專(zhuān)利名稱(chēng)：一種車(chē)用聚乳酸復(fù)合材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬高分子復(fù)合材料領(lǐng)域，特別涉及ー種車(chē)用聚乳酸復(fù)合材料及其制備方法和應(yīng)用。
背景技術(shù)：
聚乳酸(PLA)是以乳酸為主要原料聚合得到的聚合物，其生產(chǎn)過(guò)程無(wú)污染，而且可以生物降解，因此是理想的緑色高分子材料。近年來(lái)，PLA在汽車(chē)內(nèi)飾、紡織、包裝、醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用得到了長(zhǎng)足的發(fā)展。PLA因其無(wú)毒、良好的生物相容性、可生物降解性且最終降解產(chǎn)物為(X)2和H2O,以及其性能可在很大范圍內(nèi)通過(guò)共聚、共混、分子修飾、復(fù)合等方法得到調(diào)節(jié)，已經(jīng)成為當(dāng)前最受重視的材料之一。PLA具有良好的強(qiáng)度和剛性，但柔軟性、沖擊性能和耐熱性能差。如果應(yīng)用于韌性和耐熱性要求高的場(chǎng)合，必須對(duì)PLA進(jìn)行改性。而由于增韌改性和耐熱改性是ー個(gè)矛盾的對(duì)立體，因而目前的改性主要是針對(duì)增韌或耐熱某一方面的改性，同時(shí)針對(duì)二者的改性研究較少。本專(zhuān)利通過(guò)共混改性，實(shí)現(xiàn)了 PLA復(fù)合材料韌性和耐熱性的同時(shí)提高。作為聚合物改性的重要途徑之一，共混改性不僅簡(jiǎn)單易行、成本低廉，而且共混體系能綜合均衡各組分的性能，取長(zhǎng)補(bǔ)短，消除各單ー組分性能上的弱點(diǎn)，獲得綜合性能較為理想的聚合物材料。目前大部分的PLA改性材料主要應(yīng)用于食品包裝、醫(yī)療器械等領(lǐng)域，而在汽車(chē)上應(yīng)用的PLA改性材料只有零星報(bào)道，且主要集中在PLA/纖維復(fù)合板材方面，而PLA改性材料在汽車(chē)塑料注塑部件的應(yīng)用仍未見(jiàn)報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供ー種車(chē)用聚乳酸復(fù)合材料及其制備方法，與基體聚乳酸相比，本發(fā)明制備的聚乳酸氟化鈉材料具有高耐熱性，且具有較好的韌性，非常適合應(yīng)用于汽車(chē)內(nèi)飾注塑部件。為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案
本發(fā)明一方面涉及ー種聚乳酸復(fù)合材料，其包括聚乳酸、耐熱型高分子、增韌劑、擴(kuò)鏈劑、滑石粉，任選地含有抗老化劑和/或抗氧劑。在本發(fā)明的ー個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，所述聚乳酸的平均分子量為1(Γ30萬(wàn)。所述耐熱型高分子包括但不限于聚碳酸酯(PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(ΡΜΜΑ)、聚對(duì)苯ニ甲酸丁ニ醇酯(PBT)、尼龍6 (PA6)、尼龍66 (PA66)，聚對(duì)苯ニ甲酸乙ニ醇酯(PET)中的一種或其任意組合。所述增韌劑包括但不限于丙烯酯類(lèi)共聚物，氧化苯乙烯-丁ニ烯嵌段共聚彈性體，丙烯酸類(lèi)增韌劑中的一種或其任意組合。所述擴(kuò)鏈劑包括但不限于PLA擴(kuò)鏈劑、PC擴(kuò)鏈劑、PA擴(kuò)鏈劑、PBT擴(kuò)鏈劑、PET擴(kuò)鏈劑中的一種或其任意組合。所述的抗老化劑包括但不限于受阻胺類(lèi)抗氧劑、受阻酚類(lèi)抗氧劑、亞磷酸鹽、金屬鈍化劑、ニ苯甲酮類(lèi)和苯并三唑類(lèi)光穩(wěn)定劑中的ー種或幾種混合。所述抗氧劑包括但不限于四(β - (3，5 ニ叔丁基-4-羥基苯基)丙酸)季戊四醇酷、(3，5-ニ叔丁基-4-羥基苯基)丙酸十八酷，β - (3，5-ニ叔丁基-4-羥基苯基)丙酸環(huán)己酷，硫代ニ丙酸二月桂酯中的一種或其任意組合。在本發(fā)明的ー個(gè)優(yōu)先實(shí)施方式中，所述復(fù)合材料的重量百分比聚乳酸含量為 35%-70%，耐熱型人工高分子21%-57%、增韌劑含量為3%_10%，滑石粉含量為1%_8%，擴(kuò)鏈劑含量為0. 1%-1%。在本發(fā)明的另外ー個(gè)優(yōu)先實(shí)施方式中，所述抗老化劑含量為0. 1%_1%，或者所述抗氧劑含量為0.1%-1%。本發(fā)明另外一方面還涉及上述聚乳酸復(fù)合材料的制備方法，其特征在于包括如下步驟
具體的，本發(fā)明實(shí)施例是通過(guò)將耐熱型人工高分子、增韌劑、擴(kuò)鏈劑、滑石粉等通過(guò)共混，然后在雙螺桿擠出機(jī)中擠出，聚乳酸采取側(cè)位強(qiáng)制進(jìn)料，造粒后烘干后即獲得高韌高耐熱的聚乳酸合金材料。在本發(fā)明的ー個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，制備方法包括如下具體步驟
(1)將聚乳酸、耐熱型高分子，增韌劑分別在50°c-80°c下真空干燥3-8小時(shí)除去水
分；
(2)將上述獲得的耐熱型高分子和增韌劑與滑石粉、擴(kuò)鏈劑等按照一定的重量配比在干燥的高速攪拌機(jī)中進(jìn)行攪拌，使其混合均勻，然后在雙螺桿擠出機(jī)中進(jìn)行反應(yīng)，聚乳酸采取側(cè)位強(qiáng)制進(jìn)料；產(chǎn)物冷卻切粒，真空烘干，得到增韌耐熱的聚乳酸合金母粒。其中，螺桿轉(zhuǎn)速為25rpnTl80rpm，擠出溫度為180°C 270°C。所述的聚乳酸進(jìn)料方式為側(cè)位強(qiáng)制進(jìn)料。所述的滑石粉粒徑為800目-2000目。所述的擠出溫度為200°C -270°C。本發(fā)明另外一方面還涉及上述聚乳酸復(fù)合材料在制作汽車(chē)門(mén)把手、內(nèi)柱護(hù)板、雙頭卡扣、杯托、儀表板側(cè)蓋板、喇叭蓋板、手套箱、方向盤(pán)喇叭蓋、中通蓋板、副儀表板、畑灰缸、座椅裝飾蓋、各種內(nèi)裝飾板或乘客扶手等內(nèi)飾件中的應(yīng)用。本發(fā)明的PLA改性復(fù)合材料完全可滿足目前汽車(chē)內(nèi)飾用塑料的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，其應(yīng)用將大大降低汽車(chē)的碳排放，并且可以緩解由于石油日益枯竭而導(dǎo)致的原材料緊缺和價(jià)格高漲的問(wèn)題，具有重要的環(huán)保意義和社會(huì)意義。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1
(1)將聚乳酸、聚對(duì)苯ニ甲酸丁ニ醇酯、氧化苯乙烯-丁ニ烯嵌段共聚弾性體分別在 70°C下真空干燥5小時(shí)除去水分；
(2)將上述經(jīng)過(guò)干燥后的聚對(duì)苯ニ甲酸丁ニ醇酯和氧化苯乙烯-丁ニ烯嵌段共聚彈性體與滑石粉、PLA擴(kuò)鏈劑，抗老化劑受阻酚類(lèi)抗氧劑、抗氧劑(3，5- ニ叔丁基-4-羥基苯基) 丙酸十八酯等按照一定的重量配比在干燥的高速攪拌機(jī)中攪拌，使其混合均勻，然后在雙螺桿擠出機(jī)中進(jìn)行反應(yīng)，螺桿轉(zhuǎn)速為IOOrpm，擠出段各區(qū)(共11區(qū))溫度分別為200°C，
4210°C, 220°C, 230"C，240"C，250"C，260"C，270"C，260"C，240"C，220"C，聚乳酸釆取側(cè)位強(qiáng)
制進(jìn)料與其他物質(zhì)共混擠出，產(chǎn)物風(fēng)冷切粒，真空烘干，得到增韌耐熱的聚乳酸母粒。其中，重量百分比其中聚乳酸含量為47%，耐熱型人工高分子聚對(duì)苯ニ甲酸丁ニ 醇酯含量45%、增韌劑氧化苯乙烯-丁ニ烯嵌段共聚弾性體含量為3%，滑石粉含量為3%、PLA 擴(kuò)鏈劑含量為0. 8%，抗老化劑亞磷酸鹽含量為0. 7%，抗氧劑(3，5- ニ叔丁基-4-羥基苯基) 丙酸十八酷含量為0. 5%。實(shí)施例2
(1)將聚乳酸、聚碳酸酷，聚甲基丙烯酸甲酷、丙烯酸類(lèi)增韌劑分別在50°C下真空干燥 8小時(shí)除去水分；
(2)將上述經(jīng)過(guò)干燥后的聚碳酸酷、聚甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸類(lèi)增韌劑與滑石粉、PC 擴(kuò)鏈劑、抗老化劑受阻胺類(lèi)抗氧劑、抗氧劑四(β - (3，5 ニ叔丁基-4-羥基苯基)丙酸)季戊四醇酯等按照一定的重量配比在干燥的高速攪拌機(jī)中攪拌，使其混合均勻，然后在雙螺桿擠出機(jī)中進(jìn)行反應(yīng)，螺桿轉(zhuǎn)速為ISOrpm，擠出段各區(qū)(共11區(qū))溫度分別為200で，210で， 220"C，230"C，240 "C，250 "C，260 "C，270 "C，260 "C，240 "C，220 "C，聚乳酸采取側(cè)位強(qiáng)制進(jìn)料與其他物質(zhì)共混擠出，產(chǎn)物風(fēng)冷切粒，真空烘干，得到增韌耐熱的聚乳酸母粒。其中，重量百分比聚乳酸含量為35%，耐熱型人工高分子聚碳酸酯含量57%、聚甲基丙烯酸甲酯含量1%，滑石粉含量為1%，增韌劑丙烯酸類(lèi)增韌劑含量為5%，PC擴(kuò)鏈劑含量為0. 3%，抗老化劑受阻胺類(lèi)抗氧劑含量為0. 6%，抗氧劑四(β - (3，5 ニ叔丁基-4-羥基苯基)丙酸)季戊四醇酯含量為0. 1%。實(shí)施例3
(1)將聚乳酸、尼龍6、丙烯酯類(lèi)共聚物分別在80°C下真空干燥3小時(shí)除去水分；
(2)將上述經(jīng)過(guò)干燥后的尼龍6和丙烯酯類(lèi)共聚物與PA擴(kuò)鏈劑，抗老化劑苯并三唑類(lèi)光穩(wěn)定劑、抗氧劑(3，5-ニ叔丁基-4-羥基苯基)丙酸環(huán)己酯等按照一定的重量配比在干燥的高速攪拌機(jī)中攪拌，使其混合均勻，然后在雙螺桿擠出機(jī)中進(jìn)行反應(yīng)，螺桿轉(zhuǎn)速為 25rpm，擠出段各區(qū)(共 11 區(qū))溫度分別為 200°C，210°C，220°C，230°C，240°C，250°C， 2600C，2700C，2600C，240°C，220°C，聚乳酸采取側(cè)位強(qiáng)制進(jìn)料與其他物質(zhì)共混擠出，產(chǎn)物水冷切粒，真空烘干，得到增韌耐熱的聚乳酸母粒。其中，重量百分比其中聚乳酸含量為70%，耐熱型人工高分子PA6含量21%ヽ增韌劑丙烯酯類(lèi)共聚物含量為6%，抗老化劑苯并三唑類(lèi)光穩(wěn)定劑含量為1%，PA擴(kuò)鏈劑含量為 1%，抗氧劑β - (3，5- ニ叔丁基-4-羥基苯基)丙酸環(huán)己酯含量為1%。實(shí)施例4
(1)將聚乳酸、聚對(duì)苯ニ甲酸乙ニ醇酯、氧化苯乙烯-丁ニ烯嵌段共聚弾性體分別在 65°C下真空干燥6小時(shí)除去水分；
(2)將上述經(jīng)過(guò)干燥后的聚對(duì)苯ニ甲酸乙ニ醇酯和氧化苯乙烯-丁ニ烯嵌段共聚彈性體與滑石粉、PBT擴(kuò)鏈劑，抗老化劑ニ苯甲酮類(lèi)光穩(wěn)定劑、抗氧劑(3，5_ ニ叔丁基-4-羥基苯基)丙酸十八酯等按照一定的重量配比在干燥的高速攪拌機(jī)中攪拌，使其混合均勻，然后在雙螺桿擠出機(jī)中進(jìn)行反應(yīng)，螺桿轉(zhuǎn)速為IOOrpm，擠出段各區(qū)(共11區(qū))溫度分別為200°C， 210°C, 220°C, 230"C，240"C，250"C，260"C，270"C，260"C，240"C，220"C，聚乳酸采取側(cè)位強(qiáng)制進(jìn)料與其他物質(zhì)共混擠出，產(chǎn)物風(fēng)冷切粒，真空烘干，得到增韌耐熱的聚乳酸母粒。
其中，重量百分比其中聚乳酸含量為40%，耐熱型人工高分子聚對(duì)苯ニ甲酸乙 ニ醇酯含量41%、增韌劑氧化苯乙烯-丁ニ烯嵌段共聚弾性體含量為10%，滑石粉含量為 8%、PBT擴(kuò)鏈劑為0. 1%，抗老化劑ニ苯甲酮類(lèi)光穩(wěn)定劑含量為0. 1%，抗氧劑(3，5_ ニ叔丁基-4-羥基苯基)丙酸十八酷含量為0. 8%。
權(quán)利要求
1.ー種聚乳酸復(fù)合材料，其包括聚乳酸、耐熱型高分子、增韌劑、擴(kuò)鏈劑、滑石粉，任選地含有抗老化劑和/或抗氧劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚乳酸復(fù)合材料，所述聚乳酸的平均分子量為1(Γ30萬(wàn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚乳酸復(fù)合材料，所述耐熱型高分子選自聚碳酸酯(PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚對(duì)苯ニ甲酸丁ニ醇酯(PBT)、尼龍6 (PA6)、尼龍66 (PA66)，聚對(duì)苯ニ甲酸乙ニ醇酯(PET)中的一種或其任意組合。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚乳酸復(fù)合材料，所述增韌劑選自丙烯酯類(lèi)共聚物，氧化苯乙烯-丁ニ烯嵌段共聚弾性體，丙烯酸類(lèi)增韌劑中的一種或其任意組合。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚乳酸復(fù)合材料，所述擴(kuò)鏈劑選自PLA擴(kuò)鏈劑、PC擴(kuò)鏈劑、PA 擴(kuò)鏈劑、PBT擴(kuò)鏈劑、PET擴(kuò)鏈劑中的一種或其任意組合。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚乳酸復(fù)合材料，所述的抗老化劑選自受阻胺類(lèi)抗氧劑、受阻酚類(lèi)抗氧劑、亞磷酸鹽、金屬鈍化劑、ニ苯甲酮類(lèi)和苯并三唑類(lèi)光穩(wěn)定劑中的ー種或幾種混-ロ。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚乳酸復(fù)合材料，所述抗氧劑選自四(β_(3，5 ニ叔丁基-4-羥基苯基)丙酸)季戊四醇酷、(3，5-ニ叔丁基-4-羥基苯基)丙酸十八酷，β - (3， 5- ニ叔丁基-4-羥基苯基)丙酸環(huán)己酷，硫代ニ丙酸二月桂酯中的一種或其任意組合。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7任意ー項(xiàng)所述的聚乳酸復(fù)合材料，所述復(fù)合材料的重量百分比聚乳酸含量為35%-70%，耐熱型高分子21%-57%、增韌劑含量為3%_10%，滑石粉含量為 1%-8%，擴(kuò)鏈劑含量為0. 1%-1%。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的聚乳酸復(fù)合材料，所述抗老化劑含量為0.1%_1%，或者所述抗氧劑含量為0.1%-1%。
10.權(quán)利要求1-9任意ー項(xiàng)所述的聚乳酸復(fù)合材料的制備方法，，其特征在于包括如下步驟將組分通過(guò)共混，然后在雙螺桿擠出機(jī)中擠出，聚乳酸采取側(cè)位強(qiáng)制進(jìn)料，造粒后烘干后即獲得高韌高耐熱的聚乳酸合金材料。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的聚乳酸復(fù)合材料的制備方法，包括如下具體步驟(1)將聚乳酸、耐熱型高分子，增韌劑分別在50°c-80°c下真空干燥3-8小時(shí)除去水分；(2)將上述獲得的耐熱型高分子和增韌劑與滑石粉、擴(kuò)鏈劑等按照一定的重量配比在干燥的高速攪拌機(jī)中進(jìn)行攪拌，使其混合均勻，然后在雙螺桿擠出機(jī)中進(jìn)行反應(yīng)，聚乳酸采取側(cè)位強(qiáng)制進(jìn)料；產(chǎn)物冷卻切粒，真空烘干，得到增韌耐熱的聚乳酸合金母粒，其中，螺桿轉(zhuǎn)速為25rpnTl80rpm，擠出溫度為180°C 270°C。
12.權(quán)利要求1-9任意ー項(xiàng)所述的聚乳酸復(fù)合材料在制作汽車(chē)門(mén)把手、內(nèi)柱護(hù)板、雙頭卡扣、杯托、儀表板側(cè)蓋板、喇叭蓋板、手套箱、方向盤(pán)喇叭蓋、中通蓋板、副儀表板、畑灰缸、 座椅裝飾蓋、各種內(nèi)裝飾板或乘客扶手中的應(yīng)用。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種聚乳酸復(fù)合材料及其制備方法和用途，其包括聚乳酸、耐熱型高分子、增韌劑、擴(kuò)鏈劑、滑石粉。本發(fā)明的聚乳酸改性復(fù)合材料完全可滿足目前汽車(chē)內(nèi)飾用塑料的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，其應(yīng)用將大大降低汽車(chē)的碳排放，并且可以緩解由于石油日益枯竭而導(dǎo)致的原材料緊缺和價(jià)格高漲的問(wèn)題，具有重要的環(huán)保意義和社會(huì)意義。
文檔編號(hào)C08L69/00GK102558798SQ20121001207
公開(kāi)日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2012年1月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月16日
發(fā)明者張正光 申請(qǐng)人:奇瑞汽車(chē)股份有限公司