CN105504656A

CN105504656A - 一种生物质塑料合金材料

Info

Publication number: CN105504656A
Application number: CN201610000567.8A
Authority: CN
Inventors: 王文广; 陈向文; 贺晓青; 叶远锋; 游琴; 杨丽双
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2016-01-04
Filing date: 2016-01-04
Publication date: 2016-04-20

Abstract

本发明公开了一种生物质塑料合金材料，组成包括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。本发明增加两相合金材料的相容性，提高两相合金材料存在性能上的不足，综合ABS、PLA两种材料优点，改善两者存在的缺陷，达到一种较为理想的综合性能，同时赋予了合金材料是一种低碳环保材料。本发明的特征在于配方中各组分的重量百分比为：ABS树脂50%~90%，PLA树脂5%~30%，相容性3%~15%，其它助剂0.3%~3%。

Description

一种生物质塑料合金材料

技术领域

本发明涉及一种生物质塑料合金材料，属于高分子材料学，其特征为制备方法简单、价格低廉、低碳环保、性能优异的合金材料。

背景技术

聚丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（简称ABS）树脂是目前产量最大，应用最广泛的聚合物，也是五大合成树脂之一，是丙烯腈、丁二烯和苯乙烯的三元共聚物。由于ABS是由三种组分组成，而赋予了其很好的性能：其抗冲击性、耐热性、耐低温性、耐化学药品性及电气性能优良，还具有易加工、制品尺寸稳定、表面光泽性好等特点，容易涂装、着色，还可以对其进行表面喷镀金属、电镀、焊接、热压和粘接等二次深加工，广泛应用于机械、电子电器、仪器仪表、纺织和建筑等工业领域，是一种用途广泛的热塑性工程塑料。

聚乳酸（简称）PLA是一种可生物降解材料，具有优异的力学性能和生物相容性、无毒、可塑性强且生物降解完全。PLA不同于一般石化产品，生产PLA的原料主要为玉米等天然原料，这样不仅降低了对石油资源的依赖，也间接降低了原油炼油等过程中氮氧化物及硫氧化物等污染气体的排放。另外，PLA及其各项终端产品，可在堆肥条件下自然分解成为二氧化碳及水，降低了二氧化碳排放量及固体废弃物量，所以对环境的污染很小。聚乳酸作为目前产业化最成熟、产量最大、应用最广泛、价格最低的生物基塑料，是未来最有希望撼动石油基塑料传统地位的降解材料，将成为生物基塑料的主力军。

目前已开发成熟的塑料合金有：PC/ABS、ABS/PMMA、ABS/PVC、PPO/HIPS等，因PLA是近几年来才快速发展的一种新型生物质塑料材料，应用性能还处在开发研究阶段,特别是单独使用性能上存在很大缺陷，开发PLA合金材料是一种有效的使用途径。PLA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ABS/PLA这一合金材料研究及相关技术专利。

专利CN201310310723.7公开了一种制造ABS/PLA合金材料用的大分子相容剂的制备方法：所述的相容剂是由苯乙烯类物质5-40、环氧类0.5-10、引发剂类0.1-5通过本体聚合，溶液聚合或悬浮聚合得到的共聚物；该共聚物与短链PLA熔融共混，其中短链PLA质量分数为1-95，得到大分子相容剂；该相容剂基于梳型大分子的结构，利用主链的聚苯乙烯结构提高了与ABS的相容性，而支链的聚乳酸链段又提高了与聚乳酸相的相容性，对ABS与PLA两相的增容起到很好的作用，能大幅提高共混物的力学性能，熔体稳定性和加工性能；其中短链PLA可以使用工业PLA回料代替，降低了生产，提高材料利用率，节约能源。该专利主要是介绍了一种大分子相容剂的制备方法，并非是ABS/PLA塑料合金的制备方法。

专利CN201210566936.1公开了一种PLA/ABS/二氧化硅组合物及其制备方法与应用：其中，本发明的PLA/ABS/二氧化硅组合物通过30～60质量份ABS、30～60质量份PLA、1～20质量份二氧化硅、3～20质量份相容剂、0.3～2.5质量份酸吸收剂、0～2.0质量份润滑剂、0.2～0.8质量份复合处理剂以及1～15质量份增韧剂通过混合后用挤出机挤出切粒后得到，该PLA/ABS/二氧化硅组合物具有超高的抗冲、耐划伤等机械性能，还具有低碳性特点，材料环境友好，此外，还具有良好的光泽度，制备方法简单，原材料简单易得，能广泛的应用于电脑、手机、玩具、家电等壳体材料领域，适宜工业化生产。此专利主要是介绍了PLA/ABS/二氧化硅组合物，并非是ABS/PLA塑料合金。

专利CN201210104877.6公开了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，通过增加第三组份提高相容性和各合金组分含量的控制，形成了一种性能优异的三元合金材料；三元合金中PLA为生物塑料，合金属于生物塑料合金，具有优异的低碳性能。本发明的特征在于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％。此专利主要是介绍了ABS/PMMA/PLA三元合金，并非是ABS/PLA塑料合金。

专利CN201210475523.2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。此专利主要是介绍了PC/ABS/PLA三元合金，并非是ABS/PLA塑料合金。

又如孟涛、潘礼存、杨淳等人的《ABS高胶粉增韧PLA合金材料的研究》：研究了不同配方体系的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS）高胶粉/聚乳酸（PLA）合金的力学性能、熔体流动性、注塑加工性，并通过SEM、DMA对ABS高胶粉/PLA共混合金的微观结构、相容性进行表征；其结果表明：ABS高胶粉的加入能大大提高了PLA的冲击强度和断裂生产率，但拉伸强度和模量有所降低；增加ABS高胶粉含量，合金熔体流动性能和注塑加工性能都呈下降趋势；当ABS高胶粉质量份数为10%时，合金的熔体质量流动速率与纯PLA相当，但熔体流动性较好，tan谱图和SEM照片也表征：此配方体系下合金的相容效果为最佳。此文章主要介绍了是ABS高胶粉增韧PLA，也并非是ABS/PLA塑料合金。

发明内容

本发明的目的在于提供一种生物质塑料合金材料，其主要解决的技术问题在于：增加两相合金材料的相容性，提高两相合金材料存在性能上的不足，综合ABS、PLA两种材料优点，改善两者存在的缺陷，达到一种较为理想的综合性能，同时赋予了合金材料是一种低碳环保材料。

据此，本发明公开了一种生物质塑料合金材料。

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：组成包括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，其中：

所述ABS的含量所占重量百分比为50%～90%；ABS的中文学名丙烯腈/丁二烯/苯乙烯三元共聚物，属于塑料中典型的刚韧品种，同时具有流动性很好、韧性好、表面光泽度高、易进行表面涂层处理、易着色等优点，广泛用于壳体材料。

所述PLA的含量所占重量百分比为5%～30%；PLA的中文学名聚乳酸，为近年来开发的一种全生物质塑料，其合成原料为天然植物，目前全球产量20万吨左右；PLA具有良好的低碳性能、生物降解性能、高强度、高模量、高透明等性能，是目前最具有发展前途的塑料新品种。

所述相容剂的含量所占重量百分比为3%～15%；所述相容剂为一种聚羟基烷酸酯（简称PHA）、聚丁二酸丁二醇酯（简称PBS）、聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯（简称PBAT）、聚己内酯（简称）PCL、ABS高胶粉、丙烯酸酯类核壳共聚体（简称ACR）、MBS、CPE等一种或多种混合物。

所述其它助剂的含量所占重量百分比为0.3%～3%；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：⑴本发明的塑料合金利用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；⑵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ABS材料机械强度，使这种塑料合金成为一种低碳环保材料；⑶利用ABS加工性能好、成本低的特点，改善PLA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；⑷本发明的塑料合金利用加入相容剂，提高ABS与PLA相界面结合强度，增加两种材料相容性，进一步提高本发明塑料合金力学性能。本发明的技术关键在于合金的相容剂选择，单一相容剂不能满足要求，必须选择二种或者二种以上相容剂复合使用，且至少有一种是酯类相容剂才可以。如果不加相容剂或者相容剂选择不当，合金的冲击强度会迅速下降，丧失ABS作为优秀壳体材料的特性。⑸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；⑹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生物质塑料合金材料作更为详细说明。

实施例1：

本实施例的一种生物质塑料合金材料，以重量百分比计，各组分含量分别为：

ABS79.5

PLA10

PBAT5

ACR5

钙锌稳定剂0.5

实施例2：

ABS79.5

PLA10

PCL5

ACR5

钙锌稳定剂0.5

实施例3：

ABS69.5

PLA20

PHA5

MBS5

钙锌稳定剂0.5

本发明在具体实施时：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，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ABS、PLA的特点，⑴本发明的塑料合金利用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；⑵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ABS材料机械强度，使这种塑料合金成为一种低碳环保材料；⑶利用ABS加工性能好、成本低的特点，改善PLA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；⑷本发明的塑料合金利用加入相容剂，提高ABS与PLA相界面结合强度，增加两种材料相容性，进一步提高本发明塑料合金力学性能。本发明的技术关键在于合金的相容剂选择，单一相容剂不能满足要求，必须选择二种或者二种以上相容剂复合使用，且至少有一种是酯类相容剂才可以。如果不加相容剂或者相容剂选择不当，合金的冲击强度会迅速下降，丧失ABS作为优秀壳体材料的特性。⑸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；⑹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

1.一种生物质塑料合金材料，其特征在于：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，以重量计，ABS含量为50%~90%，PLA含量为5%~30%，相容剂含量为3%~15%，其它助剂为0.3%~3%。

2.如权利要求1所述的相容剂为一种聚羟基烷酸酯（简称PHA）、聚丁二酸丁二醇酯（简称PBS）、聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯（简称PBAT）、聚己内酯（简称）PCL、ABS高胶粉、丙烯酸酯类核壳共聚体（简称ACR）、MBS、CPE等一种或多种混合物。