一种高耐候黄底黑字激光打标ABS复合材料及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及高分子化合物的组合物技术领域，更具体地，涉及一种高耐候黄底黑字激光打标ABS复合材料及其制备方法和应用。

背景技术

ABS是由丙烯腈、丁二烯、苯乙烯三种单体共聚而成的热塑性聚合物，是介于通用塑料与工程塑料之间的一种高分子材料，因其具备优异的机械性能、良好的加工性能、耐化学试剂和表面光泽性好等优异性能而广泛用于汽车、家电、办公设备和通讯等领域。传统的ABS制品标识技术有化学丝印、油漆、贴膜等，化学丝印和油漆因对环境有污染，且无法一体成型，尤其是贴膜对结构复杂的零件标识效果较差，应用范围受限，为解决该问题通常采用激光打标，利用激光束的高能量密度使工件表层材料发生化学或物理变化，从而在工件表面留下永久性标记。

例如，现有技术中公开了一种蓝色激光打标的黑色ABS材料及其制备方法和应用，使用特殊的黑色颜料铜铬黑和色粉混合物组合呈现蓝色激光打标的效果，无需添加激光打标剂，且铜铬黑的红外反射率高，会反射掉一部分激光的能量，因此激光打标的标记清晰不模糊拓展ABS激光打标字体颜色的多样性，呈现蓝色的打标效果，但该ABS复合材料的耐候性能较差且其为黑色，醒目效果差，无法应用于室外标识类产品。

发明内容

本发明的目的是克服现有激光打标ABS复合材料的耐候性能较差、不适用于室外标识产品的缺陷和不足，提供一种高耐候黄底黑字激光打标ABS复合材料，通过选用磷酸盐类打标剂与金属氧化物类打标剂复配形成激光打标剂，同时与特定的复合颜料相结合，实现黄底黑字打标效果的同时明显改善ABS复合材料的耐候性。

本发明的另一目的是提供一种高耐候黄底黑字激光打标ABS复合材料的制备方法。

本发明的又一目的是提供上述高耐候黄底黑字激光打标ABS复合材料在制备室内外标识牌、警示牌和信息牌中的应用。

本发明的又一目的是提供一种由上述高耐候黄底黑字激光打标ABS复合材料制得的标识牌。

一种高耐候黄底黑字激光打标ABS复合材料，按重量份数计，包括以下组分：

所述激光打标剂由磷酸盐类打标剂和金属氧化物类打标剂按质量比1:(1～4)组成，所述复合颜料主要由钒酸铋黄和喹酞酮黄按质量比1:(1～4)组成。

本发明通过选用磷酸盐类打标剂与金属氧化物类打标剂复配形成激光打标剂，同时与特定的复合颜料相结合，实现黄底黑字打标效果的同时明显改善ABS复合材料的耐候性，其中磷酸盐类打标剂与金属氧化物类打标剂在近红外区波段的吸收峰不同，两者以特定的比例混合后显著改善ABS复合材料的激光打标效果；而钒酸铋黄和喹酞酮黄以特定比例复配形成的复合色粉在保证优异着色性能实现醒目效果的基础上，还能够增强ABS复合材料的耐候性能。

具体地，上述磷酸盐类打标剂可以为氢氧磷酸铜、磷酸亚铁中的一种或几种，金属氧化物类打标剂可以为磁性氧化铁、氧化锌和氧化锑中的一种或几种。

优选地，所述高耐候黄底黑字激光打标ABS复合材料按重量份数计，包括以下组分：

在具体实施方式中，本发明所述ABS类树脂采用ISO 1133-1-2011标准，在220℃、10kg条件下测得其熔融指数为10.0～30.0g/10min。

具体地，本发明所述ABS类树脂为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯接枝共聚物ABS、丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸三元共聚物ASA和甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯接枝共聚物MBS中的一种或几种。

优选地，所述ABS类树脂为丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸三元共聚物ASA，其原因在于ASA树脂中引入不含双键的丙烯酸酯橡胶取代丁二烯橡胶，使得ASA树脂具有更高的耐候性。

具体地，所述复合颜料中还包括钛白粉和/或炭黑。

优选地，所述炭黑相对于复合色粉的质量百分数为0.01％～0.03％。

当炭黑相对于复合色粉的质量百分数为0.01％～0.03％时，能够在保持黄色基材饱和度、不影响激光打标性能的同时提高ABS复合材料的近红外区(1064nm)的吸收强度。

优选地，所述钛白粉相对于复合色粉的质量百分数为0.2％～0.4％。

当钛白粉相对于复合色粉的质量百分数为0.2％～0.4％时，材料能够保持一定的实色度，有助于提高耐候性能，当钛白粉相对于复合色粉的质量百分数高于0.4％时，钛白粉冲淡了颜色的饱和度，使得材料本身彩度不够，醒目标识的作用变弱。

在具体实施方式中，本发明所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂、胺类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂或二苯胺抗氧剂中的一种或几种；

光稳定剂为受阻胺类光稳定剂、苯并三唑类光稳定剂、二苯甲酮类光稳定剂或受阻苯甲酸酯类光稳定剂中的一种或几种。

本发明还保护一种上述高耐候黄底黑字激光打标ABS复合材料的制备方法，包括以下步骤：

将ABS类树脂、抗氧剂、光稳定剂、激光打标剂和复合颜料加入双螺杆挤出机，混合均匀后熔融挤出造粒，即制得高耐候黄底黑字激光打标ABS复合材料。

具体地，上述双螺杆挤出机的挤出螺杆长径比为(30～40):1，挤出机温度设置为T1区为100～130℃、T2-T5区为190～205℃、T6-T12区为205～210℃，转速为300～450r/min。

一种上述高耐候黄底黑字激光打标ABS复合材料在制备室内外标识牌、警示牌和信息牌中的应用，也在本发明的保护范围之内。

本发明还保护一种由上述高耐候黄底黑字激光打标ABS复合材料制得的标识牌。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明通过选用磷酸盐类打标剂与金属氧化物类打标剂复配形成激光打标剂，同时与特定的复合颜料相结合，实现黄底黑字打标效果的同时明显改善ABS复合材料的耐候性，其中磷酸盐类打标剂与金属氧化物类打标剂在近红外区波段的吸收峰不同，两者以特定的比例混合后显著改善ABS复合材料的激光打标效果；而钒酸铋黄和喹酞酮黄以特定比例复配形成的复合色粉在保证优异着色性能实现醒目效果的基础上，还能够增强ABS复合材料的耐候性能。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明，但实施例并不对本发明做任何形式的限定。除非另有说明，本发明实施例采用的原料试剂为常规购买的原料试剂。

1、原料试剂

ABS类树脂1为丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸三元共聚物，ISO 1133-1-2011标准，在220℃、10kg条件下测得其熔融指数为18-22g/10min，牌号ABS KF730，厂家辽宁金发科技有限公司；

ABS类树脂2为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯接枝共聚物，ISO 1133-1-2011标准，在220℃、10kg条件下测得其熔融指数为15g/10min，牌号ABS POWHR18，厂家韩国锦湖有限公司；

ABS类树脂3为甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯接枝共聚物，ISO 1133-1-2011标准，在220℃、10kg条件下测得其熔融指数为25g/10min，牌号MBS 2081，厂家广州长濑贸易有限公司；

抗氧剂1为亚磷酸酯类抗氧剂，牌号YFK-168，厂家营口市风光化工有限公司；

抗氧剂2为受阻酚类抗氧剂，牌号YFK-1010，厂家营口市风光化工有限公司；

光稳定剂为受阻胺类光稳定剂，牌号UV-3808PP5，厂家氰特表面技术(上海)有限公司；

激光打标剂1为磷酸盐类打标剂(氢氧磷酸铜类)，牌号8841(浅绿色粉末)，厂家上海碧朗国际贸易有限公司；

激光打标剂2为金属氧化物类打标剂(氧化锌/氧化锑混合物)，牌号LASER-XW，厂家珠海金发供应链管理公司；

复合色粉中的钛白粉为金红石型钛白粉，TR-33，厂家上海颜钛实业有限公司；

复合色粉中的炭黑为magicab 1013F，原生粒径24±2um，厂家深圳鼎泰化工有限公司；

复合色粉中的无机黄色颜料为钒酸铋黄，牌号Y229C，平均粒径为0.2um，厂家上海田锐贸易有限公司；

复合色粉中的有机黄色颜料为喹酞酮黄，牌号M101，厂家广州杏晖贸易有限公司。

2、本发明各实施例及对比例中高耐候黄底黑字激光打标ABS复合材料通过如下制备方法制备得到：

按照配方称取各组分在预混机内混合6～8min，混合均匀后，加入双螺杆挤出机中熔融共混、挤出造粒，即制得高耐候黄底黑字激光打标ABS复合材料；

其中，双螺杆挤出机的熔融挤出的条件为：T1区100～130℃、T2-T5区190～205℃、T6-T12区205～210℃，转速为300～450r/min，挤出螺杆长径比范围为(30～40):1。

3、性能测试

将实施例及对比例中的高耐候黄底黑字激光打标ABS复合材料进行性能测试，采用注塑机注塑金发标准色板(50mm×80mm×2mm)，ABS复合材料的长周期紫外老化试验、激光打标均可以用此色板实验，具体测试方法如下：

(1)紫外老化测试：具体测试方法参见GB/T7141-2008；

(2)色差测量：仪器为爱色丽X-rite 7000A，紫外老化性能可以直接测量测试前后的色差数据，激光打标测试则需要用打标机在色板上打出直径为25mm的圆形标识，通过测量圆形标识内外的色差来表征激光打标性能的差异。

色差△E表示紫外老化测试前、后色板的颜色变化，计算公式为△E2＝(△L)2+(△a)2+(△b)2，色差△E数据越小，表明材料的耐候性能越好；激光打标测试前后色差越大，表明激光打标对比度大，激光打标效果好，材料的激光打标性能优良。

实施例1～25

实施例1～14中高耐候黄底黑字激光打标ABS复合材料的各组分的重量份数如表1和表2所示，X为钛白粉相对于复合色粉的质量百分数，Y为炭黑相对于复合色粉的质量百分数。

表1实施例1～14中高耐候黄底黑字激光打标ABS复合材料

表2实施例15～25中高耐候黄底黑字激光打标ABS复合材料

对比例1～12

对比例1～12中高耐候黄底黑字激光打标ABS复合材料中各组分的重量份数如表3所示。

表3对比例1～12中高耐候黄底黑字激光打标ABS复合材料

按照上述提及的方法对各实施例和对比例中高耐候黄底黑字激光打标ABS复合材料的性能测试结果如表4所示。

表4各实施例和对比例的测试结果

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本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。