一種高性能可生物降解塑料金屬及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種高性能可生物降解塑料金屬及其制備方法，組合物原料包括：聚乳酸1～75份，聚碳酸酯25～99份，增韌劑1～20份，抗氧劑0.05～0.5份，潤(rùn)滑劑0.05～2.0份，金屬顏料0.01～3.0份，珠光顏料0.01～3.0份。以上原料在90℃烘箱中干燥5～8h，經(jīng)高混機(jī)預(yù)混后，通過雙螺桿擠出機(jī)進(jìn)行熔融擠出，冷卻后造粒。所得產(chǎn)品具有良好的金屬外觀及優(yōu)異的力學(xué)性能；同時(shí)，該塑料金屬可生物降解，極大緩解了傳統(tǒng)石油基樹脂因降解困難而帶來的環(huán)境污染問題。本發(fā)明產(chǎn)品可用于對(duì)表觀和性能要求較高的汽車、家電、辦公產(chǎn)品及各種日常生活用品的外觀部件。
【專利說明】—種高性能可生物降解塑料金屬及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種塑料金屬及其制備方法，尤其涉及一種高性能可生物降解塑料金屬及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]塑料金屬是一種新型復(fù)合材料，以塑料為基體，通過特殊的設(shè)計(jì)和配方，使其最終產(chǎn)品不僅保持了高分子本身的內(nèi)在特性，如:低成本、易于加工成型、綠色環(huán)保、高性能化、多功能化等，且外觀具有典型金屬質(zhì)感和光澤，此種新型材料將廣泛應(yīng)用于移動(dòng)終端、汽車、家電等領(lǐng)域。
[0003]聚乳酸是一種廣受關(guān)注的完全生物可降解高分子材料，其具有通用型塑料的一般特征，如較高的剛性和強(qiáng)度，容易加工成型，適用于多種加工工藝條件。目前已在醫(yī)用器械、日常生活用品中廣泛應(yīng)用。但聚乳酸在常溫下是一種脆性材料，其缺口沖擊強(qiáng)度僅約為30J/m左右，遠(yuǎn)低于常規(guī)的通用型塑料如PP、ABS、PC等。聚乳酸的增韌，一是通過共聚，在聚乳酸分子鏈上引入另一種柔性分子鏈，使聚乳酸分子鏈的規(guī)整度下降，從而降低聚乳酸的結(jié)晶性能，使分子鏈柔順性更佳，韌性改善，但是該方法成本較高；二是通過拉伸取向、退火處理等成型加工工藝改善沖擊強(qiáng)度等力學(xué)性能，但此方法改善幅度有限，難以根本上解決韌性不足的問題；三是通過共混方式，加入彈性體、增塑劑或者韌性較好聚合物，此方法成本較低，原料選擇范圍廣，實(shí)用性強(qiáng)，特別適用于成本控制要求較高的改性塑料行業(yè)。
[0004]常規(guī)的金屬光澤效果通常采用噴涂的方式達(dá)到，比如銀色，珠光或各種彩色閃爍效果，但在噴涂過程中揮發(fā)出大量溶劑，使生產(chǎn)工人面臨嚴(yán)重的安全隱患，同時(shí)噴涂的方法造成不良率高，工序繁雜，制品回收利用困難等，使得生產(chǎn)成本較高。將鋁粉和珠光顏料直接加入樹脂基料中，可實(shí)現(xiàn)金屬光澤效果。常規(guī)情況下，在樹脂中加入鋁粉和珠光顏料后，因鋁粉和珠光與樹脂基體的相容性較差，極易產(chǎn)生流痕，主要跟基體樹脂和鋁粉的親和力有關(guān)，無機(jī)的鋁粉或珠光顏料顆粒表面只有很少的羥基或羧基，而通常的樹脂材料一般不具有能與其反應(yīng)的基團(tuán)，兩者相容性差，在注塑強(qiáng)剪切條件下，鋁粉顏料與基體樹脂材料很難達(dá)到流動(dòng)性一致，容易形成流痕。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明目的在于提供一種高性能可生物降解塑料金屬，具有高韌性可生物降解的同時(shí)，使其表面具有優(yōu)異的金屬外觀光澤。
[0006]本發(fā)明的另一目的在于提供一種可生物降解聚乳酸塑料金屬的制造方法。
[0007]本發(fā)明通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):
[0008]一種高性能可生物降解塑料金屬，包括以下組分及重量份含量:
[0009]聚乳酸I~75
聚碳酸酯25~99
增韌劑I~20
金屬顏料0.01~3.0
珠光顏料0.01~3.0
抗氧劑0.05~0.5
潤(rùn)滑劑0.05~2.0
[0010]聚乳酸為L(zhǎng)型異構(gòu)體、D型異構(gòu)體或DL型異構(gòu)體，其重均分子量為50，000~
I,000，000，優(yōu)選 100，000 ~500，000。
[0011]聚碳酸酯是常見的高抗沖性聚酯，缺口沖擊強(qiáng)度可達(dá)750J/m以上，目前已在汽車、家電等各方面得到廣泛應(yīng)用。聚碳酸酯與聚乳酸均為聚酯類，因此兩者具有一定的相容性。本發(fā)明選用的聚碳酸酯的熔融指數(shù)(220°C,10kg)為1.0~100g/10min,優(yōu)選5~ 40g/10mino
[0012]增韌劑優(yōu)選核殼結(jié)構(gòu)，其中核層為乙烯-丙烯酸酯共聚物、乙烯-辛烯共聚物、丁二烯橡膠、異戊二烯橡膠、丙烯酸酯類橡膠或者有機(jī)硅橡膠，殼層為甲基丙烯酸丁酯與苯乙烯共聚物，且表面接枝有甲基丙烯酸縮水甘油酯聚合物或馬來酸酐類聚合物。核殼結(jié)構(gòu)的增韌劑具有相容作用，可以更好提升聚乳酸/聚碳酸酯合金樹脂的綜合力學(xué)性能，另一方面增韌劑還可以改善顏料與基體樹脂間的相容性，減輕流痕和熔接線。增韌劑的粒徑為 IOOnm ~800nm,優(yōu)選 250nm ~500nm。
[0013]金屬顏料為鋁粉、銀粉、金粉、鋅粉、銅粉中一種或幾種，其形態(tài)包含為片狀、銀元狀、棒狀和球狀，粒徑為Ium~300um，優(yōu)選8um~lOOum，金屬顏料表面包覆的基材可以是聚乙烯蠟、礦物油、大豆油、丙烯酸酯及苯乙烯-馬來酸酐接枝共聚物中的一種。
[0014]珠光顏料為天然魚鱗珠光顏料、氯氧化鉍結(jié)晶珠光顏料、云母涂覆珠光顏料、二氧化硅涂覆珠光顏料、硼酸鋁鹽涂覆珠光顏料、人造云母涂覆珠光顏料、氧化鉍涂覆珠光顏料中的一種或幾種混合物，其中優(yōu)選云母涂覆珠光顏料，二氧化硅涂覆珠光顏料，人造云母涂覆珠光顏料，粒徑為Ium~150um。包覆珠光顏料表面的金屬氧化物可以是一層或多層的金屬氧化物，氧化鋁(Al2O3)、二氧化錫(SnO2)、二氧化鈦(TiO2)、氧化鐵(Fe2O3)、氧化銻 (Sb2O3)或者氧化鋅(ZnO)中的一種或多種組合物。
[0015]抗氧劑為亞磷酸酯類抗氧劑或受阻酚類抗氧劑，包括市售抗氧劑168、抗氧劑 1010、抗氧劑1076或者抗氧劑245。
[0016]潤(rùn)滑劑包括季戊四醇硬脂酸酯、聚乙烯蠟、乙撐雙硬脂酰胺、硬脂酸鹽或二甲基硅烷中的一種或幾種。
[0017]制備高性能可生物降解塑料金屬的方法，包括以下步驟:
[0018](I)將原料按照配比進(jìn)行稱量，在90°C烘箱中干燥5~8h:
[0019](2)將上述原料置于高混機(jī)中攪拌混合處理15~30min ；
[0020](3)將上述預(yù)混料通過雙螺桿擠出機(jī)，控制溫度為210~240°C，螺桿轉(zhuǎn)速為 200~600rpm進(jìn)行熔融擠出，經(jīng)冷卻造粒，即可得到一種高性能可生物降解塑料金屬。[0021]本發(fā)明將改性聚乳酸/聚碳酸酯作為基料，加入鋁粉和珠光顏料后，可制得具有優(yōu)異外觀和性能的塑料金屬。本發(fā)明產(chǎn)品不僅具有良好的力學(xué)性能，且利用基體樹脂組分中的增韌劑具有表面活性基團(tuán)的特點(diǎn)，使得產(chǎn)生流痕和熔接線的風(fēng)險(xiǎn)減小，同時(shí)具有可生物降解的環(huán)保優(yōu)勢(shì)，特別適合于綜合性能要求高、外觀靚麗及環(huán)保要求嚴(yán)格的高端汽車、家電廣品等。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0023]本發(fā)明制得的塑料金屬，通過懸臂梁缺口沖擊儀(5.5J) (ASTM D256)測(cè)試缺口沖擊強(qiáng)度。通過注塑色板(3.2mm階梯板)觀察流痕與熔接線缺陷。
[0024]實(shí)施例1
[0025]將左旋聚乳酸50kg，聚碳酸酯50kg，核為丁二烯橡膠，殼為丙烯酸丁酯的增韌劑 IOkg, 0.2kg抗氧劑IG-245、0.2kg抗氧劑168、0.7kg潤(rùn)滑劑EBS，加入到高速混合機(jī)中攪拌 25分鐘后出料，然后在長(zhǎng)徑比為36、直徑為35mm的雙螺桿擠出機(jī)中擠出造粒，擠出機(jī)的機(jī)筒溫度為210~230°C，螺桿轉(zhuǎn)速為400rpm。測(cè)得其缺口沖擊強(qiáng)度為323J/m。
[0026]實(shí)施例2
[0027]為了體現(xiàn)本發(fā)明采用增韌劑種類對(duì)性能的影響，特對(duì)比實(shí)施以下例。
[0028]將左旋聚乳酸50kg，聚碳酸酯50kg，核為丁二烯橡膠，殼為丙烯酸丁酯，且表面接枝有甲基丙烯酸縮水甘油酯的增韌劑10kg，0.2kg抗氧劑IG-245、0.2kg抗氧劑168、0.7kg 潤(rùn)滑劑EBS，加入到高速混合機(jī)中攪拌25分鐘后出料，然后在長(zhǎng)徑比為36、直徑為35mm的雙螺桿擠出機(jī)中擠出造粒，擠出機(jī)的機(jī) 筒溫度為210~230°C，螺桿轉(zhuǎn)速為400rpm。測(cè)得其缺口沖擊強(qiáng)度為570J/m。
[0029]實(shí)施例3
[0030]將左旋聚乳酸50kg，聚碳酸酯50kg，核為丁二烯橡膠，殼為苯乙烯-丙烯腈共聚物的增韌劑10kg，0.2kg抗氧劑IG-245、0.2kg抗氧劑168、0.7kg潤(rùn)滑劑EBS，加入到高速混合機(jī)中攬祥25分鐘后出料，然后在長(zhǎng)徑比為36、直徑為35mm的雙螺桿擠出機(jī)中擠出造粒，擠出機(jī)的機(jī)筒溫度為210~230°C，螺桿轉(zhuǎn)速為400rpm。測(cè)得其缺口沖擊強(qiáng)度為182J/m。
[0031]實(shí)施例4
[0032]為了體現(xiàn)不同聚乳酸含量對(duì)塑料金屬力學(xué)性能的影響，特對(duì)比實(shí)施以下例。
[0033]將左旋聚乳酸75kg，聚碳酸酯25kg，核為丁二烯橡膠，殼為丙烯酸丁酯，且表面接枝有甲基丙烯酸縮水甘油酯的增韌劑10kg，0.2kg抗氧劑IG-245、0.2kg抗氧劑168、0.7kg 潤(rùn)滑劑EBS，加入到高速混合機(jī)中攪拌25分鐘后出料，然后在長(zhǎng)徑比為36、直徑為35mm的雙螺桿擠出機(jī)中擠出造粒，擠出機(jī)的機(jī)筒溫度為210~230°C，螺桿轉(zhuǎn)速為400rpm。測(cè)得其缺口沖擊強(qiáng)度為383J/m。
[0034]實(shí)施例5
[0035]將左旋聚乳酸25kg，聚碳酸酯75kg，核為丁二烯橡膠，殼為丙烯酸丁酯，且表面接枝有甲基丙烯酸縮水甘油酯的增韌劑10kg，0.2kg抗氧劑IG-245、0.2kg抗氧劑168、0.7kg 潤(rùn)滑劑EBS，加入到高速混合機(jī)中攪拌25分鐘后出料，然后在長(zhǎng)徑比為36、直徑為35mm的雙螺桿擠出機(jī)中擠出造粒，擠出機(jī)的機(jī)筒溫度為210~230°C，螺桿轉(zhuǎn)速為400rpm。測(cè)得其缺口沖擊強(qiáng)度為761J/m。
[0036]實(shí)施例6 [0037]將左旋聚乳酸1kg，聚碳酸酯99kg，核為丁二烯橡膠，殼為丙烯酸丁酯，且表面接枝有甲基丙烯酸縮水甘油酯的增韌劑10kg，0.2kg抗氧劑IG-245、0.2kg抗氧劑168、0.7kg潤(rùn)滑劑EBS，加入到高速混合機(jī)中攪拌25分鐘后出料，然后在長(zhǎng)徑比為36、直徑為35mm的雙螺桿擠出機(jī)中擠出造粒，擠出機(jī)的機(jī)筒溫度為210~230°C，螺桿轉(zhuǎn)速為400rpm。測(cè)得其缺口沖擊強(qiáng)度為564J/m。
[0038]實(shí)施例7
[0039]為了體現(xiàn)不同增韌劑含量對(duì)塑料金屬力學(xué)性能的影響，特對(duì)比實(shí)施以下例。
[0040]將左旋聚乳酸50kg，聚碳酸酯50kg，核為丁二烯橡膠，殼為丙烯酸丁酯，且表面接枝有甲基丙烯酸縮水甘油酯的增韌劑1kg，0.2kg抗氧劑IG-245、0.2kg抗氧劑168、0.7kg潤(rùn)滑劑EBS，加入到高速混合機(jī)中攪拌25分鐘后出料，然后在長(zhǎng)徑比為36、直徑為35mm的雙螺桿擠出機(jī)中擠出造粒，擠出機(jī)的機(jī)筒溫度為210~230°C，螺桿轉(zhuǎn)速為400rpm。測(cè)得其缺口沖擊強(qiáng)度為72J/m。
[0041]實(shí)施例8
[0042]將左旋聚乳酸50kg，聚碳酸酯50kg，核為丁二烯橡膠，殼為丙烯酸丁酯，且表面接枝有甲基丙烯酸縮水甘油酯的增韌劑20kg，0.2kg抗氧劑IG-245、0.2kg抗氧劑168、0.7kg潤(rùn)滑劑EBS，加入到高速混合機(jī)中攪拌25分鐘后出料，然后在長(zhǎng)徑比為36、直徑為35mm的雙螺桿擠出機(jī)中擠出造粒，擠出機(jī)的機(jī)筒溫度為210~230°C，螺桿轉(zhuǎn)速為400rpm。測(cè)得其缺口沖擊強(qiáng)度為410J/m。
[0043]實(shí)施例9
[0044]為了體現(xiàn)鋁粉和珠光的加入對(duì)塑料金屬力學(xué)性能和外觀的影響，特實(shí)施下例。
[0045]將左旋聚乳酸50kg，聚碳酸酯50kg，核為丁二烯橡膠，殼為丙烯酸丁酯的增韌劑IOkg, 0.2kg抗氧劑IG-245、0.2kg抗氧劑168,0.7kg潤(rùn)滑劑EBS,鋁粉顏料0.6kg，珠光顏料0.8kg，加入到高速混合機(jī)中攪拌25分鐘后出料，然后在長(zhǎng)徑比為36、直徑為35mm的雙螺桿擠出機(jī)中擠出造粒，擠出機(jī)的機(jī)筒溫度為210~230°C，螺桿轉(zhuǎn)速為400rpm。測(cè)得其缺口沖擊強(qiáng)度為315J/m。流痕輕微。
[0046]實(shí)施例10
[0047]為了體現(xiàn)不同增韌劑類型對(duì)塑料金屬流痕的影響，特實(shí)施以下例。
[0048]將左旋聚乳酸50kg，聚碳酸酯50kg，核為丁二烯橡膠，殼為丙烯酸丁酯，且表面接枝有甲基丙烯酸縮水甘油酯的增韌劑10kg，0.2kg抗氧劑IG-245、0.2kg抗氧劑168、0.7kg潤(rùn)滑劑EBS，鋁粉顏料0.6kg，珠光顏料0.8kg，加入到高速混合機(jī)中攪拌25分鐘后出料，然后在長(zhǎng)徑比為36、直徑為35mm的雙螺桿擠出機(jī)中擠出造粒，擠出機(jī)的機(jī)筒溫度為210~230°C，螺桿轉(zhuǎn)速為400rpm。測(cè)得其缺口沖擊強(qiáng)度為523J/m。流痕幾乎不可見。
[0049]實(shí)施例11
[0050]為了體現(xiàn)不同增韌劑類型對(duì)塑料金屬流痕的影響，特實(shí)施以下例。
[0051 ] 將左旋聚乳酸50kg，聚碳酸酯50kg，核為丁二烯橡膠，殼為苯乙烯-丙烯腈共聚物的增韌劑10kg，0.2kg抗氧劑IG-245、0.2kg抗氧劑168、0.7kg潤(rùn)滑劑EBS，鋁粉顏料0.6kg，珠光顏料0.8kg，加入到高速混合機(jī)中攪拌25分鐘后出料，然后在長(zhǎng)徑比為36、直徑為35mm的雙螺桿擠出機(jī)中擠出造粒，擠出機(jī)的機(jī)筒溫度為210~230°C，螺桿轉(zhuǎn)速為400rpm。測(cè)得其缺口沖擊強(qiáng)度為145J/m。流痕明顯。
[0052]
【權(quán)利要求】
1.一種高性能可生物降解塑料金屬，其特征在于:包括以下組分及重量份含量:聚乳酸I~75聚碳酸酯25~99增韌劑I~20金屬顏料0.01~3.0 。珠光顏料0.01~3.0抗氧劑0.05~0.5潤(rùn)滑劑0.05~2.0
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高性能可生物降解塑料金屬，其特征在于:所述聚乳酸為L(zhǎng)型異構(gòu)體、D型異構(gòu)體或DL型異構(gòu)體，其重均分子量為50，000~1，000, 000。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高性能可生物降解塑料金屬，其特征在于:所述聚碳酸酯的熔融指數(shù)(220°C,1Okg)為 1.0 ~100g/10min。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高性能可生物降解塑料金屬，其特征在于:所述增韌劑為核殼結(jié)構(gòu)，其中核層為乙烯-丙烯酸酯共聚物、乙烯-辛烯共聚物、丁二烯橡膠、異戊二烯橡膠、丙烯酸酯類橡膠或者有機(jī)硅橡膠，殼層為甲基丙烯酸丁酯與苯乙烯共聚物，且表面接枝有甲基丙烯酸縮水甘油酯聚合物或者馬來酸酐類聚合物，所述增韌劑的粒徑為IOOnm~ 800nmo
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高性能可生物降解塑料金屬，其特征在于:所述金屬顏料為鋁粉、銀粉、金粉、鋅粉、銅粉中一種或幾種，其形態(tài)為片狀、銀元狀、棒狀或者球狀；所述金屬顏料表面包覆的基材為聚乙烯蠟、礦物油、大豆油、丙烯酸酯或者苯乙烯-馬來酸酐接枝共聚物中的一種，所述金屬顏料的粒徑為Ium~300um。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高性能可生物降解塑料金屬，其特征在于:所述珠光顏料為天然魚鱗珠光顏料、氯氧化鉍結(jié)晶珠光顏料、云母涂覆珠光顏料、二氧化硅涂覆珠光顏料、硼酸鋁鹽涂覆珠光顏料、人造云母涂覆珠光顏料或者氧化鉍涂覆珠光顏料中的一種或幾種混合物，所述珠光顏料表面包覆有氧化鋁(Al2O3)、二氧化錫(SnO2)、二氧化鈦(TiO2)、 氧化鐵(Fe2O3)、氧化銻(Sb2O3)或者氧化鋅(ZnO)中的一種或多種金屬氧化物，所述的金屬氧化物為一層或多層。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種高性能可生物降解塑料金屬，其特征在于:所述珠光顏料為云母涂覆珠光顏料，二氧化硅涂覆珠光顏料，人造云母涂覆珠光顏料，所述珠光顏料的粒徑為Ium~150um。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高性能可生物降解塑料金屬，其特征在于:所述抗氧劑為亞磷酸酯類抗氧劑或受阻酚類抗氧劑，包括市售抗氧劑168、抗氧劑1010、抗氧劑1076或抗氧劑245。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高性能可生物降解塑料金屬，其特征在于:所述潤(rùn)滑劑為季戊四醇硬脂酸酯、聚乙烯蠟、乙撐雙硬脂酰胺、硬脂酸鹽或二甲基硅烷中的一種或幾種。
10.一種制備如權(quán)利要求1所述的高性能可生物降解塑料金屬的方法，包括以下步驟:(1)將原料按照配比進(jìn)行稱量，在90°c烘箱中干燥5~8h: (2)將上述原料置于高混機(jī)中攪拌混合處理15~30min； (3)將上述預(yù)混料通過雙螺桿擠出機(jī)，控制溫度為210~240°C，螺桿轉(zhuǎn)速為200~600rpm進(jìn)行熔融擠出，經(jīng)冷`卻造粒，即可得到一種高性能可生物降解塑料金屬。
【文檔編號(hào)】C08K3/22GK103554868SQ201310506787
【公開日】2014年2月5日 申請(qǐng)日期:2013年10月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月18日
【發(fā)明者】唐曉峰, 逯琪, 刁婧 申請(qǐng)人:上海朗億功能材料有限公司