本發明涉及剛性復合材料
技術領域：
，尤其涉及高剛性PLA/PPO/PS復合材料及其制備方法。
背景技術：
：聚乳酸(簡稱PLA)是一種生物降解高分子材料，屬于脂肪族聚酯。聚乳酸是由淀粉發酵產物乳酸縮聚而制得的高分子化合物。聚乳酸是惟一一種可以熔融加工的以天然材料為基礎的聚合物，具有良好的力學性質、熱塑性及成纖性，耐油、氣味阻隔方面也較好。但不可否認，純聚乳酸材料也具有明顯的缺點：剛度較低，對其應用領域的拓展影響較大。目前工業界主要使用無機或有機天然纖維對聚乳酸進行增強改性。（1）碳纖維（中國發明專利CN104774437A）或玻璃纖維（中國發明專利CN103467943A）增強，碳纖維或玻璃纖維的加入雖然能夠提高聚乳酸的剛性，但由于此兩類纖維均為無機物，與有機物聚乳酸間相容性很差，導致復合材料的韌性較差。同時碳纖維單價很高，導致復合材料的成本過高，限制其應用范圍；（2）有機天然纖維增強，如中國發明專利CN103467945A中所公開的，洋麻纖維的加入可以增強聚乳酸的剛性，但卻使材料的加工難度明顯增大。技術實現要素：目前工業界普遍采用碳纖維、玻璃纖維或有機天然纖維對聚乳酸進行增強改性，提高其剛性。但碳纖維、玻璃纖維與高分子材料間元素組成差距較大，相容性很差。雖然這兩類纖維的加入能顯著提高聚乳酸的剛性，但復合材料明顯發脆，影響其使用。以麻纖維為例的有機天然纖維，雖然也屬于高分子材料，與聚乳酸間具有一定的相容性，但由于此類纖維無熱塑性，同時長徑比較大，其加入會嚴重降低復合材料的熔體流動性，導致加工困難。本發明的目的是克服現有技術存在的上述不足，提供一種高剛性PLA/PPO/PS復合材料及其制備方法。為解決上述技術問題，本發明的目的是通過以下技術方案實現的。一種高剛性PLA/PPO/PS復合材料，包括如下重量份數的組分：聚乳酸（PLA）25－40；聚苯醚（PPO）20－60；聚苯乙烯（PS）10－40；相容劑4－10；抗氧劑0.3－1。進一步優化的，所述的聚乳酸（PLA）在試驗溫度為230℃、標稱負荷為2.16Kg下的熔體流動速率為10-15g/10min。進一步優化的，所述的聚苯醚（PPO）的特性粘度35.5dL/g≤IV≤49.0dL/g，銅含量低于3ppm。進一步優化的，所述的聚苯乙烯為均聚型，斷裂伸長率≤2%。進一步優化的，所述的相容劑為間規聚苯乙烯接枝惡唑啉、間規聚苯乙烯接枝甲基丙烯酸縮水甘油酯中的一種或兩者的混合物。進一步優化的，所述的抗氧劑為2,2’-硫代雙[3-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸乙酯]或N,N’-1,6-亞己基-二-［3,5-二叔丁基-4-羥基苯丙酰胺］中的一種或兩者的混合物。所述一種高剛性PLA/PPO/PS復合材料的制備方法，包括如下步驟：（1）按所述重量份數稱取原料，然后投入到混合器中干混；（2）將步驟（1）混合好的原料投入到雙螺桿擠出機的加料斗，經熔融擠出，造粒得到所述復合材料。進一步優化的，步驟（1）所述干混時間為3～6min，主軸轉速為300~750r/min。進一步優化的，步驟（2）所述雙螺桿擠出機一區溫度為100-110℃，二區溫度為160-220℃，三區溫度為160-220℃，四區溫度為170-210℃，機頭溫度為170-210℃，原料在擠出機中停留時間為3～4min，壓力為8-11MPa。本發明與現有技術相比，具有以下優點和有益效果：本專利中采用高剛性聚合物對聚乳酸進行增強改性，不僅能明顯提高其剛性，而且由于高剛性聚合物本身受熱可熔融，所以不會對復合材料的熔體流動性和加工工藝產生不利影響。具體實施方式為便于對本發明進一步理解，現結合具體實施例對本發明進行詳細描述。本實施方式中的一種高剛性PLA/PPO/PS復合材料及其制備方法：a：按重量配比稱取各種原料；b：將稱好的原料投入到SHR系列高速混合器中干混3～6min，主軸轉速300～750轉/分鐘；c：將b中混合好的原料投入到雙螺桿擠出機的加料斗，經熔融擠出，造粒。加工工藝如下：雙螺桿擠出機一區溫度為100-110℃，二區溫度為160-220℃，三區溫度為160-220℃，四區溫度為170-210℃，機頭溫度為170-210℃，原料在擠出機中停留時間3～4min，壓力為8-11MPa。實施例中各原料的特性參數如表1所示：表1實施例中各原料的特性參數實施例1實施例2實施例3實施例4聚乳酸PLA的熔體流動速率（試驗溫度230℃、標稱負荷2.16Kg）（g/10min）1512.51010聚苯醚PPO的特性粘度（dL/g）49494035.5聚苯乙烯PS的斷裂伸長率（﹪）2112實施例1按重量份數稱取聚乳酸PLA30份，聚苯醚PPO40份，聚苯乙烯PS19.7份，間規聚苯乙烯接枝惡唑啉10份，抗氧劑2,2’-硫代雙[3-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸乙酯]0.3份；將稱好的原料投入到SHR系列高速混合器SHR-300A中干混3min，主軸轉速750轉/分鐘；再將混合好的物料加入到雙螺桿擠出機的加料斗中，經熔融擠出、造粒成復合材料；其中，螺桿各加溫區溫度設置分別為：一區：100℃；二區：200℃；三區：210℃；四區：205℃；機頭：205℃；物料在擠出機中停留時間3min，壓力為10MPa。實施例2按重量份數稱取聚乳酸PLA25份，聚苯醚PPO60份，聚苯乙烯PS10份，間規聚苯乙烯接枝甲基丙烯酸縮水甘油酯4份，抗氧劑N,N’-1,6-亞己基-二-［3,5-二叔丁基-4-羥基苯丙酰胺］1份；將稱好的原料投入到SHR系列高速混合器SHR-300A中干混6min，主軸轉速300轉/分鐘；再將混合好的物料加入到雙螺桿擠出機的加料斗中，經熔融擠出、造粒成復合材料；其中，螺桿各加溫區溫度設置分別為：一區：110℃；二區：160℃；三區：220℃；四區：210℃；機頭：210℃；物料在擠出機中停留時間4min，壓力為8MPa。實施例3按重量份數稱取聚乳酸PLA40份，聚苯醚PPO20份，聚苯乙烯PS33.5份，間規聚苯乙烯接枝惡唑啉6份，抗氧劑N,N’-1,6-亞己基-二-［3,5-二叔丁基-4-羥基苯丙酰胺］0.5份；將稱好的原材料投入到SHR系列高速混合器SHR-300A中干混5min，主軸轉速500轉/分鐘；再將混合好的物料加入到雙螺桿擠出機的加料斗中，經熔融擠出、造粒成復合材料；其中，螺桿各加溫區溫度設置分別為：一區：105℃；二區：160℃；三區：160℃；四區：170℃；機頭：170℃；物料在擠出機中停留時間3.5min，壓力為11MPa。實施例4按重量份數稱取聚乳酸PLA29.3份，聚苯醚PPO25份，聚苯乙烯PS40份，間規聚苯乙烯接枝惡唑啉5份，抗氧劑2,2’-硫代雙[3-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸乙酯]0.7份；將稱好的原料投入到SHR系列高速混合器SHR-300A中干混4min，主軸轉速750轉/分鐘；再將混合好的物料加入到雙螺桿擠出機的加料斗中，經熔融擠出、造粒成復合材料；其中，螺桿各加溫區溫度設置分別為：一區：100℃；二區：220℃；三區：220℃；四區：205℃；機頭：205℃；物料在擠出機中停留時間4min，壓力為9MPa。對比例1按重量份數稱取聚乳酸PLA25份，聚丙烯接枝馬來酸酐4份，抗氧劑2,2’-硫代雙[3-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸乙酯]1份；將稱好的原料投入到SHR系列高速混合器SHR-300A中干混5min，主軸轉速750轉/分鐘；再將混合好的物料加入到雙螺桿擠出機的加料斗中，用強制喂料機將羅布麻纖維加入擠出機中，控制纖維重量份數為70份，經熔融擠出、造粒成復合材料。其中，螺桿各加溫區溫度設置分別為：一區：100℃；二區：190℃；三區：200℃；四區：200℃；機頭：205℃；物料在擠出機中停留時間4min，壓力為11MPa。對比例2按重量份數稱取聚乳酸PLA40份，聚丙烯接枝馬來酸酐6份，抗氧劑2,2’-硫代雙[3-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸乙酯]0.5份；將稱好的原材料投入到SHR系列高速混合器SHR-300A中干混5min，主軸轉速750轉/分鐘；再將混合好的物料加入到雙螺桿擠出機的加料斗中，用強制喂料機將羅布麻纖維加入擠出機中，控制纖維重量份數為53.5份，經熔融擠出、造粒成復合材料。其中，螺桿各加溫區溫度設置分別為：一區：100℃；二區：190℃；三區：200℃；四區：200℃；機頭：205℃；物料在擠出機中停留時間3min，壓力為10MPa。性能測試：拉伸強度按GB/T1040標準進行檢驗。試樣類型為I型，樣條尺寸（mm）：170（長）×（20±0.2）（端部寬度）×(4±0.2)（厚度），拉伸速度為50mm/min；彎曲強度和彎曲模量按GB/T9341標準進行檢驗。試樣類型為試樣尺寸（mm）：（80±2）×（10±0.2）×(4±0.2)，彎曲速度為20mm/min；缺口沖擊強度按GB/T1043標準進行檢驗。試樣類型為I型，試樣尺寸（mm）：（80±2）×（10±0.2）×(4±0.2)；缺口類型為A類，缺口剩余厚度為3.2mm。熔融指數按GB/T3682標準進行檢測。出料口直徑2.095毫米，測試溫度230℃，試驗負荷2.16kg。實施例1~4的配方及制得的復合材料性能見表2：表2實施例1實施例2實施例3實施例4聚乳酸PLA30254029.3聚苯醚PPO40602025聚苯乙烯PS19.71033.540間規聚苯乙烯接枝惡唑啉1065間規聚苯乙烯接枝甲基丙烯酸縮水甘油酯42,2’-硫代雙[3-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸乙酯]0.30.7N,N’-1,6-亞己基-二-［3,5-二叔丁基-4-羥基苯丙酰胺］10.5拉伸強度（MPa）74816970.5彎曲強度（MPa）149167136141彎曲模量（GPa）6.307.145.716.05缺口沖擊強度（KJ/m2）10.812.69.59.8熔融指數（g/10min）8.06.310.69.6對比例1~2的配方及制得的復合材料性能見表3：表3對比例1對比例2聚乳酸PLA2540羅布麻纖維7053.5聚丙烯接枝馬來酸酐462,2’-硫代雙[3-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸乙酯]10.5拉伸強度（MPa）7061彎曲強度（MPa）134119彎曲模量（GPa）5.804.78缺口沖擊強度（KJ/m2）7.75.7熔融指數（g/10min）4.65.4從表2和表3對比可以看出，本發明的PLA/PPO/PS復合材料體系是一種具有高剛性、高韌性、優異的熔體流動性的復合材料體系，各項性能均優于天然植物纖維增強聚乳酸復合材料。以上對本發明所提供的一種高剛性PLA/PPO/PS復合材料及其制備方法進行了詳細介紹，本申請中應用了具體個例對本發明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本發明的方法及其核心思想；同時，對于本領域的一般技術人員，依據本發明的思想，在具體實施方式及應用范圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內容不應理解為對本發明的限制。當前第1頁1 2 3