CN117887235A - 一种环保天然纤维素增强pc/聚酯合金材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种环保天然纤维素增强PC/聚酯合金材料及其制备方法。该材料包含以下重量份的组分：PC树脂30～70份；可降解聚酯10～30份；天然纤维10～30份，相容剂5份，助剂0.5份。本发明通过可降解聚酯，使PC获得了部分可降解的特性，同时通过添加天然纤维素，来弥补可降解聚酯造成的性能下降，从而获得性能优异的环保PC/聚酯材料合金。
Description
技术领域
本发明属于高分子材料技术领域，涉及一种环保天然纤维素增强PC/聚酯合金材料及其制备方法。
背景技术
聚碳酸酯(PC)与可降解聚酯的组合，为塑料工业提供了更具前景和可持续发展的方向。这种组合结合了PC的优越性能和可降解材料的环保特性，为各行各业的应用带来了新的可能性。PC作为基础材料，带有高强度、耐热性和抗紫外线等优秀性能。这使得组合材料不仅具备可降解的环保特性，还能够满足对高性能、高耐久性的需求。可降解聚酯的加入使整体材料更加环保。在当前对可持续性的高度关注下，这种组合有望减缓对传统塑料的依赖，减少对有限资源的压力，并降低对环境的不良影响。
细菌纤维素增强聚碳酸酯材料代表着一种在可持续性和高性能之间取得平衡的创新材料。细菌纤维素是一种由微生物产生的天然纤维素，具有许多有益的特性，将其与PC结合可以带来多方面的优势。细菌纤维素能够增强PC的机械性能，提升其强度和硬度。这使得细菌纤维素增强的PC材料在需要更高性能的应用中具备竞争力，例如制造结构件、汽车零部件和耐磨材料。
通过检索，发现如下相关专利：
CN102040813A公布了一种聚乳酸/ABS树脂复合材料及其制备方法，通过在聚乳酸中添加适量的ABS、增韧剂、成核组分、偶联剂和相容剂等，从而克服PLA材料脆性大、耐热温度低等问题。
CN103965599A公布了一种聚乳酸/ABS合金材料及其制备方法，通过在聚乳酸/ABS共混物中加入少量的线形或梳形共聚物作为第三组分，制备力学强度高、韧性优异的聚乳酸/ABS合金。
目前已经公布的专利，多为ABS/聚酯合金，其耐热性能不佳，限值了其应用，而以PC作为基体，可以发挥高强度、高耐热、耐热性和抗紫外线等优秀性能。细菌纤维素的引入，可以提供高强度且可降解的特性，提高合金的应用空间。综上环保天然纤维素增强PC/聚酯合金材料，在富有高强度，高韧性，同时具备部分可降解的环保特性。
发明内容
本发明的目的提供一种，具有高强度、耐热性和抗紫外线等优秀性能，且部分降解的合金材料。
为了实验上述发明目的，本发明的技术方案如下：
一种环保天然纤维素增强PC/聚酯合金材料，该材料由以下重量份的组分组成：
所述的PC为酯交换法，其熔体流动速率(MFR)为5～20g/10min(260℃，10kg)。
所述的可降解聚酯为市售的聚乳酸(PLA),聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯PBAT，优选PBAT C1200 F。
所述的天然纤维为市售的细菌纤维素纤维，优选醋酸杆菌生成的细菌纤维素
所述的抗氧剂为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(抗氧剂1010)，三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯(抗氧剂168)中的一种或两种。
所述的相容剂为常规的顺丁烯二酸酐接枝丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS-g-MAH)，苯乙烯马来酸酐共聚物(SMA)，甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸甲酯共聚物(MMA-MA)中的一种或几种。
一种环保天然纤维素增强PC/聚酯合金材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)按照权利要求1～6任一所述的材料配方称取各组分。
(2)将配好的物料放入高速混合机混合均匀。然后倒入挤出机中，经过熔融挤出、牵引、切割造粒，得到所述的材料。
(3)将得到的材料通过注射机注射成型，得到标准样条和样板进行性能测试。
步骤(2)中的高速混合机转速为500～1000rpm，混合温度为20～50℃，混合时间为3～5min。螺杆挤出机为双螺杆挤出机，各区温度为220～250℃。
步骤(3)中的注塑机为卧式注塑机，其各区温度为220-240℃。
与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：
(1)本发明通过可降解聚酯材料，在保证性能的同时，赋予PC部分可降解的特性。
(2)本发明通过添加可降解的细菌纤维素，在增加材料强度的同时，也可以保证生物降解性。
具体实施方式
为了更好的理解本发明，下面结合具体实例对本发明进行阐述，但本发明的内容并不仅仅局限于以下实施例，实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。
本发明实施例和对比例采用的原料如下：PC选用科思创2800牌号；PET市售通用纺丝级别，PBAT为巴斯夫c1200F，相容剂选用市售SMA；抗氧剂选用市售1010；细菌纤维素为市售，经过冷冻干燥后，磨碎使用。
表1
本发明的冲击强度测试按ISO-179/1eA测试，摆锤能量为4J。弯曲强度和模量按照ISO 178进行。高低温循环实验按照PV1200进行。
表2
| 对比例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | |
| 弯曲强度MPa | 82 | 68 | 85 | 92 |
| 弯曲模量MPa | 2230 | 1800 | 2360 | 2580 |
| 缺口冲击强度kJ/m2 | 51 | 55 | 50 | 45 |
| 拉伸强度 | 55 | 48 | 54 | 58 |
| 拉伸模量 | 2310 | 1930 | 2430 | 2750 |
| 维卡软化温度 | 126 | 123 | 125 | 127 |
对比例1为常用的PC/PET合金，其性能可以常规的要求，广泛应用于家电，汽车等领域。通过实施例2可以看出，单纯使用PBAT来替代PET，会造成合金的强度和耐热有大幅度的下降，这是因为可降解聚酯PBAT的力学性能较差。实施例2的缺口冲击强度有一定程度的上升，说明PBAT和PC的相容性良好，得益于两者都包含聚酯的结构，容易发生一定程度的酯交换反应，从而获得良好的韧性。
通过实施例3和4可以看出，细菌纤维素的加入，合金材料的强度和模量，均获得一定的提升，而其韧性略微下降。因为细菌纤维素，其本身具有很高的强度，且具备网状结构，使得材料的刚性提高，从而弥补了PBAT加入，引起的力学性能下降。由于细菌纤维素具有丰富的羟基，其与PC和PBAT的相容性都很好，从而韧性下降不明显。
Claims (7)
1.一种环保天然纤维素增强PC/聚酯合金材料，其特征在于：该材料由以下重量份的组分组成：
2.根据权利要求1所述的一种环保天然纤维素增强PC/聚酯合金材料，其特征在于：所述的PC为酯交换法，其熔体流动速率在260℃，10kg条件下为5～20g/10min。
3.根据权利要求1所述的一种环保天然纤维素增强PC/聚酯合金材料，其特征在于：所述的可降解聚酯为市售的聚乳酸,聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯PBAT，优选PBAT C1200 F。
4.根据权利要求1所述的一种环保天然纤维素增强PC/聚酯合金材料，其特征在于：所述的天然纤维为市售的细菌纤维素纤维，优选醋酸杆菌生成的细菌纤维素。
5.根据权利要求1所述的一种环保天然纤维素增强PC/聚酯合金材料，其特征在于：所述的抗氧剂为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(抗氧剂1010)，三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯(抗氧剂168)中的一种或两种。
6.根据权利要求1所述的一种环保天然纤维素增强PC/聚酯合金材料，其特征在于：所述的相容剂为常规的顺丁烯二酸酐接枝丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS-g-MAH)，苯乙烯马来酸酐共聚物(SMA)，甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸甲酯共聚物(MMA-MA)中的一种或几种。
7.根据权利要求1-6任意之一所述环保天然纤维素增强PC/聚酯合金材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)按照权利要求1～6任一所述的材料配方称取各组分；
(2)将配好的物料放入高速混合机混合均匀；然后倒入挤出机中，经过熔融挤出、牵引、切割造粒，得到所述的材料；
(3)将得到的材料通过注射机注射成型，得到标准样条和样板进行性能测试；
步骤(2)中的高速混合机转速为500～1000rpm，混合温度为20～50℃，混合时间为3～5min。螺杆挤出机为双螺杆挤出机，各区温度为220～250℃；
步骤(3)中的注塑机为卧式注塑机，其各区温度为220-240℃。
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