高性能抗靜電長(zhǎng)纖維增強(qiáng)聚乳酸復(fù)合材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種高性能抗靜電長(zhǎng)纖維增強(qiáng)聚乳酸復(fù)合材料，本發(fā)明采用聚乳酸作為基體樹(shù)脂，加入擴(kuò)鏈劑提高聚乳酸的加工溫度，以苯乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸縮水甘油酯的三元無(wú)規(guī)共聚物作為相容劑，該相容劑不僅增強(qiáng)基體樹(shù)脂與纖維之間的結(jié)合力，而且還提高了基體樹(shù)脂與增韌劑之間的相容性。本發(fā)明采用一步法制備抗靜電長(zhǎng)纖維增強(qiáng)PLA復(fù)合材料，首先連續(xù)的纖維通過(guò)浸漬模具完成基體樹(shù)脂對(duì)纖維的浸漬，然后在包覆模具中完成帶有抗靜電劑的基體熔體在浸漬料條上的包覆，然后進(jìn)行冷卻、牽引、最后通過(guò)切粒機(jī)切成所需長(zhǎng)度，這樣的生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，而且制得的產(chǎn)品性能優(yōu)異。
【專利說(shuō)明】高性能抗靜電長(zhǎng)纖維増強(qiáng)聚乳酸復(fù)合材料及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及高分子材料【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是一種高性能抗靜電長(zhǎng)纖維增強(qiáng)聚乳酸復(fù) 合材料及其制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電子設(shè)備高度集成，靜電問(wèn)題日益突出，靜電可能使產(chǎn)品的 質(zhì)量受到影響，導(dǎo)致電子期間損壞，數(shù)據(jù)丟失，后果嚴(yán)重，因此，抗靜電材料越來(lái)越受到人們 的關(guān)注。聚乳酸（PLA)是一種生物可降解聚合物，由于聚乳酸來(lái)源豐富，價(jià)格低廉，而且具 有良好的力學(xué)性能，越來(lái)越多的專家學(xué)者對(duì)聚乳酸的研宄與應(yīng)用非常感興趣。但其耐熱性 較差，較脆。因此，為了滿足更高要求的使用，需要對(duì)其進(jìn)行改性。由于人們對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的 要求越來(lái)越高，普通的短纖維增強(qiáng)PLA材料的性能不能滿足要求，長(zhǎng)纖維增強(qiáng)PLA具有高強(qiáng) 度、高模量、高熱穩(wěn)定性等優(yōu)異的性能可以滿足人們對(duì)高性能追求，在制備抗靜電長(zhǎng)纖維增 強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料時(shí)，傳統(tǒng)的方法為兩步法（即：首先分別制備抗靜電母粒和長(zhǎng)纖維增強(qiáng)母 粒，然后混合均勻進(jìn)行注塑)，而一步法制備抗靜電長(zhǎng)纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料工藝簡(jiǎn)單， 性能優(yōu)異。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的是：提供一種高性能抗靜電長(zhǎng)纖維增強(qiáng)聚乳酸復(fù)合材料及其制備方 法，它解決了聚乳酸熱穩(wěn)定性差，高強(qiáng)度高模量等高性能的追求，也解決了人們對(duì)安全和抗 靜電的追求，且采用一步法制備抗靜電長(zhǎng)纖維增強(qiáng)PLA復(fù)合材料，以克服現(xiàn)有技術(shù)的不足。
[0004] 本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的：高性能抗靜電長(zhǎng)纖維增強(qiáng)聚乳酸復(fù)合材料，按質(zhì)量份數(shù)計(jì) 算，包括95-115份聚乳酸、28-37份增韌劑、40-50份纖維、6-10份相容劑、0. 8-1. 2份擴(kuò)鏈 劑、0. 8-1. 2份抗氧劑、4-6份抗靜電劑及1-3份分散劑。
[0005]所述的增韌劑為T(mén)PU或PBS。
[0006]所述的纖維為苧麻纖維、黃麻纖維、亞麻纖維、大麻纖維、玻璃纖維、洋麻纖維、劍 麻纖維或竹纖維中的一種或幾種的任意組合。
[0007]所述的相容劑為苯乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸縮水甘油酯的三元無(wú)規(guī)共聚物。
[0008] 所述的抗靜電劑為等質(zhì)量混合的季銨鹽與烷基咪唑啉鹽。
[0009] 所述的季銨鹽為十二烷基三甲基氯化銨、十三烷基三甲基氯化銨、十四烷基三甲 基氯化銨、十五烷基三甲基氯化銨、十六烷基三甲基氯化銨、十七烷基三甲基氯化銨、十八 烷基三甲基氯化銨、十二烷基二甲基芐基氯化銨、十八烷基二甲基羥乙基硝酸銨、十八烷基 二甲基羥乙基過(guò)氯酸銨、硬脂酸三甲基氯化銨或硬脂酸二甲基戊基氯化銨中的一種或幾種 任意比例的混合物；所述的烷基咪唑啉鹽為偶氮二異丁咪唑啉鹽酸鹽、2-烷基-N-羥乙 基咪唑啉丙內(nèi)銨鹽、1-羧甲基氧乙基-1-羧甲基-2-烷基咪唑啉鈉鹽、1-羥乙基-1-羧 乙基-2-烷基咪唑啉鈉鹽、烷基-0-氨基乙基咪唑啉季銨鹽或雙油基酰胺乙基咪唑啉季 銨鹽中的一種或幾種任意比例的混合物。
[0010] 所述的所述的分散劑為季戊四醇硬脂酸脂。
[0011] 高性能抗靜電長(zhǎng)纖維增強(qiáng)聚乳酸復(fù)合材料的制備方法，分別取35-45份聚乳 酸、8-12份增韌劑及3-5份相容劑干燥備用，將上述干燥后的聚乳酸、相容劑及增韌劑 與0.4-0. 6份擴(kuò)鏈劑及0.4-0. 6份抗氧劑混合均勻，然后進(jìn)行共混擠出，加工溫度為 150-200°C，將擠出的熔體通過(guò)浸漬流道對(duì)40-50份纖維進(jìn)行浸漬，獲得纖維浸漬料條；再 取60-70份聚乳酸、20-25份增韌劑、4-6份抗靜電劑、1-3份分散劑及3-5份相容劑進(jìn)行 干燥，將上述干燥后的物料與〇. 4-0. 6份擴(kuò)鏈劑及0. 4-0. 6份抗氧劑進(jìn)行混合，將物料混 合均勻后加入擠出機(jī)中，在擠出時(shí)將熔融的混合物料包覆在纖維浸漬料條上，加工溫度為 150-200°C，冷卻后切粒成8?12mm的顆粒，獲得獲得高性能抗靜電長(zhǎng)纖維增強(qiáng)聚乳酸復(fù) 合材料。
[0012] 所述的干燥溫度為60_80°C，干燥時(shí)間為5_8h。
[0013] 本發(fā)明中，浸漬流道以及將熔融的混合物料包覆在纖維浸漬料條上所采用的設(shè) 備，均為 申請(qǐng)人:在先申請(qǐng)的申請(qǐng)?zhí)枮?201110453139. 8"的發(fā)明專利申請(qǐng)中公開(kāi)的裝置，即 實(shí)現(xiàn)連續(xù)長(zhǎng)玻纖擠出的裝置。
[0014] 由于采用了上述技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明采用聚乳酸作為基體樹(shù)脂，加 入擴(kuò)鏈劑提高聚乳酸的加工溫度，以苯乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸縮水甘油酯的三元無(wú)規(guī) 共聚物作為相容劑，該相容劑不僅增強(qiáng)基體樹(shù)脂與纖維之間的結(jié)合力，而且還提高了基體 樹(shù)脂與增韌劑之間的相容性。本發(fā)明采用一步法制備抗靜電長(zhǎng)纖維增強(qiáng)PLA復(fù)合材料，首 先將連續(xù)的纖維通過(guò)浸漬模具完成基體樹(shù)脂對(duì)纖維的浸漬，然后在包覆模具中完成帶有抗 靜電劑的基體熔體在浸漬料條上的包覆，然后進(jìn)行冷卻、牽引、最后通過(guò)切粒機(jī)切成所需長(zhǎng) 度，這樣的生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，而且制得的產(chǎn)品性能優(yōu)異。本發(fā)明簡(jiǎn)單易行、材料來(lái)源廣泛、成本 低廉，使用效果好。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0015] 附圖1為本發(fā)明的流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0016] 本發(fā)明的實(shí)施例1:高性能抗靜電長(zhǎng)纖維增強(qiáng)聚乳酸復(fù)合材料，按質(zhì)量份數(shù)計(jì)算， 包括106份聚乳酸、32份增韌劑、45份纖維、8份相容劑、1份擴(kuò)鏈劑、1份抗氧劑、5份抗靜 電劑及2份分散劑；所述的增韌劑為PBS;所述的纖維為苧麻纖維；所述的相容劑為苯乙 烯-丙烯腈-甲基丙烯酸縮水甘油酯的三元無(wú)規(guī)共聚物；所述的抗靜電劑為等質(zhì)量混合的 十二烷基三甲基氯化銨與偶氮二異丁咪唑啉鹽酸鹽；所述的所述的分散劑為季戊四醇硬脂 酸脂。
[0017] 高性能抗靜電長(zhǎng)纖維增強(qiáng)聚乳酸復(fù)合材料的制備方法，分別取40份聚乳酸、10份 增韌劑及4份相容劑干燥備用，將上述干燥后的聚乳酸、相容劑及增韌劑與0. 5份擴(kuò)鏈劑 及〇.5份抗氧劑混合均勻，然后進(jìn)行共混擠出，加工溫度為180°C，將擠出的熔體通過(guò)浸漬 流道對(duì)45份纖維進(jìn)行浸漬，獲得纖維浸漬料條；再取66份聚乳酸、22份增韌劑、5份抗靜電 劑、2份分散劑及4份相容劑進(jìn)行干燥，將上述干燥后的物料與0. 5份擴(kuò)鏈劑及0. 5份抗氧 劑進(jìn)行混合，將物料混合均勻后加入擠出機(jī)中，在擠出時(shí)將熔融的混合物料包覆在纖維浸 漬料條上，加工溫度為180°C，冷卻后切粒成8?12mm的顆粒，獲得獲得高性能抗靜電長(zhǎng)纖 維增強(qiáng)聚乳酸復(fù)合材料；所述的干燥溫度為70°C，干燥時(shí)間為6h。
[0018] 本發(fā)明的實(shí)施例2 :高性能抗靜電長(zhǎng)纖維增強(qiáng)聚乳酸復(fù)合材料，按質(zhì)量份數(shù)計(jì)算， 包括95份聚乳酸、37份增韌劑、40份纖維、6份相容劑、1. 2份擴(kuò)鏈劑、1. 2份抗氧劑、6份抗 靜電劑及3份分散劑；所述的增韌劑為T(mén)PU;所述的纖維為玻璃纖維；所述的相容劑為苯乙 烯-丙烯腈-甲基丙烯酸縮水甘油酯的三元無(wú)規(guī)共聚物；所述的抗靜電劑為等質(zhì)量混合的 十三烷基三甲基氯化銨與2-烷基-N-羥乙基咪唑啉丙內(nèi)銨鹽；所述的所述的分散劑為季 戊四醇硬脂酸脂。
[0019] 高性能抗靜電長(zhǎng)纖維增強(qiáng)聚乳酸復(fù)合材料的制備方法，分別取35份聚乳酸、12份 增韌劑及3份相容劑干燥備用，將上述干燥后的聚乳酸、相容劑及增韌劑與0. 6份擴(kuò)鏈劑 及〇. 6份抗氧劑混合均勻，然后進(jìn)行共混擠出，加工溫度為150°C，將擠出的熔體通過(guò)浸漬 流道對(duì)45份纖維進(jìn)行浸漬，獲得纖維浸漬料條；再取60份聚乳酸、25份增韌劑、6份抗靜電 劑、3份分散劑及3份相容劑進(jìn)行干燥，將上述干燥后的物料與0. 6份擴(kuò)鏈劑及0. 6份抗氧 劑進(jìn)行混合，將物料混合均勻后加入擠出機(jī)中，在擠出時(shí)將熔融的混合物料包覆在纖維浸 漬料條上，加工溫度為200°C，冷卻后切粒成8?12mm的顆粒，獲得獲得高性能抗靜電長(zhǎng)纖 維增強(qiáng)聚乳酸復(fù)合材料；所述的干燥溫度為60°C，干燥時(shí)間為8h。
[0020] 本發(fā)明的實(shí)施例3 :高性能抗靜電長(zhǎng)纖維增強(qiáng)聚乳酸復(fù)合材料，按質(zhì)量份數(shù)計(jì)算， 包括115份聚乳酸、28份增韌劑、50份纖維、10份相容劑、0. 8份擴(kuò)鏈劑、0. 8份抗氧劑、4份 抗靜電劑及1份分散劑；所述的增韌劑為PBS;所述的纖維為大麻纖維；所述的相容劑為苯 乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸縮水甘油酯的三元無(wú)規(guī)共聚物；所述的抗靜電劑為等質(zhì)量混合 的十六烷基三甲基氯化銨與雙油基酰胺乙基咪唑啉季銨鹽；所述的所述的分散劑為季戊四 醇硬脂酸脂。
[0021] 高性能抗靜電長(zhǎng)纖維增強(qiáng)聚乳酸復(fù)合材料的制備方法，分別取45份聚乳酸、8份 增韌劑及5份相容劑干燥備用，將上述干燥后的聚乳酸、相容劑及增韌劑與0. 4份擴(kuò)鏈劑 及〇. 4份抗氧劑混合均勻，然后進(jìn)行共混擠出，加工溫度為200°C，將擠出的熔體通過(guò)浸漬 流道對(duì)45份纖維進(jìn)行浸漬，獲得纖維浸漬料條；再取70份聚乳酸、20份增韌劑、4份抗靜電 劑、1份分散劑及5份相容劑進(jìn)行干燥，將上述干燥后的物料與0. 4份擴(kuò)鏈劑及0. 4份抗氧 劑進(jìn)行混合，將物料混合均勻后加入擠出機(jī)中，在擠出時(shí)將熔融的混合物料包覆在纖維浸 漬料條上，加工溫度為150°C，冷卻后切粒成8?12mm的顆粒，獲得獲得高性能抗靜電長(zhǎng)纖 維增強(qiáng)聚乳酸復(fù)合材料；所述的干燥溫度為80°C，干燥時(shí)間為5h。
[0022] 上述實(shí)施例中，聚乳酸的牌號(hào)為4042D;增韌劑的牌號(hào)為WB271 ;玻璃纖維的牌號(hào) 為ER4301H;相容劑的牌號(hào)為SAG-008 ;擴(kuò)鏈劑的牌號(hào)為ADR4380 ;抗氧劑的牌號(hào)為AS4500。
[0023] 主要性能測(cè)試：生產(chǎn)出的產(chǎn)品按照標(biāo)準(zhǔn)制成標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試樣條，進(jìn)行各項(xiàng)測(cè)試，其性能 測(cè)試結(jié)果如表1所示。

【權(quán)利要求】
1. 一種高性能抗靜電長(zhǎng)纖維增強(qiáng)聚乳酸復(fù)合材料，其特征在于：按質(zhì)量份數(shù)計(jì)算，包 括95-115份聚乳酸、28-37份增韌劑、40-50份纖維、6-10份相容劑、0. 8-1. 2份擴(kuò)鏈劑、 0. 8-1. 2份抗氧劑、4-6份抗靜電劑及1-3份分散劑。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高性能抗靜電長(zhǎng)纖維增強(qiáng)聚乳酸復(fù)合材料，其特征在于：所 述的增韌劑為T(mén)PU或PBS。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高性能抗靜電長(zhǎng)纖維增強(qiáng)聚乳酸復(fù)合材料，其特征在于：所 述的纖維為苧麻纖維、黃麻纖維、亞麻纖維、大麻纖維、玻璃纖維、洋麻纖維、劍麻纖維或竹 纖維中的一種或幾種的任意組合。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高性能抗靜電長(zhǎng)纖維增強(qiáng)聚乳酸復(fù)合材料，其特征在于：所 述的相容劑為苯乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸縮水甘油酯的三元無(wú)規(guī)共聚物。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高性能抗靜電長(zhǎng)纖維增強(qiáng)聚乳酸復(fù)合材料，其特征在于：所 述的抗靜電劑為等質(zhì)量混合的季銨鹽與烷基咪唑啉鹽。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的高性能抗靜電長(zhǎng)纖維增強(qiáng)聚乳酸復(fù)合材料，其特征在于：所 述的季銨鹽為十二烷基三甲基氯化銨、十三烷基三甲基氯化銨、十四烷基三甲基氯化銨、 十五烷基三甲基氯化銨、十六烷基三甲基氯化銨、十七烷基三甲基氯化銨、十八烷基三甲基 氯化銨、十二烷基二甲基芐基氯化銨、十八烷基二甲基羥乙基硝酸銨、十八烷基二甲基羥乙 基過(guò)氯酸銨、硬脂酸三甲基氯化銨或硬脂酸二甲基戊基氯化銨中的一種或幾種任意比例的 混合物；所述的烷基咪唑啉鹽為偶氮二異丁咪唑啉鹽酸鹽、2-烷基-N-羥乙基咪唑啉丙 內(nèi)按鹽、1_幾甲基氧乙基_1_幾甲基_2_燒基味挫琳納鹽、I -輕乙基-1_幾乙基-2-燒 基咪唑啉鈉鹽、烷基-0 -氨基乙基咪唑啉季銨鹽或雙油基酰胺乙基咪唑啉季銨鹽中的一 種或幾種任意比例的混合物。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高性能抗靜電長(zhǎng)纖維增強(qiáng)聚乳酸復(fù)合材料，其特征在于：所 述的所述的分散劑為季戊四醇硬脂酸脂。
8. -種如權(quán)利要求1所述的高性能抗靜電長(zhǎng)纖維增強(qiáng)聚乳酸復(fù)合材料的制備方法，其 特征在于：分別取35-45份聚乳酸、8-12份增韌劑及3-5份相容劑干燥備用，將上述干燥后 的聚乳酸、相容劑及增韌劑與〇. 4-0. 6份擴(kuò)鏈劑及0. 4-0. 6份抗氧劑混合均勻，然后進(jìn)行共 混擠出，加工溫度為150-200°C，將擠出的熔體通過(guò)浸漬流道對(duì)40-50份纖維進(jìn)行浸漬，獲 得纖維浸漬料條；再取60-70份聚乳酸、20-25份增韌劑、4-6份抗靜電劑、1-3份分散劑及 3-5份相容劑進(jìn)行干燥，將上述干燥后的物料與0. 4-0. 6份擴(kuò)鏈劑及0. 4-0. 6份抗氧劑進(jìn)行 混合，將物料混合均勻后加入擠出機(jī)中，在擠出時(shí)將熔融的混合物料包覆在纖維浸漬料條 上，加工溫度為150-200°C，冷卻后切粒成8?12 mm的顆粒，獲得獲得高性能抗靜電長(zhǎng)纖維 增強(qiáng)聚乳酸復(fù)合材料。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的高性能抗靜電長(zhǎng)纖維增強(qiáng)聚乳酸復(fù)合材料的制備方法，其特 征在于：所述的干燥溫度為60-80°C，干燥時(shí)間為5-8h。
【文檔編號(hào)】C08J5/06GK104448742SQ201410710207
【公開(kāi)日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年12月1日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月1日
【發(fā)明者】張道海, 何敏, 于杰, 秦舒浩, 郭建兵, 瞿進(jìn), 張翔 申請(qǐng)人:貴州凱科特材料有限公司