CN108641332A - 高耐热高韧性的pc/pla高分子合金材料及其制备方法 - Google Patents

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张锦桐
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Abstract

本发明公开了一种高耐热高韧性的PC/PLA合金材料及其制备方法，该合金材料按重量份数计由以下原料制成：聚乳酸(PLA)树脂10‑60份，聚碳酸酯(PC)树脂30‑90，相容剂0‑20份，增韧剂0‑20份，其他助剂0‑5份。以上述成本比各取原料混合均匀，经螺杆挤出机挤出、造粒，得到高耐热高韧性的PC/PLA合金材料。本发明的PC/PLA合金材料保证各方面性能良好的基础上，耐热性能佳、高韧性、加工性能良好且可降解的绿色的高分子材料。

Description

高耐热高韧性的PC/PLA高分子合金材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及热塑性高分子材料改性技术领域，特别是适用于家用电器、用品、电子电器等的一种耐高温高韧性的PC/PLA合金材料及其制备方法。
背景技术
聚乳酸(PLA)是以乳酸为主要原料聚合所得到的聚合物，其原料来源充分而且具有可再生的特点且其生产过程中无污染，产品还可以通过生物降解。因此是理想的绿色高分子材料。但由于聚乳酸中存在大量的酯键，而使其亲水能力下降，同时也导致其生物相容性下降。其次聚乳酸的分子量分布较宽，这也导致了聚乳酸制品的韧性等机械性能较差，特别表现在韧性方面，使其在受力后极易发生弯曲变形。同时，纯聚乳酸制品的热变形温度只有58℃，在高温下易老化，导致其材质变脆。因此，以上几点在很大程度上限制了聚乳酸在工业上的应用。
聚碳酸酯(PC)是分子链中含有碳酸酯基的高分子聚合物，根据酯基的结构又可将其分为脂肪族、芳香族、脂肪族-芳香族等多种类型。聚碳酸酯高分子量树脂具有很高的韧性，同时其抗冲击性能及抗热畸变性能良好。且聚碳酸酯材料还具有阻燃性、耐磨以及抗氧化性。特别是其高韧性性和抗热畸变性的特点，可以与聚乳酸共混改性以弥补聚乳酸在韧性及耐热性能上的缺失。
通过将聚乳酸和聚碳酸酯进行共混改性，既能改善聚碳酸酯的成型加工困难的问题，又能弥补聚乳酸在机械性能方面不足的缺点，同时又能扩展聚碳酸酯的应用领域，从而减轻环境负担和降低生产过程中的能耗。
发明内容
本发明目的是为了解决PLA在高温下易老化、变脆和韧性下降等性能变化，根据高分子相容性原理，通过加入在耐热性和韧性方面具有优良性能的PC树脂，在适当合理的成分组合和助剂添加，使其中一种材料的优点弥补另一种材料的缺陷，得到耐热性能好，韧性高的绿色环保材料。
本发明的另一目的是提供一种高耐热高韧性的PC/PLA合金的制备方法。
为了实现上述目的，本发明提供以下技术方案：
一种高耐热高韧性的PC/PLA合金，其由以下质量份数比的材料组成：聚乳酸(PLA)树脂10-60份，聚碳酸酯(PC)树脂30-90，相容剂0-20份，增韧剂0-20份，其他助剂0-5份。
具体地，所述聚碳酸酯(PC)树脂为双酚A型芳香族聚碳酸酯。
具体地，所述聚乳酸(PLA)树脂为D型聚乳酸。
具体地，所述相容剂选取马来酸配接枝聚乙烯(EMA)和乙烯-丙烯酸丁酯(E—BA)中的一种或两种。
具体地，所述增韧剂为MBS。
具体地，加工助剂为润滑剂乙撑双脂肪酸酰胺、季戊四醇硬脂酸酯中的一种或两种。
一种高耐热高韧性的PC/PLA合金材料制备方法，包括如下步骤：
S1、称取配方组分：按照专利要求1所述高耐热高韧性的PC/PLA合金材料的配方分别称取所述聚碳酸酯、聚乳酸、相容剂、增韧剂、加工助剂；
S2、预处理：将S1称取的所述聚碳酸酯(PC)放入鼓风干燥箱100℃干燥5小时，所述聚乳酸(PLA)、相容剂、增韧剂和加工助剂放入鼓风干燥箱60℃干燥10小时；
S3、制备混合物：将S2中预处理后的PC、PLA、相容剂、增韧剂和加工助剂，通过高速混合机混合3-5分钟，混合均匀得到混合物；
S4、熔融挤出：将S3中得到的混合物利用双螺杆挤出机进行挤出切粒。
具体的，所述S4中，包括加料段、压缩段及计量段，所述加料段温度为200-240℃，所述压缩段温度为220-270℃；计量段温度为210-250℃；料温保持在200-250℃；所述双螺杆挤出机的转速为150-200r/min。
具体的，在所述S4之后，挤出之后经过冷却水冷却后在利用切粒机进行切粒。
相较于现有技术，本发明具有以下优点：
本发明实施例的高耐热高韧性PC/PLA合金综合性能好，耐高温，可降解，减少对环境的污染，是一种新型的环境友好产品。
具体实施方法
实施例一：
原料 配比
PLA 20份
PC 80份
本实施例中，相容剂0份，增韧剂0份及其他助剂0份。
将PC放入鼓风干燥箱100℃干燥5小时，再将PLA放入鼓风干燥箱60℃干燥10小时，待烘箱温度降到室温时，分别称取相应的原料，通过高速混合机混合3-5分钟，将配好并混匀的原料利用双螺杆挤出机进行挤出切粒。各段挤出温度：210-270℃；料温：240℃；主机转速：120r/min。挤出之后经过冷却水冷却后在利用切粒机进行切粒。将切好的粒料放到鼓风干燥箱中100℃干燥15小时，待烘箱降到室温。
实施例二
将PC放入鼓风干燥箱100℃干燥5小时，再将PLA、EMA、E-BA、MBS和润滑剂放入鼓风干燥箱60℃干燥10小时，待烘箱温度降到室温时，分别称取相应的原料，通过高速混合机混合3-5分钟，将配好并混匀的原料利用双螺杆挤出机进行挤出切粒。各段挤出温度：210-270℃；料温：230℃；主机转速：150r/min。挤出之后经过冷却水冷却后在利用切粒机进行切粒。将切好的粒料放到鼓风干燥箱中100℃干燥15小时，待烘箱降到室温。
实施例三
原料 配比
PLA 20份
PC 80份
EMA 5份
EBA 5份
MBS 5份
助剂 1份
将PC放入鼓风干燥箱100℃干燥5小时，再将PLA、EMA、E-BA、MBS和润滑剂放入鼓风干燥箱60℃干燥10小时，待烘箱温度降到室温时，分别称取相应的原料，通过高速混合机混合3-5分钟，将配好并混匀的原料利用双螺杆挤出机进行挤出切粒。各段挤出温度：210-270℃；料温：230℃；主机转速：150r/min。挤出之后经过冷却水冷却后在利用切粒机进行切粒。将切好的粒料放到鼓风干燥箱中100℃干燥15小时，待烘箱降到室温
实施例四
原料 配比
PLA 30份
PC 70份
EMA 3份
EBA 7份
MBS 5份
助剂 0.5份
将PC放入鼓风干燥箱100℃干燥5小时，再将PLA、EMA、E-BA、MBS和润滑剂放入鼓风干燥箱60℃干燥10小时，待烘箱温度降到室温时，分别称取相应的原料，通过高速混合机混合3-5分钟，将配好并混匀的原料利用双螺杆挤出机进行挤出切粒。各段挤出温度：210-270℃；料温：210℃；主机转速：170r/min。挤出之后经过冷却水冷却后在利用切粒机进行切粒。将切好的粒料放到鼓风干燥箱中100℃干燥15小时，待烘箱降到室温。
实施例五
将PC放入鼓风干燥箱100℃干燥5小时，再将PLA、EMA、E-BA、MBS和润滑剂放入鼓风干燥箱60℃干燥10小时，待烘箱温度降到室温时，分别称取相应的原料，通过高速混合机混合3-5分钟，将配好并混匀的原料利用双螺杆挤出机进行挤出切粒。各段挤出温度：210-270℃；料温：210℃；主机转速：170r/min。挤出之后经过冷却水冷却后在利用切粒机进行切粒。将切好的粒料放到鼓风干燥箱中100℃干燥15小时，待烘箱降到室温。
上述五个实施例中，所述加工助剂为润滑剂乙撑双脂肪酸酰胺、季戊四醇硬脂酸酯中的一种或两种。
具体的，上述五个实施例中，在所述的将配好并混匀的原料利用双螺杆挤出机进行挤出切粒步骤中，包括加料段、压缩段及计量段，所述加料段温度为200-240℃，所述压缩段温度为220-270℃；计量段温度为210-250℃；料温保持在200-250℃；所述双螺杆挤出机的转速为150-200r/min。
下表1显示的是上述五个实施例所制备的PC/PLA合金材料的性能表，包括拉伸强度、断裂伸长率、缺口冲击强度及热变形温度。
表1PC/PLA合金性能表
由上表1数据可看出，本发明实施例的高耐热高韧性PC/PLA合金综合性能好，耐高温，可降解，减少对环境的污染，是一种新型的环境友好产品。
以上对本发明实施例所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例，对本发明实施例的原理以及实施方式进行了阐述。上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种高耐热高韧性的PC/PLA合金材料，其特征在于，其由以下质量份数的材料组成：聚乳酸树脂10-60份，聚碳酸酯树脂30-90，相容剂0-20份，增韧剂0-20份及其他助剂0-5份。
2.根据权利要求所述的高耐热高韧性的PC/PLA合金材料，其特征在于：所述聚乳酸树脂为D型聚乳酸。
3.根据权利要求1所述的高耐热高韧性的PC/PLA合金材料，其特征在于：所述聚碳酸酯树脂为双酚A型芳香族聚碳酸酯。
4.根据权利要求1所述的高耐热高韧性的PC/PLA合金材料，其特征在于：所述相容剂选取马来酸配接枝聚乙烯和乙烯-丙烯酸丁酯中的一种或两种。
5.根据权利要求1所述的高耐热高韧性的PC/PLA合金材料，其特征在于：所述增韧剂为MBS。
6.根据权利要求1所述的高耐热高韧性的PC/PLA合金材料，其特征在于：所述其他助剂为润滑剂乙撑双脂肪酸酰胺、季戊四醇硬脂酸酯中的一种或两种。
7.如权利要求1-6任一所述的高耐热高韧性的PC/PLA合金材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、称取配方组分：称取配方量的所述聚碳酸酯、聚乳酸、相容剂、增韧剂及其他助剂；
S2、预处理：将S1称取的所述聚碳酸酯放入鼓风干燥箱100℃干燥5小时，所述聚乳酸、相容剂、增韧剂和加工助剂放入鼓风干燥箱60℃干燥10小时；
S3、制备混合物：将S2中预处理后的PC、PLA、相容剂、增韧剂和加工助剂，通过高速混合机混合3-5分钟，混合均匀得到混合物；
S4、熔融挤出：将S3中得到的混合物利用双螺杆挤出机进行挤出切粒。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：所述S4中，包括加料段、压缩段及计量段，所述加料段温度为200-240℃，所述压缩段温度为220-270℃，所述计量段温度为210-250℃；混合物的料温保持在200-250℃；所述双螺杆挤出机的转速为150-200r/min。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于：在所述S4之后，还包括：挤出之后经过冷却水冷却后在利用切粒机进行切粒。
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