一种高黑度聚碳酸酯工程塑料、制备方法及其应用与流程

本发明涉及工程塑料，特别是涉及一种高黑度聚碳酸酯工程塑料、制备方法及其应用。

背景技术：

1、随着全球不断加速进入智能化社会，红外传感器在智能工业中有着广泛应用，红外传感器利用红外线进行数据处理，其灵敏度高，能够控制驱动装置的运行，可用于无接触温度测量，气体成分分析和无损探伤，在医学、军事、空间技术和环境等领域得到广泛应用。

2、根据调研，聚碳酸酯具有优良的机械性能、耐冲击、韧性好、蠕变小和制品尺寸稳定，非常适合制造红外传感器；为了避免周围物体的反射，提高红外传感器的灵敏度，红外传感器的外壳和接收面板通常由黑色塑料制成。

3、传统的黑色塑料，通常由塑料粒子加入炭黑造粒而成，炭黑具有很强的屏蔽吸收作用，不但可以屏蔽吸收波长在380nm～770nm的可见光，同时也能屏蔽吸收波长在770nm～1000nm的红外光；因此，传统黑色塑料并不能用于红外传感器的接收面板。

4、基于上述问题，亟待开发一种适用于红外传感器的高黑度聚碳酸酯非常具有必要性。

技术实现思路

1、本发明主要解决的技术问题是提供一种高黑度聚碳酸酯工程塑料及其制备方法，其能够吸收波长在380nm～770nm的所有可见光从而呈现黑色，同时对770nm～1000nm的红外光波没有吸收作用，尤其适用于红外传感器。

2、为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种高黑度聚碳酸酯工程塑料，由以下重量份的原料获得：

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4、根据上述技术方案，本发明选用pc聚碳酸酯作为基础料，其是无定形热塑性塑料聚合物，具有优良的机械性能，尤其是耐冲击、韧性好、蠕变小、制品尺寸稳定，可在60～120℃下长期使用，适宜制作红外传感器等电子产品；传统黑色塑料均是由塑料粒子加入炭黑造粒而成，由于炭黑具有很强的屏蔽吸收作用，不但屏蔽吸收波长在380nm～770nm的所有可见光，同时也屏蔽吸收波长在770nm～1000nm的红外线，因此常规黑色塑料材质是不能应用于红外传感器的接收面板；本发明创新性的在pc聚碳酸酯本料粉的基础上，结合特殊的黑色母粒色沙、分散剂、润滑剂和抗氧剂，获得的工程塑料能吸收波长在380nm～770nm的所有可见光，但是对波长在770nm～1000nm的红外线没有吸收作用，非常适合应用于红外传感器产品。

5、优选的，所述黑色母粒色沙由以下重量份的原料获得：

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8、根据上述技术方案，本发明获得此种特殊的黑色母粒色沙，这些染料吸收波长的互补作用，能够吸收波长在380nm～770nm的所有可见光而呈现黑色，但是对于波长在770nm～1000nm的红外光没有吸收作用，通过此种特殊的黑色母粒色沙进一步生产出适用于红外传感器的高黑度聚碳酸酯工程塑料。

9、优选的，所述pc聚碳酸酯本料粉ⅰ和pc聚碳酸酯本料粉ⅱ均选用透明pc且粒径介于5～50um。

10、根据上述技术方案，本发明中pc本料需用透明pc料，否则会降低红外线的透过率；市场上通用的pc本料通常为2.5mm*2.5mm*2.5mm的颗粒，本发明通过磨粉机磨成5～50um粒径的粉体，此种粒径范围与黑色母粒色沙粒径、分散剂的粒径、润滑剂的粒径、抗氧剂的粒径相似，更容易混合均匀，同时下料不会出现分层问题，确保产品前后的一致性。

11、优选的，所述染料红、染料黄、染料绿、染料蓝均选用溶剂型染料。

12、根据上述技术方案，本发明选用的染料均是溶剂型染料，能够很好的分散在pc中，pc本料量确定，各种助剂量确定，加入各种染料，通过注塑机注塑色板观看色板颜色，不断调整各种染料的配比，色板呈现黑色时各种染料的用量配比范围为最佳配比范围。

13、优选的，所述染料红选用sr179、sr135、sr111、sr52中的任意一种；所述染料黄选用sy114、sy33、sy163、sy93中的任意一种；所述染料蓝选用蓝sb104、蓝2b、蓝rr、蓝3r中的任意一种；所述染料绿选用绿sg3、sg28、绿5b、绿g中的任意一种。

14、优选的，所述分散剂ⅰ采用脂肪酸皂类、脂肪酸脂类、或者脂肪酰胺类中的任意一种，且熔点介于50～150℃之间，所述分散剂ⅱ采用相同的物质。

15、根据上述技术方案，分散剂能够促进各种辅助材料在树脂中均匀分散，着色剂或者助剂在树脂中的分散程度对塑料制品性能的优劣至关重要，本发明采用的分散剂熔点介于50～150℃之间，优选脂肪酸皂类、脂肪酸脂类、或者脂肪酰胺类中的任意一种。

16、优选的，所述润滑剂ⅰ采用聚乙烯蜡、石蜡、脂肪酸类、脂肪醇类中的任意一种，且熔点介于50～150℃之间，所述分散剂ⅱ采用相同的物质。

17、根据上述技术方案，优选的润滑剂是配合在聚合物树脂中的加工改性助剂，旨在降低树脂粒子、树脂溶体有加工设备之间以及树脂溶体内分子间膜材，改善其成型时的流动性和脱模性。

18、优选的，所述抗氧剂ⅰ采用酚类丙烯酸酯类、对苯二胺、二芳基仲胺、醛胺或者酮胺中的任意一种，所述分散剂ⅱ采用相同的物质。

19、根据上述技术方案，高分子聚合物在热或者光的作用下会形成激发态的分子，当能量足够高时，分子链就会断裂形成自由基，自由基可以在聚合物内部形成链式反应，继续引发讲解，也可以引起交联，本发明配方体系中加的抗氧剂旨在进一步延缓或者抑制塑料件发生热氧化反应，保障产品性能，外观不老化的一类化合物。

20、为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种高黑度聚碳酸酯工程塑料的制备方法，包括如下步骤：

21、(1)按照重量称取各组分：染料红、染料黄、染料绿、染料蓝、分散剂ⅱ、润滑剂ⅱ、抗氧剂ⅱ、pc聚碳酸酯本料粉ⅱ；

22、(2)将上述各组分加入至搅拌机，按照300转/分钟的转速搅拌5～10分钟；

23、(3)搅拌好混合料后通过双螺杆挤出机挤出后经过水槽冷却；

24、(4)通过切粒机切粒得到黑色母粒；

25、(5)通过磨粉机将黑色母粒研磨呈粒径介于5～50um的黑色母粒色沙；

26、(6)按照重量称取各组分：pc聚碳酸酯本料粉ⅰ、黑色母粒色沙、分散剂ⅰ、润滑剂ⅰ和抗氧剂ⅰ；

27、(7)将上述第(6)步获得的各组分加入至搅拌机，按照300转/分钟的转速搅拌5～10分钟；

28、(8)搅拌好混合料后通过双螺杆挤出机挤出后经过水槽冷却；

29、(9)最后通过切粒机切粒得到最终的高黑度聚碳酸酯产品；

30、(10)将上述获得的高黑度碳酸酯产品烘干后用注塑机注塑成色板，进行相关性能的测试。

31、为解决上述技术问题，本发明采用的第三个技术方案是高黑度聚碳酸酯工程塑料在红外传感器中的应用。

32、本发明的有益效果是：

33、本发明基于现有黑色塑料可屏蔽吸收可见光和红外光，无法选择性吸收，在红外传感等电子产品中无法使用的技术弊端，开拓性的提出一套新的配方体系及制备方法，包含有特殊的黑色母粒色沙，同时搭配透明pc本料粉、分散剂、润滑剂和抗氧剂体系，最终获得的高黑度聚碳酸酯工程塑料能够吸收波长在380nm～770nm的所有可见光而呈现黑色，而且对波长在770nm～1000nm的红外光波没有吸收作用，同时保持了优良的机械性能；若在此本发明配方体系的基础上加入微量的炭黑，其红外透过率会快速下降，甚至红外光完全被屏蔽而不能通过，本发明的配方体系填补了此技术在市场上的空白，尤其适用于红外传感器中的接收面板结构，具有非常好的技术推广价值和市场推广价值。