CN105907060A - 一种耐热的pla防静电复合材料及其制备方法 - Google Patents
一种耐热的pla防静电复合材料及其制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种耐热的PLA防静电复合材料，其包括以下质量份数的原料：聚乳酸(PLA）100份、防静电添加剂5~15份、耐热改性剂25~40份、增强剂活性氧化锌粉1~2份、交联剂二丙二醇二丙烯酸酯3~8份、单硬脂酸甘油酯2~5份；本发明同时公开了一种耐热的PLA防静电复合材料的制备方法。本发明通过耐热改性剂配合其他助剂对聚乳酸进行耐热改性，有效提高聚乳酸的热稳定性和抗冲击性能，同时有效提高了聚乳酸制品的机械强度；本发明通过防静电添加剂的改性处理，使得防静电添加剂乙炔黑和石墨更有利于与聚乳酸进行相容复合，并获得良好的防静电性能。
Description
技术领域
本发明涉及防静电材料及其制备的技术领域，具体涉及一种耐热的PLA防静电复合材料及其制备方法。
背景技术
随着科技的发展，电子设备的集成化越来越高，静电危害问题越发突出。静电可以使产品的质量受到影响，导致电子元器件损坏、数据丢失等问题，因此防静电材料越来越受到人们的关注。电子设备的集成化越来越高，电子设备运行散发的热量越来越大，其组装的材料需要具备一定的耐高温性能。
聚乳酸(PLA）是一种新型可降解材料，具有良好的生物相容性、光泽度和透明性，是一种环境友好型材料，其具有较好的拉伸强度和透气性，可用多种方式进行加工，如纺丝、挤压、双轴拉伸、注射吹塑，但热稳定性和抗冲击性较差，严重限制了其在电子设备领域的应用。
发明内容
针对现有技术不足，本发明提供了一种具有耐热的PLA防静电复合材料及其制备方法。
本发明解决上述技术问题采用的技术方案为：一种耐热的PLA防静电复合材料，包括以下质量份数的原料：聚乳酸(PLA）100份、防静电添加剂5~15份、耐热改性剂25~40份、增强剂活性氧化锌粉1~2份、交联剂二丙二醇二丙烯酸酯3~8份、单硬脂酸甘油酯2~5份；
所述的防静电添加剂为乙炔黑和石墨，其质量份比为1:1~2；
所述的耐热改性剂为成核剂、增韧剂、增塑剂和无机填料，其质量份比为3~5:1~3:1~2:4~8。
进一步地，所述成核剂为1,3:2,4-二(3,4-二甲基亚苄基)-D-山梨醇、多酰胺及苯基磷酸锌中的一种。
进一步地，所述增韧剂为液体聚丁二烯橡胶或聚乙烯醇缩丁醛。
进一步地，所述增塑剂为柠檬酸三丁酯、癸二酸二丁酯、亚磷酸三苯酯中的一种或几种。
进一步地，所述无机填料为纳米羟基磷灰石粉和纳米蒙脱土，其质量份比为1:3~5。
所述的一种耐热的PLA防静电复合材料的制备方法，包括以下步骤：
1）防静电添加剂的改性处理：a. 将所述的防静电添加剂置于浓酸溶液中超声震荡30min，然后在130℃下搅拌20min，冷却后用蒸馏水进行稀释、过滤、洗涤至中性，于80℃下烘干10h；
b. 将步骤1-a所得的防静电添加剂置于马来酸酐丙酮溶液中于70℃下加热回流2h，冷却、过滤、烘干；
2）聚乳酸的球磨处理：将聚乳酸置于粉碎机中粉碎，然后将粉碎的聚乳酸料置于球磨罐中球磨1~1.5h；
3）密炼处理：将经步骤1和步骤2处理后所得的导电添加剂和聚乳酸与耐热改性剂、增强剂活性氧化锌粉、交联剂二丙二醇二丙烯酸酯及单硬脂酸甘油酯按照所述的质量份数比例置于密炼机中于160℃下密炼5min，出料得到本发明的复合材料。
所述的浓酸溶液为浓硝酸和浓硫酸的混合溶液，其体积比为3:1，浓硝酸的浓度为60~68%，浓硫酸的浓度为95~98%。
所述的马来酸酐丙酮溶液为浓度为0.02mg/L的溶解有马来酸酐的丙酮溶液。
与现有技术相比，本发明具备的优点：本发明通过耐热改性剂配合增强剂活性氧化锌粉、交联剂二丙二醇二丙烯酸酯和单硬脂酸甘油酯对聚乳酸进行耐热改性，有效提高聚乳酸的热稳定性和抗冲击性能，使得聚乳酸的热变形温度提高至120-140℃，同时有效提高了聚乳酸制品的机械强度；本发明通过防静电添加剂的改性处理，使得防静电添加剂乙炔黑和石墨更有利于与聚乳酸进行相容复合，并获得良好的防静电性能。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步的说明。
实施例1：一种耐热的PLA防静电复合材料，包括以下质量份数的原料：聚乳酸(PLA）100份、防静电添加剂10份、耐热改性剂30份、增强剂活性氧化锌粉1份、交联剂二丙二醇二丙烯酸酯5份、单硬脂酸甘油酯4份；所述的防静电添加剂为乙炔黑和石墨，其质量比份为2:3；所述的耐热改性剂为成核剂、增韧剂、增塑剂和无机填料，其质量份比为4:2:1:6。
进一步地，所述成核剂为1,3:2,4-二(3,4-二甲基亚苄基)-D-山梨醇，所述增韧剂为液体聚丁二烯橡胶，所述增塑剂为柠檬酸三丁酯和亚磷酸三苯酯，所述无机填料为纳米羟基磷灰石粉和纳米蒙脱土，其质量份比为1:4。
所述的一种耐热的PLA防静电复合材料的制备方法，包括以下步骤：
1）防静电添加剂的改性处理：a. 将所述的防静电添加剂置于浓酸溶液中超声震荡30min，然后在130℃下搅拌20min，冷却后用蒸馏水进行稀释、过滤、洗涤至中性，于80℃下烘干10h；
b. 将步骤1-a所得的防静电添加剂置于马来酸酐丙酮溶液中于70℃下加热回流2h，冷却、过滤、烘干；
2）聚乳酸的球磨处理：将聚乳酸置于粉碎机中粉碎，然后将粉碎的聚乳酸料置于球磨罐中球磨1~1.5h；
3）密炼处理：将经步骤1和步骤2处理后所得的导电添加剂和聚乳酸与耐热改性剂、增强剂活性氧化锌粉、交联剂二丙二醇二丙烯酸酯及单硬脂酸甘油酯按照所述的质量份数比例置于密炼机中于160℃下密炼5min，出料得到本发明的复合材料。
所述的浓酸溶液为浓硝酸和浓硫酸的混合溶液，其体积比为3:1，浓硝酸的浓度为65%，浓硫酸的浓度为97%；所述的马来酸酐丙酮溶液为浓度为0.02mg/L的溶解有马来酸酐的丙酮溶液。
实施例2：一种耐热的PLA防静电复合材料，包括以下质量份数的原料：聚乳酸(PLA）100份、防静电添加剂5份、耐热改性剂25份、增强剂活性氧化锌粉1份、交联剂二丙二醇二丙烯酸酯3份、单硬脂酸甘油酯2份；所述的防静电添加剂为乙炔黑和石墨，其质量比份为1:2；所述的耐热改性剂为成核剂、增韧剂、增塑剂和无机填料，其质量份比为3:1:1:4。
进一步地，所述成核剂为多酰胺，所述增韧剂为聚乙烯醇缩丁醛，所述增塑剂为癸二酸二丁酯，所述无机填料为纳米羟基磷灰石粉和纳米蒙脱土，其质量份比为1:5。
所述的一种耐热的PLA防静电复合材料的制备方法，期具体步骤同实施例1。
实施例3：一种耐热的PLA防静电复合材料，包括以下质量份数的原料：聚乳酸(PLA）100份、防静电添加剂15份、耐热改性剂40份、增强剂活性氧化锌粉2份、交联剂二丙二醇二丙烯酸酯8份、单硬脂酸甘油酯5份；所述的防静电添加剂为乙炔黑和石墨，其质量比份为1:1；所述的耐热改性剂为成核剂、增韧剂、增塑剂和无机填料，其质量份比为5:3:2:8。
进一步地，所述成核剂为苯基磷酸锌，所述增韧剂为聚乙烯醇缩丁醛，所述增塑剂为柠檬酸三丁酯、癸二酸二丁酯和亚磷酸三苯酯，所述无机填料为纳米羟基磷灰石粉和纳米蒙脱土，其质量份比为1:3。
所述的一种耐热的PLA防静电复合材料的制备方法，期具体步骤同实施例1。
实施例4：一种耐热的PLA防静电复合材料，包括以下质量份数的原料：聚乳酸(PLA）100份、防静电添加剂15份、耐热改性剂25份、增强剂活性氧化锌粉2份、交联剂二丙二醇二丙烯酸酯3份、单硬脂酸甘油酯5份；所述的防静电添加剂为乙炔黑和石墨，其质量比份为1:2；所述的耐热改性剂为成核剂、增韧剂、增塑剂和无机填料，其质量份比为5:1:2:4。
进一步地，所述成核剂为1,3:2,4-二(3,4-二甲基亚苄基)-D-山梨醇，所述增韧剂为液体聚丁二烯橡胶，所述增塑剂为柠檬酸三丁酯和癸二酸二丁酯，所述无机填料为纳米羟基磷灰石粉和纳米蒙脱土，其质量份比为2:7。
所述的一种耐热的PLA防静电复合材料的制备方法，期具体步骤同实施例1。
实施例5：一种耐热的PLA防静电复合材料，包括以下质量份数的原料：聚乳酸(PLA）100份、防静电添加剂12份、耐热改性剂35份、增强剂活性氧化锌粉1.5份、交联剂二丙二醇二丙烯酸酯6份、单硬脂酸甘油酯3份；所述的防静电添加剂为乙炔黑和石墨，其质量比份为3:4；所述的耐热改性剂为成核剂、增韧剂、增塑剂和无机填料，其质量份比为7:5:3:11。
进一步地，所述成核剂为1,3:2,4-二(3,4-二甲基亚苄基)-D-山梨醇，所述增韧剂为液体聚丁二烯橡胶，所述增塑剂为柠檬酸三丁酯，所述无机填料为纳米羟基磷灰石粉和纳米蒙脱土，其质量份比为1:4。
所述的一种耐热的PLA防静电复合材料的制备方法，期具体步骤同实施例1。
将实施例1-5所得的复合材料，经烘干后在注塑机上采用试样模进行制样，料筒温度160℃，所得样品进行性能测试，具体结果如下表所示：
| 产品 | 维卡软化温度（℃） | 扯断伸长率（%） | 拉伸强度（MPa） | 极限抗张强度（MPa） | 表面电阻率（Ω·cm） |
| 实施例1 | 134 | 458 | 24.2 | 21.5 | ≤106 |
| 实施例2 | 124 | 509 | 22.1 | 19.6 | ≤106 |
| 实施例3 | 136 | 462 | 25.1 | 22.5 | ≤106 |
| 实施例4 | 128 | 471 | 23.8 | 20.4 | ≤106 |
| 实施例5 | 132 | 483 | 24.0 | 21.8 | ≤106 |
Claims (8)
1.一种耐热的PLA防静电复合材料，其特征在于，包括以下质量份数的原料：聚乳酸(PLA）100份、防静电添加剂5~15份、耐热改性剂25~40份、增强剂活性氧化锌粉1~2份、交联剂二丙二醇二丙烯酸酯3~8份、单硬脂酸甘油酯2~5份；
所述的防静电添加剂为乙炔黑和石墨，其质量份比为1:1~2；
所述的耐热改性剂为成核剂、增韧剂、增塑剂和无机填料，其质量份比为3~5:1~3:1~2:4~8。
2. 根据权利要求1所述的一种耐热的PLA防静电复合材料，其特征在于：所述成核剂为1,3:2,4-二(3,4-二甲基亚苄基)-D-山梨醇、多酰胺及苯基磷酸锌中的一种。
3. 根据权利要求1所述的一种耐热的PLA防静电复合材料，其特征在于：所述增韧剂为液体聚丁二烯橡胶或聚乙烯醇缩丁醛。
4. 根据权利要求1所述的一种耐热的PLA防静电复合材料，其特征在于：所述增塑剂为柠檬酸三丁酯、癸二酸二丁酯、亚磷酸三苯酯中的一种或几种。
5. 根据权利要求1所述的一种耐热的PLA防静电复合材料，其特征在于：所述无机填料为纳米羟基磷灰石粉和纳米蒙脱土，其质量份比为1:3~5。
6. 权利要求1-5任一项所述的一种耐热的PLA防静电复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）防静电添加剂的改性处理：a. 将所述的防静电添加剂置于浓酸溶液中超声震荡30min，然后在130℃下搅拌20min，冷却后用蒸馏水进行稀释、过滤、洗涤至中性，于80℃下烘干10h；
b. 将步骤1-a所得的防静电添加剂置于马来酸酐丙酮溶液中于70℃下加热回流2h，冷却、过滤、烘干；
2）聚乳酸的球磨处理：将聚乳酸置于粉碎机中粉碎，然后将粉碎的聚乳酸料置于球磨罐中球磨1~1.5h；
3）密炼处理：将经步骤1和步骤2处理后所得的导电添加剂和聚乳酸与耐热改性剂、增强剂活性氧化锌粉、交联剂二丙二醇二丙烯酸酯及单硬脂酸甘油酯按照所述的质量份数比例置于密炼机中于160℃下密炼5min，出料得到本发明的复合材料。
7. 根据权利要求6所述的一种耐热的PLA防静电复合材料的制备方法，其特征在于：所述的浓酸溶液为浓硝酸和浓硫酸的混合溶液，其体积比为3:1，浓硝酸的浓度为60~68%，浓硫酸的浓度为95~98%。
8. 根据权利要求6所述的一种耐热的PLA防静电复合材料的制备方法，其特征在于：所述的马来酸酐丙酮溶液为浓度为0.02mg/L的溶解有马来酸酐的丙酮溶液。
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