CN102911492B - 一种性能优异的塑料合金 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种性能优异的塑料合金，由PC(聚碳酸酯)、ABS(丙烯腈/丁二烯/苯乙烯三元共聚物)、PLA(聚乳酸)、相容剂和其它助剂组成，兼具了PC、ABS、PLA各自的特点。本发明根据高分子材料相容基本原理，通过合理选择组分进行匹配，利用其中两种材料特点弥补另一种材料性能上的缺陷，得到低碳环保、易于加工、耐热好、力学性能好、耐溶剂、易于印刷、表面光泽度高等性能。本发明采用常规方法制备，易于实现规模化生产，市场前景广阔，可应用于电子电器壳体、汽车部件等多个领域。
Description
技术领域：
本发明涉及一种性能优异的塑料合金，其特征在于低碳环保、性能优异、三元结构的塑料合金材料。
背景技术：
塑料合金是由二种或二种以上树脂共混在一起的新型材料，这种塑料合金除了具有各自树脂本身的性能外，还具有其本身不具备的性能特点，从而拓宽了构成材料的应用范围。虽然目前合金的开发品种很多，应用量也很大，但还是以二元塑料合金为主，有些性能单靠二元结构还不够完善。在两种组分基础上加入第三组分制成的三元合金，弥补了二元合金材料性能上的不足，但研究起来比二元合金复杂的多，实际研究的也较少，尤以资源可再生的低碳生物塑料开发研究的三元结构塑料合金材料更是很少，简直是凤毛麟角。
目前已开发成熟的二元塑料合金有：PC/ABS、ABS/PMMA、ABS/PVC、PPO/HIPS等，其用量增长迅速，其中PPO/HIPS合金的使用量已远远超过PPO树脂的使用量。三元塑料合金有：PBT/PC/TPE、EVA/EPDM/PVC、PP/PVC/CPE、ABS/PET/共聚酯等。其中，资源可再生材料是近几年来才快速发展的一种新型生物塑料材料，如PBS、PCL、PPC、PLA、PHA等生物塑料材料，但这些材料的应用性能还处在开发研究阶段。在合金应用方面的研究尚处初期阶段，所以研究范围较较窄，研究的也比较少，目前还未见有PC/ABS/PLA这一合金材料研究及相关技术专利。
专利CN201010555337.0公开一种聚乳酸/聚碳酸酯合金材料、其制备方法及其应用，该发明材料构成为10～90份的聚碳酸酯、10～90份的聚乳酸、1～20份的液晶高分子及1-25份的增韧剂，所制得的合金材料有环保特性，结晶速度较快，可以快速成型，但其综合性能比较差，特别是冲击性能比较低。专利CN201110076176.1涉及改性PC/ABS合金及其制备方法，改性PC/ABS合金由重量份为PC/ABS合金材料100份、内润滑剂0.5～0.8份、外润滑剂0.5～0.8份、抗氧剂0.2～0.8份的原料组成，所制成的材料具有成型加工性能高，能有效改善产品的外观缺陷、缩短产品成型周期，且其物理机械性能不下降，完全满足电子产品的使用要求，但该专利是由PC/ABS合金为原料再次改性，增加成型工序，成本高且不具有低碳环保。专利CN 201010611328.9公开了“一种聚乳酸/ABS树脂复合材料及其制备方法”，该聚乳酸/ABS树脂复合材料包括的重量百分比的配方组分为：聚乳酸树脂及其共聚物60％～80％、ABS树脂10％～30％、相容剂3％～5％、增韧剂5％～10％、滑石粉0.5％～2％、偶联剂0.5％～1.5％。，该发明是以SEBS接枝马来酸酐、POE接枝马来酸酐、ABS接枝马来酸酐中的至少一种作为相容剂，所制得的复合材料主要提高了材料抗冲击性能、热变形温度和可降解性能，不足之处是该材料的刚性比较低。
专利CN201110044565.6公开了一种ABS/PET/共聚酯三元合金及其制备方法，其组成按重量份为ABS树脂20～70、PET树脂10～50、共聚酯2～50、相容剂1～5、抗氧剂0.5～1.5、加工助剂0.5～1.5，该发明的特点是以ABS树脂和PET树脂作为材料基体，将共聚酯加入作为增容剂，改善了两者的相容性，使制得的三元合金具有高冲击强度和良好流动性且成本更低，但该材料不具备低碳环保性能。专利CN201210075588.8公开了一种PP/PVC/CPE三元合金及其制备方法，配方重量百分比为聚丙烯20-30％、聚氯乙烯30-40％、氯化聚乙烯30-40％、热稳定剂2-5％、复合润滑剂1-3％、抗氧剂0.2-0.6％、其它助剂2-4％；本发明具有在性能上取长补短、强度高、韧性好、低温韧性高、阻燃性能好的特点，缺点是不具有低碳环保和热变形温度较低。专利CN201210104877.6涉及一种性能优异的生物塑料合金材料，其组成为ABS(丙烯腈/丁二烯/苯乙烯三元共聚物)/PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)/PLA(聚乳酸)三元合金，配方中各组分的重量百分比为ABS树脂50％～70％、PMMA树脂5％～30％、PLA树脂5％～70％、热氧稳定剂0.5％～2％、润滑剂0.5％～1％，该发明的特征在于该材料低碳环保，综合性能较好，不足之处在于热变形温度比较低。
综上所述，如果要获得一种性能优异生物塑料合金材料，在二元基础上加入第三种聚合物，构成有低碳生物材料参与的合金材料，在性能上体现更多的技术特点，在应用方面更广泛，可广泛应用于电子电器外壳、机械零部件等结构性材料。
发明内容：
本发明的目的在于综合PC、ABS、PLA三种材料优点，改善三者存在的缺陷，达到一种较为理想的综合性能，尤其是改善了PC、ABS机械性能、耐溶剂性能、PLA耐热性能、抗冲击强度和缩短成型冷却定型时间，减少材料碳排放，节约石油资源，降低PC、PLA成本，扩大了PLA应用领域。
据此，本发明公开了一种性能优异的塑料合金。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下所述：
本发明的特征在于：一种性能优异的塑料合金，由PC(聚碳酸酯)、ABS(丙烯腈/丁二烯/苯乙烯三元共聚物)、PLA(聚乳酸)、相容剂和其它助剂制备而成。
进一步地，以重量计，PC含量为50％～67％，ABS含量为20％～29％，PLA含量为3％～30％，相容剂含量为0％～5％，其它助剂为0.2％～3％。
所述PC包括中、高粘度聚合物。
所述ABS为本体法三元结构共聚物。
所述PLA分子量为16～20万的聚合物。
所述相容剂具体为一种马来酸酐接枝高分子材料。包括马来酸酐接枝ABS、马来酸酐接枝POE、马来酸酐接枝SAN。
所述其它助剂为热氧稳定剂、润滑剂、成核剂一种或多种混合物。
所述热氧稳定剂为一种受阻酚类、亚磷酸酯类、钙锌稳定剂一种或多种混合物，滑润剂为氧化聚乙烯蜡、乙撑双硬脂酰胺、硬脂酸锌、硬脂酸钙、芥酸酰胺、有机硅酮中的两种或两种以上复配物，成核剂可为二氧化钛、二氧化硅、碳酸钙、滑石粉、纳米蒙脱土、酰胺类化合物、酰肼类化合物、有机磷酸盐类的一种或几种复合物组成。
本发明的有益效果在于：(1)本发明的塑料合金利用PC、ABS冲击强度高、耐温性能好优点，可以改善PLA冲击性能差、耐温性不高缺点，优以PC改善效果突出，同时PC、ABS可改善PLA结晶缓慢问题，缩短加工成型过程中冷却定型时间，提高生产效率；(2)本发明的塑料合金利用PLA机械强度高、属于生物基低碳塑料，弥补PC、ABS两种材料机械强度，使这种塑料合金成为一种低碳环保材料；同时利用PLA耐溶剂性能好的特点，改善PC、ABS的不耐溶剂性能；(3)利用ABS加工性能好、成本低的特点，改善PC、PLA两种材料的加工粘度大不易成型缺点，同时降低了合金材料构成成本；(4)本发明的塑料合金利用加入相容剂，提高ABS与PC、PLA相界面结合强度，增加三种材料相容性，进一步提高本发塑料合金力学性能。(5)利用本发明的塑料合金制备的产品无毒、无污染、低碳环保，成本较低，综合性能优异，具有很高经济价值和广阔的市场前景；(6)本发明的塑料合金是通过普通物理共混方法实现的，可以在原有设备基础，不需要改变工艺操作流程即可实现工业化大规模生产。
具体实施方式
以下将结合较佳实施例对本发明提出的一种性能优异的合金材料作更为详细说明。
实施例1：
本实施例的一种性能优异塑料合金，以重量计，各组分含量分别为：PC含量65.1％，ABS含量27.9％，PLA含量5％，马来酸酐接枝ASN含量1％，β(3，5-二叔丁基-4-羟苯基)丙酸季戊四醇酯含量0.1％，双十八烷基醇季戊四醇二亚磷酸酯含量0.2％，氧化聚乙烯蜡含量0.3％，乙撑双硬脂酰胺含量0.4％。
实施例2：
本实施的一种优异性能的塑料合金，以重量计，各组分含量分别为：PC含量61.6％，ABS含量26.4％，PLA含量10％，马来酸酐接枝ASN含量1％，β(3，5-二叔丁基-4-羟苯基)丙酸季戊四醇酯含量0.1％，双十八烷基醇季戊四醇二亚磷酸酯含量0.2％，氧化聚乙烯蜡含量0.3％，乙撑双硬脂酰胺含量0.4％。
实施例3：
本实施的一种优异性能的塑料合金，以重量计，各组分含量分别为：PC含量58.1％，ABS含量24.9％，PLA含量15％，马来酸酐接枝ASN含量1％，β(3，5-二叔丁基-4-羟苯基)丙酸季戊四醇酯含量0.1％，双十八烷基醇季戊四醇二亚磷酸酯含量0.2％，氧化聚乙烯蜡含量0.3％，乙撑双硬脂酰胺含量0.4％。
实施例4：
本实施的一种优异性能的塑料合金，以重量计，各组分含量分别为：PC含量54.6％，ABS含量23.4％，PLA含量20％，马来酸酐接枝ASN含量1％，β(3，5-二叔丁基-4-羟苯基)丙酸季戊四醇酯含量0.1％，双十八烷基醇季戊四醇二亚磷酸酯含量0.2％，氧化聚乙烯蜡含量0.3％，乙撑双硬脂酰胺含量0.4％。
本发明的实施例1-4的塑料合金均可通过如下常规方法制备：
将各组分按配比加入到高速混合机中均匀混合，然后采用双螺杆挤出机熔融共混造料。
对上述实施例1-4的塑料合金进行性能测试，结果如表1所示：
表1为本发明合金材料性能对比情况：
表1 PC/ABS/PLA性能表
| 项目 | 单位 | PC/ABS | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 |
| 拉伸强度 | MPa | 52.32 | 55.04 | 55.61 | 56.69 | 57.55 |
| 伸长率 | ％ | 101.59 | 160.92 | 174.78 | 167.13 | 183.88 |
| 弯曲强度 | MPa | 71.98 | 75.15 | 75.84 | 73.53 | 74.52 |
| 弯曲模量 | MPa | 1937.01 | 1999.54 | 2012.68 | 2058.52 | 2090.72 |
| 缺口冲击 | kJ/m2 | 53 | 52 | 46.8 | 33 | 27.98 |
本发明在具体实施时：PC具有高透明性、光学性能好、耐磨、耐热性、耐冲击等优点，但易应力集中，不耐溶剂，不易加工，是一种传统石油基高分子材料，不具有低碳环保特点；ABS属于一种刚韧材料，韧性好、加工流动性好、表面光泽度高、易进行表面涂层处理，成本低等优点，但其刚性远不如PLA和PC，不耐溶剂，是一种传统石油基高分子材料，不具有低碳环保特点；PLA是一种生物基低碳环保材料，具有可生物降解性能、强度好、高模量、高透明、表面光泽度高、耐溶剂性优良等特点，但性脆，不耐温(热变形温度仅为55℃左右)、加工性不好，冷却定型时间长等缺陷。本发明的塑料合金，兼具了PC、ABS、PLA的特点，(1)本发明的塑料合金利用PC、ABS冲击强度高、耐温性能好优点，改善PLA冲击性能差、耐温性不高缺点，优以PC改善效果突出，同时改善PLA了结晶缓慢问题，缩短加工成型过程中冷却定型时间，提高了生产效率；(2)本发明的塑料合金利用PLA机械强度高，是一种生物基低碳塑料，提高了PC、ABS两种材料机械强度，使这种塑料合金成为一种低碳环保材料，同时利用PLA耐溶剂性能好的特点，改善PC、ABS的不耐溶剂性能；(3)利用ABS加工性能好、成本低的特点，改善PC、PLA两种材料的加工粘度大不易成型缺点，同时降低了合金材料构成成本；(4)本发明的塑料合金利用加入相容剂，提高ABS与PC、PLA相界面结合强度，增加三种材料相容性，进一步提高本发的塑料合金力学性能。(5)利用本发明的塑料合金制备的产品无毒、无污染、低碳环保，成本较低，综合性能优异，具有很高经济价值和广阔的市场前景；(6)本发明的塑料合金是通过普通物理共混方法实现的，可以在原有设备基础，不需要改变工艺操作流程即可实现工业化大规模生产。
综合上所述，本发明的技术方案可以充分有效的实现上述发明目的，且本发明的塑料合金性能及特点原理都已经在实施例中得到充分的验证，而能达到预期的功效及目的，且本发明的实施例也可以根据这些原理进行变换，上述实施例仅仅是对本发明的优选实施例的描述，而非对本发明保护范围的限制，因此，本领域一般技术人员在本发明所披露的技术范围内，可轻易想到的变化，皆属本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种性能优异的塑料合金，其特征在于：由PC(聚碳酸酯)、ABS(丙烯腈/丁二烯/苯乙烯三元共聚物)、PLA(聚乳酸)、马来酸酐接枝SAN和热氧稳定剂、润滑剂及成核剂制备而成，以重量计，PC含量为54.6％～65.1％，ABS含量为23.4％～27.9％，PLA含量为5％～20％，马来酸酐接枝SAN含量为1％～5％，热氧稳定剂、润滑剂和成核剂为0.2％～3％。
2.如权利要求1所述的一种性能优异的塑料合金，其特征在于：所述的PC包括中、高粘度聚合物。
3.如权利要求1所述的一种性能优异的塑料合金，其特征在于：所述的ABS为本体法三元结构共聚物。
4.如权利要求1所述一种性能优异的塑料合金，其特征在于：所述的热氧稳定剂为一种受阻酚类、亚磷酸酯类、钙锌稳定剂一种或多种复配物，润滑剂为氧化聚乙烯蜡、乙撑双硬脂酰胺、硬脂酸锌、硬脂酸钙、芥酸酰胺、有机硅酮中的两种或两种以上复配物，成核剂为二氧化钛、二氧化硅、碳酸钙、滑石粉、纳米蒙脱土、酰胺类化合物、酰肼类化合物、有机磷酸盐类的一种或几种复配物。
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