区180～190℃、四区180～190℃、五区190～200℃、六区200～210℃、七区190～200℃、八区180～190℃、九区170～180℃、十区170～180℃；主机转速为350～450rpm；主喂料喂料转数为20～30rpm。
表3制备方法对复合材料性能的影响
实施例3
一种聚丙烯自发光材料，按重量份计，包括聚丙烯80份、稀土发光粉20份、马来酸酐15份、钛白粉3份、润滑剂10份、蒙脱土1份、淀粉醚1份和滑石粉5份。
其中，聚丙烯为等规度在92-94％的β晶型等规聚丙烯，制备方法为：将聚丙烯和β晶型成核剂按质量比为99.3:0.7混合均匀后，加入双螺杆挤出机，在180-200℃熔融造粒。稀土发光粉为srmgal4o8:eu,dy，粒径为0.5-5μm。润滑剂为油酸酰胺。
制备方法：(1)按重量份计取各组分进行备料；
(2)稀土发光粉、滑石粉、蒙脱土按等量递增原则混合均匀，得混合物a；
(3)将混合物a、马来酸酐和润滑剂在70-80℃下混合均匀，得混合物b；
(4)将β晶型聚丙烯、混合物b、钛白粉和淀粉醚在70-80℃下混合均匀后投入双螺杆挤出机挤出造粒。
其中，步骤(4)中，挤出工艺为一区170～180℃、二区170～180℃、三区180～190℃、四区180～190℃、五区190～200℃、六区200～210℃、七区190～200℃、八区180～190℃、九区170～180℃、十区170～180℃；主机转速为350～450rpm；主喂料喂料转数为20～30rpm。
实施例4
一种聚丙烯自发光材料，按重量份计，包括聚丙烯60份、稀土发光粉10份、马来酸酐30份、钛白粉8份、润滑剂6份、蒙脱土2份、淀粉醚0.1份和滑石粉2份。
其中，聚丙烯为等规度在92-94％的β晶型等规聚丙烯，制备方法为：将聚丙烯和β晶型成核剂按质量比为99.3:0.7混合均匀后，加入双螺杆挤出机，在180-200℃熔融造粒。稀土发光粉为srmgal4o8:eu,dy，粒径为0.5-5μm。润滑剂为芥酸酰胺。
制备方法：(1)按重量份计取各组分进行备料；
(2)稀土发光粉、滑石粉、蒙脱土按等量递增原则混合均匀，得混合物a；
(3)将混合物a、马来酸酐和润滑剂在70-80℃下混合均匀，得混合物b；
(4)将β晶型聚丙烯、混合物b、钛白粉和淀粉醚在70-80℃下混合均匀后投入双螺杆挤出机挤出造粒。
其中，步骤(4)中，挤出工艺为一区170～180℃、二区170～180℃、三区180～190℃、四区180～190℃、五区190～200℃、六区200～210℃、七区190～200℃、八区180～190℃、九区170～180℃、十区170～180℃；主机转速为350～450rpm；主喂料喂料转数为20～30rpm。
本申请的技术方案，各个环节衔接紧密，搭配合理，缺一不可，这种特定的组合构成的制造方法，产生了明显的协同增效作用。
以上所述仅为本申请的优选实施例，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。