專利名稱：：聚乳酸和聚碳酸酯共聚的無鹵阻燃合金材料及其制造方法聚乳酸和聚碳酸酯共聚的無卣阻燃合金材料及其制造方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及一種阻燃材料及其制造方法，尤其是涉及一種聚乳酸和聚碳酸酯共聚的無卣阻燃合金材料及其制造方法。
背景技術：
：科學技術日新月異，電子電器產(chǎn)品的使用量越來越大，報廢電子電器產(chǎn)品也越來越多，這些廢棄物中的有害物質對環(huán)境及人類健康造成很大危害。因此，歐盟制定了WEEE指令、REACH指令和RoHS指令，WEEE指令在2005年8月13日生效，RoHS指令于2006年7月1日生效。各國環(huán)保標準加速出臺RoHS指令規(guī)定，從2006年7月1日起，投放于歐盟的電子電器設備將不含有鉛、鎘、汞、六價鉻、多溴聯(lián)苯(PBB)和多溴二苯醚(PBDE)等6種有害物質。但必要時允許在電子電器產(chǎn)品的特殊物質和組件中含有上述6種有害物質，但不能超過RoHS指令規(guī)定的最高含量。這意味著，有鹵阻燃體系在電子電器、通訊產(chǎn)品中用的塑料材料中使用大大受限。而傳統(tǒng)的無卣工程塑料，如丙烯腈-丁二烯-笨乙烯共聚物(ABS)或ABS與聚碳酸酯(PC)合金都面臨因降解帶來的白色污染問題；聚乳酸(PLA)雖然降解性能尚可，但其韌性太差、阻燃性不高也限制了其在電子產(chǎn)品外殼上的應用。
發(fā)明內容有鑒于此，有必要提供一種高阻燃性、強抗沖擊力、易降解的聚乳酸和聚碳酸酯共聚的無囟阻燃合金材料。針對易降解的聚乳酸和聚碳酸酯進行阻燃和抗沖擊改性，達到高的阻燃性和抗沖擊性能。此外，還提供一種制造上述材料的方法。一種聚乳酸和聚碳酸酯共聚的無卣阻燃合金材料，包括聚乳酸、聚碳酸酯、阻燃劑、抗沖改性劑和結晶促進劑，所述阻燃劑由硅系阻燃劑和水合金屬氧化物系阻燃劑復配。通《加入抗沖改性劑對聚乳酸和聚碳酸酯改性，可使共聚材料具有強抗沖擊力；實驗表明，使用復配的硅系阻燃劑和水合金屬氧化物系阻燃劑可以使合金材料具有高阻燃性；另外由于用于共聚的聚乳酸和聚碳酸酯本身的特性，使得生成的共聚材料具有易降解的特點。在優(yōu)選的實施例中，所述的聚乳酸和聚碳酸酯共聚的無卣阻燃合金材料還包括聚碳酸酯-二曱基硅油嵌段共聚物。在合金材料中加入嵌段共聚物可以改善兩相界面的界面性能，從而提高材料的整體性能。在優(yōu)選的實施例中，所述硅系阻燃劑為聚硅氧烷，所述水合金屬氧化物為氬氧化鎂，且各組成成分按重量計配比為聚乳酸樹脂100份、聚碳酸酯20-30份、聚硅氧烷24份、氬氧化鎂1030份、聚碳酸酯-二曱基硅油嵌段共聚物0.5~1.0份、抗沖改性劑1~3份、結晶4足進劑0.5~14分。在優(yōu)選的實施例中，所述聚乳酸樹脂的重均分子量為18萬至24萬。在優(yōu)選的實施例中，所述氫氧化鎂的粉體細度為5000目。在優(yōu)選的實施例中，所述抗沖改性劑為核-殼結構的增韌劑。一種制造聚乳酸和聚碳酸酯共聚的無卣阻燃合金材料的方法，其特征在于，包括以下步驟原材料的預處理，脫去聚乳酸和聚碳酸酯表面的水汽；將聚乳酸、聚碳酸酯、抗沖改性劑、結晶促進劑及硅系阻燃劑和水合金屬氧化物系阻燃劑復配成的阻燃劑按比例計量，并加入攪拌機中混合；加入雙螺桿擠出機進行造粒。在優(yōu)選的實施例中，制造聚乳酸和聚碳酸酯共聚的無卣阻燃合金材料的方法，進一步包括制備聚碳酸酯-二曱基硅油嵌段共聚物的步驟將二曱基硅油單體和聚碳酸酯加入反應釜，按次序加入引發(fā)劑、鏈終止劑，進行嵌段共聚反應5-7小時，冷卻、分離、烘干；并在其后的步驟中，將所制備的聚碳酸酯-二曱基硅油嵌段共聚物加入攪拌機。在優(yōu)選的實施例中，雙螺桿擠出機的各段溫度設定為加料口120~130°C、加熱一區(qū)130~140°C、力口熱二區(qū)140~150°C、力口熱三區(qū)150~160°C、力口熱四區(qū)155~165°C、加熱五區(qū)160~165°C、機頭溫度170~175°C。在優(yōu)選的實施例中，所述雙螺桿擠出機長徑比為40:1，擠出溫度設為165~195°C，主機頻率20Hz,真空度-90KPa。具體實施方式下面結合具體實施例進行進一步的說明。本發(fā)明涉及一種聚乳酸和聚碳酸酯共聚的無卣阻燃合金材料，利用阻燃劑和抗沖改性劑對聚乳酸和聚碳酸酯進行改性。為了達到高的阻燃性能，阻燃劑采用硅系阻燃劑和水合金屬氧化物系阻燃劑復配制得。優(yōu)選地，硅系阻燃劑為聚硅氧烷，水合金屬氧化物為氫氧化鎂。增加材料的抗沖擊性能的抗沖改性劑為核-殼結構的增韌劑。優(yōu)選地，采用丙烯酸酯類抗沖擊改性劑。這類抗沖擊改性劑保持了聚乳酸產(chǎn)品的高透明度，滿足大部分聚乳酸應用中對高透明度的要求，使得這些產(chǎn)品成為聚乳酸的較好的添加型抗沖擊改性劑。如ParaloidBPM-500抗沖擊改性劑，它是基于丙烯酸的添加劑，具有殼層為官能基團，核層為單性體的核-殼結構。對于結晶聚合物而言，結晶形態(tài)、結晶度、結晶速度和晶粒大小直接影響聚合物的加工和應用。成核劑是促進聚合物結晶并改善其晶粒結構的改性劑，具有改變樹脂的結晶行為、結晶形態(tài)和球晶尺寸的作用，進而提高結晶速度和結晶度。為了提高聚乳酸的快速結晶能力，添加成核劑是一種常用的方法，能有效的改善聚乳酸的結晶行為。在聚乳酸樹脂中，通常加入取代芳基磷酸金屬鹽類成核劑，是一種聚乳酸樹脂的專用結晶促進劑。對于兩種高分子材料的共聚，還可以通過添加嵌段共聚物來改善兩相界面的性能。本發(fā)明采用聚碳酸酯-二曱基硅油嵌段共聚物。對于涉及的合金材料，按以下組成成分按重量計配比為聚乳酸樹脂100份、聚碳酸酯2030份、聚硅氧烷24份、氫氧化鎂1030份、聚碳酸酯-二曱基硅油嵌段共聚物0.51.0份、抗沖改性劑13份、結晶促進劑等0.5-1份。所選用的材料中，聚乳酸樹脂優(yōu)選為重均分子量為18萬至24萬的，聚碳酸酯優(yōu)選為注塑級的，聚硅氧烷優(yōu)選為硅粉類的，氫氧化鎂優(yōu)選為粉體細度為5000目的采用以下方法制備原材料的預處理，將聚碳酸酯于80。C,聚乳酸于50。C在真空干燥箱內烘5h,脫去表面水汽；將聚乳酸、聚碳酸酯、聚硅氧烷、氫氧化鎂、抗沖改性劑、結晶促進劑按上述的比例計量，并加入攪拌機中混合；將混合后的物料加入雙螺桿擠出機進行造粒。其中，雙螺桿擠出機長徑比為40:1，主機頻率設定為20Hz,擠出溫度設為165~195°C,真空度-90KPa。其它各區(qū)溫度設定如下表:<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>若需要加入嵌段共聚物，則在將物料混合攪拌之前制備嵌段共聚物。制備聚碳酸酯-二甲基硅油嵌段共聚物方法將二甲基硅油單體和聚碳酸酯加入反應釜，按次序加入引發(fā)劑、鏈終止劑，在一定溫度下進行嵌段共聚，反應6小時，冷卻、分離、烘干，生成聚碳酸酯-二曱基硅油嵌段共聚物。實施例1取聚乳酸樹脂IOO重量份、聚碳酸酯20重量份、聚硅氧烷3重量份、氫氧化鎂10重量份、抗沖改性劑3重量份、結晶促進劑1重量份；將聚碳酸酯于80°C，聚乳酸于50°C在真空干燥箱內烘5h，脫去表面水汽；將聚乳酸、聚碳酸酯、聚硅氧烷、氬氧化鎂、抗沖改性劑、結晶促進劑按上述的比例加入攪拌機中混合；將混合后的物料加入上述設定的雙螺桿擠出機中進行造粒。實施例2為改善材料兩相界面的界面性能，可以加入聚碳酸酯-二曱基硅油嵌段共聚物。以實施例l為參照，取聚碳酸酯-二曱基硅油嵌段共聚物0.5重量份。其它步驟與實施例1中相同。實施例3取聚乳酸樹脂IOO重量份、聚碳酸酯20重量份、聚硅氧烷3重量份、氫氧化鎂20重量份、聚碳酸酯-二曱基硅油嵌段共聚物1.0重量份、抗沖改性劑3重量份、結晶促進劑等0.5重量份。其它步驟與實施例2中相同。實施例4取聚乳S交樹脂IOO重量份、聚碳酸酯30重量份、聚硅氧烷2重量份、氫氧化鎂20重量份、聚碳酸酯-二曱基硅油嵌段共聚物l.O重量份、抗沖改性劑3重量份、結晶促進劑等0.5重量份。其它步驟與實施例2中相同。實施例5取聚乳酸樹脂100重量份、聚碳酸酯30重量份、聚硅氧烷3重量份、氬氧化鎂20重量份、聚碳酸酯-二曱基硅油嵌段共聚物1.0重量份、抗沖改性劑1.0重量份、結晶促進劑等0.5重量份。其它步驟與實施例2中相同。實施例2~5所得材料主要性能指標示于下表:<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>從表中可以看出，本發(fā)明涉及的聚乳酸和聚碳酸酯共聚的無卣阻燃合金材料物理機械性能高，強度大，其阻燃等級高，抗沖擊性能良好，并且是一種環(huán)境友好型的可生物降解材料。以上所述實施例僅表達了本發(fā)明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對本發(fā)明專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。因此，本發(fā)明專利的保護范圍應以所附權利要求為準。權利要求1.一種聚乳酸和聚碳酸酯共聚的無鹵阻燃合金材料，包括聚乳酸、聚碳酸酯、阻燃劑、抗沖改性劑和結晶促進劑，其特征在于，所述阻燃劑由硅系阻燃劑和水合金屬氧化物系阻燃劑復配。2.如權利要求1所述的聚乳酸和聚碳酸酯共聚的無卣阻燃合金材料，其特征在于，還包括聚碳酸酯-二曱基硅油嵌段共聚物。3.如權利要求2所述的聚乳酸和聚碳酸酯共聚的無卣阻燃合金材料，其特征在于，所述硅系阻燃劑為聚硅氧烷，所述水合金屬氧化物為氬氧化鎂，各組成成分4安重量計配比為聚乳酸樹脂100份；聚碳酸酯20~30份;聚硅氧烷2~4份；氬氧化4美10~30份;聚碳酸酯-二曱基硅油嵌段共聚物0.5~1.0份抗沖改性劑1~3<分；結晶促進劑0.5~1<分。4.如權利要求1-3中任一項所述的聚乳酸和聚碳酸酯共聚的無卣阻燃合金材料，其特征在于，所述聚乳酸樹脂的重均分子量為18萬至24萬。5.如權利要求3所述的聚乳酸和聚碳酸酯共聚的無閨阻燃合金材料，其特征在于，所述氫氧化鎂的粉體細度為5000目。6.如權利要求1-3中任一項所述的聚乳酸和聚碳酸酯共聚的無卣阻燃合金材料，其特征在于，所述抗沖改性劑為核-殼結構的增韌劑。7.—種制造聚乳酸和聚碳酸酯共聚的無卣阻燃合金材料的方法，其特征在于，包括以下步驟原材料的預處理，脫去聚乳酸和聚碳酸酯表面的水汽；將聚乳酸、聚碳酸酯、抗沖改性劑、結晶促進劑及硅系阻燃劑和水合金屬氧化物系阻燃劑復配成的阻燃劑按比例計量，并加入攪拌機中混合；加入雙螺桿擠出機進行造粒。8.如權利要求7所述的制造聚乳酸和聚碳酸酯共聚的無卣阻燃合金材料的方法，其特征在于，進一步包括制備聚碳酸酯-二曱基硅油嵌段共聚物的步驟將二曱基硅油單體和聚碳酸酯加入反應釜，按次序加入引發(fā)劑、鏈終止劑，進行嵌段共聚反應5到7小時，冷卻、分離、烘干；并在其后的步驟中，將所制備的聚碳酸酯-二甲基硅油嵌段共聚物加入攪拌機。9.如權利要求8所述的制造聚乳酸和聚碳酸酯共聚的無卣阻燃合金材料的方法，其特征在于，所述硅系阻燃劑為聚硅氧烷，所述水合金屬氧化物為氫氧化鎂，加入攪拌機的各組成成分按重量計配比為聚乳酸樹脂100份；聚碳酸酯20~30份;聚硅氧烷2~4份；氫氧化4美10~30份;聚碳酸酯-二曱基硅油嵌段共聚物0.5~1.0份抗沖改性劑1~3<分；結晶促進劑0.5~1份。10.如權利要求7-9中任一項所述的制造聚乳酸和聚碳酸酯共聚的無卣阻燃合金材料的方法，其特征在于，雙螺桿擠出機的各段溫度設定為加料口120~130°C、加熱一區(qū)130~140°C、加熱二區(qū)140~150°C、力口熱三區(qū)150~160°C、加熱四區(qū)155~165°C、加熱五區(qū)160~165°C、才幾頭溫度170~175°C。11.如權利要求7-9中任一項所述的制造聚乳酸和聚碳酸酯共聚的無囟阻燃合金材料的方法，其特征在于，所述雙螺桿擠出機長徑比為40:1,擠出溫度設為165195。C,主機頻率20Hz,真空度-90KPa。全文摘要本發(fā)明涉及一種聚乳酸和聚碳酸酯共聚的無鹵阻燃合金材料，屬于阻燃材料領域。合金材料包括按一定比例的聚乳酸、聚碳酸酯、阻燃劑、抗沖改性劑和結晶促進劑，所述阻燃劑由硅系阻燃劑和水合金屬氧化物系阻燃劑復配。復配的硅系阻燃劑和水合金屬氧化物系阻燃劑可以使合金材料具有更好的阻燃性，通過加入抗沖改性劑也使合金材料具有更好的抗沖擊性能，無鹵材料還具有很好的生物降解性，對環(huán)境友好，因此廣泛用于電子類產(chǎn)品的外殼。本發(fā)明還涉及制造該種材料的方法。文檔編號C08L83/04GK101531807SQ200910106748公開日2009年9月16日申請日期2009年4月20日優(yōu)先權日2009年4月20日發(fā)明者余漢成,勇劉,尹建偉,居學成,戴培邦申請人:深圳市未名北科環(huán)保材料有限公司;深港產(chǎn)學研基地產(chǎn)業(yè)發(fā)展中心