基于聚碳酸亚烷基酯和聚烯烃的复合材料的制作方法
【专利摘要】本发明公开了基于聚碳酸亚烷基酯和聚烯烃的复合材料，更特别地，公开了一种复合材料，其通过包含聚碳酸亚烷基酯、聚烯烃、引发剂和共混助剂的混合组合物的反应而制备，其中聚碳酸亚烷基酯的量为60重量％～95重量％，引发剂、共混助剂和聚烯烃的总量为5重量％～40重量％，并且所述复合材料具有其中由聚碳酸亚烷基酯形成的基质中包含由聚烯烃形成的填料的基质-填料形态。
【专利说明】基于聚碳酸亚烷基酯和聚烯烃的复合材料
【技术领域】
[0001] 本发明涉及基于聚碳酸亚烷基酯和聚烯烃的复合材料，更特别地，涉及通过包含 聚碳酸亚烷基酯、聚烯烃、引发剂和共混助剂的混合组合物的反应而制备的复合材料，其中 聚碳酸亚烷基酯的量为60重量％?95重量％，引发剂、共混助剂和聚烯烃的总量为5重 量％?40重量％，并且所述复合材料具有其中由聚碳酸亚烷基酯形成的基质中包含由聚 烯经形成的填料的基质-填料形态。
【背景技术】
[0002] 塑料树脂是最便利材料的一种，并且自20世纪以来已经普遍用于日常生活。此 夕卜，因为由于石油化学工业的发展而实现了塑料树脂的大量制造，因此其需求急速增加，并 且塑料树脂的使用从日常生活应用扩展到工业应用。
[0003] 通用的树脂开始主要用于日常必需品如家庭用品，工程塑料主要用于工业或制造 工业的应用，此外超级工程塑料则超过满足用于一般工业的材料所需的性能而用于特殊领 域，并且其市场在持续扩张。
[0004] 随着汽车产业集中注意力在更轻质的汽车上，在更多不同的领域中对塑料的需求 增加，并且对因新技术如IT、半导体、电动车辆等的发展而需要的聚合材料的需求已经在各 种领域增长，并且预期在不久的将来会更加广阔地增加。
[0005] 最近，为了解决由通常使用的现有塑料造成的环境问题，聚碳酸亚烷基酯的使用 引起了许多关注，所述聚碳酸亚烷基酯是基于作为副产物气体产生的二氧化碳的脂肪族碳 酸亚烷基酯。
[0006] 在这些脂肪族碳酸亚烷基酯中，聚碳酸亚丙酯（PPC)通过使用特殊催化剂聚 合环氧丙烧和二氧化碳而制备。目前，在美国，Novomer和伊士曼柯达公司（Eastman Kodak)正在共同开发PPC作为具有优异氧阻挡性能的包装材料，日本的住友化学株式会 社（Sumitomo Chemical Co. ,Ltd)正在尝试通过与其他塑料的复合而提高PPC的物理性 能，且特别地，中国的Tianquan等由于中国政府的积极支持而正在商业化制造 PPC。然而， PPC的制造率因为制造技术、特别是催化技术的不足而受到限制。在韩国，SK创新公司（SK Innovation Co. Ltd)通过开发能够最小化环状碳酸酯的量和产生高分子量的催化剂技术， 已经在制造基于二氧化碳的聚合物上获得了成功，并且目前，包括企业、实验室、大学等的 总共16个机构加入了由蔚山科技园（Ulsan Technopark)组织的"使用副产物气体的绿色 技术的实际应用的事务（business for practical applications of green technology using byproduct gases)"，并且正在进行使用基于二氧化碳的聚合物的环境友好产品的 开发及其商业化。
[0007] 然而，玻璃化转变温度Tg为约38°C?40°C的聚碳酸亚烷基酯在Tg以下时易碎， 并且因为其在Tg以上时软和粘的性质而不适合用于成型产品，这使得其很难用作塑料材 料。因此，通过将聚碳酸亚烷基酯和其他材料混合并将混合物成型而改善冲击强度特性和 胶粘性，从而使得将聚碳酸亚烷基酯作为塑料产品的原料使用的努力仍在进行。特别地，聚 碳酸亚烷基酯在Tg以上时软和粘的性质导致如下现象：其中聚碳酸亚烷基酯球粒随着时 间流逝容易凝聚，因此聚碳酸亚烷基酯球粒在进行成型时不被送入到成型机器中，并且在 球粒分布中具有严重缺陷。因此，需要改善这样的性能。
[0008] 例如，日本专利申请公开JP2007-119609公开了具有提高的拉伸强度、拉伸弹性 模量和热解温度的树脂组合物，其通过混合聚碳酸亚丙酯和碳酸钙而得到。
[0009] 此外，中国专利申请公开CN1793237公开了通过使用经混合聚碳酸亚丙酯和层状 硅酸盐粘土制备的树脂组合物而提高玻璃化转变温度和机械特性，特别地拉伸强度和冲击 强度的技术。
[0010] 然而，这些树脂组合物没有显示期望的机械性能，并且因此已经进行了通过与聚 烯烃如聚乙烯（PE)、聚丙烯（PP)等共混以解决聚碳酸亚烷基酯的这些问题的努力，聚烯烃 在塑料中是最常用的且廉价并且具有优异的加工性。
[0011] 然而，由于两者溶解度参数之间的巨大差异，将聚烯烃和聚碳酸亚烷基酯共混是 不可能的。也就是说，两种树脂之间没有混溶性。
[0012] 在这一点上，根据各基材已经开发了因其不同的性能而不共混的材料之间的混合 的技术。例如，美国专利申请公开US4, 206, 967和US3, 953, 655公开了使用通过在聚烯烃 等的主链或支链上共聚或接枝选自羧酸、酸酐、酯单体等的材料而制备的聚合物来混合极 性聚合物如乙烯-乙烯基醇（EVOH)、尼龙等和聚烯烃。
[0013] 然而，与和聚烯烃混合的现有基材如EV0H、尼龙等不同，当使用通过在聚烯烃等的 主链或支链上共聚或接枝选自羧酸、酸酐、酯单体等的材料而制备的聚合物来混合聚碳酸 亚烷基酯和聚烯烃时，两种树脂的混合物不稳定并且由此其间的混溶性显著劣化，因此难 以将现有技术应用于聚碳酸亚烷基酯。
[0014] 因此，迫切需要通过增加聚烯烃如聚乙烯、聚丙烯等和作为环境友好材料的聚碳 酸亚烷基酯之间的混溶性，开发具有提高的机械特性和胶粘性的基于聚碳酸亚烷基酯的成 型产品。
【发明内容】
[0015] 技术问题
[0016] 本发明旨在解决相关领域的上述问题并实现已经长期寻求的技术目的。
[0017] 作为各种广泛且深入的研究和实验的结果，本发明的发明人确认了，如下所述，当 通过具有包含特定量的聚碳酸亚烷基酯、聚烯烃和其他特定成分的新型组成的混合组合物 制造复合材料时，聚碳酸亚烷基酯的机械性能和粘性得到提高，由此完成了本发明。
[0018] 技术方案
[0019] 根据本发明的一个方面，提供一种复合材料，其通过包含聚碳酸亚烷基酯、聚烯 烃、引发剂和共混助剂的混合组合物的反应而制备，其中聚碳酸亚烷基酯的量为60重 量％?95重量％，引发剂、共混助剂和聚烯烃的总量为5重量％?40重量％，并且所述复 合材料具有其中由聚碳酸亚烷基酯形成的基质中包含由聚烯烃形成的填料的基质-填料 形态。
[0020] 聚碳酸亚烷基酯具有阻燃性且在燃烧时无毒性，并且具有优异的气体和有机溶剂 阻挡性能、高印刷性、高透明性等。另一方面，如上所述，具有38°C?40°C的玻璃化转变温 度Tg的聚碳酸亚烷基酯在Tg以下时极易碎，并且因为在Tg以上时粘性高而不适合用作通 用材料，因此需要与可以补偿这个问题的树脂组合使用。因此，作为最广泛使用的通用树脂 之一、具有优异的加工性且比其他树脂便宜的聚烯烃，可用作补偿树脂。
[0021] 在一个具体的实施方式中，聚碳酸亚烷基酯可以是各种材料，特别是聚碳酸亚乙 酯（PEC)和/或聚碳酸亚丙酯（PPC)。PEC通过使用如下反应方案合成，且特别地，其数均 分子量为25000?500000。
[0022]
【权利要求】
1. 一种复合材料，其通过包含聚碳酸亚烷基酯、聚烯烃、引发剂和共混助剂的混合组合 物的反应而制备， 其中所述聚碳酸亚烷基酯的量为60重量％?95重量％，所述引发剂、所述共混助剂和 所述聚烯烃的总量为5重量％?40重量％ ;并且 所述复合材料具有其中由所述聚碳酸亚烷基酯形成的基质中包含由所述聚烯烃形成 的填料的基质-填料形态。
2. 权利要求1的复合材料，其中所述填料以粒子的形式存在于所述基质中。
3. 权利要求2的复合材料，其中所述填料具有0. 1 μ m?5 μ m的粒径。
4. 权利要求1的复合材料，其中所述填料均匀地分散在所述聚碳酸亚烷基酯基质中。
5. 权利要求1的复合材料，其中所述物品具有7kg · cm/cm以上的悬臂梁冲击强度。
6. 权利要求1的复合材料，其中所述复合材料就在球粒状态的粘性而言，在50°C? 90°C的温度下显示非粘性。
7. 权利要求1的复合材料，其中所述物品具有300%以上的拉伸断裂伸长率。
8. 权利要求1的复合材料，其中所述物品具有400kg/cm2以上的屈服拉伸强度。
9. 权利要求1的复合材料，其中所述聚碳酸亚烷基酯是聚碳酸亚乙酯（PEC)和/或聚 碳酸亚丙酯（PPC)。
10. 权利要求1的复合材料，其中所述共混助剂为选自如下的任一种：具有20?1000 的较低分子量的第一共混助剂，和所述第一共混助剂与具有30000?300000的较高分子量 的第二共混助剂的混合物。
11. 权利要求10的复合材料，其中所述第一共混助剂是选自以下的一种或至少两种的 混合物：乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基-三（β-甲氧基乙氧基）硅烷、乙烯基三乙酰氧基硅 烧、乙稀基二甲氧基乙氧基娃烧、Υ _ (甲基）丙稀醜氧基丙基二乙氧基娃烧、乙稀基二乙氧 基硅烷、和Υ -(甲基）丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷；以及丙烯酸、富马酸、甲基丙烯酸、巴 豆酸、马来酸、衣康酸、山梨酸和它们的酸酐。
12. 权利要求10的复合材料，其中所述第二共混助剂是用马来酸酐改性的乙烯-丙烯 酸乙酯共聚物。
13. 权利要求1的复合材料，其中所述混合组合物还包含与所述聚碳酸亚烷基酯具有 混溶性的聚合物以提高成分间的混溶性。
14. 权利要求13的复合材料，其中基于所述混合组合物的总重量，所述混溶性聚合物 的量为1重量％?30重量％。
15. 权利要求13的成形物，其中所述聚合物是选自以下的一种或至少两种的混合物： 乙酸丙酸纤维素（CAP)、乙酸丁酸纤维素（CAB)、聚酰胺（ΡΑ)、聚乳酸（PLA)、聚琥珀酸亚丁 酯（PBS)、聚乙酸乙烯酯（PVAc)、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA)、乙烯-乙烯基醇（EVOH)、聚乙 烯醇（PVA)、聚碳酸酯（PC)和基于离聚物的聚合物。
【文档编号】C08L69/00GK104271670SQ201380020722
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2013年3月13日 优先权日:2012年4月19日
【发明者】郑根奉, 李东权, 李相汶, 李东珍 申请人:郑根奉, 李东权, 李相汶, 李东珍