本發明屬于工程塑料技術領域,更具體的說,本發明涉及一種應用于姿勢習慣訓練器的pc專用料。
背景技術:
姿勢習慣訓練器通常是一種不銹的富有彈性的金屬絲或塑料制品,或兩者結合的機械性裝置,戴在口內或頜面部,或者軀干部,實際上是一種異物。為了使其能為姿勢習慣不良患者所接受,并不妨礙或少妨礙正常身體活動,必須具有下列性能:1)符合生理要求,不影響正常生長發育和功能。2)矯正器的體積盡量小巧,戴用舒適,顯露部分盡量少,對美觀影響小。3)結構簡單、牢固,發揮彈力好,力量易于控制,效果好。
聚碳酸酯(polycarbonate,簡稱為pc)是分子鏈中含有碳酸酯基的高分子化合物的總稱。隨著r基種類的不同,可以是脂肪族、脂環族、芳香族等等的聚碳酸酯。但是目前為止只有雙酚a型的芳香族聚碳酸酯獲得了工業化生產。所以,一般塑料工業上所稱的聚碳酸酯即為雙酚a(bpa)型的聚碳酸酯。
聚碳酸酯具有沖擊強度高及優異的機械、熱、電綜合性能,廣泛用于汽車、航空航天、電子電器、包裝、建筑材料及醫療器械等領域。目前,隨著科學技術的發展,聚碳酸酷的應用己向多功能、專用化、系列化方向發展,因此,對聚碳酸酯的改性不再僅僅滿足于共混共聚改性,需要拓展更廣的改性途徑。
聚碳酸酯擁有上述眾多優點,因而被廣泛用于姿勢習慣訓練器。近年來,由于發現聚碳酸酯在老化降解過程中產生雙酚a,對聚碳酸酯的應用造成了一定程度的影響。老化引起聚碳酸酯外觀、物理性質、機械性能、電性能劣化失效,而且產生的雙酚a是一種內分泌干擾物,對哺乳動物和水生動物的生殖發育會造成不同程度的影響。歐美研究表明,雙酚a是一種“環境激素”,即使在攝入量很低的情況下,會給人類健康造成危害,而且會危及生態環境。此外,酯交換法pc生產過程中也不可避免的會殘留苯酚物質。上述揮發性物質(voc)的存在,顯然不是姿勢習慣訓練器所期待的。
物理吸附從理論上來講,可以對任何產生揮發性的小分子進行吸附。隨著物理吸附劑的不斷發展,出現很多的物理吸附體系,包括活性炭體系、硅膠體系、金屬氧化物、植物纖維、凹凸棒土等礦物體系以及分子篩體系等。當上述體系吸附劑以一定形式分布于塑料基體時,它們均能對塑料材料中產生的氣味或是揮發性小分子進行吸附。現有技術中有采用氧化鋅、氧化鈦、火山灰、沸石分子篩、堿金屬硅鋁酸粉體、細孔硅膠等材料來吸附塑料材料中的voc物質。但上述原料要么對voc的吸附量有限,要么摻量過少不能充分吸附voc,摻量過多則帶來塑料力學性能或熱力學性能的下降。
pc塑料具有很高的體積電阻和比表面電阻,是重要的絕緣材料,但這種高電阻性能,使得塑料帶有大量來源于其他介質的靜電荷,導致與人體接觸的姿勢習慣訓練器具有以下不令人滿意的地方。(1)使用過程中表面吸收灰塵,影響美觀,滋生細菌。(2)放電過程會帶來令人不愉快的體驗。
已知空心玻璃微珠被廣泛應用于pc等熱塑性塑料中,用于減輕塑料密度,提高制品的加工穩定性和熱穩定性。陶瓷微珠是一種新型填料,白度高、流動性好,耐候性、化學穩定性比玻璃微珠更加優異。但相對于玻璃微珠的市場用量其具有高昂的成本,沒有被普及推廣。
技術實現要素:
本發明的目的是在聚碳酸酯為主要成分的基礎上,通過添加多孔陶瓷填料和鍍銀改性空心玻璃微珠對聚碳酸酯材料的物理、化學性能進行綜合改進。在提高聚碳酸酯材料的強度、韌性、抗沖擊性能的同時,改進材料的抗靜電性能,降低材料的voc含量。
為了實現上述目的,本發明采用了以下技術方案:
一種姿勢習慣訓練器聚碳酸酯專用料,原料按重量份數稱取:
聚碳酸酯100~120份,玻璃纖維15~20份,多孔陶瓷填料5~15份,鍍銀改性空心玻璃微珠8~17份,分散劑0.5~0.9份,抗氧劑0.3~0.7份。
所述抗氧劑選自受阻酚類抗氧劑和亞磷酸酯類抗氧劑或者它們的混合物。
所述分散劑為硬脂酸鋅、硬脂酸鈣或硬脂酸鎂中的任意一種或任意幾種的組合。
其中,所述多孔陶瓷填料的粒徑為30‐55微米,組成按重量份計為tio24份、zno1份、al2o32份。
所述多孔陶瓷填料通過冷凍澆注方法制備得到:按照多孔陶瓷填料的組成將粒度為0.3-1微米的tio2、zno、al2o3陶瓷粉體與分散劑、粘結劑按重量比100:3:6混合,然后再與去離子水混合,球磨24h后得到穩定的漿料,漿料的固含量為75‐80%,然后將漿料注入到模具中,在‐40℃冷凍成型,脫模放入冷凍干燥機中干燥18h,將得到的素坯在1300℃‐1350℃下燒結得到多孔陶瓷,粉碎至30‐55微米后,獲得所述多孔陶瓷填料。
其中,所述鍍銀改性空心玻璃微珠的直徑為40-90微米,由空心玻璃微珠、中間陶瓷層和銀層組成,所述空心玻璃微珠的直徑為30-80微米,所述中間陶瓷層的厚度為5-10微米,所述中間陶瓷層的組成按重量計為zro23份、sio20.5份、al2o32份,所述銀層的厚度為0.1-2.5微米,通過以下方法制備得到:(1)稱取一定量的直徑30‐80微米的空心玻璃微珠浸入乙醇中,超聲清洗1小時后干燥待用;(2)按比例計算稱取醋酸鋯溶液、氧化硅溶膠、氧化鋁溶膠,攪拌獲得混合溶膠溶液,蒸發,將溶膠溶液調整至固含量為42wt%;(3)將干燥后的空心玻璃微珠加入步驟(2)的溶液中,超聲分散30分鐘,獲得懸濁液;(4)將步驟(3)中的懸濁液滴入80‐90℃植物油中,并迅速攪拌,攪拌速度150-200轉/分鐘,攪拌時間1-1.5小時;(5)過濾法分離膠凝的微球體,并在60-80℃下干燥4小時;(6)將干燥后的微球體在1100-1200℃下煅燒1-2小時后,隨爐自然冷卻,制得陶瓷層改性空心玻璃微珠;(7)對改性空心玻璃微珠進行化學鍍銀。
按照下述步驟制備所述姿勢習慣訓練器聚碳酸酯專用料:
①按比例稱取聚碳酸酯,玻璃纖維,多孔陶瓷填料,鍍銀改性空心玻璃微珠,分散劑,抗氧劑,然后投至混合器中混合10‐40分鐘;
②將步驟①混合好的物料投置于雙螺桿擠出機中,熔融擠出,制得所述姿勢習慣訓練器聚碳酸酯專用料。
與現有技術相比,本發明所述姿勢習慣訓練器聚碳酸酯專用料具有以下有益效果:本發明采用粒徑為30‐55微米的具有特定組成的多孔陶瓷作為填料,在大幅度降低聚碳酸酯專用料voc的同時,還能進一步改善聚碳酸酯專用料的強度和抗沖擊性能;采用鍍銀改性空心玻璃微珠作為填料,既能更好的改善制品的加工穩定性和熱穩定性,又能降低成本,同時改善了制品的抗靜電性能。
具體實施方式
以下將結合具體實施例對本發明所述的聚碳酸酯專用料做進一步的闡述,以對本發明的發明構思及其效果做出更完整的說明。
實施例1及比較例1-3
按重量份計,聚碳酸酯100份,玻璃纖維15份,多孔陶瓷填料5份,鍍銀改性空心玻璃微珠8份,分散劑0.5份,抗氧劑0.3份。
所述抗氧劑選自受阻酚類抗氧劑;所述分散劑為硬脂酸鋅。所述多孔陶瓷填料的粒徑為30‐55微米,組成按重量份計為tio24份、zno1份、al2o32份。所述鍍銀改性空心玻璃微珠的直徑為40-90微米,由空心玻璃微珠、中間陶瓷層和銀層組成,所述空心玻璃微珠的直徑為30-80微米,所述中間陶瓷層的厚度為5-10微米,所述中間陶瓷層的組成按重量計為zro23份、sio20.5份、al2o32份,所述銀層的厚度為0.1-2.5微米。
按照說明書發明內容記載的工藝步驟生產所述姿勢習慣訓練器聚碳酸酯專用料。
比較例1采用粒徑為30‐55微米的3份tio2和2份zno取代實施例1中的多孔陶瓷填料。
比較例2采用粒徑為30‐55微米的5份經過季銨鹽型表面活性劑有機改性的凹凸棒土取代實施例1中的多孔陶瓷填料。
比較例3采用粒徑為30‐55微米5份堿金屬硅鋁酸鹽粉體取代實施例1中的多孔陶瓷填料。
性能測試結果如下:
從實施例1與對比例1-3的對比可知,采用本發明具有特定組成的多孔陶瓷作為填料具有良好的氣味和總碳散發吸附效果,同時還能進一步促進塑料力學性能和熱力學性能的提高。
實施例2-3及比較例4-6
按重量份計,聚碳酸酯115份,玻璃纖維15份,多孔陶瓷填料12份,鍍銀改性空心玻璃微珠15份,分散劑0.7份,抗氧劑0.4份。
所述抗氧劑選自受阻酚類抗氧劑;所述分散劑為硬脂酸鎂。所述多孔陶瓷填料的粒徑為30‐55微米,組成按重量份計為tio24份、zno1份、al2o32份。所述鍍銀改性空心玻璃微珠的直徑為40-90微米,由空心玻璃微珠、中間陶瓷層和銀層組成,所述空心玻璃微珠的直徑為30-80微米,所述中間陶瓷層的厚度為5微米,所述中間陶瓷層的組成按重量計為zro23份、sio20.5份、al2o32份,所述銀層的厚度為0.1-2.5微米。
按照說明書發明內容記載的工藝步驟生產所述姿勢習慣訓練器聚碳酸酯專用料。
比較例4采用直徑為40-90微米的鍍銀空心玻璃微珠取代實施例1中的鍍銀改性空心玻璃微珠。
比較例5所述中間陶瓷層的厚度為3微米,其它參數不變。
實施例3所述中間陶瓷層的厚度為10微米,其它參數不變。
比較例6所述中間陶瓷層的厚度為13微米,其它參數不變。
從實施例2-3及比較例4-6的對比可知,本發明鍍銀改性空心玻璃微珠較之鍍銀空心玻璃微珠能進一步促進塑料機械性能的提高。當中間陶瓷層厚度低于5微米時,難以對塑料性能的有所提高,當中間陶瓷層厚度高于10微米時,塑料性能提高幅度極小,且會進一步增加生產成本。
對于本領域的普通技術人員而言,具體實施例只是對本發明進行了示例性描述,本發明具體實現并不受上述方式的限制,只要采用了本發明的方法構思和技術方案進行的各種非實質性的改進,或未經改進將本發明的構思和技術方案直接應用于其它場合的,均在本發明的保護范圍之內。