本發(fā)明涉及剛性復(fù)合材料
技術(shù)領(lǐng)域：
，尤其涉及高剛性PLA/PPO/PS復(fù)合材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
：聚乳酸(簡(jiǎn)稱PLA)是一種生物降解高分子材料，屬于脂肪族聚酯。聚乳酸是由淀粉發(fā)酵產(chǎn)物乳酸縮聚而制得的高分子化合物。聚乳酸是惟一一種可以熔融加工的以天然材料為基礎(chǔ)的聚合物，具有良好的力學(xué)性質(zhì)、熱塑性及成纖性，耐油、氣味阻隔方面也較好。但不可否認(rèn)，純聚乳酸材料也具有明顯的缺點(diǎn)：剛度較低，對(duì)其應(yīng)用領(lǐng)域的拓展影響較大。目前工業(yè)界主要使用無(wú)機(jī)或有機(jī)天然纖維對(duì)聚乳酸進(jìn)行增強(qiáng)改性。（1）碳纖維（中國(guó)發(fā)明專利CN104774437A）或玻璃纖維（中國(guó)發(fā)明專利CN103467943A）增強(qiáng)，碳纖維或玻璃纖維的加入雖然能夠提高聚乳酸的剛性，但由于此兩類纖維均為無(wú)機(jī)物，與有機(jī)物聚乳酸間相容性很差，導(dǎo)致復(fù)合材料的韌性較差。同時(shí)碳纖維單價(jià)很高，導(dǎo)致復(fù)合材料的成本過(guò)高，限制其應(yīng)用范圍；（2）有機(jī)天然纖維增強(qiáng)，如中國(guó)發(fā)明專利CN103467945A中所公開的，洋麻纖維的加入可以增強(qiáng)聚乳酸的剛性，但卻使材料的加工難度明顯增大。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：目前工業(yè)界普遍采用碳纖維、玻璃纖維或有機(jī)天然纖維對(duì)聚乳酸進(jìn)行增強(qiáng)改性，提高其剛性。但碳纖維、玻璃纖維與高分子材料間元素組成差距較大，相容性很差。雖然這兩類纖維的加入能顯著提高聚乳酸的剛性，但復(fù)合材料明顯發(fā)脆，影響其使用。以麻纖維為例的有機(jī)天然纖維，雖然也屬于高分子材料，與聚乳酸間具有一定的相容性，但由于此類纖維無(wú)熱塑性，同時(shí)長(zhǎng)徑比較大，其加入會(huì)嚴(yán)重降低復(fù)合材料的熔體流動(dòng)性，導(dǎo)致加工困難。本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提供一種高剛性PLA/PPO/PS復(fù)合材料及其制備方法。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。一種高剛性PLA/PPO/PS復(fù)合材料，包括如下重量份數(shù)的組分：聚乳酸（PLA）25－40；聚苯醚（PPO）20－60；聚苯乙烯（PS）10－40；相容劑4－10；抗氧劑0.3－1。進(jìn)一步優(yōu)化的，所述的聚乳酸（PLA）在試驗(yàn)溫度為230℃、標(biāo)稱負(fù)荷為2.16Kg下的熔體流動(dòng)速率為10-15g/10min。進(jìn)一步優(yōu)化的，所述的聚苯醚（PPO）的特性粘度35.5dL/g≤IV≤49.0dL/g，銅含量低于3ppm。進(jìn)一步優(yōu)化的，所述的聚苯乙烯為均聚型，斷裂伸長(zhǎng)率≤2%。進(jìn)一步優(yōu)化的，所述的相容劑為間規(guī)聚苯乙烯接枝惡唑啉、間規(guī)聚苯乙烯接枝甲基丙烯酸縮水甘油酯中的一種或兩者的混合物。進(jìn)一步優(yōu)化的，所述的抗氧劑為2,2’-硫代雙[3-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸乙酯]或N,N’-1,6-亞己基-二-［3,5-二叔丁基-4-羥基苯丙酰胺］中的一種或兩者的混合物。所述一種高剛性PLA/PPO/PS復(fù)合材料的制備方法，包括如下步驟：（1）按所述重量份數(shù)稱取原料，然后投入到混合器中干混；（2）將步驟（1）混合好的原料投入到雙螺桿擠出機(jī)的加料斗，經(jīng)熔融擠出，造粒得到所述復(fù)合材料。進(jìn)一步優(yōu)化的，步驟（1）所述干混時(shí)間為3～6min，主軸轉(zhuǎn)速為300~750r/min。進(jìn)一步優(yōu)化的，步驟（2）所述雙螺桿擠出機(jī)一區(qū)溫度為100-110℃，二區(qū)溫度為160-220℃，三區(qū)溫度為160-220℃，四區(qū)溫度為170-210℃，機(jī)頭溫度為170-210℃，原料在擠出機(jī)中停留時(shí)間為3～4min，壓力為8-11MPa。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)和有益效果：本專利中采用高剛性聚合物對(duì)聚乳酸進(jìn)行增強(qiáng)改性，不僅能明顯提高其剛性，而且由于高剛性聚合物本身受熱可熔融，所以不會(huì)對(duì)復(fù)合材料的熔體流動(dòng)性和加工工藝產(chǎn)生不利影響。具體實(shí)施方式為便于對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步理解，現(xiàn)結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。本實(shí)施方式中的一種高剛性PLA/PPO/PS復(fù)合材料及其制備方法：a：按重量配比稱取各種原料；b：將稱好的原料投入到SHR系列高速混合器中干混3～6min，主軸轉(zhuǎn)速300～750轉(zhuǎn)/分鐘；c：將b中混合好的原料投入到雙螺桿擠出機(jī)的加料斗，經(jīng)熔融擠出，造粒。加工工藝如下：雙螺桿擠出機(jī)一區(qū)溫度為100-110℃，二區(qū)溫度為160-220℃，三區(qū)溫度為160-220℃，四區(qū)溫度為170-210℃，機(jī)頭溫度為170-210℃，原料在擠出機(jī)中停留時(shí)間3～4min，壓力為8-11MPa。實(shí)施例中各原料的特性參數(shù)如表1所示：表1實(shí)施例中各原料的特性參數(shù)實(shí)施例1實(shí)施例2實(shí)施例3實(shí)施例4聚乳酸PLA的熔體流動(dòng)速率（試驗(yàn)溫度230℃、標(biāo)稱負(fù)荷2.16Kg）（g/10min）1512.51010聚苯醚PPO的特性粘度（dL/g）49494035.5聚苯乙烯PS的斷裂伸長(zhǎng)率（﹪）2112實(shí)施例1按重量份數(shù)稱取聚乳酸PLA30份，聚苯醚PPO40份，聚苯乙烯PS19.7份，間規(guī)聚苯乙烯接枝惡唑啉10份，抗氧劑2,2’-硫代雙[3-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸乙酯]0.3份；將稱好的原料投入到SHR系列高速混合器SHR-300A中干混3min，主軸轉(zhuǎn)速750轉(zhuǎn)/分鐘；再將混合好的物料加入到雙螺桿擠出機(jī)的加料斗中，經(jīng)熔融擠出、造粒成復(fù)合材料；其中，螺桿各加溫區(qū)溫度設(shè)置分別為：一區(qū)：100℃；二區(qū)：200℃；三區(qū)：210℃；四區(qū)：205℃；機(jī)頭：205℃；物料在擠出機(jī)中停留時(shí)間3min，壓力為10MPa。實(shí)施例2按重量份數(shù)稱取聚乳酸PLA25份，聚苯醚PPO60份，聚苯乙烯PS10份，間規(guī)聚苯乙烯接枝甲基丙烯酸縮水甘油酯4份，抗氧劑N,N’-1,6-亞己基-二-［3,5-二叔丁基-4-羥基苯丙酰胺］1份；將稱好的原料投入到SHR系列高速混合器SHR-300A中干混6min，主軸轉(zhuǎn)速300轉(zhuǎn)/分鐘；再將混合好的物料加入到雙螺桿擠出機(jī)的加料斗中，經(jīng)熔融擠出、造粒成復(fù)合材料；其中，螺桿各加溫區(qū)溫度設(shè)置分別為：一區(qū)：110℃；二區(qū)：160℃；三區(qū)：220℃；四區(qū)：210℃；機(jī)頭：210℃；物料在擠出機(jī)中停留時(shí)間4min，壓力為8MPa。實(shí)施例3按重量份數(shù)稱取聚乳酸PLA40份，聚苯醚PPO20份，聚苯乙烯PS33.5份，間規(guī)聚苯乙烯接枝惡唑啉6份，抗氧劑N,N’-1,6-亞己基-二-［3,5-二叔丁基-4-羥基苯丙酰胺］0.5份；將稱好的原材料投入到SHR系列高速混合器SHR-300A中干混5min，主軸轉(zhuǎn)速500轉(zhuǎn)/分鐘；再將混合好的物料加入到雙螺桿擠出機(jī)的加料斗中，經(jīng)熔融擠出、造粒成復(fù)合材料；其中，螺桿各加溫區(qū)溫度設(shè)置分別為：一區(qū)：105℃；二區(qū)：160℃；三區(qū)：160℃；四區(qū)：170℃；機(jī)頭：170℃；物料在擠出機(jī)中停留時(shí)間3.5min，壓力為11MPa。實(shí)施例4按重量份數(shù)稱取聚乳酸PLA29.3份，聚苯醚PPO25份，聚苯乙烯PS40份，間規(guī)聚苯乙烯接枝惡唑啉5份，抗氧劑2,2’-硫代雙[3-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸乙酯]0.7份；將稱好的原料投入到SHR系列高速混合器SHR-300A中干混4min，主軸轉(zhuǎn)速750轉(zhuǎn)/分鐘；再將混合好的物料加入到雙螺桿擠出機(jī)的加料斗中，經(jīng)熔融擠出、造粒成復(fù)合材料；其中，螺桿各加溫區(qū)溫度設(shè)置分別為：一區(qū)：100℃；二區(qū)：220℃；三區(qū)：220℃；四區(qū)：205℃；機(jī)頭：205℃；物料在擠出機(jī)中停留時(shí)間4min，壓力為9MPa。對(duì)比例1按重量份數(shù)稱取聚乳酸PLA25份，聚丙烯接枝馬來(lái)酸酐4份，抗氧劑2,2’-硫代雙[3-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸乙酯]1份；將稱好的原料投入到SHR系列高速混合器SHR-300A中干混5min，主軸轉(zhuǎn)速750轉(zhuǎn)/分鐘；再將混合好的物料加入到雙螺桿擠出機(jī)的加料斗中，用強(qiáng)制喂料機(jī)將羅布麻纖維加入擠出機(jī)中，控制纖維重量份數(shù)為70份，經(jīng)熔融擠出、造粒成復(fù)合材料。其中，螺桿各加溫區(qū)溫度設(shè)置分別為：一區(qū)：100℃；二區(qū)：190℃；三區(qū)：200℃；四區(qū)：200℃；機(jī)頭：205℃；物料在擠出機(jī)中停留時(shí)間4min，壓力為11MPa。對(duì)比例2按重量份數(shù)稱取聚乳酸PLA40份，聚丙烯接枝馬來(lái)酸酐6份，抗氧劑2,2’-硫代雙[3-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸乙酯]0.5份；將稱好的原材料投入到SHR系列高速混合器SHR-300A中干混5min，主軸轉(zhuǎn)速750轉(zhuǎn)/分鐘；再將混合好的物料加入到雙螺桿擠出機(jī)的加料斗中，用強(qiáng)制喂料機(jī)將羅布麻纖維加入擠出機(jī)中，控制纖維重量份數(shù)為53.5份，經(jīng)熔融擠出、造粒成復(fù)合材料。其中，螺桿各加溫區(qū)溫度設(shè)置分別為：一區(qū)：100℃；二區(qū)：190℃；三區(qū)：200℃；四區(qū)：200℃；機(jī)頭：205℃；物料在擠出機(jī)中停留時(shí)間3min，壓力為10MPa。性能測(cè)試：拉伸強(qiáng)度按GB/T1040標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢驗(yàn)。試樣類型為I型，樣條尺寸（mm）：170（長(zhǎng)）×（20±0.2）（端部寬度）×(4±0.2)（厚度），拉伸速度為50mm/min；彎曲強(qiáng)度和彎曲模量按GB/T9341標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢驗(yàn)。試樣類型為試樣尺寸（mm）：（80±2）×（10±0.2）×(4±0.2)，彎曲速度為20mm/min；缺口沖擊強(qiáng)度按GB/T1043標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢驗(yàn)。試樣類型為I型，試樣尺寸（mm）：（80±2）×（10±0.2）×(4±0.2)；缺口類型為A類，缺口剩余厚度為3.2mm。熔融指數(shù)按GB/T3682標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢測(cè)。出料口直徑2.095毫米，測(cè)試溫度230℃，試驗(yàn)負(fù)荷2.16kg。實(shí)施例1~4的配方及制得的復(fù)合材料性能見表2：表2實(shí)施例1實(shí)施例2實(shí)施例3實(shí)施例4聚乳酸PLA30254029.3聚苯醚PPO40602025聚苯乙烯PS19.71033.540間規(guī)聚苯乙烯接枝惡唑啉1065間規(guī)聚苯乙烯接枝甲基丙烯酸縮水甘油酯42,2’-硫代雙[3-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸乙酯]0.30.7N,N’-1,6-亞己基-二-［3,5-二叔丁基-4-羥基苯丙酰胺］10.5拉伸強(qiáng)度（MPa）74816970.5彎曲強(qiáng)度（MPa）149167136141彎曲模量（GPa）6.307.145.716.05缺口沖擊強(qiáng)度（KJ/m2）10.812.69.59.8熔融指數(shù)（g/10min）8.06.310.69.6對(duì)比例1~2的配方及制得的復(fù)合材料性能見表3：表3對(duì)比例1對(duì)比例2聚乳酸PLA2540羅布麻纖維7053.5聚丙烯接枝馬來(lái)酸酐462,2’-硫代雙[3-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸乙酯]10.5拉伸強(qiáng)度（MPa）7061彎曲強(qiáng)度（MPa）134119彎曲模量（GPa）5.804.78缺口沖擊強(qiáng)度（KJ/m2）7.75.7熔融指數(shù)（g/10min）4.65.4從表2和表3對(duì)比可以看出，本發(fā)明的PLA/PPO/PS復(fù)合材料體系是一種具有高剛性、高韌性、優(yōu)異的熔體流動(dòng)性的復(fù)合材料體系，各項(xiàng)性能均優(yōu)于天然植物纖維增強(qiáng)聚乳酸復(fù)合材料。以上對(duì)本發(fā)明所提供的一種高剛性PLA/PPO/PS復(fù)合材料及其制備方法進(jìn)行了詳細(xì)介紹，本申請(qǐng)中應(yīng)用了具體個(gè)例對(duì)本發(fā)明的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說(shuō)明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想；同時(shí)，對(duì)于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在具體實(shí)施方式及應(yīng)用范圍上均會(huì)有改變之處，綜上所述，本說(shuō)明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對(duì)本發(fā)明的限制。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3