一种高性能可生物降解塑料金属及其制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种高性能可生物降解塑料金属及其制备方法，组合物原料包括：聚乳酸1～75份，聚碳酸酯25～99份，增韧剂1～20份，抗氧剂0.05～0.5份，润滑剂0.05～2.0份，金属颜料0.01～3.0份，珠光颜料0.01～3.0份。以上原料在90℃烘箱中干燥5～8h，经高混机预混后，通过双螺杆挤出机进行熔融挤出，冷却后造粒。所得产品具有良好的金属外观及优异的力学性能；同时，该塑料金属可生物降解，极大缓解了传统石油基树脂因降解困难而带来的环境污染问题。本发明产品可用于对表观和性能要求较高的汽车、家电、办公产品及各种日常生活用品的外观部件。
【专利说明】—种高性能可生物降解塑料金属及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种塑料金属及其制备方法，尤其涉及一种高性能可生物降解塑料金属及其制备方法。
【背景技术】
[0002]塑料金属是一种新型复合材料，以塑料为基体，通过特殊的设计和配方，使其最终产品不仅保持了高分子本身的内在特性，如:低成本、易于加工成型、绿色环保、高性能化、多功能化等，且外观具有典型金属质感和光泽，此种新型材料将广泛应用于移动终端、汽车、家电等领域。
[0003]聚乳酸是一种广受关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，如较高的刚性和强度，容易加工成型，适用于多种加工工艺条件。目前已在医用器械、日常生活用品中广泛应用。但聚乳酸在常温下是一种脆性材料，其缺口冲击强度仅约为30J/m左右，远低于常规的通用型塑料如PP、ABS、PC等。聚乳酸的增韧，一是通过共聚，在聚乳酸分子链上引入另一种柔性分子链，使聚乳酸分子链的规整度下降，从而降低聚乳酸的结晶性能，使分子链柔顺性更佳，韧性改善，但是该方法成本较高；二是通过拉伸取向、退火处理等成型加工工艺改善冲击强度等力学性能，但此方法改善幅度有限，难以根本上解决韧性不足的问题；三是通过共混方式，加入弹性体、增塑剂或者韧性较好聚合物，此方法成本较低，原料选择范围广，实用性强，特别适用于成本控制要求较高的改性塑料行业。
[0004]常规的金属光泽效果通常采用喷涂的方式达到，比如银色，珠光或各种彩色闪烁效果，但在喷涂过程中挥发出大量溶剂，使生产工人面临严重的安全隐患，同时喷涂的方法造成不良率高，工序繁杂，制品回收利用困难等，使得生产成本较高。将铝粉和珠光颜料直接加入树脂基料中，可实现金属光泽效果。常规情况下，在树脂中加入铝粉和珠光颜料后，因铝粉和珠光与树脂基体的相容性较差，极易产生流痕，主要跟基体树脂和铝粉的亲和力有关，无机的铝粉或珠光颜料颗粒表面只有很少的羟基或羧基，而通常的树脂材料一般不具有能与其反应的基团，两者相容性差，在注塑强剪切条件下，铝粉颜料与基体树脂材料很难达到流动性一致，容易形成流痕。
【发明内容】
[0005]本发明目的在于提供一种高性能可生物降解塑料金属，具有高韧性可生物降解的同时，使其表面具有优异的金属外观光泽。
[0006]本发明的另一目的在于提供一种可生物降解聚乳酸塑料金属的制造方法。
[0007]本发明通过以下技术方案来实现:
[0008]一种高性能可生物降解塑料金属，包括以下组分及重量份含量:
[0009]聚乳酸I~75
聚碳酸酯25~99
增韧剂I~20
金属颜料0.01~3.0
珠光颜料0.01~3.0
抗氧剂0.05~0.5
润滑剂0.05~2.0
[0010]聚乳酸为L型异构体、D型异构体或DL型异构体，其重均分子量为50，000~
I,000，000，优选 100，000 ~500，000。
[0011]聚碳酸酯是常见的高抗冲性聚酯，缺口冲击强度可达750J/m以上，目前已在汽车、家电等各方面得到广泛应用。聚碳酸酯与聚乳酸均为聚酯类，因此两者具有一定的相容性。本发明选用的聚碳酸酯的熔融指数(220°C,10kg)为1.0~100g/10min,优选5~ 40g/10mino
[0012]增韧剂优选核壳结构，其中核层为乙烯-丙烯酸酯共聚物、乙烯-辛烯共聚物、丁二烯橡胶、异戊二烯橡胶、丙烯酸酯类橡胶或者有机硅橡胶，壳层为甲基丙烯酸丁酯与苯乙烯共聚物，且表面接枝有甲基丙烯酸缩水甘油酯聚合物或马来酸酐类聚合物。核壳结构的增韧剂具有相容作用，可以更好提升聚乳酸/聚碳酸酯合金树脂的综合力学性能，另一方面增韧剂还可以改善颜料与基体树脂间的相容性，减轻流痕和熔接线。增韧剂的粒径为 IOOnm ~800nm,优选 250nm ~500nm。
[0013]金属颜料为铝粉、银粉、金粉、锌粉、铜粉中一种或几种，其形态包含为片状、银元状、棒状和球状，粒径为Ium~300um，优选8um~lOOum，金属颜料表面包覆的基材可以是聚乙烯蜡、矿物油、大豆油、丙烯酸酯及苯乙烯-马来酸酐接枝共聚物中的一种。
[0014]珠光颜料为天然鱼鳞珠光颜料、氯氧化铋结晶珠光颜料、云母涂覆珠光颜料、二氧化硅涂覆珠光颜料、硼酸铝盐涂覆珠光颜料、人造云母涂覆珠光颜料、氧化铋涂覆珠光颜料中的一种或几种混合物，其中优选云母涂覆珠光颜料，二氧化硅涂覆珠光颜料，人造云母涂覆珠光颜料，粒径为Ium~150um。包覆珠光颜料表面的金属氧化物可以是一层或多层的金属氧化物，氧化铝(Al2O3)、二氧化锡(SnO2)、二氧化钛(TiO2)、氧化铁(Fe2O3)、氧化锑 (Sb2O3)或者氧化锌(ZnO)中的一种或多种组合物。
[0015]抗氧剂为亚磷酸酯类抗氧剂或受阻酚类抗氧剂，包括市售抗氧剂168、抗氧剂 1010、抗氧剂1076或者抗氧剂245。
[0016]润滑剂包括季戊四醇硬脂酸酯、聚乙烯蜡、乙撑双硬脂酰胺、硬脂酸盐或二甲基硅烷中的一种或几种。
[0017]制备高性能可生物降解塑料金属的方法，包括以下步骤:
[0018](I)将原料按照配比进行称量，在90°C烘箱中干燥5~8h:
[0019](2)将上述原料置于高混机中搅拌混合处理15~30min ；
[0020](3)将上述预混料通过双螺杆挤出机，控制温度为210~240°C，螺杆转速为 200~600rpm进行熔融挤出，经冷却造粒，即可得到一种高性能可生物降解塑料金属。[0021]本发明将改性聚乳酸/聚碳酸酯作为基料，加入铝粉和珠光颜料后，可制得具有优异外观和性能的塑料金属。本发明产品不仅具有良好的力学性能，且利用基体树脂组分中的增韧剂具有表面活性基团的特点，使得产生流痕和熔接线的风险减小，同时具有可生物降解的环保优势，特别适合于综合性能要求高、外观靓丽及环保要求严格的高端汽车、家电广品等。
【具体实施方式】
[0022]下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。
[0023]本发明制得的塑料金属，通过悬臂梁缺口冲击仪(5.5J) (ASTM D256)测试缺口冲击强度。通过注塑色板(3.2mm阶梯板)观察流痕与熔接线缺陷。
[0024]实施例1
[0025]将左旋聚乳酸50kg，聚碳酸酯50kg，核为丁二烯橡胶，壳为丙烯酸丁酯的增韧剂 IOkg, 0.2kg抗氧剂IG-245、0.2kg抗氧剂168、0.7kg润滑剂EBS，加入到高速混合机中搅拌 25分钟后出料，然后在长径比为36、直径为35mm的双螺杆挤出机中挤出造粒，挤出机的机筒温度为210~230°C，螺杆转速为400rpm。测得其缺口冲击强度为323J/m。
[0026]实施例2
[0027]为了体现本发明采用增韧剂种类对性能的影响，特对比实施以下例。
[0028]将左旋聚乳酸50kg，聚碳酸酯50kg，核为丁二烯橡胶，壳为丙烯酸丁酯，且表面接枝有甲基丙烯酸缩水甘油酯的增韧剂10kg，0.2kg抗氧剂IG-245、0.2kg抗氧剂168、0.7kg 润滑剂EBS，加入到高速混合机中搅拌25分钟后出料，然后在长径比为36、直径为35mm的双螺杆挤出机中挤出造粒，挤出机的机 筒温度为210~230°C，螺杆转速为400rpm。测得其缺口冲击强度为570J/m。
[0029]实施例3
[0030]将左旋聚乳酸50kg，聚碳酸酯50kg，核为丁二烯橡胶，壳为苯乙烯-丙烯腈共聚物的增韧剂10kg，0.2kg抗氧剂IG-245、0.2kg抗氧剂168、0.7kg润滑剂EBS，加入到高速混合机中揽祥25分钟后出料，然后在长径比为36、直径为35mm的双螺杆挤出机中挤出造粒，挤出机的机筒温度为210~230°C，螺杆转速为400rpm。测得其缺口冲击强度为182J/m。
[0031]实施例4
[0032]为了体现不同聚乳酸含量对塑料金属力学性能的影响，特对比实施以下例。
[0033]将左旋聚乳酸75kg，聚碳酸酯25kg，核为丁二烯橡胶，壳为丙烯酸丁酯，且表面接枝有甲基丙烯酸缩水甘油酯的增韧剂10kg，0.2kg抗氧剂IG-245、0.2kg抗氧剂168、0.7kg 润滑剂EBS，加入到高速混合机中搅拌25分钟后出料，然后在长径比为36、直径为35mm的双螺杆挤出机中挤出造粒，挤出机的机筒温度为210~230°C，螺杆转速为400rpm。测得其缺口冲击强度为383J/m。
[0034]实施例5
[0035]将左旋聚乳酸25kg，聚碳酸酯75kg，核为丁二烯橡胶，壳为丙烯酸丁酯，且表面接枝有甲基丙烯酸缩水甘油酯的增韧剂10kg，0.2kg抗氧剂IG-245、0.2kg抗氧剂168、0.7kg 润滑剂EBS，加入到高速混合机中搅拌25分钟后出料，然后在长径比为36、直径为35mm的双螺杆挤出机中挤出造粒，挤出机的机筒温度为210~230°C，螺杆转速为400rpm。测得其缺口冲击强度为761J/m。
[0036]实施例6 [0037]将左旋聚乳酸1kg，聚碳酸酯99kg，核为丁二烯橡胶，壳为丙烯酸丁酯，且表面接枝有甲基丙烯酸缩水甘油酯的增韧剂10kg，0.2kg抗氧剂IG-245、0.2kg抗氧剂168、0.7kg润滑剂EBS，加入到高速混合机中搅拌25分钟后出料，然后在长径比为36、直径为35mm的双螺杆挤出机中挤出造粒，挤出机的机筒温度为210~230°C，螺杆转速为400rpm。测得其缺口冲击强度为564J/m。
[0038]实施例7
[0039]为了体现不同增韧剂含量对塑料金属力学性能的影响，特对比实施以下例。
[0040]将左旋聚乳酸50kg，聚碳酸酯50kg，核为丁二烯橡胶，壳为丙烯酸丁酯，且表面接枝有甲基丙烯酸缩水甘油酯的增韧剂1kg，0.2kg抗氧剂IG-245、0.2kg抗氧剂168、0.7kg润滑剂EBS，加入到高速混合机中搅拌25分钟后出料，然后在长径比为36、直径为35mm的双螺杆挤出机中挤出造粒，挤出机的机筒温度为210~230°C，螺杆转速为400rpm。测得其缺口冲击强度为72J/m。
[0041]实施例8
[0042]将左旋聚乳酸50kg，聚碳酸酯50kg，核为丁二烯橡胶，壳为丙烯酸丁酯，且表面接枝有甲基丙烯酸缩水甘油酯的增韧剂20kg，0.2kg抗氧剂IG-245、0.2kg抗氧剂168、0.7kg润滑剂EBS，加入到高速混合机中搅拌25分钟后出料，然后在长径比为36、直径为35mm的双螺杆挤出机中挤出造粒，挤出机的机筒温度为210~230°C，螺杆转速为400rpm。测得其缺口冲击强度为410J/m。
[0043]实施例9
[0044]为了体现铝粉和珠光的加入对塑料金属力学性能和外观的影响，特实施下例。
[0045]将左旋聚乳酸50kg，聚碳酸酯50kg，核为丁二烯橡胶，壳为丙烯酸丁酯的增韧剂IOkg, 0.2kg抗氧剂IG-245、0.2kg抗氧剂168,0.7kg润滑剂EBS,铝粉颜料0.6kg，珠光颜料0.8kg，加入到高速混合机中搅拌25分钟后出料，然后在长径比为36、直径为35mm的双螺杆挤出机中挤出造粒，挤出机的机筒温度为210~230°C，螺杆转速为400rpm。测得其缺口冲击强度为315J/m。流痕轻微。
[0046]实施例10
[0047]为了体现不同增韧剂类型对塑料金属流痕的影响，特实施以下例。
[0048]将左旋聚乳酸50kg，聚碳酸酯50kg，核为丁二烯橡胶，壳为丙烯酸丁酯，且表面接枝有甲基丙烯酸缩水甘油酯的增韧剂10kg，0.2kg抗氧剂IG-245、0.2kg抗氧剂168、0.7kg润滑剂EBS，铝粉颜料0.6kg，珠光颜料0.8kg，加入到高速混合机中搅拌25分钟后出料，然后在长径比为36、直径为35mm的双螺杆挤出机中挤出造粒，挤出机的机筒温度为210~230°C，螺杆转速为400rpm。测得其缺口冲击强度为523J/m。流痕几乎不可见。
[0049]实施例11
[0050]为了体现不同增韧剂类型对塑料金属流痕的影响，特实施以下例。
[0051 ] 将左旋聚乳酸50kg，聚碳酸酯50kg，核为丁二烯橡胶，壳为苯乙烯-丙烯腈共聚物的增韧剂10kg，0.2kg抗氧剂IG-245、0.2kg抗氧剂168、0.7kg润滑剂EBS，铝粉颜料0.6kg，珠光颜料0.8kg，加入到高速混合机中搅拌25分钟后出料，然后在长径比为36、直径为35mm的双螺杆挤出机中挤出造粒，挤出机的机筒温度为210~230°C，螺杆转速为400rpm。测得其缺口冲击强度为145J/m。流痕明显。
[0052]
【权利要求】
1.一种高性能可生物降解塑料金属，其特征在于:包括以下组分及重量份含量:聚乳酸I~75聚碳酸酯25~99增韧剂I~20金属颜料0.01~3.0 。珠光颜料0.01~3.0抗氧剂0.05~0.5润滑剂0.05~2.0
2.根据权利要求1所述的一种高性能可生物降解塑料金属，其特征在于:所述聚乳酸为L型异构体、D型异构体或DL型异构体，其重均分子量为50，000~1，000, 000。
3.根据权利要求1所述的一种高性能可生物降解塑料金属，其特征在于:所述聚碳酸酯的熔融指数(220°C,1Okg)为 1.0 ~100g/10min。
4.根据权利要求1所述的一种高性能可生物降解塑料金属，其特征在于:所述增韧剂为核壳结构，其中核层为乙烯-丙烯酸酯共聚物、乙烯-辛烯共聚物、丁二烯橡胶、异戊二烯橡胶、丙烯酸酯类橡胶或者有机硅橡胶，壳层为甲基丙烯酸丁酯与苯乙烯共聚物，且表面接枝有甲基丙烯酸缩水甘油酯聚合物或者马来酸酐类聚合物，所述增韧剂的粒径为IOOnm~ 800nmo
5.根据权利要求1所述的一种高性能可生物降解塑料金属，其特征在于:所述金属颜料为铝粉、银粉、金粉、锌粉、铜粉中一种或几种，其形态为片状、银元状、棒状或者球状；所述金属颜料表面包覆的基材为聚乙烯蜡、矿物油、大豆油、丙烯酸酯或者苯乙烯-马来酸酐接枝共聚物中的一种，所述金属颜料的粒径为Ium~300um。
6.根据权利要求1所述的一种高性能可生物降解塑料金属，其特征在于:所述珠光颜料为天然鱼鳞珠光颜料、氯氧化铋结晶珠光颜料、云母涂覆珠光颜料、二氧化硅涂覆珠光颜料、硼酸铝盐涂覆珠光颜料、人造云母涂覆珠光颜料或者氧化铋涂覆珠光颜料中的一种或几种混合物，所述珠光颜料表面包覆有氧化铝(Al2O3)、二氧化锡(SnO2)、二氧化钛(TiO2)、 氧化铁(Fe2O3)、氧化锑(Sb2O3)或者氧化锌(ZnO)中的一种或多种金属氧化物，所述的金属氧化物为一层或多层。
7.根据权利要求6所述的一种高性能可生物降解塑料金属，其特征在于:所述珠光颜料为云母涂覆珠光颜料，二氧化硅涂覆珠光颜料，人造云母涂覆珠光颜料，所述珠光颜料的粒径为Ium~150um。
8.根据权利要求1所述的一种高性能可生物降解塑料金属，其特征在于:所述抗氧剂为亚磷酸酯类抗氧剂或受阻酚类抗氧剂，包括市售抗氧剂168、抗氧剂1010、抗氧剂1076或抗氧剂245。
9.根据权利要求1所述的一种高性能可生物降解塑料金属，其特征在于:所述润滑剂为季戊四醇硬脂酸酯、聚乙烯蜡、乙撑双硬脂酰胺、硬脂酸盐或二甲基硅烷中的一种或几种。
10.一种制备如权利要求1所述的高性能可生物降解塑料金属的方法，包括以下步骤:(1)将原料按照配比进行称量，在90°c烘箱中干燥5~8h: (2)将上述原料置于高混机中搅拌混合处理15~30min； (3)将上述预混料通过双螺杆挤出机，控制温度为210~240°C，螺杆转速为200~600rpm进行熔融挤出，经冷`却造粒，即可得到一种高性能可生物降解塑料金属。
【文档编号】C08K3/22GK103554868SQ201310506787
【公开日】2014年2月5日 申请日期:2013年10月18日 优先权日:2013年10月18日
【发明者】唐晓峰, 逯琪, 刁婧 申请人:上海朗亿功能材料有限公司