一种高透明红外阻隔色母粒的制备方法与流程

本发明涉及一种高分子复合材料。具体涉及一种高透明红外阻隔色母粒的制备方法。

背景技术：

1、随着全球升温和能源的日趋紧张，人们越来越重视环保、健康、节能的生活方式。隔热节能环保材料逐渐受到科研人员的青睐。塑料制品因成本低廉、使用便利等优点在人们的日常生活中非常普遍，然而塑料制品在高温或太阳光照射下却存在易老化、变脆等问题。众所周知，太阳光的热能是由53％的红外线、44％的可见光和3％的紫外线能量组成，所以，目前主要通过添加对太阳光中的红外、紫外线起到反射和吸收作用的功能材料来赋予塑料制品隔热隔紫外线的功能。目前，常用的隔热粉体主要有锑掺杂二氧化锡(ato)、氧化铟锡(ito)和氧化铯稳定的氧化钨，其中，氧化铯稳定的氧化钨纳米粉体因具有较佳的近红外吸收特性和可见光透过性成为隔热材料领域中的宠儿。

2、随着技术的发展目前形成了各种技术来达到以上目的，例如：利用化学沉积法制备透明膜层，但是该方法由于需要采用高温进行热分解而生成纳米膜层，不适合直接在塑料基体上生产，且该工艺无法实现大规模工业化连续生产；通过添加隔热隔紫外线材料和树脂熔融共混挤出的方法制备透明薄膜，工艺虽然简单，却因纳米隔热隔紫外线材料易发生团聚，在树脂基体中分散性和相容性差，制备的薄膜出现容易分层、开裂、雾度大的问题。所以，如何提高隔热隔紫外线材料在树脂中的分散性和相容性成为一个研究热点。

3、本专利通过制备、添加专用表面改性剂，利用微波能量促使cs离子能更好的掺杂进入氧化钨的晶格中，合成的氧化铯稳定的氧化钨粉体稳定、高效。制备功能母粒时，因为粉体表面进行了原位一体化改性，辅以化学能量提高分子活性，解决了加工相溶性问题以及高温下的纳米态维持，从而确保整个体系的高透明、高红外阻隔、高稳定性，可广泛应用于户外隔热以及特种光学镜片中。

技术实现思路

1、本发明提供一种高透明红外阻隔色母粒的制备方法，其具体步骤如下：

2、第一步：取质量比为1:(0.1～3):(0.1～2)的醇、偶联剂、有机钠盐置于适量去离子水中，60～100℃搅拌处理30～50min，静置3～6h；

3、第二步：合成并原位一体化改性氧化铯稳定的氧化钨粉体：a、根据n(cs)/n(w)＝0.33:1，将铯盐和钨盐溶解于还原性溶液中，在70～90℃下搅拌反应0.5～2h，得到钨铯混合物的悬浊液；b、悬浊液用水洗后进行抽滤得到钨铯混合物，将混合物、第一步制备的专用改性剂加入到反应溶剂中，调整溶液ph为5～7，超声波辐射进行化学反应1～5h，得到沉淀物；c、将该沉淀物用丙酮和乙醇交替洗涤后得到改性氧化铯稳定的氧化钨粉体；

4、第三步：制备功能浆料：将改性后的氧化铯稳定的氧化钨粉体、分散剂添加适量至乙醇溶液中精细砂磨处理30～60分钟，利用旋转蒸发仪浓缩处理一段时间后，得到复合浆料；

5、第四步：将浆料、紫外吸收剂、分散剂、着色剂、稳定剂依次添加到树脂中先螺旋形旋转混合，再微波辐射混合均匀并热处理一段时间。

6、第五步：参照树脂的加工工艺将处理好的混合树脂通过双螺杆挤出机挤出造粒。其中浆料占母粒质量的5～30wt％，紫外吸收剂占母粒质量的1～20wt％，分散剂占母粒质量的0.1～5wt％，着色剂占母粒质量的0.1～2wt％，稳定剂占母粒质量的0.1～2wt％，树脂占母粒质量的70～90wt％。

7、优选的，所述步骤一中醇为乙醇、乙二醇、聚乙二醇、异丙醇、丙三醇等中的一种或其组合；偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸脂偶联剂等中的一种或其组合；有机钠盐为十二烷基苯磺酸钠、聚丙烯酸钠、吡咯烷酮羧酸钠、马来酸丙烯酸共聚物钠中的一种或其组合。

8、优选的，所述步骤二a中铯盐和钨盐分别为氯化铯、碳酸铯、硝酸铯、钨酸钠、钨酸钾、钨酸铵中的一种或其组合；还原性溶液为浓度1～3mol/l乙酸、乙二酸、丙二酸、柠檬酸溶液中的一种或其组合。

9、优先的，所述步骤二b中专用改性剂添加量为钨铯混合物质量的1～10％；反应溶剂为甲醇、丙醇、甘油、乙醇、乙二醇中的一种或其组合，其添加量为钨铯混合物质量的1～3倍；超声波辐射的功率为20～40khz。

10、优选的，所述步骤三中分散剂为n-甲基吡咯烷酮、聚乙烯醇缩丁醛脂、十六烷基三甲基溴化铵、聚乙烯吡咯烷酮中的一种或其组合，添加量为钨铯混合物质量的1～8w％；浓缩处理工艺为真空度大于0.04mpa，温度30℃～50℃，时间10～30min。

11、优选的，所述步骤四中紫外吸收剂为邻羟基苯甲酸苯酯、2-(2ˊ-羟基-5ˊ-甲基苯基)苯并三氮唑、2，4-二羟基二苯甲酮、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮、2-(2ˊ-羟基-3ˊ，5ˊ-二叔苯基)-5-氯化苯并三唑、单苯甲酸间苯二酚酯中的一种或其组合；分散剂为硬脂酸盐、聚酰胺蜡、聚乙烯蜡、白油、硅油、氧化聚乙烯蜡中的一种或其组合；着色剂为透明染料或平均粒径小于50nm的颜料；稳定剂为抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂2246、抗氧剂618、受阻胺光稳定剂、受阻酚光稳定剂中的一种或其组合；树脂为聚乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯、abs、聚酰胺、聚氨酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚甲基丙烯酸甲酯中的任一种；超声波辐射的功率为0.1～5khz，混合时间20～60min；热处理工艺为温度50～70℃，时间10～30min。

12、与现有技术相比，本发明所述的一种高透明红外阻隔色母粒的制备方法具有如下的有益效果：

13、1.本发明制备了专用改性剂，该改性剂既可与氧化铯稳定的氧化钨粉体表面发生化学反应，又能以氢键和物理缠绕形式固定在树脂分子链上，提高粉体和树脂基体的结合力；同时，该改性剂因含有多种官能团，改性后的粉体可与多种树脂稳定结合。

14、2.本发明利用微波辐射巨大能量促使cs+掺杂，合成氧化铯稳定的氧化钨粉体，微波的能量同时促使专用改性剂以物理/化学作用在粉体表面原位一体化改性，成功地赋予了粉体以物理缠绕、氢键作用和化学键协同共存的形式固定在树脂分子链上的能力，粉体表面的长链分子因空间位阻效应可有效降低粉体团聚，同时也提高了粉体和树脂的相容性。

15、3.本发明在制备高透明红外阻隔色母粒的过程中，先将隔热浆料、添加剂、树脂基体进行螺旋形旋转混合，再以微波辐射的能量，增加分子的活性，确保各组分分散均匀，以便熔融挤出时，红外阻隔粉体可以充分均匀地通过氢键/缠绕物理方式和化学键合方式与树脂融合。

16、4.将本发明制备的色母粒加工成隔热制品，因隔热功能因子在塑料中分散性和相容性好，可广泛应用于要求可见光透过率高、红外吸收率高、性能稳定持久的领域。

技术特征：

1.一种高透明红外阻隔色母粒的制备方法，其特征在于具体步骤如下：

2.根据权利要求1所述的一种高透明红外阻隔色母粒的制备方法，其特征在于：所述步骤一中醇为乙醇、乙二醇、聚乙二醇、异丙醇、丙三醇等中的一种或其组合；偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸脂偶联剂等中的一种或其组合；有机钠盐为十二烷基苯磺酸钠、聚丙烯酸钠、吡咯烷酮羧酸钠、马来酸丙烯酸共聚物钠中的一种或其组合。

3.根据权利要求1所述的一种高透明红外阻隔色母粒的制备方法，其特征在于：所述步骤二a中铯盐和钨盐分别为氯化铯、碳酸铯、硝酸铯、钨酸钠、钨酸钾、钨酸铵中的一种或其组合；还原性溶液为浓度1～3mol/l乙酸、乙二酸、丙二酸、柠檬酸溶液中的一种或其组合。

4.根据权利要求1所述的一种高透明红外阻隔色母粒的制备方法，其特征在于：所述步骤二b中专用改性剂添加量为钨铯混合物质量的1～10％；反应溶剂为甲醇、丙醇、甘油、乙醇、乙二醇中的一种或其组合，其添加量为钨铯混合物质量的1～3倍；超声波辐射的功率为20～40khz。

5.根据权利要求1所述的一种高透明红外阻隔色母粒的制备方法，其特征在于：所述步骤三中分散剂为n-甲基吡咯烷酮、聚乙烯醇缩丁醛脂、十六烷基三甲基溴化铵、聚乙烯吡咯烷酮中的一种或其组合，添加量为钨铯混合物质量的1～8w％；浓缩处理工艺为真空度大于0.04mpa，温度30℃～50℃，时间10～30min。

6.根据权利要求1所述的一种高透明红外阻隔色母粒的制备方法，其特征在于：所述步骤四中紫外吸收剂为邻羟基苯甲酸苯酯、2-(2ˊ-羟基-5ˊ-甲基苯基)苯并三氮唑、2，4-二羟基二苯甲酮、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮、2-(2ˊ-羟基-3ˊ，5ˊ-二叔苯基)-5-氯化苯并三唑、单苯甲酸间苯二酚酯中的一种或其组合；分散剂为硬脂酸盐、聚酰胺蜡、聚乙烯蜡、白油、硅油、氧化聚乙烯蜡中的一种或其组合；着色剂为透明染料或平均粒径小于50nm的颜料；稳定剂为抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂2246、抗氧剂618、受阻胺光稳定剂、受阻酚光稳定剂中的一种或其组合；树脂为聚乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯、abs、聚酰胺、聚氨酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚甲基丙烯酸甲酯中的任一种；超声波辐射的功率为0.1～5khz，混合时间20～60min；热处理工艺为温度50～70℃，时间10～30min。

技术总结
本发明公开了一种高透明红外阻隔色母粒的制备方法，首先制备氧化铯稳定的氧化钨粉体专用表面改性剂；然后采用微波辐射法在合成氧化铯稳定的氧化钨粉体的同时利用专用表面改性剂对其原位一体化改性；之后添加分散助剂将改性后的粉体研磨形成浆料；然后将浆料、隔紫外线粉体、树脂、添加剂通过化学分散与物理分散相结合，制备出分散性好且稳定的复合料；最后，用双螺杆挤出机熔融挤出。将本发明制备的色母粒加工成隔热制品，因隔热功能因子在塑料中分散性和相容性好，可广泛应用于要求可见光透过率高、红外吸收率高、性能稳定持久的领域。

技术研发人员：王岩岩,冉伟,张春明,李章鹏
受保护的技术使用者：奈蓝（上海）新材料科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13