本發(fā)明涉及petg材料，具體涉及一種光學鏡面材料用petg材料及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、高透明高分子材料是指日常光線中透光率在80％以上的高分子材料。此類材料以其特有的光學性能在光學部件、包裝、建筑、醫(yī)療用品、光導纖維和光盤材料等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。近年來，對透明高分子材料的要求越來越高，同時需求量在急劇增加，常見的透明高分子材料主要以透明pp、petg/pctg、pc、pmma、聚環(huán)烯烴為主。其中，petg是一種非結(jié)晶型共聚酯，petg常用的共聚單體為1,4-環(huán)己烷二甲醇(chdm)，全稱為聚對苯二甲酸乙二醇-1,4-環(huán)己烷二甲醇酯。petg與pet比較多了1?,4-環(huán)己烷二甲醇共聚單體，與pct比較多了乙二醇共聚單體，因此，petg的性能和pet、pct大不相同。petg板材具有突出的韌性和高抗沖擊強度，其抗沖擊強度是改性聚丙烯酸酯類的3～10倍，并具有很寬的加工范圍，高的機械強度和優(yōu)異的柔性，比起pvc透明度高，光澤好，容易印刷，是新一代的環(huán)保塑料，petg作為重要的光學樹脂逐漸進入包裝、醫(yī)用、光學鏡片等高端領(lǐng)域。但是，合成過程中可能出現(xiàn)折射率不均勻或不穩(wěn)定的情況，導致光線在通過材料時發(fā)生不規(guī)則折射，影響光學性能的一致性，petg?材料的硬度相對較低，在合成及后續(xù)加工過程中容易出現(xiàn)劃痕和磨損，降低光學鏡面的使用壽命和質(zhì)量，另外在與其他材料進行粘結(jié)或涂層處理時，petg?材料可能存在粘結(jié)性不佳的情況，影響光學鏡面的整體性能和可靠性的問題。

2、因此，開發(fā)一款新型的光學鏡面材料用petg材料對該領(lǐng)域的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺點和不足，本發(fā)明的目的在于提供一種光學鏡面材料用petg材料，該petg材料具有優(yōu)異的光學性能，高光澤表面和低渾濁度，其透光率可達90%以上；同時還具有較好的韌性、優(yōu)異的抗拉伸性能和較好的耐抗沖擊性能。

2、本發(fā)明的目的在于提供一種光學鏡面材料用petg材料的制備方法，該制備方法簡單高效，操作控制方便，生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量高，利于工業(yè)化生產(chǎn)。

3、本發(fā)明的目的通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)：一種光學鏡面材料用petg材料，包括如下重量份的原料：透明聚酯樹脂30-60份、抗氧化劑1-3份、潤滑劑0.5-2.5份、抗黃劑0.5-1.5份、塑料光亮劑1-3份、聚合樹脂5-10份、成核劑1-3份、改性玻璃纖維5-10份。

4、本發(fā)明中的petg材料具有優(yōu)異的光學性能，高光澤表面和低渾濁度，其透光率接近92%；同時還具有較好的韌性、優(yōu)異的抗拉伸性能和較好的耐抗沖擊性能，可用于制備gag三層共劑片，使制得的gag三層共劑片透明性佳，透明度可達90%以上，質(zhì)感佳，適用于要求高透明度的制品，其優(yōu)異的耐沖擊強度及剛性，材質(zhì)堅硬耐用，適于高耐沖擊強度的用途，加工性優(yōu)良，可使用鋸、模切、鉆及雷射切割等加工方式，也可冷彎及熱彎粘著、焊接和拋光，印刷和涂裝，且冷彎不自化，外觀亮麗熱成型性佳，不需預熱即可成型，精度高，收縮率約0.5%，深成型性佳，不破裂且厚度均一。其中，采用的透明聚酯樹脂作為基礎(chǔ)料具有出色的機械力學性能和高透明度度；而改性玻璃纖維的加入有效提高pp材料強度，同時由于改性玻璃纖維與明聚酯樹脂和聚合樹脂之間具有較好的相容性，通過改性玻璃纖維和成核劑的協(xié)同聯(lián)合作用能夠?qū)崿F(xiàn)在提高petg材料拉伸強度的基礎(chǔ)上，還有效提高了各助劑與透明聚酯樹脂之間的相容性，有效避免各助劑降低pp材料表面平整度的問題，提高產(chǎn)品品質(zhì)；成核劑促進?petg?的結(jié)晶即（在petg?熔體中分解生成新的物質(zhì)，這些物質(zhì)作為結(jié)晶核心促進petg的結(jié)晶），提高材料的結(jié)晶度和耐熱性，改善材料的光學性能，減少材料的霧度，提高透明度。

5、優(yōu)選的，所述透明聚酯樹脂為petgcr-5511和petg?cr-5531中的一種或兩種混合。

6、優(yōu)選的，所述透明聚酯樹脂是由乙二醇、對苯二甲酸、1,4-環(huán)己二甲醇和催化劑聚合而成的非結(jié)晶型共聚酯樹脂。

7、優(yōu)選的，所述催化劑為氧化銻、乙二醇銻、醋酸銻、氯化亞錫、辛酸亞錫、氯化鍺、氧化鍺中的至少一種。

8、優(yōu)選的，所述乙二醇、對苯二甲酸和1,4-環(huán)己二甲醇用量的摩爾比為1.0:1.0-4.0:0.3-0.7。

9、優(yōu)選的，所述聚合包括預縮聚和縮聚，預縮聚時的溫度為150-220℃，預縮聚時間為30-120min；縮聚時的溫度為200-260℃，縮聚時間為1-4h。

10、本發(fā)明中的透明聚酯樹脂由乙二醇、對苯二甲酸、1,4-環(huán)己二甲醇縮聚反應(yīng)制得，與以往將二元酸與二元醇反應(yīng)生成酯鍵和縮聚反應(yīng)形成高分子鏈的結(jié)構(gòu)不同的是本發(fā)明中有部分數(shù)量的乙二醇被環(huán)已二甲醇(chdm)所取代，加入chdm的作用是可以防止結(jié)晶化，同時改善加工性能、提高韌性、透明度和抗化學性。

11、優(yōu)選的，所述抗氧化劑為酚類抗氧劑1010、亞磷酸脂類抗氧劑168中的至少一種。

12、本發(fā)明中所采用的抗氧化劑能防止petg材料在加工和使用過程中被氧化，延長材料的使用壽命，抑制材料因氧化而產(chǎn)生的黃變、降解等現(xiàn)象，保持材料的光學性能和機械性能。

13、優(yōu)選的，所述潤滑劑為白礦油、硅酮粉、硬脂酸及其鹽類、石蠟、烴類、乙烯-醋酸乙烯共聚物、乙烯-丙烯酸共聚物中的至少一種。

14、本發(fā)明中采用的上述潤滑劑可改善petg材料在加工過程中的流動性，降低加工難度，減少petg材料與加工設(shè)備之間的摩擦，防止材料在加工過程中因摩擦而產(chǎn)生過熱、降解等問題；添加一定量的潤滑劑作為輔料，有利于擠出成型成卷材或者片材。

15、優(yōu)選的，所述聚合樹脂是由聚萘二甲酸乙二醇酯、環(huán)氧樹脂和pet按照質(zhì)量比為0.8-1.2:0.4-0.8:0.3-0.7組成。

16、本發(fā)明的聚合樹脂中采聚萘二甲酸乙二醇酯（pen）與pet相似，但分子鏈中由剛性更大的萘環(huán)代替了pet中的苯環(huán)，這使得pen具有更高的玻璃化溫度、更好的耐熱性以及更高的物理機械性能，在透明petg材料中，pen的加入可以提升材料的整體耐熱性能，使其能夠在更高溫度的環(huán)境下使用，擴大了材料的應(yīng)用范圍；pen具有良好的光學性能，其分子結(jié)構(gòu)的特點使得材料在可見光范圍內(nèi)的透過率較高，并且能夠有效阻擋紫外線的透過，在透明petg材料中，pen的加入可以進一步提高材料的透明度和光學純度，同時增強材料的抗紫外線性能，減少紫外線對包裝內(nèi)容物的影響；而環(huán)氧樹脂具有很強的粘結(jié)能力，能夠與pen、pet以及其他添加劑緊密結(jié)合，提高材料的整體性和穩(wěn)定性，在透明petg材料的合成過程中，環(huán)氧樹脂可以作為一種粘結(jié)劑，增強各組分之間的相互作用，使材料的結(jié)構(gòu)更加致密，從而提高材料的機械強度和耐化學性能；最后pet是一種常見的熱塑性聚酯在透明petg材料中，pet作為主要成分之一，為材料提供了基本的物理性能和加工性能，使材料能夠滿足各種成型工藝的要求，如注塑、擠出、吹塑等；通過調(diào)整pet與pen和環(huán)氧樹脂的比例，可以調(diào)節(jié)透明petg材料的性能平衡。

17、優(yōu)選的，所述成核劑為羧酸鹽類、山梨醇類、高分子類成核劑中的至少一種。

18、優(yōu)選的，所述抗黃劑是將受阻胺光穩(wěn)定劑（hals）通過物理吸附的方法負載到納米二氧化硅或納米氧化鋅表面制得。

19、本發(fā)明中的上述抗黃劑與?petg?材料進行復合后納米粒子可以提高抗黃劑的分散性和穩(wěn)定性，同時納米粒子本身也可能具有一定的抗黃變性能，從而協(xié)同提高petg材料的抗黃效果。

20、優(yōu)選的，所述改性玻璃纖維通過如下方法制得：

21、a1、取玻璃纖維，用去離子水對玻璃纖維進行清洗，對清洗后的玻璃纖維進行等離子體刻蝕處理，得到初步刻蝕后的玻璃纖維；其中，等離子體刻蝕處理條件為：等離子體氣體為氮氣、氬氣中的一種，功率密度為200-300w，壓強300-1000pa，刻蝕時間為15-30min，

22、a2、將丙烯酸制成質(zhì)量濃度為10-20％的丙烯酸溶液，再將初步刻蝕后的玻璃纖維浸泡在其中，保持溫度為70-120℃，抽真空加壓至800-1200pa反應(yīng)20-40min，之后用去離子水清洗干凈，干燥處理，得到預處理物，備用；

23、a3、取適量磷酸溶液將預處理物浸泡在其中攪拌10-20min，取出預處理物洗滌干燥，之后加入到濃度為0.5g/ml偶聯(lián)劑kh550的乙醇溶液中，超聲分散，接著將分散后的混合物放入到70-80℃的真空干燥箱中干燥，得到改性玻璃纖維。

24、本發(fā)明中改性時玻璃纖維首先利用等離子體刻蝕處理將玻璃纖維進行刻蝕，加入丙烯酸溶液可增強玻璃纖維的表面活性，丙烯酸具有羧基等活性基團，浸泡過程中可以與玻璃纖維表面的物質(zhì)發(fā)生化學反應(yīng)或物理吸附，這種相互作用能夠改變玻璃纖維的表面化學性質(zhì)，使其表面活性增加，從而在后續(xù)的刻蝕過程中，刻蝕劑更容易與玻璃纖維表面接觸并發(fā)生反應(yīng)，提高刻蝕的效率和均勻性；另外丙烯酸溶液還可改善玻璃纖維的潤濕性：玻璃纖維的表面通常具有一定的疏水性，這可能會導致刻蝕劑在其表面的鋪展和滲透受到限制，加入丙烯酸浸泡后，能夠改善玻璃纖維的潤濕性，使刻蝕劑能夠更好地在玻璃纖維表面鋪展和滲透，確?？涛g反應(yīng)在整個玻璃纖維表面均勻進行，避免出現(xiàn)局部刻蝕不均勻的情況；丙烯酸在玻璃纖維表面形成的涂層或吸附層，可以在一定程度上起到保護作用，減少刻蝕劑對玻璃纖維本體的直接侵蝕，從而保持玻璃纖維的結(jié)構(gòu)完整性和一定的機械強度；丙烯酸可能會與刻蝕劑發(fā)生協(xié)同作用，促進刻蝕反應(yīng)的進行，從而加快刻蝕反應(yīng)的速率，提高刻蝕效果。經(jīng)刻蝕處理玻璃纖維采用磷酸溶液預處理的作用主要是清潔和活化玻璃纖維表面：刻蝕后的玻璃纖維表面可能殘留一些刻蝕產(chǎn)物和雜質(zhì)，將其浸泡在磷酸溶液中，磷酸可以與這些殘留物質(zhì)發(fā)生化學反應(yīng)，將其溶解去除，從而起到清潔玻璃纖維表面的作用。同時，磷酸的處理還可以使玻璃纖維表面的一些化學鍵斷裂，產(chǎn)生新的活性位點，如羥基等，提高玻璃纖維表面的活性，為后續(xù)硅烷偶聯(lián)劑的接枝反應(yīng)做準備。此外，玻璃纖維本身具有一定的疏水性，這會影響其與后續(xù)處理劑的結(jié)合效果。磷酸溶液可以改善玻璃纖維的潤濕性，使玻璃纖維表面更容易被后續(xù)的硅烷偶聯(lián)劑溶液浸潤，確保硅烷偶聯(lián)劑能夠均勻地分布在玻璃纖維表面。經(jīng)磷酸溶液處理后加入當硅烷偶聯(lián)劑與玻璃纖維接觸時，其水解性基團會在一定條件下（如存在水分）發(fā)生水解反應(yīng)，生成硅醇（si(oh)n）。這些硅醇可以與玻璃纖維表面因磷酸處理而產(chǎn)生的羥基等活性基團發(fā)生縮合反應(yīng)，從而在玻璃纖維表面形成化學鍵連接形成“分子橋”，硅烷偶聯(lián)劑的一端牢固地結(jié)合在玻璃纖維表面，另一端的有機官能團則向外伸展，在后續(xù)與明聚酯樹脂和聚合樹脂復合時，這些有機官能團可以與樹脂分子發(fā)生化學反應(yīng)或物理相互作用，就像在無機的玻璃纖維和有機的樹脂之間架起了一座“分子橋”，從而大大提高了玻璃纖維與樹脂之間的界面結(jié)合力，改善了復合材料的性能。

25、綜上所述，經(jīng)過上述改性方法處理，能夠有效地對玻璃纖維進行改性，提高其與有機材料的相容性和界面結(jié)合力，從而使最終得到的復合材料具有更好的性能。

26、本發(fā)明還提供了一種光學鏡面材料用petg材料的制備方法，包括如下步驟：

27、s1、將透明聚酯樹脂置于65-70℃的烘干機中，干燥3-6h，控制水分含量低于0.1％，備用；

28、s2、取干燥后的透明聚酯樹脂，按照重量份將透明聚酯樹脂、抗氧化劑、潤滑劑、成核劑加入到混料機中混合10-20min，之后再將抗黃劑、塑料光亮劑、聚合樹脂加入繼續(xù)混合攪拌20-40min，備用；

29、s3、將混合好的物料通過雙螺桿擠出機主喂，改性玻璃纖維通過側(cè)喂，共混造粒；其中雙螺桿擠出機的溫度設(shè)置為：一區(qū)：190±5℃；二區(qū)：200±10℃；三區(qū)：220±10℃；四區(qū)：220±10℃；模頭溫度:220±10℃；螺桿轉(zhuǎn)速為300-380r/min；擠出、造粒得到petg材料。

30、本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明的petg材料具有優(yōu)異的光學性能，高光澤表面和低渾濁度，其透光率可達90%以上；同時還具有較好的韌性、優(yōu)異的抗拉伸性能和較好的耐抗沖擊性能。

31、本發(fā)明一種光學鏡面材料用petg材料的制備方法簡單高效，操作控制方便，生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量高，利于工業(yè)化生產(chǎn)。