CN105968630A - 一种高性能的塑料合金材料 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高性能的塑料合金材料，属于高分子材料领域，其特征为高光、低碳、性能优异、性价比高的三元合金材料。本发明的特征在于：PVC含量为40％～60％，ABS含量为15％～25％，PLA含量为3％～20％，相容剂含量为0％～5％，加工助剂含量为1％～5％、其它助剂含量为0.5％～3％。

Description

一种高性能的塑料合金材料

技术领域：

本发明涉及一种高性能的塑料合金材料，属于高分子材料领域，其特征为高光、低碳、性能优异、性价比高的三元合金材料。

技术背景：

塑料合金是二种或二种以上树脂共混在一起的新型塑料材料，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，开拓了各自树脂的新功能，拓宽了其应用范围，是目前塑料改性行业的热点领域。虽然目前合金的开发品种很多，应用量也很多，但普遍是以二元塑料合金居多，合金性能还是不够完善；三元塑料合金在性能可以进一步对二元合金材料进行完善，但研究起来比较复杂，实际研究的很少，尤其是低碳生物塑料开发研究的三元结构合金材料更是很少。

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PVC/ABS/PLA这一合金材料研究及相关技术专利。

专利CN201410472531.0公开了一种“一种环保的PVC/PMMA合金材料及其制备方法”，其特征是，所含成分及其各成分的重量配比如下：PVC树脂37～62份、PMMA树脂25～38份、稳定剂3.0～4.0份、抗冲改性剂4.0～8.0份、加工助剂0.5～1.0份、耐候剂0.5～1.0份、无机填料3.0～5.0份、颜料2.0～6.0份；其制备方法是将上述物料以800～1000r/min的速度在高冷混机组的高混锅中混合6～10分钟，混合物料在高混锅内高速摩擦升温，温度达到100℃～110℃时，再以100～150r/min的速度在高冷混机组的冷混锅中混合8～12分钟，温度降至40～50℃；用锥型双螺杆挤出机在160～190℃温度下，螺杆转速为700～1000r/min挤出，模头采用热切风冷造粒；本发明的PVC/PMMA合金材料共挤出生产的制品大大提高表面的抗老化性能及抗硫化物污染性能，有效延长其使用寿命。该专利不足之处是没有低碳环保性。

专利CN201410507498.0公开了“一种耐高温的PVC/ABS/PMMA合金材料的制备方法”，其特征在于，包括如下步骤：第1步：按重量份计，将聚氯乙烯140～180份、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物10～12份、聚甲基丙烯酸甲酯15～20份、氟橡胶4～6份、白炭黑15～20份、邻苯二甲酸二辛酯5～10份、硬酯酸铝4～6份、层状硅薄岩粉末6～12份、陶土8～14份、硅微粉3～6份、氧化锌6～10份加入混合机中，升温，搅拌均匀，放料冷却；第2步：将第1步所得的冷却料用双螺杆挤出造粒机，挤出，得颗粒A；第3步：将第2步得颗粒A与氯化聚乙烯弹性体5～10份和三聚异氰酸三烯丙酯4～6份在搅拌混合均匀；第4步：将第3步得混合物加入单螺杆挤出机，热熔挤出，即得。本发明具有在性能上取长补短、强度高、韧性好的特点，缺点是不具有低碳环保和光泽度较低。

专利CN201210104877.6涉及“一种性能优异的生物塑料合金材料”，其特征在于：组成包括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)、热氧稳定剂、润滑剂，其中：所述ABS的含量所占重量百分比为50％～70％；所述PMMA的含量所占重量百分比为5％～30％；所述PLA的含量所占重量百分比为5％～70％；所述热氧稳定剂的含量所占重量百分比为0.5％～2％，具体为一种受阻酚类、亚磷酸酯类和钙锌稳定剂的复配物；所述润滑剂的含量所占重量百分比为0.5％～1.5％，具体为氧化聚乙烯蜡、EBS、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。该发明 的特征在于该材料低碳环保，综合性能较好，不足之处在于价格较高。

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。该发明的特征在于该材料低碳环保，综合性能较好，不足之处在于价格较高。

综上所述，如果要获得一种高性能的塑料合金材料，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。

技术内容：

本发明的目的在于综合PVC、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PVC、ABS材料机械性能(如强度、光泽度、拉伸强度等)、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PLA成本，扩大了PLA应用领域。

据此，本发明公开了一种高性能的塑料合金材料。

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：一种高性能的塑料合金材料，由PVC(聚氯乙烯)、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，PVC含量为40％～60％，ABS含量为15％～25％，PLA含量为3％～20％，相容剂含量为0％～5％，加工助剂含量为1％～5％、其它助剂含量为0.5％～3％。

所述PVC为悬浮法，聚合度在500以下。

所述ABS为低丁二烯含量的ABS树脂。

所述PLA分子量为10～20万的聚合物。

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PLA、马来酸酐接枝POE、马来酸酐接枝SAN。

所述加工助剂具体为一种核壳结构的丙烯酸酯类共聚物ACR助剂。

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。

与现有技术相比，本专利的技术效果是：

(1)本发明是一种高性能的塑料合金材料，本发明在具体实施时，通过增加第三组份和各材料含量的控制，而形成了一种高性能的塑料合金材料，其中含一种低碳生物高分子材料(PLA)，且起到一种增强作用。

(2)PVC、ABS和PLA都属于极性材料，并且三者的溶解度参数都比较接近，本身具有一定的相容性。为了进一步提高合金组分的相容性，本发明还进一步采用了如下技术手段：

①PVC的溶解度参数在9.5-10.8范围内，其树脂的聚合度越低，溶解度参数越小，越与ABS越接近，因此本发明选用聚合度低于500的PVC树脂。

②ABS的溶解度参数在9.3-9.6范围内。ABS为两相分散结构，其中SAN为连续相(溶解度参数9.3-9.8)，PB为分散相(溶解度参数8.44)，因此可以看出PVC与SAN完全相容，但与PB不相容。ABS中A含量越高，溶解度参数越高，越容易与PVC相容。因此本发明选用 低丁二烯含量的ABS树脂。

③PLA的溶解度参数为9.6-9.7，分子量越低，溶解度参数越低，因此我们选用分子量10-20万的PLA。

(3)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PVC、ABS两种材料机械强度和光泽度，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PVC、ABS的不耐溶剂性能；利用PVC和ABS加工性能好、成本低的特点，改善PLA材料的加工不易成型缺点，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。

(5)PVC属于热敏性树脂，温度达到140℃就开始分解，达到170℃就迅速分解，因此熔融加工温度应该控制在170℃以下。而ABS和PLA的加工温度高于170℃，为了保证三种树脂可以同时熔融加工，本发明采用如下技术关键：

①必须选用PVC聚合度低的树脂粉末，这类树脂的热分解温度高，本发明选用聚合度低于500的PVC树脂。

②选用加工温度低的ABS树脂。ABS为两相分散结构，其中SAN为连续相、PB为分散相，PB含量低的ABS加工温度低。本发明选用低丁二烯含量的ABS树脂。

③PLA选用分子量相对低的树脂，以降低加工温度，本发明选用10-20分子量的PLA树脂。

④必须加入高效的热稳定剂，防止PVC树脂高温下加工分解，本发明选用环保、高效的复合稳定剂。

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高性能的塑料合金材料作更为详细说明。

本发明提供一种高性能的塑料合金材料，其组成成份包括PVC(聚氯乙烯)、ABS(丙烯腈/丁二烯/苯乙烯三元共聚物)、PLA(聚乳酸)、相容剂、加工助剂、热氧稳定剂、润滑剂，其中：

所述PVC(聚氯乙烯)的含量所占重量百分比为40％～60％；

所述ABS(丙烯腈/丁二烯/苯乙烯三元共聚物)的含量所占重量百分比为15％～25％；

所述PLA(聚乳酸)的含量所占重量百分比为3％～20％；

所述相容剂的含量所占重量百分比为0％～5％；

所述加工助剂的含量所占重量百分比为1％～5％；

所述热氧稳定剂的含量所占重量百分比为0.5％～2％；

所述润滑剂的含量所占重量百分比为0.5％～1.5％。

相容剂主要是为了提高PVC、ABS、PLA三者之间的相容性，从而进一步提高合金材料的性能。

加工助剂主要是为了改善PVC的加工性能，以及提高PVC、ABS、PLA合金冲击性能。

热氧稳定剂主要是防止材料加工过程中受热产生氧化降解，性能下降，该合金中的三种材料PVC、ABS、PLA都是受热容易氧化降解的高分子材料，热氧稳定性能都不及其它通用高分子材料，单一的一种热氧稳定剂不能有效阻止加工过程中的降解，此种组合物在防止材料加工过程热氧降解相互间有更好协同作用，效果会更好。

润滑剂是为了有效降低三种材料加工过程中的融熔物料与加工设备之间的摩擦和减小高分子材料大分子之间内摩擦，有助于合金材料的顺利加工制造。

较佳实施例一：所述润滑剂为氧化聚乙烯蜡、硬质酰胺、硬质酸锌、硬质酸钙、芥酸酰胺、有机硅酮中的两种或两种以上复配物。

较佳实施例二：所述热氧稳定剂是一种受阻酚类、亚磷酸酯类和钙锌稳定剂的复配物

较佳实施例三：一种高性能的塑料合金材料：

所述PVC(聚氯乙烯)的含量所占重量百分比为52.4％；

所述ABS(丙烯腈/丁二烯/苯乙烯三元共聚物)的含量所占重量百分比为20％；

所述PLA(聚乳酸)的含量所占重量百分比为20％；

所述相容剂的含量所占重量百分比为3％；

所述加工助剂的含量所占重量百分比为3％；

所述热氧稳定剂的含量所占重量百分比为0.8％，所述的热氧稳定剂为β(3，5-二叔丁基-4-羟苯基)丙酸季戊四醇酯、双十八烷基醇季戊四醇二亚磷酸酯和钙锌稳定剂的复配物，其中β(3，5-二叔丁基-4-羟苯基)丙酸季戊四醇酯在所述的热氧稳定剂中所占重量百分比为12.5％，双十八烷基醇季戊四醇二亚磷酸酯在所述的热氧稳定剂中所占重量百分比为25％，钙锌稳定剂在所述的热氧稳定剂中所占重量百分比为62.5％。

所述润滑剂的含量所占重量百分比为0.8％，所述润滑剂为氧化聚乙烯蜡以及硬质酰胺复配物，其中氧化聚乙烯蜡在所述的润滑剂中所占重量百分比为37.5％，硬质酰胺在所述的润滑剂中占重量百分比为62.5％。

本发明在具体实施时，按本实施例的配方制成的合金材料为高光泽高刚性低碳环保材料，可优选作为一种免喷涂电子产品外壳材料。

较佳实施例四：一种高性能的塑料合金材料：

所述PVC(聚氯乙烯)的含量所占重量百分比为60％；

所述ABS(丙烯腈/丁二烯/苯乙烯三元共聚物)的含量所占百重量分比为25％；

所述PLA(聚乳酸)的含量所占重量百分比为10％；

所述加工助剂的含量所占重量百分比为3％；

所述热氧稳定剂的含量所占重量百分比为1％，所述的热氧稳定剂为β(3，5-二叔丁基-4-羟苯基)丙酸季戊四醇酯、双十八烷基醇季戊四醇二亚磷酸酯和钙锌稳定剂的复配物，其中β(3，5-二叔丁基-4-羟苯基)丙酸季戊四醇酯在所述的热氧稳定剂中所占百分含量为12.5％，双十八烷基醇季戊四醇二亚磷酸酯在所述的热氧稳定剂中所占重量百分比为25％，钙锌稳定剂在所述的热氧稳定剂中所占重量百分比为62.5％。

所述润滑剂的含量所占重量百分比为1％，所述润滑剂为氧化乙烯蜡以及硬质酸钙复配物，其中氧化聚乙烯蜡在所述的润滑剂中所占重量百分比为37.5％，硬质酸钙在所述的润滑剂中所占重量百分比为62.5％。

本发明在具体实施时：PVC具有加工性能良好，制造成本低，耐腐蚀，绝缘等良好特点，但其刚性远和光泽度不如PLA和ABS，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，但其是一种传统石油基高分子材料，不具有低碳环保特点；PLA是近年来开发的一种全生物质塑料，具有低碳环保特点，同时具有可生物降解性能、高强度、高模量、高透明等性能，但性脆，不耐温(热变形温度仅为55℃左右)。本发明的塑料合金，兼具了PVC、ABS、PLA的特点，(1)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PVC、ABS两种材料机械强度和光泽度，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PVC、ABS的不耐溶剂性能；(2)利用PVC和ABS加工性能好、成本低的特点，改善PLA材料的加工不易成型缺点，同时降低了合金材料构成成本；(3)PVC、ABS和PLA都属于极性材料，并且三者的溶解度参数都比较接近，则可看出三者的相容性较好，可以少加甚至不加相容剂。(4)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，且本发明的合金材料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，因此，本发明包括一切在申请专利范围中所提到范围内的所有替换内容。任何在本发明申请专利范围内所作的等效变化，皆属本案申请的专利范围。

Claims (6)

1.一种高性能的塑料合金材料，其特征在于：PVC含量为40％～60％，ABS含量为15％～25％，PLA含量为3％～20％，相容剂含量为0％～5％，加工助剂含量为1％～5％、其它助剂含量为0.5％～3％。

2.根据权利要求1所述的PVC为所述PVC为悬浮法，聚合度在700以下。

3.根据权利要求1所述的ABS为低丁二烯含量的ABS树脂。

4.根据权利要求1所述的PLA分子量为10～20万的聚合物。

5.根据权利要求1所述的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PLA、马来酸酐接枝POE、马来酸酐接枝SAN。

6.根据权利要求1所述的加工助剂具体为一种核壳结构的丙烯酸酯类共聚物ACR助剂。