CN103146165A - 一种具有电磁屏蔽性能的聚乳酸复合固体树脂及其生产工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有电磁屏蔽性能的聚乳酸复合固体树脂及其生产工艺，该复合固体树脂的组分包括聚乳酸树脂、界面相容剂、增塑剂和电磁屏蔽粉体。其中，聚乳酸树脂质量含量为20.0％-80.0％，界面相容剂质量含量为0.1％-10.0％，增塑剂质量含量为2.0％-20.0％，电磁屏蔽粉体的质量含量为3.0％-50.0％。添加本发明所描述的复合固体树脂的聚乳酸油墨、塑料和纤维，材料中电磁屏蔽粉体分散均匀，对材料力学性能无负面影响，具有良好的静电屏蔽性能，成本较低，具有广泛的工业应用前景。

Description

一种具有电磁屏蔽性能的聚乳酸复合固体树脂及其生产工艺

技术领域

本发明涉及一种具有电磁屏蔽性能的聚乳酸复合固体树脂及其生产工艺，属于功能材料技术领域。

背景技术

基于石油化工的塑料、纤维、涂料与油墨等合成材料的问世及其迅速发展极大地改善了人类的生活，然而合成材料巨大的生产和消费消费也产生了两个重大课题：有限的石油资源被大量消耗和排放物导致的环境污染。近年来，生物降解高分子材料的生产和需求发展很快，在塑料、纤维、涂料与油墨三大领域得到广泛应用。生物降解高分子材料根据来源可以分为化学合成型、天然高分子型、微生物合成型。化学合成型生物降解高分子材料可以分为脂肪族聚酯、脂肪族-芳香族聚酯共聚物以及其他高分子，包括聚乳酸PLA、聚己内酯PCL、聚丁二酸丁二醇酯PBS、聚琥珀酸碳酸丁二醇酯PBSC、聚乙烯醇PVA、聚碳酸酯PPC等。天然高分子型材料包括淀粉、纤维素、植物纤维、木质素、甲壳素等天然高分子及其衍生物制成的材料。微生物合成型材料包括聚羟基烷酸酯类聚合物PHAs，聚羟基丁酸酯PHB等。在上述生物降解高分子材料中，聚乳酸PLA是唯一以生物资源为原料的化学合成型生物高分子材料。

聚乳酸的物理机械性能接近于通用聚苯乙烯GPPS、聚丙烯PP和聚对苯二甲酸乙二酯PET，具有良好的加工性能，能用普通设备进行挤出、注射、拉伸、纺丝，具有良好的印刷性能和二次加工性能。由于以上的特性，聚乳酸被广泛应用于食品包装、一次性餐具、涂料油墨黏胶剂、电子电器外壳、工程塑料、汽车箱盖、农业薄膜、文件夹、广告、购物袋等日用品。

聚乳酸塑料在电子产品领域具有广泛的应用前景。对于电子产品，电磁辐射污染已经成为人们非常关注的环境因素。电子产品工作时所发射的电磁波会引起互相干扰、泄露信息以及对一定距离的人员造成电磁辐射污染。电子产品的外壳一般采用高分子材料代替金属制作，不能起到电磁屏蔽的作用。为高分子材料提供高性能的电磁屏蔽技术方案已成为很多企业研究的重点。现有的电磁屏蔽方案主要包括：1)使用贵金属或银作为导电基料的导电涂料或者添加功能粉体，其不足之处是所用的贵金属较多，生产成本较高。2)使用导电型高分子作为基料的导电涂料或者功能性材料，缺点是电导率较低，而且生产成本较高。

发明内容

为解决现有技术中电磁屏蔽产品所用导电基料贵金属较多、生产成本较高，同时材料相容性较差等技术难题，本发明提供了一种具有电磁屏蔽性能的聚乳酸复合固体树脂的功能性解决方案。通过下列技术方案实现，

一种具有电磁屏蔽性能的聚乳酸复合固体树脂，组分包括聚乳酸树脂、界面相容剂、增塑剂和电磁屏蔽粉体。其中，聚乳酸树脂质量含量为20.0％-80.0％，界面相容剂质量含量为0.1％-10.0％，增塑剂质量含量为2.0％-20.0％，电磁屏蔽粉体的质量含量为3.0％-50.0％。

所述的界面相容剂为环氧树脂、丙烯酸树脂、醇酸树脂、聚氨酯树脂，以及聚乳酸丙烯酸衍生物、聚乳酸马来酸酐衍生物、聚氧乙烯醚类表面活性剂、磷酸酯类表面活性剂、苯乙烯丙烯酸共聚物及其衍生物、苯乙烯马来酸酐共聚物及其衍生物、烷基多糖类表面活性剂、纤维素及其衍生物、木质素磺酸盐衍生物、丝胶类蛋白质中的任意一种或者组合物。

所述的增塑剂为本领域常用的各种增塑剂。

所述的电磁屏蔽粉体为表面沉积有贵重导电金属的无机填料复合粉体。复合粉体的颗粒大小为100nm-6000nm。贵重导电金属为镍、铝、锌、钦、锰、铬、银、铜、钯中的一种或几种的混合物。无机填料为碳酸钙、氧化钙、磷酸钙、硅酸钙、蒙脱土、羟基磷灰石、电气石、硅酸镁铝、云母、滑石粉、硫酸钡等无机粉体中的任意一种。

所述的聚乳酸复合固体树脂经过下列的生产工艺制备：

1)将聚乳酸树脂溶解在二氯甲烷等溶剂中，加入界面相容剂充分搅拌直至溶解；

2)在上述的高分子溶液中缓慢加入电磁屏蔽粉体材料，高速搅拌，使粉体材料充分分散在高分子溶液中；

3)采用减压蒸馏的方法初步去除上述混合物中的溶剂，用萃取剂萃取两次后，再次采用减压蒸馏去除残余溶剂，直至无法检测到溶剂为止，得到固体粉末状混合物；

4)将上述得到的固体粉末状混合物加入到聚乳酸树脂中，添加一定量的增塑剂，采用双螺杆挤出机进行熔融造粒，得到具有电磁屏蔽性能的聚乳酸固体树脂。

本发明提供的具有电磁屏蔽性能的聚乳酸固体树脂，能够应用于聚乳酸基油墨、塑料和纤维的加工制造，提供良好的电磁屏蔽性能。

本发明所采用的载体为聚乳酸树脂，与应用材料不存在相容性的问题，电磁屏蔽功能性材料能够在聚乳酸油墨、塑料与纤维中实现良好的分散状态，对最终产品的力学性能无负面影响。

本发明采用的电磁屏蔽功能性材料为表面沉积有贵重导电金属的无机填料复合粉体，极大地降低了贵重金属的用量和成本。

本发明的功能性固体树脂可以根据不同的环境需要和使用现场要求确定用量，适用范围大，灵活性大，使用方便。比电子产品通过电镀、溅镀来屏蔽的效果要好，防屏蔽能力更强，生产环境符合ROHS标准，可用于电脑、手机、GPS、电子医疗设备、电子仪表、电子、电工通讯产品的外壳。

本发明所述的具有电磁屏蔽性能的聚乳酸复合固体树脂具有以下优点：

(1)电磁屏蔽性能优异，而且耐酸碱、耐氧化的性能优异；

(2)电磁屏蔽复合粉体成本低，市场供应充足；

(3)固体树脂可以在熔融加工中直接添加，工艺简单，无需特殊加工和特殊环境；

(4)电磁屏蔽复合粉体在聚乳酸油墨、塑料和纤维中均匀分布，对材料性能无不利影响。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步说明。

实施例1

1)将聚乳酸树脂100kg溶解在500kg二氯甲烷溶剂中，加入聚乳酸丙烯酸接枝共聚物10kg充分搅拌直至溶解；

2)在上述的高分子溶液中缓慢加入电磁屏蔽粉体材料90kg，高速搅拌，使粉体材料充分分散在高分子溶液中；k

3)采用减压蒸馏的方法初步去除上述混合物中的二氯甲烷，用萃取剂丙酮萃取两次后，再次采用减压蒸馏去除残余溶剂，直至无法检测到溶剂为止，得到固体粉末状混合物；

4)将上述得到的固体粉末状混合物100kg加入到80kg聚乳酸树脂中，添加20kg增塑剂聚乙二醇400，采用双螺杆挤出机进行熔融造粒，得到具有电磁屏蔽性能的聚乳酸复合固体树脂200kg。

聚乳酸树脂质量含量为65.0％，界面相容剂质量含量为2.5％，增塑剂质量含量为10.0％，电磁屏蔽粉体的质量含量为22.5％。

实施例2

1)将聚乳酸树脂190kg溶解在500kg二氯甲烷溶剂中，加入聚乳酸丙烯酸接枝共聚物10kg充分搅拌直至溶解；

2)在上述的高分子溶液中缓慢加入电磁屏蔽粉体材料100kg，高速搅拌，使粉体材料充分分散在高分子溶液中；

3)采用减压蒸馏的方法初步去除上述混合物中的二氯甲烷，用萃取剂乙醇萃取两次后，再次采用减压蒸馏去除残余溶剂，直至无法检测到溶剂为止，得到固体粉末状混合物；

4)将上述得到的固体粉末状混合物150kg加入到30kg聚乳酸树脂中，添加20kg增塑剂聚乙二醇400，采用双螺杆挤出机进行熔融造粒，得到具有电磁屏蔽性能的聚乳酸复合固体树脂200kg。

聚乳酸树脂质量含量为62.5％，界面相容剂质量含量为2.5％，增塑剂质量含量为10.0％，电磁屏蔽粉体的质量含量为25.0％。

实施例3

1)将聚乳酸树脂60kg溶解在500kg二氯甲烷溶剂中，加入苯乙烯丙烯酸共聚物20kg充分搅拌直至溶解；

2)在上述的高分子溶液中缓慢加入电磁屏蔽粉体材料120kg，高速搅拌，使粉体材料充分分散在高分子溶液中；

3)采用减压蒸馏的方法初步去除上述混合物中的二氯甲烷，用萃取剂丙酮萃取两次后，再次采用减压蒸馏去除残余溶剂，直至无法检测到溶剂为止，得到固体粉末状混合物；

4)将上述得到的固体粉末状混合物100kg加入到80kg聚乳酸树脂中，添加20kg增塑剂聚乙二醇400，采用双螺杆挤出机进行熔融造粒，得到具有电磁屏蔽性能的聚乳酸复合固体树脂200kg。

聚乳酸树脂质量含量为55.0％，界面相容剂质量含量为5.0％，增塑剂质量含量为10.0％，电磁屏蔽粉体的质量含量为30.0％。

实施例4

1)将聚乳酸树脂40kg溶解在500kg二氯甲烷溶剂中，加入苯乙烯丙烯酸共聚物20kg充分搅拌直至溶解；

2)在上述的高分子溶液中缓慢加入电磁屏蔽粉体材料140kg，高速搅拌，使粉体材料充分分散在高分子溶液中；

3)采用减压蒸馏的方法初步去除上述混合物中的二氯甲烷，用萃取剂丙酮萃取两次后，再次采用减压蒸馏去除残余溶剂，直至无法检测到溶剂为止，得到固体粉末状混合物；

4)将上述得到的固体粉末状混合物100kg加入到80kg聚乳酸树脂中，添加20kg增塑剂聚乙二醇400，采用双螺杆挤出机进行熔融造粒，得到具有电磁屏蔽性能的聚乳酸复合固体树脂200kg。

聚乳酸树脂质量含量为50.0％，界面相容剂质量含量为5.0％，增塑剂质量含量为10.0％，电磁屏蔽粉体的质量含量为35.0％。

实施例5

1)将聚乳酸树脂40kg溶解在500kg二氯甲烷溶剂中，加入聚乳酸马来酸酐接枝共聚物20kg充分搅拌直至溶解；

2)在上述的高分子溶液中缓慢加入电磁屏蔽粉体材料140kg，高速搅拌，使粉体材料充分分散在高分子溶液中；

3)采用减压蒸馏的方法初步去除上述混合物中的二氯甲烷，用萃取剂丙酮萃取两次后，再次采用减压蒸馏去除残余溶剂，直至无法检测到溶剂为止，得到固体粉末状混合物；

4)将上述得到的固体粉末状混合物150kg加入到50kg聚乳酸树脂中，添加20kg增塑剂聚乙二醇400，采用双螺杆挤出机进行熔融造粒，得到具有电磁屏蔽性能的聚乳酸复合固体树脂200kg。

聚乳酸树脂质量含量为40.0％，界面相容剂质量含量为7.5％，增塑剂质量含量为10.0％，电磁屏蔽粉体的质量含量为42.5％。

实施例6

1)将聚乳酸树脂40kg溶解在500kg三氯甲烷溶剂中，加入聚乳酸马来酸酐接枝共聚物40kg充分搅拌直至溶解；

2)在上述的高分子溶液中缓慢加入电磁屏蔽粉体材料120kg，高速搅拌，使粉体材料充分分散在高分子溶液中；

3)采用减压蒸馏的方法初步去除上述混合物中的三氯甲烷，用萃取剂乙醇萃取两次后，再次采用减压蒸馏去除残余溶剂，直至无法检测到溶剂为止，得到固体粉末状混合物；

4)将上述得到的固体粉末状混合物150kg加入到20kg聚乳酸树脂中，添加30kg增塑剂聚乙二醇400，采用双螺杆挤出机进行熔融造粒，得到具有电磁屏蔽性能的聚乳酸复合固体树脂200kg。

聚乳酸树脂质量含量为25.0％，界面相容剂质量含量为15.0％，增塑剂质量含量为15.0％，电磁屏蔽粉体的质量含量为45.0％。

实施例7

1)将聚乳酸树脂20kg溶解在500kg二氯甲烷溶剂中，加入聚乳酸马来酸酐接枝共聚物40kg充分搅拌直至溶解；

2)在上述的高分子溶液中缓慢加入电磁屏蔽粉体材料150kg，高速搅拌，使粉体材料充分分散在高分子溶液中；

3)采用减压蒸馏的方法初步去除上述混合物中的二氯甲烷，用萃取剂丙酮萃取两次后，再次采用减压蒸馏去除残余溶剂，直至无法检测到溶剂为止，得到固体粉末状混合物；

4)将上述得到的固体粉末状混合物150kg加入到30kg聚乳酸树脂中，添加30kg增塑剂聚乙二醇400，采用双螺杆挤出机进行熔融造粒，得到具有电磁屏蔽性能的聚乳酸复合固体树脂200kg。

聚乳酸树脂质量含量为22.5％，界面相容剂质量含量为15.0％，增塑剂质量含量为15.0％，电磁屏蔽粉体的质量含量为47.5％。

Claims (8)

1.一种具有电磁屏蔽性能的聚乳酸复合固体树脂，其特征在于：复合固体树脂的组分包括聚乳酸树脂、界面相容剂、增塑剂和电磁屏蔽粉体。其中，聚乳酸树脂质量含量为20.0％-80.0％，界面相容剂质量含量为0.1％-10.0％，增塑剂质量含量为2.0％-20.0％，电磁屏蔽粉体的质量含量为3.0％-50.0％。

2.根据权利要求1所述的具有电磁屏蔽性能的聚乳酸复合固体树脂，其特征在于：所述的界面相容剂为环氧树脂、丙烯酸树脂、醇酸树脂、聚氨酯树脂，以及聚乳酸丙烯酸衍生物、聚乳酸马来酸酐衍生物、聚氧乙烯醚类表面活性剂、磷酸酯类表面活性剂、苯乙烯丙烯酸共聚物及其衍生物、苯乙烯马来酸酐共聚物及其衍生物、烷基多糖类表面活性剂、纤维素及其衍生物、木质素磺酸盐衍生物、丝胶类蛋白质中的任意一种或者组合物。

3.根据权利要求1所述的具有电磁屏蔽性能的聚乳酸复合固体树脂，其特征在于：所述增塑剂为本领域常用的各种增塑剂。

4.根据权利要求1所述的具有电磁屏蔽性能的聚乳酸复合固体树脂，其特征在于：所述的电磁屏蔽粉体为表面沉积有贵重导电金属的无机填料复合粉体。

5.根据权利要求4所述的表面沉积有贵重导电金属的无机填料复合粉体，其特征在于：复合粉体的颗粒大小为100nm-6000nm。

6.根据权利要求4所述的表面沉积有贵重导电金属的无机填料复合粉体，其特征在于：所述的贵重导电金属为镍、铝、锌、钦、锰、铬、银、铜、钯中的一种或几种的混合物。

7.根据权利要求4所述的表面沉积有贵重导电金属的无机填料复合粉体，其特征在于：所述的无机填料为碳酸钙、氧化钙、磷酸钙、硅酸钙、蒙脱土、羟基磷灰石、电气石、硅酸镁铝、云母、滑石粉、硫酸钡等无机粉体中的任意一种。

8.根据权利要求1-4所述的具有电磁屏蔽性能的聚乳酸复合固体树脂，其特征在于：经过下列的生产工艺制备，

1)将聚乳酸树脂溶解在二氯甲烷等溶剂中，加入界面相容剂充分搅拌直至溶解；

2)在上述的高分子溶液中缓慢加入电磁屏蔽粉体材料，高速搅拌，使粉体材料充分分散在高分子溶液中；

3)采用减压蒸馏的方法初步去除上述混合物中的溶剂，用萃取剂萃取两次后，再次采用减压蒸馏去除残余溶剂，直至无法检测到溶剂为止，得到固体粉末状混合物；

4)将上述得到的固体粉末状混合物加入到聚乳酸树脂中，添加一定量的增塑剂，采用双螺杆挤出机进行熔融造粒，得到具有电磁屏蔽性能的聚乳酸固体树脂。