一种聚乳酸/ABS合金材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开一种聚乳酸/ABS合金材料及其制备方法。该聚乳酸/ABS合金材料为共混物，该共混物包括聚乳酸、ABS、第三组分；聚乳酸占聚乳酸与ABS总质量的质量百分比为5～95﹪，ABS占聚乳酸与ABS总质量的质量百分比为95～5﹪，第三组分质量为聚乳酸与ABS总质量的0.5～15﹪。方法是将干燥后的聚乳酸、ABS、第三组分混合均匀后，加入到熔融混炼设备熔融共混，180～220℃下共混5～10分钟，得到共混物；然后通过成形工艺即可。本发明专利技术聚乳酸原料来自生物质，具有很好的生物相容性和生物可降解性；所制备的合金材料硬度高，模量和拉伸强度大，抗冲击性能高。

【技术实现步骤摘要】
一种聚乳酸/ABS合金材料及其制备方法
本专利技术涉及高分子技术及生态环境材料领域，涉及一种聚乳酸/ABS合金材料及其制备方法，特别是一种绿色基高性能聚乳酸/ABS合金材料及其制备方法和应用。
技术介绍
聚乳酸(PolylacticAcid，简称PLA)由于它的生物可降解性和生物相容性，得到越来越多研究者的关注。并且聚乳酸作为一种绿色环保型高分子材料，它较为合理的价格，优异的性能(具体表现为高强度、高模量和耐油性)，使它有望成为一种通用塑料而被广泛使用在人们的日常生活中。聚乳酸作为一种典型的植物来源高分子材料，其生产过程无污染，而且产品可以生物降解，实现在自然界中完整的碳循环，因此是理想的绿色高分子材料，已经广泛应用于医疗、药学、包装业、服装业等领域，以替代传统高分子材料。但是，聚乳酸较差的韧性和较低的耐热性，以及慢的结晶速率，又限制了它在众多领域的应用。围绕聚乳酸的增韧，国内外已有众多专利文献。专利CN101955639A公开了一种利用聚氨酯弹性体增韧聚乳酸的方法，CN101168617和CN101935390A则使用脂肪族的聚酯作为增韧剂提高聚乳酸的抗冲击性能。特开2007-63435公开了一种使用聚乙烯弹性体增韧聚乳酸的方法。然而所有这些文献无一另外的都使用橡胶作为增韧剂改善聚乳酸的韧性，而且未达到较好的增韧效果，橡胶含量通常大于15﹪。橡胶的加入虽然提高了材料的韧性，但不可避免地降低了材料的模量和强度。如何在提高聚乳酸冲击韧性的同时，不过度降低其强度一直是聚乳酸材料改性的一个重要问题。丁苯(SBR)、或丁腈(NBR)、或聚丁二烯(PB)合成橡胶增韧苯乙烯-丙烯腈共聚物(SAN)所得的共混物，常被称为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)，是1946年源于美国橡胶公司的一类聚合物组合物。ABS含有丁二烯橡胶相，它作为一种重要的增韧剂，被广泛用在增韧工程塑料上。如ABS作为一种抗冲改性剂来改性聚碳酸酯(PC)、尼龙和聚对苯二甲酸丁二醇脂(PBT)等。同时，ABS作为一种共混物，它的结构具有可变性，通过改变ABS中分散相橡胶粒子的接枝率或基体相SAN中Styrene与AN的比例，或者加入另一单体进行共聚，可以得到不同结构、不同性能的ABS。通过与不同结构的ABS进行熔融共混，可以得到不同相容性、不同性能和不同使用用途的聚乳酸/ABS合金,从而得到用途广泛的聚乳酸/ABS合金材料。鉴于聚乳酸和ABS物理力学性能上的互补性，制备聚乳酸和ABS的合金材料具有重要的应用价值。非专利文献(EuroPolymJ2009；45:738–746)将聚乳酸和ABS进行熔融共混制备高分子合金材料，然而由于聚乳酸和ABS缺乏相容性，制备材料相区尺寸大、界面粘接较差，因而材料力学性能未能得到很大改善。本专利技术通过在聚乳酸和ABS共混物中加入少量的第三组分，通过合理调节合金材料的加工方法，调控材料的微观结构，制备力学强度高、韧性优异的聚乳酸/ABS合金，有望在电子、建材、汽车等行业中应用。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是为了提高两种高分子材料(即聚乳酸和ABS)的相容性，同时提出了一种制备物理力学性能优异的聚乳酸/ABS合金材料的方法。所专利技术的合金材料模量和韧性高、抗冲击性能优异，有望在电子、建材、汽车等行业中获得应用。本专利技术中聚乳酸/ABS合金材料为共混物，该共混物包括聚乳酸、ABS、第三组分；所述的聚乳酸占聚乳酸与ABS总质量的质量百分比为5～95﹪，ABS占聚乳酸与ABS总质量的质量百分比为95～5﹪，第三组分的质量为聚乳酸与ABS总质量的0.5～15﹪；作为优选，所述的聚乳酸占聚乳酸与ABS总质量的质量百分比为20～80﹪，ABS占聚乳酸与ABS总质量的质量百分比为80～20﹪，第三组分的质量为聚乳酸与ABS的总质量的1～5﹪；所述的聚乳酸，以乳酸为L-乳酸和/或D-乳酸作为主成分，可以是聚乳酸均聚物、聚乳酸共聚物、聚乳酸均聚物与聚乳酸共聚物的共混物、聚乳酸立构复合物(stereocomplex)、聚乳酸立构复合物与聚乳酸均聚物和/或聚乳酸共聚物的共混物中的一种；作为优选，所述的聚乳酸为聚L-乳酸均聚物、L-乳酸-D-乳酸共聚物；所述的ABS为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚塑料或丙烯腈-丁二烯-苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯四元共聚塑料；作为优选，所述的ABS选用丙烯腈-丁二烯-苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯四元共聚塑料；所述的第三组分为线形共聚物或梳形接枝共聚物，数均分子量为5000～150000；所述的线形共聚物为小分子单体A共聚物；所述的梳形接枝共聚物为主链是小分子单体A、侧链是大分子单体B的梳形接枝共聚物；其中大分子单体B的质量百分含量为0.1～80wt﹪，小分子单体A的质量百分含量为99.9～20wt﹪；若第三组分为线形共聚物，所述的小分子单体A为甲基丙烯酸酯、丙烯酸酯、不饱和羧酸、酸酐、含羟基酯、甲基丙烯酰胺、不饱和腈、烯丙基缩水甘油醚、甲基丙烯酸缩水甘油酯、苯乙烯单体中的两种或两种以上；若第三组分为梳形接枝共聚物，所述的小分子单体A为甲基丙烯酸酯、丙烯酸酯、不饱和羧酸、酸酐、含羟基酯、甲基丙烯酰胺、不饱和腈、烯丙基缩水甘油醚、甲基丙烯酸缩水甘油酯、苯乙烯单体中的一种或多种；所述的大分子单体B用通式(1)表示：其中R1、R2各自独立为氢原子或甲基，R3为甲基、乙基、丙基、丁基或叔丁基，R4为氢原子或仲丁基，X为-CH2CH(OH)CH2-或-Z-NHCO-，Y为-L1-L2-S-，Z为-(CH2CH2O)a(CH2)b-，L1为直接键合、-O-、-COO-或者-NH-，L2为C1～C20亚烷基或者C6～C20芳基，S表示硫原子，n为5～100的整数，m为0或1，a为0～20的整数，b为1～20的整数；所述的大分子单体B的数均分子量为500～15000；作为优选，第三组分为甲基丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物(MMA-GMA)或甲基丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物接枝聚甲基丙烯酸甲酯(MMA-GMA-g-(PMMA))。本专利技术聚乳酸/ABS合金材料为共混物，该共混物还可以包括添加剂；添加剂的质量为聚乳酸与ABS总质量的0.01～40﹪；所述的添加剂可以为颜料、增塑剂或增强剂等中的一种或多种，常选用的颜料如炭黑、白炭黑；常选用的增塑剂如聚乙二醇、邻苯二甲酸二辛酯；常选用的增强剂如粘土、层状硅酸盐、笼型硅氧烷。作为优选，所述的添加剂为层状硅酸盐、炭黑、白炭黑、粘土或笼型硅氧烷的一种或多种。本专利技术所述第三组分的作用在于减小两相界面张力，提高两相间的界面黏结，实现聚乳酸和ABS材料性能的优势互补，制备强度高、韧性好的合金材料。本专利技术的另一个目的是提出制备上述聚乳酸/ABS合金材料的方法，该方法如下：步骤(1).将聚乳酸、ABS、第三组分分别在40～85℃真空烘箱中干燥12～24h；步骤(2).将干燥后的聚乳酸、ABS、第三组分混合均匀后，加入到熔融混炼设备进行熔融共混，熔融温度为180～220℃，共混时间为5～10分钟，得到共混物；所述的聚乳酸占聚乳酸与ABS总质量的质量百分比为5～95﹪，ABS占聚乳酸与ABS总质量的质量百分比为95～5﹪，第三组分的质量为聚乳酸与ABS的总质量的0.5～15﹪；作为优选，所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种聚乳酸/ABS合金材料，为共混物，其特征在于该共混物包括聚乳酸、ABS、第三组分；所述的聚乳酸占聚乳酸与ABS总质量的质量百分比为5～95﹪，ABS占聚乳酸与ABS总质量的质量百分比为95～5﹪，第三组分的质量为聚乳酸与ABS总质量的0.5～15﹪。

【技术特征摘要】
1.一种聚乳酸/ABS合金材料，为共混物，其特征在于该共混物包括聚乳酸、ABS、第三组分；所述的聚乳酸占聚乳酸与ABS总质量的质量百分比为90～95﹪，ABS占聚乳酸与ABS总质量的质量百分比为10～5﹪，第三组分的质量为聚乳酸与ABS总质量的0.5～3﹪；所述的ABS为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯四元共聚塑料；第三组分为梳形接枝共聚物，数均分子量为5000～150000；所述的梳形接枝共聚物为主链是小分子单体A、侧链是大分子单体B的梳形接枝共聚物；其中大分子单体B的质量百分含量为0.1～80wt﹪，小分子单体A的质量百分含量为99.9～20wt﹪；所述的小分子单体A为甲基丙烯酸酯、丙烯酸酯、不饱和羧酸、酸酐、含羟基酯、甲基丙烯酰胺、不饱和腈、烯丙基缩水甘油醚、苯乙烯单体中的一种或多种；所述的大分子单体B用通式(1)表示：其中R1、R2各自独立为氢原子或甲基，R3为甲基、乙基、丙基、丁基或叔丁基，R4为氢原子或仲丁基，X为-CH2CH(OH)CH2-或-Z-NHCO-，Y为-L1-L2-S-，Z为-(CH2CH2O)a(CH2)b-，L1为直接键合、-O-、-COO-或者-NH-，L2为C1～C20亚烷基或者C6～C20芳基，S表示硫原子，n为5～100的整数，m为0或1，a为0～20的整数，b为1～20的整数；所述的大分子单体B的数均分子量为500～15000。2.如权利要求1所述的一种聚乳酸/ABS合金材料，其特征在于聚乳酸是以乳酸为L-乳酸和/或D-乳酸作为主成分，为聚乳酸均聚物、聚乳酸共聚物、聚乳酸均聚物与聚乳酸共聚物的共混物、聚乳酸立构复合物、聚乳酸立构复合物与聚乳酸均聚物和/或聚乳酸共聚物的共混物中的一种。3.如权利要求1所述的一种聚乳酸/ABS合金材料，其特征在于聚乳酸为聚L-乳酸均聚物、L-乳酸-D-乳酸共聚物。4.如权利要求1所述的一种聚乳酸/ABS合金材料，其特征在于还可加入添加剂；添加剂的质量为聚乳酸与ABS总质量的0.01～40﹪；添加剂为层状硅酸盐、炭黑、白炭黑、粘土或笼型硅氧烷的一种或多种。5.制备如权利要求1所述的一种聚乳酸/ABS合金材料的方法，其特征在于该方法包括以下步骤：步骤(1)、将聚乳酸、ABS、第三组分分别在40～85℃真空烘箱中干燥12～24h；步...

【专利技术属性】
技术研发人员：李勇进，董文勇，何美锋，王亨缇，
申请(专利权)人：杭州师范大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33