本發(fā)明涉及高分子化合物的組合物，尤其涉及替代電器外殼用PP的PBS復(fù)合材料及其制備方法。

背景技術(shù)：

資源和環(huán)境問題是人類發(fā)展面臨的最重大的兩個(gè)問題。不可降解塑料的廣泛應(yīng)用，促進(jìn)了人類的文明，方便了人們的生活；但其對(duì)環(huán)境的破壞也是一個(gè)嚴(yán)重的問題，需要人類認(rèn)真審視，并研究解決辦法。

現(xiàn)有技術(shù)中，最好的解決辦法就是回收再利用，但在難回收的塑料應(yīng)用領(lǐng)域，可以使用生物降解塑料，來代替通用塑料，避免通用塑料降解周期長帶來的環(huán)境問題。生物降解塑料是指一類由自然界存在的微生物如細(xì)菌、霉菌或真菌和藻類的作用而引起降解的塑料。理想的生物降解塑料是一種具有優(yōu)良的使用性能、廢棄后可被環(huán)境微生物完全分解、最終被無機(jī)化而成為自然界中碳素循環(huán)的一個(gè)組成部分的高分子材料。

現(xiàn)有技術(shù)中，主要的幾類可完全生物降解塑料如下： PLA即聚乳酸、 PBS即聚丁二酸丁二醇酯、PHA即聚羥基烷酸酯。PBS作為一種生物降解塑料，其用途主要用于生產(chǎn)薄膜、一次性餐具、手術(shù)縫合線、瓶子等制品，其最大的優(yōu)點(diǎn)是可完全生物降解。

現(xiàn)有技術(shù)中，電器外殼用PP 即聚丙烯，主要指的是阻燃未增強(qiáng)PP，通過添加阻燃劑，使阻燃性能達(dá)到V0級(jí)別，而不加玻纖和填料，保證PP外殼有很高的光澤度，但其存在收縮率大的問題，制件容易產(chǎn)生縮水和凹痕，但瑕不掩疵，由于其價(jià)格低廉用量很大。PP作為一種通用塑料，在大自然的普通環(huán)境下，其降解周期長達(dá)幾百年，形成白色污染，焚燒也產(chǎn)生溫室氣體，都對(duì)我們賴以生存的地球環(huán)境帶來極大的破壞。將PBS替代電器外殼用PP，使得電器外殼材料實(shí)現(xiàn)可完全生物降解是一個(gè)全新的領(lǐng)域。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于避免上述現(xiàn)有技術(shù)中PP降解周期長的不足之處而提出一種替代電器外殼用PP的可完全生物降解PBS復(fù)合材料及其制備方法。

本發(fā)明解決所述技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是：一種替代電器外殼用PP的可完全生物降解PBS復(fù)合材料，包括以下按質(zhì)量百分比計(jì)的組分：PBS 60.5%～84%、環(huán)保阻燃劑10%～16%、協(xié)效阻燃劑3%～5%、擴(kuò)鏈劑 0.5%～1%、增塑劑2%～6%、光亮潤滑劑0.5%～1.5%和PLA 0%～10%。

所述可完全生物降解塑料PBS是指市面通用PBS生物塑料。

所述環(huán)保阻燃劑為中分子量的溴化環(huán)氧樹脂。

所述協(xié)效阻燃劑為三氧化二銻，目數(shù)大于1000目。

所述擴(kuò)鏈劑為環(huán)氧基型擴(kuò)鏈劑。

所述增塑劑為檸檬酸三丁酯即TBC。

所述光亮潤滑劑為石蠟、白礦油、PE蠟、硬脂酸、硬脂酸鹽、乙撐雙硬脂酰胺即EBS、芥酸酰胺中的一種或兩種以上的混合物。

所述可完全生物降解塑料PLA是指市面通用的PLA生物塑料，平均分子量為5萬～50萬。

一種所述的替代電器外殼用PP的可完全生物降解PBS復(fù)合材料的制備方法包括以下步驟：①將PBS投入常溫高混機(jī)中，加入增塑劑后混合5～15分鐘；②在步驟①混好的材料中投入阻燃劑、擴(kuò)鏈劑、光亮潤滑劑和增光組份PLA混合5～15分鐘；③將步驟②混好的原料投入雙螺桿造粒機(jī)造粒，其加工溫度第一區(qū)溫度設(shè)定為20℃～150℃；第二區(qū)溫度設(shè)定為65℃～150℃；第三區(qū)溫度設(shè)定為120℃～150℃；第四區(qū)溫度設(shè)定為120℃～155℃；；第五區(qū)溫度設(shè)定為120℃～160℃；第六區(qū)溫度設(shè)定為：120℃～165℃；第七區(qū)溫度設(shè)定為：125℃～170℃；第八區(qū)溫度設(shè)定為125℃～170℃；第九區(qū)模頭溫度設(shè)定為130℃～175℃；雙螺桿造粒機(jī)的主機(jī)轉(zhuǎn)速：150轉(zhuǎn)/分鐘～600轉(zhuǎn)/分鐘；喂料轉(zhuǎn)速：30轉(zhuǎn)/分鐘～100轉(zhuǎn)/分鐘。

所述步驟①中的混合時(shí)間為10分鐘；所述步驟②中的混合時(shí)間為10分鐘；所述步驟③中的雙螺桿造粒機(jī)工藝溫度為：第一區(qū)80℃；第二區(qū)95℃；第三區(qū)105℃；第四區(qū)115℃；第五區(qū)125℃；第六區(qū)：135℃；第七區(qū)：140℃；第八區(qū)145℃；第九區(qū)模頭溫度為140℃；所述雙螺桿造粒機(jī)的主機(jī)轉(zhuǎn)速：300轉(zhuǎn)/分鐘；所述雙螺桿造粒機(jī)的喂料轉(zhuǎn)速：50轉(zhuǎn)/分鐘。

同現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明的有益效果是：1、通過在可完全生物降解PBS中添加阻燃劑、擴(kuò)鏈劑、增塑劑獲得一種阻燃效果、力學(xué)性能和沖擊強(qiáng)度各種性能和電器外殼用PP相當(dāng)?shù)目赏耆锝到釶BS復(fù)合材料；2、通過在上述可完全生物降解PBS復(fù)合中添加增光合金組份來增加復(fù)合材料的光澤度，通過添加少量潤滑劑來改善加工性能；最終達(dá)到代替電器外殼用PP料的效果。

附圖說明

圖1是本發(fā)明所述替代電器外殼用PP的可完全生物降解PBS復(fù)合材料的制備方法中雙螺桿造粒機(jī)各區(qū)具體位置示意圖，圖中一至九為各發(fā)熱區(qū)編號(hào)，第九區(qū)為模頭。

具體實(shí)施方式

以下對(duì)本發(fā)明內(nèi)容做進(jìn)一步詳述。

本發(fā)明涉及一種替代電器外殼用PP(聚丙烯)的可完全生物降解PBS（聚丁二酸丁二醇酯）復(fù)合材料及其制備方法，包括以下按質(zhì)量百分比計(jì)的組分：PBS （聚丁二酸丁二醇酯）60.5%～84%、環(huán)保阻燃劑10%～16%、協(xié)效阻燃劑3%～5%、擴(kuò)鏈劑 0.5%～1%、增塑劑2%～6%、光亮潤滑劑0.5%～1.5%和PLA（聚乳酸） 0%～10%。通過在可完全生物降解PBS中添加阻燃劑、擴(kuò)鏈劑、增塑劑和增光合金組份獲得一種阻燃效果、力學(xué)性能和沖擊強(qiáng)度、光澤度等各種性能和電器外殼用PP相當(dāng)?shù)目赏耆锝到釶BS復(fù)合材料，最終達(dá)到代替電器外殼用PP料的效果。

本發(fā)明涉及的一種替代電器外殼用PP的可完全生物降解PBS復(fù)合材料，通過添加阻燃劑來達(dá)到阻燃效果；通過添加擴(kuò)鏈劑到PBS中來提高力學(xué)性能，通過添加少量的增塑劑來進(jìn)一步提高沖擊強(qiáng)度；添加增光合金組份來增加復(fù)合材料的光澤度，通過添加少量潤滑劑來改善加工性能；最終達(dá)到代替電器外殼用PP料的效果，這里講的電器外殼用PP料指的是生產(chǎn)電器外殼的通用PP料，一般是高光澤阻燃但未增強(qiáng)的，即為使用磷酸銨和三聚氰胺阻燃改性的共聚PP。

替代電器外殼用PP的可完全生物降解PBS復(fù)合材料，主料為可完全生物降解塑料PBS；再加入阻燃劑：溴化環(huán)氧樹脂+三氧化二銻；擴(kuò)鏈劑為：環(huán)氧基型擴(kuò)鏈劑；通過添加擴(kuò)鏈劑到PBS中來提高力學(xué)性能，擴(kuò)鏈劑價(jià)錢昂貴，用得少?zèng)]有擴(kuò)鏈效果，用得多，不緊浪費(fèi)錢還會(huì)發(fā)生爆聚，破壞設(shè)備和原材料的熱塑性能。

增塑劑為：檸檬酸三丁酯即TBC；通過添加增塑劑來提高沖擊強(qiáng)度，使之與PP相當(dāng)，增塑劑添加量過少?zèng)]有增加沖擊的效果，過多又會(huì)降低其強(qiáng)度；通過添加光亮潤滑劑改善加工性能的同時(shí)提高光澤度，它的用量太少，起不到改善加工性能的效果，過多影響材料性能。

光亮潤滑劑為通用潤滑劑，包括石蠟、白礦油、PE蠟、硬脂酸、硬脂酸鹽、EBS、芥酸酰胺中的一種或兩種以上的混合物用于增加光亮。

增光合金組份為：PLA即聚乳酸，通過添加增光合金組份PLA來提高光澤，增加了其應(yīng)用產(chǎn)品的美觀度和強(qiáng)度，但此時(shí)它也降低了復(fù)合材料的沖擊強(qiáng)度，所以要找到一個(gè)適當(dāng)?shù)呐浔取?/p>

以下為優(yōu)選的以質(zhì)量百分比計(jì)的各組分：PBS 60.5%～84%、環(huán)保阻燃劑10%～16%、協(xié)效阻燃劑3%～5%、擴(kuò)鏈劑 0.5%～1%、增塑劑2%～6%、光亮潤滑劑0.5%～1.5%、PLA 0%～10%。

可完全生物降解塑料PBS是指市面通用PBS生物塑料；所述環(huán)保阻燃劑為中分子量的溴化環(huán)氧樹脂；所述協(xié)效阻燃劑為三氧化二銻，目數(shù)大于1000目；所述擴(kuò)鏈劑為廣泛用于塑料加工的環(huán)氧基型擴(kuò)鏈劑；所述增塑劑為檸檬酸三丁酯即TBC；所述光亮潤滑劑為石蠟、白礦油、PE蠟、硬脂酸、硬脂酸鹽、EBS；所述可完全生物降解塑料PLA是指市面通用的PLA生物塑料，平均分子量為5萬～50萬。替代電器外殼用PP的PBS復(fù)合材料其改性加工方法如下：第一步：將PBS投入常溫高混機(jī)中，加入增塑劑后混合5～15分鐘；第二步：投入阻燃劑、擴(kuò)鏈劑、光亮潤滑劑和增光組份PLA混合5～15分鐘；第三步：將混好的原料投入雙螺桿造粒機(jī)造粒，加工工藝為：第一區(qū)20℃～150℃；第二區(qū)65℃～150℃；第三區(qū)120℃～150℃；第四區(qū)120℃～155℃；；第五區(qū)120℃～160℃；第六區(qū)：120℃～165℃；第七區(qū)：125℃～170℃；第八區(qū)125℃～170℃；第九區(qū)模頭溫度為130℃～175℃；雙螺桿造粒機(jī)的主機(jī)轉(zhuǎn)速：150轉(zhuǎn)/分鐘～600轉(zhuǎn)/分鐘；喂料轉(zhuǎn)速：30轉(zhuǎn)/分鐘～100轉(zhuǎn)/分鐘。

本發(fā)明以下各優(yōu)選實(shí)施例在制備過程中雙螺桿造粒機(jī)造粒所設(shè)定的工藝參數(shù)是:第一區(qū)80℃；第二區(qū)95℃；第三區(qū)105℃；第四區(qū)115℃；第五區(qū)125℃；第六區(qū)：135℃；第七區(qū)：140℃；第八區(qū)145℃； 第九區(qū)模頭溫度為140℃；主機(jī)轉(zhuǎn)速設(shè)定300轉(zhuǎn)/分鐘，喂料轉(zhuǎn)速設(shè)定50轉(zhuǎn)/分鐘。

進(jìn)一步地，本發(fā)明各優(yōu)選實(shí)施例所制得的可完全生物降解PBS復(fù)合材料進(jìn)行了各種測試；測試的實(shí)驗(yàn)條件及測試方法如下：將造粒好的樹脂置于溫度90℃的鼓風(fēng)干燥箱中干燥2小時(shí)，在80T注塑機(jī)上制樣。在25℃的室內(nèi)冷卻放置24小時(shí)后測試。測試標(biāo)準(zhǔn)為美國標(biāo)準(zhǔn)，測試溫度為25℃。拉伸強(qiáng)度測試標(biāo)準(zhǔn)ASTM D638，樣條尺寸為57mm×127mm×3. 2mm，該樣條尺寸為為有效尺寸，拉伸速度為5mm/min；彎曲強(qiáng)度測試標(biāo)準(zhǔn)：ASTM D790，樣條尺寸為127mm×13mm×3. 2mm，彎曲速度為2mm/min；懸臂梁沖擊標(biāo)準(zhǔn)：ASTM D256，樣條尺寸為64mm×12. 7mm×3. 2mm，缺ロ剩余寬度為10.12mm；阻燃性能測試標(biāo)準(zhǔn)UL-94 1.6mm,光澤度儀:VG 7000 CLOSS METER,日本NIPPON DENSHOKU公司，測試角度采用45度，具體測試標(biāo)準(zhǔn)見美標(biāo)ASTM D523。

在各具體實(shí)施方式中PBS牌號(hào)為沙伯基礎(chǔ) P87HG；阻燃劑為韓國宇進(jìn)的 CXB-2000H溴化環(huán)氧樹脂，三氧化二銻為木利牌，目數(shù)為2000目的三氧化二銻；擴(kuò)鏈劑為德國巴斯夫擴(kuò)鏈劑ADR-4370；增塑劑為檸檬酸三丁酯，市售；潤滑劑為石蠟、硬脂酸鈣，且石蠟與硬脂酸鈣質(zhì)量比為1:1；PLA牌號(hào)為Ingeo3052D;所用造粒設(shè)備為南京瑞亞的螺桿直徑35mm型造粒機(jī)。

按表1所給配比進(jìn)行工藝混合造粒后進(jìn)行測試，測試結(jié)果見表2；通過表2中的對(duì)比例1，可知環(huán)保阻燃劑的量不能少于等于9%，協(xié)效阻燃劑不能少于等于2%，否則阻燃性能不能達(dá)到V0級(jí)別。從對(duì)比例2可見：環(huán)保阻燃劑不能多于等于14%，協(xié)效阻燃劑不能大于等于6%，否則力學(xué)性能下降且成本大大增加。從對(duì)比例3可知擴(kuò)鏈劑的量必須小于2%，否則易出現(xiàn)暴聚現(xiàn)象。對(duì)比利用實(shí)施例1,2,3配方復(fù)合成的材料與生產(chǎn)電器外殼通用PP料可知，在本專利所給的配方范圍內(nèi)制成的PBS復(fù)合材料能滿足替代電器外殼用PP料的要求。本專利中生產(chǎn)電器外殼的通用PP料即高光澤阻燃但未增強(qiáng)的使用磷酸銨和三聚氰胺阻燃改性的共聚PP料。且PBS作為一種生物降解塑料，其最大的優(yōu)點(diǎn)是可完全生物降解。本發(fā)明涉及的PBS復(fù)合材料也一樣具備可完全生物降解的性能。

表1

表2

以上所述僅為本發(fā)明的實(shí)施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用發(fā)明說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運(yùn)用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本發(fā)明的專利保護(hù)范圍內(nèi)。