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1、(10)申请公布号 CN 104262932 A (43)申请公布日 2015.01.07 C N 1 0 4 2 6 2 9 3 2 A (21)申请号 201410563954.3 (22)申请日 2014.10.22 C08L 69/00(2006.01) C08L 23/08(2006.01) C08L 67/04(2006.01) C08G 81/02(2006.01) C08G 81/00(2006.01) B29C 47/92(2006.01) (71)申请人上海中镭新材料科技有限公司 地址 201300 上海市浦东新区宣桥镇三灶都 市型工业园宣夏路293号7幢-1区域 (72)。
2、发明人刘春艳 王正有 (74)专利代理机构上海交达专利事务所 31201 代理人王毓理 王锡麟 (54) 发明名称 低粘度高韧性具生物降解的PC/PLA合金及 其制备方法 (57) 摘要 一种高分子材料技术领域的低粘度高韧性具 生物降解的PC/PLA合金的制备方法,通过分别熔 融共混PC和EVA反应挤出切粒得到PCgEVA 接枝共聚物、熔融共混PLA和PCL反应挤出切粒得 到PLACoPCL接枝共聚物,再将PCgEVA和 PLACoPCL熔融共混挤出得到PC/PLA合金。本 发明制备得到的材料比常规PC/PLA合金粘度低, 易加工,制备得到的PC/PLA合金主要可应用于3D 打印材料,由于材料。
3、中含有PC材料,与传统3D打 印材料PLA相比,该改PC/PLA合金材料具有相当 高的刚性,使得3D打印产品不易变形,同时因为 该合金材料中含有PLA和PCL,赋予该合金材料具 有生物降解特性,具有环保作用。 (51)Int.Cl. 权利要求书1页 说明书4页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书4页 (10)申请公布号 CN 104262932 A CN 104262932 A 1/1页 2 1.一种低粘度高韧性具生物降解的PC/PLA合金的制备方法,其特征在于,通过分别熔 融共混PC和EVA反应挤出切粒得到PCgEVA接枝共聚物、熔融共混PLA。
4、和PCL反应挤 出切粒得到PLACoPCL接枝共聚物,再将PCgEVA和PLACoPCL熔融共混挤出得 到PC/PLA合金。 2.根据权利要求1所述的方法,其特征是,具体包括以下步骤: 1)将PC、EVA、DBTO和助剂熔融共混,PC和侧链带有酯基官能团的EVA在DBTO催化作 用下发生酯交换反应,经挤出切粒并干燥,得到PCgEVA接枝共聚物; 2)将PLA、PCL、TPP和助剂进行熔融共混反应,经挤出切粒并干燥,得到PLACoPCL 接枝共聚物; 3)将PCgEVA接枝共聚物、PLACoPCL接枝共聚物和助剂进行熔融共混并挤出, 得到PC/PLA合金。 3.根据权利要求1或2所述的方法,其特。
5、征是,所述的PCgEVA接枝共聚物中PC和 EVA重量比例为6090:4010,所述的PLACoPCL接枝共聚物中PLA和PCL重量比例 为7090:3010,所述的PCgEVA接枝共聚物和PLACoPCL接枝共聚物的重量比例 为1060:4090。 4.根据权利要求3所述的方法,其特征是,所述的PCgEVA接枝共聚物中PC和EVA 重量比例为80:20,所述的PLACoPCL接枝共聚物中PLA和PCL重量比例为90:10。 5.根据权利要求2所述的方法,其特征是,步骤1)中的挤出过程中的温度为 200260,挤出时螺杆转速为200300r/min;所述的PCgEVA接枝共聚物的接枝率 为10。
6、15。 6.根据权利要求2或5所述的方法,其特征是,步骤1)中的挤出过程,采用九段式 不同温度挤出,具体温度依次为:200、220、230、240、245、250、255、260、 255。 7.根据权利要求2所述的方法,其特征是,步骤2)中的挤出过程中的温度为 190220,挤出时螺杆转速为150250r/min;所述的PLACoPCL接枝共聚物的接枝 率为1525。 8.根据权利要求2或7所述的方法,其特征是,步骤2)中的挤出过程,采用九段式 不同温度挤出,具体温度依次为:190、190、200、200、210、210、220、220、 215。 9.根据权利要求2所述的方法,其特征是,步。
7、骤3)中的挤出过程中的温度为 190230,挤出时的螺杆转速为180280r/min。 10.根据权利要求2或7所述的方法,其特征是,步骤2)中的挤出过程,采用九段式 不同温度挤出,具体温度依次为:190、190、200、210、220、220、230、230、 225。 11.一种PC/PLA合金,其特征在于,通过上述任一权利要求所述方法制备得到。 12.一种根据上述任一权利要求中所述的PC/PLA合金的应用,其特征在于,其将用于 制备3D打印产品或手机等壳体产品。 权 利 要 求 书CN 104262932 A 1/4页 3 低粘度高韧性具生物降解的 PC/PLA 合金及其制备方法 技术领。
8、域 0001 本发明涉及的是一种高分子材料技术领域的方法,具体是一种低粘度高韧性具生 物降解的耐水解抗静电聚碳酸酯(PC)/聚乳酸(PLA)合金及其制备方法。 背景技术 0002 聚碳酸酯(PC)是性能优异的工程塑料,具有良好的综台性能,耐冲击韧性好、耐 热较好、刚性十分优良;聚乳酸(PLA)来源于可再生资源,主要来源于淀粉和糖类,通过乳 酸直接缩合或由丙交酯开环聚合而成,半结晶的PLA材料具有较低的玻璃转化温度Tg和熔 点Tm,使其成为3D打印的优选材料;同时PLA具有生物降解性,使得PC/PLA合金也具有生 物降解性,具有环保作用。但应用于3D打印的PLA材料通常较脆,冲击性能不好,同时刚。
9、性 不好易使3D打印产品产生变形,而PC/PLA目前是一种热点开发的新材料之一,已尝试应用 于手机壳等壳体,其中壁薄的手机壳等壳体对加工要求具有更苛刻的低粘度。具有低粘度 易加工、高刚性、高韧性、生物降解环保的PC/PLA合金材料,使3D打印产品更不易变形、更 易加工;使手机壳、电脑壳等壳体材料更具环保、更易加工、更不易变形,尤其应用于壁薄的 产品。 0003 针对改善3D打印材料PLA冲击韧性差、刚性差易变性等缺点,现有技术中 CN103665802A(公开日2014.03.26),公开了一种用于3D打印的聚乳酸材料的制备方法,具 体讲是用无机纳米材料增韧改性,该方法是先利用超声波处理技术将。
10、纳米无机增韧剂用偶 联剂进行表面有机化改性,再将经过改性处理的纳米无机增韧剂与聚乳酸、增塑剂、分散剂 进行研磨、分散、混合,最后经过挤出造粒、拉丝工艺技术,制得适用于3D打印技术的增韧 改性聚乳酸材料。但该方法易使纳米无机材料团聚,影响机械性能,此外,该种材料作为外 饰件时没有抗静电性,不能抵抗外饰环境灰尘的侵蚀,无法长期应用于外饰环境,不利于该 种材料大规模推广和应用。 0004 中国专利文献号CN103483787A公开(公告)日2014.01.01,公开了一种抗菌阻 燃PLA/PC合金及其制备方法,该合金包括按照重量份数计的如下原料:PLA6090份、 PC5080份、复合阻燃剂1018。
11、份、纳米二氧化钛15份、马来酸酐接枝SEBS47 份、抗氧剂25份、润滑剂13份;所述的复合阻燃剂为有机磷系阻燃剂和有机氮系阻 燃剂的混合物。 0005 中国专利文献号CN103113729A公开(公告)日2013.05.22,公开了一种高性能的 聚乳酸复合材料,由聚乳酸、聚碳酸酯、丁烯己二酸co对苯二酸酯、催化剂与抗氧剂通过 两步侧位加料的方式制备而成。由于PBAT可以与PC进行任意比例互溶,在体系中加入催 化剂来改善PLA与PBAT的相容性,使PLA与PBAT先反应生成PLAcoPBAT共聚物,再与 PC共混以获得高强度与高韧性的PLA/PBAT/PC复合材料。 0006 中国专利文献号C。
12、N102911492A公开(公告)日2013.02.06公开了一种性能优 异的塑料合金,由PC(聚碳酸酯)、ABS(丙烯腈/丁二烯/苯乙烯三元共聚物)、PLA(聚乳 酸)、相容剂和其它助剂组成,兼具了PC、ABS、PLA各自的特点。 说 明 书CN 104262932 A 2/4页 4 0007 但上述现有技术的缺陷在于:材料的韧性较低,制作的产品脆性较大;同时其生 物降解特性不明显,无环保作用,难以符合大规模量产情况下对环境保护的要求。 发明内容 0008 本发明针对现有PC/PLA合金中的PLA会使材料发脆,冲击韧性偏低的缺陷,提出 一种低粘度高韧性具生物降解的PC/PLA合金及其制备方法。
13、,通过添加PCgEVA接枝共聚 物和PLACoPCL接枝共聚物,使得该高韧性合金材料比常规PC/PLA合金粘度低,易加工, 制备得到的PC/PLA合金主要可应用于3D打印材料,由于材料中含有PC材料,与传统3D打 印材料PLA相比,该改PC/PLA合金材料具有相当高的刚性,使得3D打印产品不易变形,同 时因为该合金材料中含有PLA和PCL,赋予该合金材料具有生物降解特性,具有环保作用。 0009 本发明是通过以下技术方案实现的:本发明通过分别熔融共混PC和EVA(乙烯 醋酸乙烯酯共聚物)反应挤出切粒得到PCgEVA接枝共聚物、熔融共混PLA和PCL(聚 己内酯)反应挤出切粒得到PLACoPCL。
14、接枝共聚物,再将PCgEVA和PLACoPCL 熔融共混挤出得到PC/PLA合金。 0010 所述的PCgEVA接枝共聚物中PC和EVA重量比例为6090:4010,优选为 80:20。 0011 所述的PLACoPCL接枝共聚物中PLA和PCL重量比例为7090:3010,优选 为90:10。 0012 本发明具体包括以下步骤: 0013 1)将PC、EVA、DBTO(有机金属催化剂氧化二丁基锡)和助剂熔融共混,PC和侧 链带有酯基官能团的EVA在DBTO催化作用下发生酯交换反应,经挤出切粒并干燥,得到 PCgEVA接枝共聚物; 0014 所述的助剂是指:抗氧剂1010、抗氧剂168以及热稳。
15、定剂。 0015 上述挤出过程中的温度为200260,挤出时螺杆转速为200300r/min; 0016 所述的PCgEVA接枝共聚物的接枝率为1015。 0017 2)将PLA、PCL、TPP(亚磷酸三苯酯)和助剂进行熔融共混反应,经挤出切粒并干 燥,得到PLACoPCL接枝共聚物; 0018 上述挤出过程中的温度为190220,挤出时螺杆转速为150250r/min; 0019 所述的PLACoPCL接枝共聚物的接枝率为1525。 0020 3)将PCgEVA接枝共聚物、PLACoPCL接枝共聚物和助剂进行熔融共混并 挤出,得到PC/PLA合金。 0021 上述挤出过程中的温度为19023。
16、0,挤出时的螺杆转速为180280r/min。 0022 本发明涉及上述PC/PLA合金的应用,其将用于制备3D打印产品或手机等壳体产 品。 技术效果 0023 与现有技术相比,本发明优点包括: 0024 1)PC/PLA合金中含有PC材料,使合金材料与传统3D打印材料PLA相比,具有高刚 性,使3D打印产品不易变形。 0025 2)PC/PLA合金中添加了PCgEVA接枝共聚物,使合金材料与传统3D打印材料 说 明 书CN 104262932 A 3/4页 5 PLA相比,具有高冲击韧性。 0026 3)PC/PLA合金中添加了PLACoPCL接枝共聚物,使合金材料与常规PC/PLA合 金相。
17、比,具有低粘度,易加工特性。 0027 4)PC/PLA合金中添加了PLACoPCL接枝共聚物,使得合金材料具有生物降解特 性、环保作用。 具体实施方式 0028 下面对本发明的实施例作详细说明,本实施例在以本发明技术方案为前提下进行 实施,给出了详细的实施方式和具体的操作过程,但本发明的保护范围不限于下述的实施 例。 实施例 0029 本实施例系列所涉及的组分具体如下: 0030 所述的PCgEVA接枝共聚物中PC和EVA重量比例为80:20。 0031 所述的PLACoPCL接枝共聚物中PLA和PCL重量比例为90:10。 0032 上述实施例系列中:PC、EVA、DBTO、助剂高速共混:。
18、100200r/min共混5min;熔融 共混反应挤出制备PCgEVA挤出温度为200260,螺杆转速为200300r/min。 0033 上述挤出过程,采用九段式不同温度挤出,具体温度设置如下: 挤出各温度段一段二段三段四段五段六段七段八段九段 温度/200 220 230 240 245 250 255 260 255 0034 上述实施例系列中:PLA、PCL、TPP、助剂高速共混:100200r/min共混5min; 0035 熔融共混反应挤出制备PLACoPCL挤出温度为190220,螺杆转速为 150250r/min。 0036 上述挤出过程,采用九段式不同温度挤出,具体温度设置如。
19、下: 挤出各温度段一段二段三段四段五段六段七段八段九段 温度/190 190 200 200 210 210 220 220 215 0037 PCgEVA、PLACoPCL和其他助剂高速共混:100200r/min共混10min; 说 明 书CN 104262932 A 4/4页 6 0038 PC/PLA合金时熔融共混挤出温度:190230 0039 上述挤出过程,采用九段式不同温度挤出,具体温度设置如下: 挤出各温度段一段二段三段四段五段六段七段八段九段 温度/190 190 200 210 220 220 230 230 225 0040 通过上述参数设置得到的实施例产物的检测结果如下。
20、表: 0041 根据上述数据可见,本实施例系列中,随PLACoPCL含量逐渐增加,PC/PLA合金 在230条件下粘度逐渐减小,减小的幅度逐渐变大,比未含有PCL的PC/PLA合金粘度小, 甚至低于PLA的粘度,改善了加工特性,有利于工业化生产效率的提高,节约成本。 0042 添加有PC的PC/PLA合金与PLA相比,弯曲模量和弯曲强度明显提高,改善了刚 性,有利于3D打印产品或手机等壳体产品不易变形。 0043 未添加PCgEVA的合金材料冲击较低,添加PCgEVA接枝共聚物之后合金 材料由于含有EVA成分,冲击韧性增加,并随PCgEVA含量的增加而增加。 0044 含有PLACoPCL的PC/PLA合金,60天生物降解残留百分率随PLACoPCL的 增加而减小,生物降解性甚至优于单纯的PLA。由于PLA与PCL在活性淤泥中的生物降解 性,使得该合金材料具有生物降解特性,环保作用。 说 明 书CN 104262932 A 。