CN104086968B - 一种耐刮擦的聚碳酸酯/聚乳酸合金材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种聚碳酸酯/聚乳酸合金材料，其由以下重量份的组分制成：聚碳酸酯10‑90份；聚乳酸10‑90份；耐刮擦剂5‑30份；增韧剂1‑25份；相容剂1‑15份；润滑剂0.1‑5份；抗氧化剂0.2‑0.8份。本发明还公开了耐刮擦聚碳酸酯/聚乳酸合金材料的制备方法。本发明的产品具有环保、耐刮擦等特性，表面硬度大于2H并可达到4H级别。在保持聚碳酸酯性能的同时，增加了产品的环保以及表面耐刮擦性，扩大了产品的使用范围。合金中原料聚乳酸树脂可以使用玉米、甘蔗、红薯等植物作为原料进行制备，价格低廉，不依赖于石油资源，并且能够在一定条件下生物降解，从而可以节省石油资源，并且减少环境压力。

Description

一种耐刮擦的聚碳酸酯/聚乳酸合金材料及其制备方法

技术领域

本发明属于高分子复合材料领域，涉及一种耐刮擦的聚碳酸酯/聚乳酸合金材料及其制备方法。

背景技术

聚碳酸酯是指大分子链由碳酸酯型重复结构单元组成的一类聚合物，英文名称Polycarbonate，简称PC，其具有优异的耐冲击性和透明性，优良的力学性能和电绝缘性，使用温度范围广（-100℃-130℃），尺寸稳定性高，耐蠕变性高，是一种集刚、硬、韧于一体的典型塑料代表。由于这些优点使得聚碳酸酯被广泛应用于电子电器、办公用品、精密机器、医疗、劳保、家庭用品以及汽车等众多的领域。聚碳酸酯还是一种性能优异的光学塑料，其透光率可达 93% 之多，折射率为 1.587，适用于透镜材料，可作为一种高档的光学材料。但是由于聚碳酸酯的耐磨性差、硬度低，因而极大地限制了聚碳酸酯的应用范围。如果通过某种途径提高其硬度和改善其耐磨性，将大大拓展其应用范围。

近年来，从环保角度出发，在汽车用材料和电子通信设备方面，来源于植物的聚乳酸受到了高度重视。聚乳酸树脂可以使用玉米、甘蔗、红薯等植物作为原料进行制备，价格低廉，不依赖于石油资源，并且能够在一定条件下可进行完全生物降解，从而可以节省石油资源，并且减少环境压力，是一种非常好的环保型材料。

目前较常用的提高聚碳酸酯硬度和耐磨性的方法是在聚碳酸酯成型后涂覆高硬度的涂层，但是这些方法必然造成工艺流程的复杂化、生产效率降低以及生产投入成本的增加，这些因素无不制约着聚碳酸酯的应用。如果通过对聚碳酸酯进行改性，使其硬度提高和耐磨性得以改善，将大大简化制件的生产工序、降低成本，从而实现大规模的代替玻璃，开辟一个新的聚碳酸酯时代。

中国专利文献CN 101475739 B，公开了一种耐刮擦高光泽聚碳酸酯合金及其制备方法，按重量百分比由以下组分组成：聚碳酸酯是27.9-53.9％，苯乙烯基树脂为3-10％，聚甲基丙烯酸甲酯 14-30％，高效相容剂 4-13％，磷系阻燃剂 17-25％，防滴落剂 0.1-1％，抗氧剂 0.1-1％，润滑剂 0.1-1％，该材料具有高效阻燃性能，保证材料的耐刮擦性、良好的表面光泽和加工流动性。

但是上述耐刮擦聚碳酸酯材料的耐刮擦性能仍有待提高，而且使用聚甲基丙烯酸甲酯作为耐刮擦剂，其韧性较低，使合金材料的韧性变得较差，而目前关于使用聚乳酸树脂改性聚碳酸酯制备得到耐刮擦聚碳酸酯还未见报道。

发明内容

本发明目的在于为克服现有技术中存在的缺陷而提供一种耐刮擦的聚碳酸酯/聚乳酸合金材料及其制备方法。该聚碳酸酯/聚乳酸合金材料具有成型周期短，加工成本降低，具有耐溶剂性，流动性良好，且合金材料的强度、刚性均有不同程度的提高。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种聚碳酸酯/聚乳酸合金材料，由以下重量份的组分制成：

聚碳酸酯 10-90 份；

聚乳酸 10-90 份；

耐刮擦剂 5-30 份；

增韧剂 1-25 份；

相容剂 1-15份；

润滑剂 0.1-5份；

抗氧化剂 0.2-0.8份。

所述的聚乳酸是L-乳酸聚合物、D-乳酸聚合物、DL-乳酸聚合物中的一种或一种以上。

所述的聚乳酸的重均分子量为60000g/mol-600000g/mol。

所述的增韧剂为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物、乙烯-丙烯酸酯-缩水甘油酯三元共聚物、甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝乙烯-辛烯共聚物中的至少一种。

所述耐刮擦剂为乙烯-四氟乙烯共聚物、聚全氟乙丙烯树脂中的至少一种。

所述相容剂为ABS-g-MAH、苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)的至少一种。

所述抗氧化剂为三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯、四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯或β-(4-羟基-3，5-二叔丁基苯基)丙酸正十八碳醇酯的至少一种。

所述加工润滑助剂为聚乙烯蜡、硬脂酸钙、硬脂酸锌、N，N- 乙撑双硬脂酸酰胺、季戊四醇硬脂酸酯中的至少一种。

一种上述的耐刮擦聚碳酸酯/聚乳酸合金材料的制备方法，包括以下步骤：

按重量配比称取聚碳酸酯树脂、聚乳酸、耐刮擦剂、增韧剂、相容剂、抗氧化剂、润滑剂，加入高速混合机中充分混合均匀；用计量输送料装置，将混合后的物料送入双螺杆挤出机中，经螺杆的剪切、混炼后挤出、拉条、冷却、切粒，包装成成品；其中，双螺杆挤出机的长径比大于40，螺杆挤出机的主机转动频率20~40赫兹，双螺杆挤出机工作温度区间为220-280℃。

所述双螺杆挤出机混炼物料时采用真空排气，螺杆的长径比为42。

本发明与现有技术相比，具有以下优点和有益效果：

本发明的产品具有环保、耐刮擦等特性，表面硬度大于2H并可达到4H 级别。在保持聚碳酸酯性能的同时，增加了产品的环保以及表面耐刮擦性，扩大了产品的使用范围。另外合金中一部分原料是聚乳酸，聚乳酸树脂可以使用玉米、甘蔗、红薯等植物作为原料进行制备，价格低廉，不依赖于石油资源，并且能够在一定条件下可进行完全生物降解，从而可以节省石油资源，并且减少环境压力。

具体实施方式

实施例1

称取50重量份的聚碳酸酯树脂，30重量份的D-乳酸聚合物，20重量份的乙烯-四氟乙烯共聚物，7重量份的甲基丙烯酸甲酯-丁二烯- 苯乙烯共聚物，1重量份的SEBS，3重量份的聚乙烯蜡，0.8重量份的四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯，加入高速混合机中充分混合均匀；用计量输送料装置，将混合后的物料送入双螺杆挤出机中，经螺杆的剪切、混炼后挤出、拉条、冷却、切粒，包装成成品；螺杆的长径比为42，螺杆挤出机的主机转动频率20赫兹，自喂料口至挤出模头温度分别是220℃，230℃，230℃，260℃，280℃，制成耐刮擦聚碳酸酯树脂，其相关性能测试见表1。

实施例2

称取90重量份的聚碳酸酯树脂，70重量份的DL - 乳酸聚合物，15重量份的聚全氟乙丙烯树脂，20重量份的丙烯腈- 丁二烯- 苯乙烯三元共聚物，7重量份的ABS-g-MAH，0.9重量份的硬脂酸锌，0.5重量份的β-(4-羟基-3，5-二叔丁基苯基)丙酸正十八碳醇酯，加入高速混合机中充分混合均匀；用计量输送料装置，将混合后的物料送入双螺杆挤出机中，经螺杆的剪切、混炼后挤出、拉条、冷却、切粒，包装成成品；螺杆的长径比为42，螺杆挤出机的主机转动频率30赫兹，自喂料口至挤出模头温度分别是220℃，220℃，230℃，240℃，260℃，制成耐刮擦聚碳酸酯树脂，其相关性能测试见表1。

实施例3

称取10重量份的聚碳酸酯树脂，90重量份的L- 乳酸聚合物，30重量份的乙烯-四氟乙烯共聚物，25重量份的甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝乙烯- 辛烯共聚物，15重量份的ABS-g-MAH，0.1重量份的N，N- 乙撑双硬脂酸酰胺，0.4重量份的三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯，加入高速混合机中充分混合均匀；用计量输送料装置，将混合后的物料送入双螺杆挤出机中，经螺杆的剪切、混炼后挤出、拉条、冷却、切粒，包装成成品；螺杆的长径比为42，螺杆挤出机的主机转动频率40赫兹，自喂料口至挤出模头温度分别是220℃，230℃，230℃，260℃，280℃，制成耐刮擦聚碳酸酯树脂，其相关性能测试见表1。

实施例4

称取30重量份的聚碳酸酯树脂，70重量份的D- 乳酸聚合物，25重量份的聚全氟乙丙烯树脂，17重量份的乙烯- 丙烯酸酯- 缩水甘油酯三元共聚物，12重量份的SEBS，5重量份的季戊四醇硬脂酸酯，0.2重量份的四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯，加入高速混合机中充分混合均匀；用计量输送料装置，将混合后的物料送入双螺杆挤出机中，经螺杆的剪切、混炼后挤出、拉条、冷却、切粒，包装成成品；螺杆的长径比为42，螺杆挤出机的主机转动频率20赫兹，自喂料口至挤出模头温度分别是220℃，220℃，230℃，240℃，240℃，制成耐刮擦聚碳酸酯树脂，其相关性能测试见表1。

实施例5

称取80重量份的聚碳酸酯树脂，10重量份的DL - 乳酸聚合物，5重量份的乙烯-四氟乙烯共聚物，1重量份的乙烯- 丙烯酸酯- 缩水甘油酯三元共聚物，4重量份的SEBS，4重量份的硬脂酸钙，0.7重量份的三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯，加入高速混合机中充分混合均匀；用计量输送料装置，将混合后的物料送入双螺杆挤出机中，经螺杆的剪切、混炼后挤出、拉条、冷却、切粒，包装成成品；螺杆的长径比为42，螺杆挤出机的主机转动频率30赫兹，自喂料口至挤出模头温度分别是220℃，230℃，230℃，260℃，280℃，制成耐刮擦聚碳酸酯树脂，其相关性能测试见表1。

由表1可知，相对于纯的聚碳酸酯其铅笔硬度是2H，本发明的改性耐刮擦聚碳酸酯组合物表现出良好的耐刮擦性能，实施例1、3、4的铅笔硬度都达到4H，说明较高比例的耐刮擦剂可以提高耐刮擦性能。同时因为增韧剂的加入，其力学性能基本能保持，不会因为冲击性能较差的含氟聚合物的加入而使得组合物的力学性能急剧下降。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种耐刮擦的聚碳酸酯/聚乳酸合金材料，其特征在于，该合金材料由以下重量份数的原料制成：

聚碳酸酯 10-90 份；

聚乳酸 10-90 份；

耐刮擦剂 5-30 份；

增韧剂 1-25 份；

相容剂 1-15份；

润滑剂 0.1-5份；

抗氧化剂 0.2-0.8份。

2.根据权利要求1 所述的耐刮擦的聚碳酸酯/聚乳酸合金材料，其特征在于，所述的聚乳酸是L-乳酸聚合物、D-乳酸聚合物、DL-乳酸聚合物中的至少一种。

3.根据权利要求1 所述的耐刮擦的聚碳酸酯/聚乳酸合金材料，其特征在于，聚乳酸的重均分子量为60000g/mol-600000g/mol。

4.根据权利要求1 所述的耐刮擦的聚碳酸酯/聚乳酸合金材料，其特征在于，所述的增韧剂为丙烯腈- 丁二烯- 苯乙烯三元共聚物、甲基丙烯酸甲酯- 丁二烯- 苯乙烯共聚物、乙烯- 丙烯酸酯- 缩水甘油酯三元共聚物、甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝乙烯- 辛烯共聚物中的至少一种。

5.根据权利要求1 所述的耐刮擦的聚碳酸酯/聚乳酸合金材料，其特征在于，所述耐刮擦剂为乙烯-四氟乙烯共聚物、聚全氟乙丙烯树脂中的至少一种。

6.根据权利要求1 所述的耐刮擦的聚碳酸酯/聚乳酸合金材料，其特征在于，所述相容剂为ABS-g-MAH、苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)的至少一种。

7.根据权利要求1 所述的耐刮擦的聚碳酸酯/聚乳酸合金材料，其特征在于，所述抗氧化剂为三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯、四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯和β-(4-羟基-3，5-二叔丁基苯基)丙酸正十八碳醇酯的至少一种。

8.根据权利要求1 所述的耐刮擦的聚碳酸酯/聚乳酸合金材料，其特征在于，所述润滑剂为聚乙烯蜡、硬脂酸钙、硬脂酸锌、N，N- 乙撑双硬脂酸酰胺、季戊四醇硬脂酸酯中的至少一种。

9.根据权利要求1-8任一项所述的耐刮擦的聚碳酸酯/聚乳酸合金材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

按重量配比称取聚碳酸酯树脂、聚乳酸、耐刮擦剂、增韧剂、相容剂、抗氧化剂、润滑剂，加入高速混合机中充分混合均匀；用计量输送料装置，将混合后的物料送入双螺杆挤出机中，经螺杆的剪切、混炼后挤出、拉条、冷却、切粒，包装成成品；其中，双螺杆挤出机的长径比大于40，螺杆挤出机的主机转动频率20~40赫兹，双螺杆挤出机工作温度区间为220-280℃。

10.根据权利要求9所述的一种耐刮擦的聚碳酸酯/聚乳酸合金材料的制备方法，其特征在于，所述双螺杆挤出机混炼物料时采用真空排气，螺杆的长径比为42。