本发明属于热塑性高分子材料技术领域，特别涉及一种新型发泡光扩散pc材料及其制备方法。
背景技术：
聚碳酸酯(polycarbonate，简称pc)是在分子链中含有碳酸酯的一类高分子化合物的总称，并且通常是通过多元酚诸如双酚a(bpa)与光气(碳酰氯)反应得到的。聚碳酸酯具有许多期望的性质，例如热稳定性、良好的电性质和较高的冲击强度，这使得其在商业和工业中有较大的应用价值。
为了增加pc的光扩散性能，目前用于照明设备中的pc材料通常都添加有光扩散剂，其采用物理混合法将pc材料与光扩散剂共混后得到具有一定光扩散性能的改性pc材料。然而，在实际混合过程中，光扩散剂与pc材料的相容性差，此外，当光扩散剂加入至pc材料中后，制得的改性pc材料的抗冲击性能则会大幅下降，同时该改性pc在制备过程中光扩散剂容易扬尘，进而会危害作业人员的身体。
技术实现要素：
针对现有技术存在的不足，本发明的第一个目的在于提供一种新型发泡光扩散pc材料，其采用发泡剂生产发泡pc，泡孔均一且发泡密度可控，与此同时使用扩链剂和相容剂，使得制得的发泡光扩散pc材料不仅具有优良的光扩散性，还具有优良的抗冲击性。
本发明的第二个目的在于提供一种新型发泡光扩散pc材料的制备方法，其制得的发泡光扩散pc材料具有良好的光扩散性和抗冲击性。
为实现上述第一个目的，本发明提供了如下技术方案：
一种新型发泡光扩散pc材料，包括如下重量份数的组分：
通过采用上述技术方案，本发明利用发泡剂在聚碳酸酯中形成均一的泡孔，使得聚碳酸酯分子之间存在一定数量的反射弧面，光线照射至反射弧面上发生不同角度的折射，进而达到扩散光线的效果，以此取代传统的光扩散剂，以免发泡光扩散pc材料在制备过程中因使用光扩散剂而产生较多的扬尘，进而减小对人体以及环境的危害；
其中，发泡剂在相容剂和润滑剂的作用下，能够均匀的分散于聚碳酸酯分子中，另外由于扩链剂的加入能够促使聚碳酸酯的分子链扩散延长，从而便于聚碳酸酯的固化成形，使得聚碳酸酯能够形成完整的聚合物网络，相对于短链结构，本发明的聚碳酸酯具有良好的结构稳定性，进而能够有效改善聚碳酸酯的抗冲击性能；与此同时，网络状的聚碳酸酯分子能够更好的对均匀分散后的发泡剂加以有效锁定，由此生成的泡孔更为均一，从而有效提高了聚碳酸酯的光扩散性；
由于发泡剂通常具有一定的表面活性，抗氧剂的添加在一方面能够在聚碳酸酯制备过程中对发泡剂的氧化加以抑制，保证发泡剂的稳定性，另一方面能够改善制备所得的发泡光扩散pc材料的抗氧化性能，延长发泡光扩散pc材料的使用时间；
综上，本发明制得的发泡光扩散pc材料具有良好的光扩散性、抗冲击性和抗氧化性。
进一步地，所述发泡剂为具有核壳结构的发泡剂，所述核壳结构中以pmma作为外壳，以纳米碳颗粒作为内核。
通过采用上述技术方案，pmma即为聚甲基丙烯酸甲酯，其熔点高于聚碳酸酯的熔点，因而使用pmma作为发泡剂的外壳，能较好的保护纳米碳颗粒，使得纳米碳颗粒分散均匀后再进行发泡。同时pmma与聚碳酸酯的相容性较强，有利于发泡剂均匀的混合在聚碳酸酯中，从而提高了泡孔分布的均匀程度；
纳米碳颗粒能够与氧反应生成二氧化碳，结合注塑机中低压状态，使得二氧化碳从聚碳酸酯体系中析出，在注塑冷却的过程中形成了均一的泡孔，以此完成聚碳酸酯的发泡。其产生的二氧化碳本身没有刺激性气味，由此减少了聚碳酸酯在制备过程中有毒气体的产生；另外二氧化碳稳定性强，不与聚碳酸酯和其他组分发生物理化学反应，使得成型的泡孔的孔径均匀，保证聚碳酸酯良好的光扩散性。
进一步地，所述相容剂为马来酸酐接枝相容剂。
通过采用上述技术方案，马来酸酐接枝相容剂通过引入强极性反应性基团，其与聚碳酸酯的相容性较好，同时具有大量的柔性基团以提高聚碳酸酯的韧性，是一种高分子界面偶联剂、相容剂、分散促进剂以及增韧剂，由此能够促使发泡剂较好的分散于聚碳酸酯中，同时能够促使扩链剂快速有效的对聚碳酸酯的分子链进行加长，使得制得的发泡光扩散pc材料具有良好的光扩散性能和抗冲击性能。
进一步地，所述扩链剂为异腈酸酯衍生物。
通过采用上述技术方案，异腈酸酯衍生物中均具有异腈酸酯基(-n＝c＝o)，该异腈酸酯基是一个高度不饱和的活性基团，其与具有活泼氢的相容剂的反应活性较高，尤其与马来酸酐接枝相容剂能够发生协同作用，快速增加聚碳酸酯的链长；除此之外，异腈酸酯还是一类重要的有机合成中间体，其制备方便，以此方便对该组分的获取，具有良好的实用性。
进一步地，所述润滑剂为硬脂酸钙、乙撑双硬脂酰胺和季戊四醇硬脂酸酯中一种。
通过采用上述技术方案，硬脂酸钙、乙撑双硬脂酰胺和季戊四醇硬脂酸酯均为白色固态状的润滑剂，以此能够减少其对发泡光扩散pc材料的色泽的影响，便于其均匀分散于各物质之间，相对于液体状的润滑剂，能够降低出现板结的现象；此外，其均具有优良的耐高温性，以免其在注塑过程中发生降解的可能。
为实现上述第二个目的，本发明提供了如下技术方案：一种新型发泡光扩散pc材料的制备方法，包括以下步骤：
①、按设定的重量份称取各组分，并将称取的组分进行干燥；
②、将干燥处理后的各组分放入高速混合机中充分混合，得到混合料；
③、将步骤②得到的混合料加入到注塑机的料斗中，经注塑加工得到发泡光扩散pc材料。
通过采用上述技术方案，先对各组分加以干燥，以免组分存在潮解现象，保证组分本身的优良的性能；随后再对干燥后的组分进行混合，以此使得各组分之间的能够在注塑前混合均匀，保证各组分之间能够较好的发挥实际作用，其操作简单，使得制得的发泡光扩散pc材料具有良好的光扩散性能和抗冲击性能。
进一步地，步骤②中，注塑机采用的工艺条件为：一区240-260℃，二区260-280℃，三区260-280℃，四区260-280℃，五区260-280℃。
通过采用上述技术方案，经过大量实验验证，当注塑机的工艺条件设置成上述的温度时，各组分在上述条件下能得到充分混合，使得其制备的发泡光扩散pc材料的光扩散性和抗冲击性能达到最优。
进一步地，步骤②中，注塑机的注塑压力为50-80mpa。
进一步地，步骤②中，注塑机的注射速度为40-60mm/s。
通过采用上述技术方案，经过大量实验验证，当注塑机的注塑压力为50-80mpa、注射速度为40-60mm/s时，熔融的注塑液能够较好的填充于注塑模具中，有效降低发泡光扩散pc材料的次品率。
进一步地，步骤②中，注塑机的保压压力为40-70mpa，保压时间为5-10s。
通过采用上述技术方案，经过大量实验验证，当注塑机的保压压力为40-70mpa，保压时间为5-10s时，发泡光扩散pc材料中的泡孔能保持在稳定状态，使得泡孔均匀的分散，以保证发泡光扩散pc材料优良的光扩散性能。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
1、本发明采用发泡剂替代光扩散剂的使用，再结合相容剂和扩链剂的设置，使得聚碳酸酯具有优良的光扩散性能和抗冲击性能，减小了发泡光扩散pc材料在制备过程中产生的扬尘量，进而减少了其对人体以及环境的危害；
2、本发明中发泡剂具有核壳结构，以此使得发泡剂能均匀分散于聚碳酸酯中，从而提高了泡孔分布的均匀程度，保证聚碳酸酯良好的光扩散性；
3、本发明中相容剂为马来酸酐接枝相容剂、扩链剂为异腈酸酯衍生物，其能够发生协同作用，快速增加聚碳酸酯的链长，具体同时具有良好的实用性；
4、本发明通过组分干燥、混合以及注塑成型的方式制备发泡光扩散pc材料，其操作简单，使得发泡光扩散pc材料具有良好的光扩散性能和抗冲击性能。
附图说明
图1为制备新型发泡光扩散pc材料的工艺流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
1、发泡剂的制备
1.1将纳米碳颗粒投人质量分数为10％的naoh水溶液中，搅拌清洗5min后沥干，再使用去离子水冲洗3遍，使纳米碳颗粒的表面呈弱碱性，沥干去离子水后放入内置有无水硫酸钠的干燥箱中干燥至其含水量为3％，待用；
1.2往pmma中加入纳米二氧化硅作为活性剂，在超声波振荡器中分散处理5h；
1.3经过清洗后的纳米碳颗粒与经过处理后的pmma加入智能温控双频超声波萃取仪中，并加入去离子水、引发剂aibn、分散剂丙二醇嵌段聚醚f68，在400w/3.0h的条件下进行聚合反应，反应后低温真空干燥得到c-pmma核壳结构发泡剂。
2、实施例
2.1、实施例1
一种新型发泡光扩散pc材料的制备方法，结合图1，包括以下步骤：
①、称取40kg的聚碳酸酯、0.5kg的c-pmma核壳结构发泡剂、3kg的pp-g-mah相容剂、0.2kg的乙醇封端型异腈酸酯扩链剂、0.5kg的抗氧剂1010和0.2kg的硬脂酸钙，并将称取的组分置于干燥箱中，于50℃干燥4h；
②、将步骤①中干燥处理后的各组分放入高速混合机中，在700r/min的转速下搅拌10min，使得各组分充分混合，得到混合料；
③、将步骤②得到的混合料加入到注塑机的料斗中，经注塑加工得到发泡光扩散pc材料；其中，注塑机采用的工艺条件为：一区240℃，二区260℃，三区260℃，四区260℃，五区260℃，注塑压力为50mpa，注射速度为40mm/s，保压压力为40mpa，保压时间为5s。
2.2、实施例2-实施例11
实施例2-实施例11均在实施例1的方法基础上，对其组分以及组分的重量做出调整，其具体调整情况与实施例1的对比参见下表一，单位为kg。
表一
2.3、实施例12-实施例18
实施例12-实施例18均在实施例1的方法基础上，对注塑机的工艺参数做出调整，其具体调整情况与实施例1的对比参见下表二。
表二
3、对比例
3.1、对比例1
与实施例的不同之处在于，本对比例中将发泡剂改为光扩散剂xb-150。
3.2、对比例2
与实施例的不同之处在于，本对比例中未添加相容剂。
3.3、对比例3
与实施例的不同之处在于，本对比例中未添加扩链剂。
3.4、对比例4
与实施例的不同之处在于，本对比例中未添加抗氧剂。
4、性能试验
将实施例1-实施例18以及对比例1-对比例4进行如下性能试验：
透光率：按照gb2410-80的检测标准进行测定；
雾度：按照gb2410-80的检测标准进行测定；
抗冲击性能：按照astmd256的检测标准进行测定；780j/m
热老化性能：按照astmg154的检测标准进行测定，测试条件为80℃、1000h；
低温性能：按照astmg154的检测标准进行测定，测试条件为-15℃、10h。
5、试验结果及分析
试验结果如下表三。
表三
参见上表三，将实施例1与对比例1的检测结果进行比较，可以得到，本发明采用发泡剂制得的发泡光扩散pc材料具有更好的透光率、雾度值、抗冲击强度以及耐高温氧化和低温氧化能力，因此本发明具有优异的光扩散性能、抗冲击性能以及抗氧化性能。
将实施例1与对比例2和对比例3的检测结果进行比较，可以得到，本发明中相容剂和扩链剂同时添加能够有效改善发泡光扩散pc材料的透光率、雾度值以及抗冲击强度，因此本发明的发泡光扩散pc材料具有更为优异的光扩散性能和抗冲击强度。
将实施例1与对比例4的检测结果进行比较，可以得到，本发明中添加抗氧剂不但能够改善发泡光扩散pc材料的耐高温氧化和耐低温氧化的性能，还能在一定程度上提高发泡光扩散pc材料的透光率、雾度以及抗冲击强度，使得发泡光扩散pc材料具有更为优异的光扩散性能和抗冲击性能。
将实施例1与实施例4的检测结果进行比较，可以得到，采用c-pmma核壳结构发泡剂比其他发泡剂，其制得的发泡光扩散pc材料具有更好的光扩散性能和抗冲击强度。
将实施例1与实施例5和实施例6的检测结果进行比较，可以得到，采用马来酸酐接枝相容剂比其他的相容剂，其制得的发泡光扩散pc材料具有更好的光扩散性能和抗冲击强度。
将实施例1与实施例7的检测结果进行比较，可以得到，采用异腈酸酯衍生物作为扩链剂比其他的扩链剂，其制得的发泡光扩散pc材料具有更好的抗冲击强度。
将实施例1与实施例8-实施例11的检测结果进行比较，可以得到，采用硬脂酸钙、乙撑双硬脂酰胺和季戊四醇硬脂酸酯中的一种作为润滑剂比其他的润滑剂，其制得的发泡光扩散pc材料具有更好的抗冲击强度。
将实施例1与实施例12-实施例18的检测结果进行比较，可以得到，当注塑机的工艺条件设置为一区240-260℃、二区260-280℃、三区260-280℃、四区260-280℃、五区260-280℃、注塑压力为50-80mpa、注射速度为40-60mm/s、保压压力为40-70mpa、保压时间为5-10s时，其制得的发泡光扩散pc材料具有更好的光扩散性能和抗冲击强度。
综上，本发明制得的发泡光扩散pc材料采用发泡剂替代了传统的光扩散剂的添加，具有良好的光扩散性能、抗冲击性能以及抗氧化性能，同时减少了对人体以及环境的污染，具有环保节能的特点。
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，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。