专利名称：：聚乳酸和聚碳酸酯共聚的无卤阻燃合金材料及其制造方法聚乳酸和聚碳酸酯共聚的无卣阻燃合金材料及其制造方法
技术领域：
：本发明涉及一种阻燃材料及其制造方法，尤其是涉及一种聚乳酸和聚碳酸酯共聚的无卣阻燃合金材料及其制造方法。
背景技术：
：科学技术日新月异，电子电器产品的使用量越来越大，报废电子电器产品也越来越多，这些废弃物中的有害物质对环境及人类健康造成很大危害。因此，欧盟制定了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。各国环保标准加速出台RoHS指令规定，从2006年7月1日起，投放于欧盟的电子电器设备将不含有铅、镉、汞、六价铬、多溴联苯(PBB)和多溴二苯醚(PBDE)等6种有害物质。但必要时允许在电子电器产品的特殊物质和组件中含有上述6种有害物质，但不能超过RoHS指令规定的最高含量。这意味着，有卤阻燃体系在电子电器、通讯产品中用的塑料材料中使用大大受限。而传统的无卣工程塑料，如丙烯腈-丁二烯-笨乙烯共聚物(ABS)或ABS与聚碳酸酯(PC)合金都面临因降解带来的白色污染问题；聚乳酸(PLA)虽然降解性能尚可，但其韧性太差、阻燃性不高也限制了其在电子产品外壳上的应用。
发明内容有鉴于此，有必要提供一种高阻燃性、强抗冲击力、易降解的聚乳酸和聚碳酸酯共聚的无囟阻燃合金材料。针对易降解的聚乳酸和聚碳酸酯进行阻燃和抗沖击改性，达到高的阻燃性和抗冲击性能。此外，还提供一种制造上述材料的方法。一种聚乳酸和聚碳酸酯共聚的无卣阻燃合金材料，包括聚乳酸、聚碳酸酯、阻燃剂、抗沖改性剂和结晶促进剂，所述阻燃剂由硅系阻燃剂和水合金属氧化物系阻燃剂复配。通《加入抗冲改性剂对聚乳酸和聚碳酸酯改性，可使共聚材料具有强抗沖击力；实验表明，使用复配的硅系阻燃剂和水合金属氧化物系阻燃剂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点。在优选的实施例中，所述的聚乳酸和聚碳酸酯共聚的无卣阻燃合金材料还包括聚碳酸酯-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两相界面的界面性能，从而提高材料的整体性能。在优选的实施例中，所述硅系阻燃剂为聚硅氧烷，所述水合金属氧化物为氬氧化镁，且各组成成分按重量计配比为聚乳酸树脂100份、聚碳酸酯20-30份、聚硅氧烷24份、氩氧化镁1030份、聚碳酸酯-二曱基硅油嵌段共聚物0.5~1.0份、抗冲改性剂1~3份、结晶4足进剂0.5~14分。在优选的实施例中，所述聚乳酸树脂的重均分子量为18万至24万。在优选的实施例中，所述氢氧化镁的粉体细度为5000目。在优选的实施例中，所述抗沖改性剂为核-壳结构的增韧剂。一种制造聚乳酸和聚碳酸酯共聚的无卣阻燃合金材料的方法，其特征在于，包括以下步骤原材料的预处理，脱去聚乳酸和聚碳酸酯表面的水汽；将聚乳酸、聚碳酸酯、抗沖改性剂、结晶促进剂及硅系阻燃剂和水合金属氧化物系阻燃剂复配成的阻燃剂按比例计量，并加入搅拌机中混合；加入双螺杆挤出机进行造粒。在优选的实施例中，制造聚乳酸和聚碳酸酯共聚的无卣阻燃合金材料的方法，进一步包括制备聚碳酸酯-二曱基硅油嵌段共聚物的步骤将二曱基硅油单体和聚碳酸酯加入反应釜，按次序加入引发剂、链终止剂，进行嵌段共聚反应5-7小时，冷却、分离、烘干；并在其后的步骤中，将所制备的聚碳酸酯-二曱基硅油嵌段共聚物加入搅拌机。在优选的实施例中，双螺杆挤出机的各段温度设定为加料口120~130°C、加热一区130~140°C、力口热二区140~150°C、力口热三区150~160°C、力口热四区155~165°C、加热五区160~165°C、机头温度170~175°C。在优选的实施例中，所述双螺杆挤出机长径比为40:1，挤出温度设为165~195°C，主机频率20Hz,真空度-90KPa。具体实施方式下面结合具体实施例进行进一步的说明。本发明涉及一种聚乳酸和聚碳酸酯共聚的无卣阻燃合金材料，利用阻燃剂和抗冲改性剂对聚乳酸和聚碳酸酯进行改性。为了达到高的阻燃性能，阻燃剂采用硅系阻燃剂和水合金属氧化物系阻燃剂复配制得。优选地，硅系阻燃剂为聚硅氧烷，水合金属氧化物为氢氧化镁。增加材料的抗冲击性能的抗冲改性剂为核-壳结构的增韧剂。优选地，采用丙烯酸酯类抗冲击改性剂。这类抗沖击改性剂保持了聚乳酸产品的高透明度，满足大部分聚乳酸应用中对高透明度的要求，使得这些产品成为聚乳酸的较好的添加型抗冲击改性剂。如ParaloidBPM-500抗冲击改性剂，它是基于丙烯酸的添加剂，具有壳层为官能基团，核层为单性体的核-壳结构。对于结晶聚合物而言，结晶形态、结晶度、结晶速度和晶粒大小直接影响聚合物的加工和应用。成核剂是促进聚合物结晶并改善其晶粒结构的改性剂，具有改变树脂的结晶行为、结晶形态和球晶尺寸的作用，进而提高结晶速度和结晶度。为了提高聚乳酸的快速结晶能力，添加成核剂是一种常用的方法，能有效的改善聚乳酸的结晶行为。在聚乳酸树脂中，通常加入取代芳基磷酸金属盐类成核剂，是一种聚乳酸树脂的专用结晶促进剂。对于两种高分子材料的共聚，还可以通过添加嵌段共聚物来改善两相界面的性能。本发明采用聚碳酸酯-二曱基硅油嵌段共聚物。对于涉及的合金材料，按以下组成成分按重量计配比为聚乳酸树脂100份、聚碳酸酯2030份、聚硅氧烷24份、氢氧化镁1030份、聚碳酸酯-二曱基硅油嵌段共聚物0.51.0份、抗冲改性剂13份、结晶促进剂等0.5-1份。所选用的材料中，聚乳酸树脂优选为重均分子量为18万至24万的，聚碳酸酯优选为注塑级的，聚硅氧烷优选为硅粉类的，氢氧化镁优选为粉体细度为5000目的采用以下方法制备原材料的预处理，将聚碳酸酯于80。C,聚乳酸于50。C在真空干燥箱内烘5h,脱去表面水汽；将聚乳酸、聚碳酸酯、聚硅氧烷、氢氧化镁、抗冲改性剂、结晶促进剂按上述的比例计量，并加入搅拌机中混合；将混合后的物料加入双螺杆挤出机进行造粒。其中，双螺杆挤出机长径比为40:1，主机频率设定为20Hz,挤出温度设为165~195°C,真空度-90KPa。其它各区温度设定如下表:<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>若需要加入嵌段共聚物，则在将物料混合搅拌之前制备嵌段共聚物。制备聚碳酸酯-二甲基硅油嵌段共聚物方法将二甲基硅油单体和聚碳酸酯加入反应釜，按次序加入引发剂、链终止剂，在一定温度下进行嵌段共聚，反应6小时，冷却、分离、烘干，生成聚碳酸酯-二曱基硅油嵌段共聚物。实施例1取聚乳酸树脂IOO重量份、聚碳酸酯20重量份、聚硅氧烷3重量份、氢氧化镁10重量份、抗沖改性剂3重量份、结晶促进剂1重量份；将聚碳酸酯于80°C，聚乳酸于50°C在真空干燥箱内烘5h，脱去表面水汽；将聚乳酸、聚碳酸酯、聚硅氧烷、氬氧化镁、抗冲改性剂、结晶促进剂按上述的比例加入搅拌机中混合；将混合后的物料加入上述设定的双螺杆挤出机中进行造粒。实施例2为改善材料两相界面的界面性能，可以加入聚碳酸酯-二曱基硅油嵌段共聚物。以实施例l为参照，取聚碳酸酯-二曱基硅油嵌段共聚物0.5重量份。其它步骤与实施例1中相同。实施例3取聚乳酸树脂IOO重量份、聚碳酸酯20重量份、聚硅氧烷3重量份、氢氧化镁20重量份、聚碳酸酯-二曱基硅油嵌段共聚物1.0重量份、抗冲改性剂3重量份、结晶促进剂等0.5重量份。其它步骤与实施例2中相同。实施例4取聚乳S交树脂IOO重量份、聚碳酸酯30重量份、聚硅氧烷2重量份、氢氧化镁20重量份、聚碳酸酯-二曱基硅油嵌段共聚物l.O重量份、抗沖改性剂3重量份、结晶促进剂等0.5重量份。其它步骤与实施例2中相同。实施例5取聚乳酸树脂100重量份、聚碳酸酯30重量份、聚硅氧烷3重量份、氩氧化镁20重量份、聚碳酸酯-二曱基硅油嵌段共聚物1.0重量份、抗沖改性剂1.0重量份、结晶促进剂等0.5重量份。其它步骤与实施例2中相同。实施例2~5所得材料主要性能指标示于下表:<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>从表中可以看出，本发明涉及的聚乳酸和聚碳酸酯共聚的无卣阻燃合金材料物理机械性能高，强度大，其阻燃等级高，抗冲击性能良好，并且是一种环境友好型的可生物降解材料。以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。权利要求1.一种聚乳酸和聚碳酸酯共聚的无卤阻燃合金材料，包括聚乳酸、聚碳酸酯、阻燃剂、抗冲改性剂和结晶促进剂，其特征在于，所述阻燃剂由硅系阻燃剂和水合金属氧化物系阻燃剂复配。2.如权利要求1所述的聚乳酸和聚碳酸酯共聚的无卣阻燃合金材料，其特征在于，还包括聚碳酸酯-二曱基硅油嵌段共聚物。3.如权利要求2所述的聚乳酸和聚碳酸酯共聚的无卣阻燃合金材料，其特征在于，所述硅系阻燃剂为聚硅氧烷，所述水合金属氧化物为氬氧化镁，各组成成分4安重量计配比为聚乳酸树脂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份抗沖改性剂1~3<分；结晶促进剂0.5~1<分。4.如权利要求1-3中任一项所述的聚乳酸和聚碳酸酯共聚的无卣阻燃合金材料，其特征在于，所述聚乳酸树脂的重均分子量为18万至24万。5.如权利要求3所述的聚乳酸和聚碳酸酯共聚的无闺阻燃合金材料，其特征在于，所述氢氧化镁的粉体细度为5000目。6.如权利要求1-3中任一项所述的聚乳酸和聚碳酸酯共聚的无卣阻燃合金材料，其特征在于，所述抗沖改性剂为核-壳结构的增韧剂。7.—种制造聚乳酸和聚碳酸酯共聚的无卣阻燃合金材料的方法，其特征在于，包括以下步骤原材料的预处理，脱去聚乳酸和聚碳酸酯表面的水汽；将聚乳酸、聚碳酸酯、抗冲改性剂、结晶促进剂及硅系阻燃剂和水合金属氧化物系阻燃剂复配成的阻燃剂按比例计量，并加入搅拌机中混合；加入双螺杆挤出机进行造粒。8.如权利要求7所述的制造聚乳酸和聚碳酸酯共聚的无卣阻燃合金材料的方法，其特征在于，进一步包括制备聚碳酸酯-二曱基硅油嵌段共聚物的步骤将二曱基硅油单体和聚碳酸酯加入反应釜，按次序加入引发剂、链终止剂，进行嵌段共聚反应5到7小时，冷却、分离、烘干；并在其后的步骤中，将所制备的聚碳酸酯-二甲基硅油嵌段共聚物加入搅拌机。9.如权利要求8所述的制造聚乳酸和聚碳酸酯共聚的无卣阻燃合金材料的方法，其特征在于，所述硅系阻燃剂为聚硅氧烷，所述水合金属氧化物为氢氧化镁，加入搅拌机的各组成成分按重量计配比为聚乳酸树脂100份；聚碳酸酯20~30份;聚硅氧烷2~4份；氢氧化4美10~30份;聚碳酸酯-二曱基硅油嵌段共聚物0.5~1.0份抗冲改性剂1~3<分；结晶促进剂0.5~1份。10.如权利要求7-9中任一项所述的制造聚乳酸和聚碳酸酯共聚的无卣阻燃合金材料的方法，其特征在于，双螺杆挤出机的各段温度设定为加料口120~130°C、加热一区130~140°C、加热二区140~150°C、力口热三区150~160°C、加热四区155~165°C、加热五区160~165°C、才几头温度170~175°C。11.如权利要求7-9中任一项所述的制造聚乳酸和聚碳酸酯共聚的无囟阻燃合金材料的方法，其特征在于，所述双螺杆挤出机长径比为40:1,挤出温度设为165195。C,主机频率20Hz,真空度-90KPa。全文摘要本发明涉及一种聚乳酸和聚碳酸酯共聚的无卤阻燃合金材料，属于阻燃材料领域。合金材料包括按一定比例的聚乳酸、聚碳酸酯、阻燃剂、抗冲改性剂和结晶促进剂，所述阻燃剂由硅系阻燃剂和水合金属氧化物系阻燃剂复配。复配的硅系阻燃剂和水合金属氧化物系阻燃剂可以使合金材料具有更好的阻燃性，通过加入抗冲改性剂也使合金材料具有更好的抗冲击性能，无卤材料还具有很好的生物降解性，对环境友好，因此广泛用于电子类产品的外壳。本发明还涉及制造该种材料的方法。文档编号C08L83/04GK101531807SQ200910106748公开日2009年9月16日申请日期2009年4月20日优先权日2009年4月20日发明者余汉成,勇刘,尹建伟,居学成,戴培邦申请人:深圳市未名北科环保材料有限公司;深港产学研基地产业发展中心