一種高性能的塑料合金材料的制作方法

一種高性能的塑料合金材料的制作方法
【專利摘要】本發明涉及一種高性能的塑料合金材料，屬于高分子材料領域，其特征為高光、低碳、性能優異、性價比高的三元合金材料。本發明的特征在于：PVC含量為40％～60％，ABS含量為15％～25％，PLA含量為3％～20％，相容劑含量為0％～5％，加工助劑含量為1％～5％、其它助劑含量為0.5％～3％。
【專利說明】
一種高性能的塑料合金材料
技術領域
:
[0001]本發明涉及一種高性能的塑料合金材料，屬于高分子材料領域，其特征為高光、低碳、性能優異、性價比高的三元合金材料。
技術背景:
[0002]塑料合金是二種或二種以上樹脂共混在一起的新型塑料材料，塑料合金除了具有各自樹脂本身的性能外，還具有其本身不具備的性能，開拓了各自樹脂的新功能，拓寬了其應用范圍，是目前塑料改性行業的熱點領域。雖然目前合金的開發品種很多，應用量也很多，但普遍是以二元塑料合金居多，合金性能還是不夠完善;三元塑料合金在性能可以進一步對二元合金材料進行完善，但研究起來比較復雜，實際研究的很少，尤其是低碳生物塑料開發研究的三元結構合金材料更是很少。
[0003]目前已開發成熟的二元塑料合金有:PC/ABS、ABS/PMMA、ABS/PVC、PPO/HIPS等，其用量增長迅速，其中PP0/HIPS合金的使用量已遠遠超過PPO樹脂的使用量。三元塑料合金有:PBT/PC/TPE、EVA/EPDM/PVC、PP/PVC/CPE、ABS/PET/共聚酯等。其中，資源可再生材料是近幾年來才快速發展的一種新型生物塑料材料，如PBS、PCL、PPC、PLA、PHA等生物塑料材料，但這些材料的應用性能還處在開發研究階段。在合金應用方面的研究尚處初期階段，所以研究范圍較較窄，研究的也比較少，目前還未見有PVC/ABS/PLA這一合金材料研究及相關技術專利。
[0004]專利CN201410472531.0公開了一種“一種環保的PVC/PMMA合金材料及其制備方法”，其特征是，所含成分及其各成分的重量配比如下:PVC樹脂37?62份、PMMA樹脂25?38份、穩定劑3.0?4.0份、抗沖改性劑4.0?8.0份、加工助劑0.5?1.0份、耐候劑0.5?1.0份、無機填料3.0?5.0份、顏料2.0?6.0份;其制備方法是將上述物料以800?1000r/min的速度在高冷混機組的高混鍋中混合6?10分鐘，混合物料在高混鍋內高速摩擦升溫，溫度達到100°C?110°C時，再以100?150r/min的速度在高冷混機組的冷混鍋中混合8?12分鐘，溫度降至40?50°C;用錐型雙螺桿擠出機在160?190°C溫度下，螺桿轉速為700?1000r/min擠出，模頭采用熱切風冷造粒;本發明的PVC/PMMA合金材料共擠出生產的制品大大提高表面的抗老化性能及抗硫化物污染性能，有效延長其使用壽命。該專利不足之處是沒有低碳環保性。
[0005]專利CN201410507498.0公開了 “一種耐高溫的PVC/ABS/PMMA合金材料的制備方法”，其特征在于，包括如下步驟:第I步:按重量份計，將聚氯乙烯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、氟橡膠4?6份、白炭黑15?20份、鄰苯二甲酸二辛酯5?10份、硬酯酸鋁4?6份、層狀硅薄巖粉末6?12份、陶土 8?14份、硅微粉3?6份、氧化鋅6?10份加入混合機中，升溫，攪拌均勻，放料冷卻;第2步:將第I步所得的冷卻料用雙螺桿擠出造粒機，擠出，得顆粒A;第3步:將第2步得顆粒A與氯化聚乙烯彈性體5?10份和三聚異氰酸三烯丙酯4?6份在攪拌混合均勻；第4步:將第3步得混合物加入單螺桿擠出機，熱熔擠出，即得。本發明具有在性能上取長補短、強度高、韌性好的特點，缺點是不具有低碳環保和光澤度較低。
[0006]專利CN201210104877.6涉及“一種性能優異的生物塑料合金材料”，其特征在于:組成包括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)、熱氧穩定劑、潤滑劑，其中:所述ABS的含量所占重量百分比為50 %?70 % ;所述PMMA的含量所占重量百分比為5%?30% ;所述PLA的含量所占重量百分比為5%?70% ;所述熱氧穩定劑的含量所占重量百分比為0.5%?2%，具體為一種受阻酚類、亞磷酸酯類和鈣鋅穩定劑的復配物;所述潤滑劑的含量所占重量百分比為0.5%?1.5%，具體為氧化聚乙烯蠟、EBS、硬脂酰胺、硬脂酸鋅、硬脂酸鈣、芥酸酰胺、有機硅酮中的兩種或兩種以上復配物。該發明的特征在于該材料低碳環保，綜合性能較好，不足之處在于價格較高。
[0007]專利CN201210475523.2公開了一種性能優異的塑料合金，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)、相容劑和其它助劑組成，兼具了 PC、ABS、PLA各自的特點。本發明根據高分子材料相容基本原理，通過合理選擇組分進行匹配，利用其中兩種材料特點彌補另一種材料性能上的缺陷，得到低碳環保、易于加工、耐熱好、力學性能好、耐溶劑、易于印刷、表面光澤度高等性能。本發明采用常規方法制備，易于實現規模化生產，市場前景廣闊，可應用于電子電器殼體、汽車部件等多個領域。該發明的特征在于該材料低碳環保，綜合性能較好，不足之處在于價格較高。
[0008]綜上所述，如果要獲得一種高性能的塑料合金材料，在二元基礎上加入第三種聚合物，構成有低碳生物材料參與的合金材料，在性能上體現更多的技術特點，在應用方面更廣泛，可廣泛應用于電子電器外殼、機械零部件等結構性材料。
[0009]技術內容:
[0010]本發明的目的在于綜合PVC、ABS、PLA三種材料優點，改善三者存在的缺陷，達到一種較為理想的綜合性能，尤其是改善了 PVC、ABS材料機械性能(如強度、光澤度、拉伸強度等)、PLA耐熱性能、抗沖擊強度和縮短成型冷卻定型時間，減少材料碳排放，節約石油資源，降低PLA成本，擴大了 PLA應用領域。
[0011]據此，本發明公開了一種高性能的塑料合金材料。
[0012]為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案如下所述:
[0013]本發明的特征在于:一種高性能的塑料合金材料，由PVC(聚氯乙稀)、ABS(丙鋼青/丁二烯/苯乙烯三元共聚物)、PLA(聚乳酸)、相容劑和其它助劑制備而成。
[0014]進一步地，以重量計，PVC含量為40%?60%，ABS含量為15%?25%，PLA含量為3%?20%，相容劑含量為0%?5%，加工助劑含量為I %?5%、其它助劑含量為0.5%?
[0015]所述PVC為懸浮法，聚合度在500以下。
[0016]所述ABS為低丁二烯含量的ABS樹脂。
[0017]所述PLA分子量為10?20萬的聚合物。
[0018]所述相容劑具體為一種馬來酸酐接枝高分子材料。包括馬來酸酐接枝PLA、馬來酸酐接枝Ρ0Ε、馬來酸酐接枝SAN。
[0019]所述加工助劑具體為一種核殼結構的丙烯酸酯類共聚物ACR助劑。
[0020]所述其它助劑為熱氧穩定劑、潤滑劑、成核劑一種或多種混合物。
[0021]所述熱氧穩定劑為一種受阻酚類、亞磷酸酯類、鈣鋅穩定劑一種或多種混合物，滑潤劑為氧化聚乙烯蠟、乙撐雙硬脂酰胺、硬脂酸鋅、硬脂酸鈣、芥酸酰胺、有機硅酮中的兩種或兩種以上復配物，成核劑可為二氧化鈦、二氧化硅、碳酸鈣、滑石粉、納米蒙脫土、酰胺類化合物、酰肼類化合物、有機磷酸鹽類的一種或幾種復合物組成。
[0022]與現有技術相比，本專利的技術效果是:
[0023](I)本發明是一種高性能的塑料合金材料，本發明在具體實施時，通過增加第三組份和各材料含量的控制，而形成了一種高性能的塑料合金材料，其中含一種低碳生物高分子材料(PLA)，且起到一種增強作用。
[0024](2)PVC、ABS和PLA都屬于極性材料，并且三者的溶解度參數都比較接近，本身具有一定的相容性。為了進一步提高合金組分的相容性，本發明還進一步采用了如下技術手段:
[0025]①PVC的溶解度參數在9.5-10.8范圍內，其樹脂的聚合度越低，溶解度參數越小，越與ABS越接近，因此本發明選用聚合度低于500的PVC樹脂。
[0026]②ABS的溶解度參數在9.3-9.6范圍內。ABS為兩相分散結構，其中SAN為連續相(溶解度參數9.3-9.8)，PB為分散相(溶解度參數8.44),因此可以看出PVC與SAN完全相容，但與PB不相容。ABS中A含量越高，溶解度參數越高，越容易與PVC相容。因此本發明選用低丁二烯含量的ABS樹脂。
[0027]③PLA的溶解度參數為9.6-9.7，分子量越低，溶解度參數越低，因此我們選用分子量10-20萬的PLA。
[0028](3)本發明的塑料合金利用PLA機械強度高、屬于生物基低碳塑料，彌補PVC、ABS兩種材料機械強度和光澤度，使這種塑料合金成為一種低碳環保材料;同時利用PLA耐溶劑性能好的特點，改善PVC、ABS的不耐溶劑性能;利用PVC和ABS加工性能好、成本低的特點，改善PLA材料的加工不易成型缺點，同時降低了合金材料構成成本。
[0029](4)本發明的塑料合金是通過普通物理共混方法實現的，可以在原有設備基礎，不需要改變工藝操作流程即可實現工業化大規模生產。
[0030](5 )PVC屬于熱敏性樹脂，溫度達到140 °C就開始分解，達到170 °C就迅速分解，因此熔融加工溫度應該控制在170°C以下。而ABS和PLA的加工溫度高于170°C，為了保證三種樹脂可以同時熔融加工，本發明采用如下技術關鍵:
[0031]①必須選用PVC聚合度低的樹脂粉末，這類樹脂的熱分解溫度高，本發明選用聚合度低于500的PVC樹脂。
[0032]②選用加工溫度低的ABS樹脂。ABS為兩相分散結構，其中SAN為連續相、PB為分散相，PB含量低的ABS加工溫度低。本發明選用低丁二烯含量的ABS樹脂。
[0033]③PLA選用分子量相對低的樹脂，以降低加工溫度，本發明選用10-20分子量的PLA樹脂。
[0034]④必須加入高效的熱穩定劑，防止PVC樹脂高溫下加工分解，本發明選用環保、高效的復合穩定劑。
【具體實施方式】
[0035]以下將結合較佳實施例對本發明提出的一種高性能的塑料合金材料作更為詳細說明。
[0036]本發明提供一種高性能的塑料合金材料，其組成成份包括PVC(聚氯乙烯)、ABS(丙烯腈/ 丁二烯/苯乙烯三元共聚物)、PLA(聚乳酸)、相容劑、加工助劑、熱氧穩定劑、潤滑劑，其中:
[0037]所述PVC(聚氯乙烯)的含量所占重量百分比為40%?60%;
[0038]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為15%?25% ；
[0039]所述PLA(聚乳酸)的含量所占重量百分比為3%?20% ;
[0040]所述相容劑的含量所占重量百分比為0%?5%;
[0041]所述加工助劑的含量所占重量百分比為1%?5%;
[0042]所述熱氧穩定劑的含量所占重量百分比為0.5%?2%;
[0043]所述潤滑劑的含量所占重量百分比為0.5%?1.5%。
[0044]相容劑主要是為了提高PVC、ABS、PLA三者之間的相容性，從而進一步提高合金材料的性能。
[0045]加工助劑主要是為了改善PVC的加工性能，以及提高PVC、ABS、PLA合金沖擊性能。
[0046]熱氧穩定劑主要是防止材料加工過程中受熱產生氧化降解，性能下降，該合金中的三種材料PVC、ABS、PLA都是受熱容易氧化降解的高分子材料，熱氧穩定性能都不及其它通用高分子材料，單一的一種熱氧穩定劑不能有效阻止加工過程中的降解，此種組合物在防止材料加工過程熱氧降解相互間有更好協同作用，效果會更好。
[0047]潤滑劑是為了有效降低三種材料加工過程中的融熔物料與加工設備之間的摩擦和減小高分子材料大分子之間內摩擦，有助于合金材料的順利加工制造。
[0048]較佳實施例一:所述潤滑劑為氧化聚乙烯蠟、硬質酰胺、硬質酸鋅、硬質酸鈣、芥酸酰胺、有機硅酮中的兩種或兩種以上復配物。
[0049]較佳實施例二:所述熱氧穩定劑是一種受阻酚類、亞磷酸酯類和鈣鋅穩定劑的復配物
[0050]較佳實施例三:一種高性能的塑料合金材料:
[0051]所述PVC(聚氯乙烯)的含量所占重量百分比為52.4%;
[0052]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為20%;
[0053]所述PLA(聚乳酸)的含量所占重量百分比為20%;
[0054]所述相容劑的含量所占重量百分比為3%;
[0055]所述加工助劑的含量所占重量百分比為3%;
[0056]所述熱氧穩定劑的含量所占重量百分比為0.8%，所述的熱氧穩定劑為β(3，5_二叔丁基-4-羥苯基)丙酸季戊四醇酯、雙十八烷基醇季戊四醇二亞磷酸酯和鈣鋅穩定劑的復配物，其中β(3，5_ 二叔丁基-4-羥苯基)丙酸季戊四醇酯在所述的熱氧穩定劑中所占重量百分比為12.5%，雙十八烷基醇季戊四醇二亞磷酸酯在所述的熱氧穩定劑中所占重量百分比為25 %，鈣鋅穩定劑在所述的熱氧穩定劑中所占重量百分比為62.5 %。
[0057]所述潤滑劑的含量所占重量百分比為0.8%，所述潤滑劑為氧化聚乙烯蠟以及硬質酰胺復配物，其中氧化聚乙烯蠟在所述的潤滑劑中所占重量百分比為37.5%，硬質酰胺在所述的潤滑劑中占重量百分比為62.5%。
[0058]本發明在具體實施時，按本實施例的配方制成的合金材料為高光澤高剛性低碳環保材料，可優選作為一種免噴涂電子產品外殼材料。
[0059]較佳實施例四:一種高性能的塑料合金材料:
[0060]所述PVC(聚氯乙烯)的含量所占重量百分比為60%;
[0061]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為25%;
[0062]所述PLA(聚乳酸)的含量所占重量百分比為10%;
[0063]所述加工助劑的含量所占重量百分比為3%;
[0064]所述熱氧穩定劑的含量所占重量百分比為1%，所述的熱氧穩定劑為β(3，5_二叔丁基-4-羥苯基)丙酸季戊四醇酯、雙十八烷基醇季戊四醇二亞磷酸酯和鈣鋅穩定劑的復配物，其中β(3，5_ 二叔丁基-4-羥苯基)丙酸季戊四醇酯在所述的熱氧穩定劑中所占百分含量為12.5%，雙十八烷基醇季戊四醇二亞磷酸酯在所述的熱氧穩定劑中所占重量百分比為25%,鈣鋅穩定劑在所述的熱氧穩定劑中所占重量百分比為62.5%。
[0065]所述潤滑劑的含量所占重量百分比為1%，所述潤滑劑為氧化乙烯蠟以及硬質酸鈣復配物，其中氧化聚乙烯蠟在所述的潤滑劑中所占重量百分比為37.5%，硬質酸鈣在所述的潤滑劑中所占重量百分比為62.5%。
[0066]本發明在具體實施時:PVC具有加工性能良好，制造成本低，耐腐蝕，絕緣等良好特點，但其剛性遠和光澤度不如PLA和ABS，是一種傳統石油基高分子材料，不具有低碳環保特點;ABS屬于一種剛韌材料，韌性好、加工流動性好、表面光澤度高、易進行表面涂層處理，成本低等優點，但其是一種傳統石油基高分子材料，不具有低碳環保特點；PLA是近年來開發的一種全生物質塑料，具有低碳環保特點，同時具有可生物降解性能、高強度、高模量、高透明等性能，但性脆，不耐溫(熱變形溫度僅為55°C左右)。本發明的塑料合金，兼具了PVC、ABS、PLA的特點，(I)本發明的塑料合金利用PLA機械強度高、屬于生物基低碳塑料，彌補PVC、ABS兩種材料機械強度和光澤度，使這種塑料合金成為一種低碳環保材料；同時利用PLA耐溶劑性能好的特點，改善PVC、ABS的不耐溶劑性能；(2)利用PVC和ABS加工性能好、成本低的特點，改善PLA材料的加工不易成型缺點，同時降低了合金材料構成成本；(3)PVC、ABS和PLA都屬于極性材料，并且三者的溶解度參數都比較接近，則可看出三者的相容性較好，可以少加甚至不加相容劑。(4)本發明的塑料合金是通過普通物理共混方法實現的，可以在原有設備基礎，不需要改變工藝操作流程即可實現工業化大規模生產。
[0067]綜合上所述，本發明的技術方案可以充分有效的實現上述發明目的，且本發明的合金材料性能及特點原理都已經在實施例中得到充分的驗證，而能達到預期的功效及目的，且本發明的實施例也可以根據這些原理進行變換，因此，本發明包括一切在申請專利范圍中所提到范圍內的所有替換內容。任何在本發明申請專利范圍內所作的等效變化，皆屬本案申請的專利范圍。
【主權項】
1.一種高性能的塑料合金材料，其特征在于:PVC含量為40 %?60 %，ABS含量為15 %?25 %，PLA含量為3%?20%，相容劑含量為O %?5%，加工助劑含量為I %?5%、其它助劑含量為0.5%?3%。2.根據權利要求1所述的PVC為所述PVC為懸浮法，聚合度在700以下。3.根據權利要求1所述的ABS為低丁二烯含量的ABS樹脂。4.根據權利要求1所述的PLA分子量為10?20萬的聚合物。5.根據權利要求1所述的相容劑具體為一種馬來酸酐接枝高分子材料。包括馬來酸酐接枝PLA、馬來酸酐接枝POE、馬來酸酐接枝SAN。6.根據權利要求1所述的加工助劑具體為一種核殼結構的丙烯酸酯類共聚物ACR助劑。
【文檔編號】C08K5/134GK105968630SQ201610351758
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年5月18日
【發明人】田雁晨, 陳向文, 嚴豐, 嚴一豐, 嚴晴
【申請人】深圳市志海實業股份有限公司