CN102206407B - 一种可生物降解免喷涂美学树脂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种可生物降解免喷涂美学树脂及其制备方法，组合物原料包括的组分及重量份数为：聚乳酸树脂10~80份，聚甲基丙烯酸甲酯20~70份，抗冲改性剂0~30份，抗氧剂0.1~0.8份，润滑剂0.1~2.0份，金属颜料0~3.0份，珠光颜料0~3.0份。以上原料在60℃烘箱中干燥5~8h，然后加入一定比例的偶联剂处理过的金属颜料或珠光颜料，经高混机预混后，通过双螺杆挤出机进行熔融挤出，再经冷却后造粒。所得产品除具有良好的金属光泽效果，其注塑产品力学性能与热学性能优良，外观靓丽无流痕，并且可生物降解，可用于制造对表观要求较高的家电、办公产品的外观部件。
Description
技术领域
本发明涉及一种树脂组合物及其制备方法，尤其是涉及一种可生物降解免喷涂美学树脂及其制备方法。
背景技术
免喷涂金属效果树脂无需喷涂就可达到喷涂的珠光、闪烁珠光效果，不产生对环境有毒有害的气体、粉尘等污染物质，因此在生产过程中真正实现节能减排。由此可见，免喷涂金属效果树脂将拥有独特的优势，形成巨大的市场潜力。
常见的可制备美学树脂的塑料有PP、ABS、PMMA、ABS/PMMA、PS等，通过将铝粉颜料直接加入树脂基料中，可以实现金属效果，但在注塑过程中极易产生流痕等问题。这主要跟基体树脂和铝粉的亲和力有关：无机的铝粉颜料颗粒表面只有很少的羟基或羧基，而通常的树脂材料一般不具有能与其反应的基团，两者相容性差，在注塑强剪切条件下，铝粉颜料与基体树脂材料很难达到流动性一致，容易形成流痕。现有技术中已出现可降解的聚乳酸树脂的相关专利申请，比如公开号为 CN101948613A、 CN101914274A的中国发明专利申请，但是还没有发现可降解的金属效果的聚乳酸树脂。
可生物降解树脂聚乳酸具有通用型塑料的一般特征，如较高的刚性和强度，容易加工成型，适用于多种工艺条件。虽然PLA在常温下是一种脆性材料，其耐热温度较低，且其结晶形态会影响到其透明度，但可以通过以下手段对其进行改性：韧性改善方面，选用了表面具有活性反应基团的增韧剂，冲击强度提升明显，其溶解度参数与PLA相近，对于改善共混材料的相容性，解决熔接线、发雾等问题亦有帮助；同时，其折光指数与PLA相近，对PLA的透明度影响不大。耐热改性方面，通过添加耐热性的聚合物组分聚甲基丙烯酸甲酯，能与PLA完全相容，既能有效提高耐热性能，又不影响材料的透明度。
因此，选择将上述改性PLA用作金属效果树脂基料，将不仅能达到可生物降解的环保优势，且能利用基体树脂组分中的增韧剂具有表面活性基团的特点，增强基体树脂与金属颜料的粘结力，有效降低流痕风险。同时，通过对金属颜料或珠光颜料进行表面活化处理，进一步将流痕产生的可能性降至更低。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术中的上述不足，提供一种可生物降解免喷涂美学树脂及其制备方法，将改性聚乳酸用作金属效果树脂基料，具有可生物降解的环保优势，同时增强基体树脂与金属颜料的粘结力，有效降低流痕风险。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现：
本发明提供一种可生物降解免喷涂美学树脂，该组合物包括的组分及各组分的重量份数如下：
聚乳酸树脂 10~80份
聚甲基丙烯酸甲酯 20~70份
抗冲改性剂 0~30份
金属颜料 0.1~3.0份
珠光颜料 0.1~3.0份
抗氧剂 0.1~0.8份
润滑剂 0.1~2.0份
所述的聚乳酸树脂为L-异构体或D-异构体，其重均分子量为70，000~500，000。
所述的聚甲基丙烯酸甲酯的重均分子量为50，000~250，000。
所述的抗冲改性剂为核壳结构，其中核层为丙烯酸酯类橡胶、有机硅橡胶或者两者的混合物；壳层为甲基丙烯酸丁酯与苯乙烯，且表面接枝有甲基丙烯酸缩水甘油酯聚合物。该冲击改性剂的粒径为100~400nm。
所述的金属颜料为铝粉、银粉、金粉、锌粉、铜粉中一种或几种。其形态包含为片状、银元状、棒状和球状，粒径为1um-300um，优选10um-100um。金属颜料表面包覆的基材可以是PE蜡、矿物油、EVA蜡、丙烯酸酯或苯乙烯-马来酸酐接枝共聚物中的一种。
所述的珠光颜料为天然鱼鳞珠光颜料、氯氧化铋结晶珠光颜料、云母涂覆珠光颜料、二氧化硅涂覆珠光颜料、硼酸铝盐涂覆珠光颜料、人造云母涂覆珠光颜料、氧化铋涂覆珠光颜料中的一种或几种混合物。其中优选云母涂覆珠光颜料，二氧化硅涂覆珠光颜料，人造云母涂覆珠光颜料，粒径为1um-150um，优选2um-50um。包覆珠光颜料表面的金属氧化物可以是一层或多层的金属氧化物，氧化铝(Al2O3)、二氧化锡(SnO2)、二氧化钛(TiO2)和氧化铁(Fe2O3)、氧化锑（Sb2O3）、氧化锌（ZnO）中的一种或多种组合物。
所述的抗氧剂包括亚磷酸酯类抗氧剂或受阻酚类抗氧剂，为市售抗氧剂168，以及抗氧剂1010或抗氧剂1076或抗氧剂245。
所述的润滑剂包括季戊四醇硬脂酸酯、聚乙烯蜡、乙撑双硬脂酰胺、硬脂酸盐或二甲基硅烷中的一种或几种。
本发明还提供一种可生物降解免喷涂美学树脂组合物的制备方法，该方法包括以下步骤：
（1）按照以下组分及各组分的重量份数准备原料：
聚乳酸树脂 10~80份
聚甲基丙烯酸甲酯 20~70份
高冲改性剂 0~30份
金属颜料 0.1~3.0份
珠光颜料 0.1~3.0份
抗氧剂 0.1~0.8份
润滑剂 0.1~2.0份
（2）以上原料在60℃烘箱中干燥5~8h；
（3）将偶联剂（KH550或KH560）用无水乙醇按照1：20的比例稀释，然后与金属颜料或珠光颜料按照重量比1：5进行混合，再将其置于高速混合机中搅拌处理3~10min，完成对铝粉颜料的表面预处理；
（4）将上述所有原料置于高混机中搅拌处理15~30min；
（5）将预混料通过双螺杆挤出机，控制温度为170~220℃，螺杆转速为200~600rpm进行熔融挤出，然后经冷却造粒，即得到一种可生物降解免喷涂美学树脂组合物。
与现有技术相比，本发明采用改性聚乳酸（PLA）用作金属效果树脂基料，同时，通过对金属颜料或珠光颜料进行表面活化预处理，将流痕产生的可能性降至很低。本发明所得产品除具有良好的金属光泽效果，其注塑产品力学性能与热学性能优良，外观靓丽无流痕，并且可生物降解，可用于制造对表观要求较高的家电、办公产品的外观部件。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明的技术方案作进一步的解释，但是以下的内容不用于限定本发明的保护范围。
实施例1
将左旋聚乳酸树脂40kg，核壳抗冲改性剂25kg，聚甲基丙烯酸甲酯树脂35kg，0.2kg抗氧剂IG-245、0.2kg抗氧剂168、0.7kg润滑剂EBS，在60℃烘箱中干燥5~8h；
将偶联剂（KH550）用无水乙醇按照1：20的比例稀释，然后与铝粉或珠光颜料按照重量比1：5进行混合，再将其置于高速混合机中搅拌处理3~10min，完成对铝粉颜料的表面预处理；
将上述已经过表面预处理的金属颜料0.5kg、珠光颜料0.3kg，与上述所有烘干后的原料一起加入到高速混合机中搅拌25分钟后出料，然后在长径比为36、直径为35mm的双螺杆挤出机中挤出造粒，挤出机的机筒温度为170~220℃，螺杆转速为200-600rpm。
实施例2
为了体现本发明采用改性聚乳酸的意义，特对比实施本例。
将左旋聚乳酸树脂100kg，0.2kg抗氧剂IG-245、0.2kg抗氧剂168，0.7kg润滑剂EBS，在60℃烘箱中干燥5~8h；
将偶联剂（KH560）用无水乙醇按照1：20的比例稀释，然后与铝粉或珠光颜料按照重量比1：5进行混合，再将其置于高速混合机中搅拌处理3~10min，完成对铝粉颜料的表面预处理；
将上述已经过表面处理的金属颜料0.5kg、珠光颜料0.3kg，与上述所有烘干后的原料一起加入到高速混合机中搅拌25分钟后出料，然后在长径比为36、直径为35mm的双螺杆挤出机中挤出造粒，挤出机的机筒温度为170~220℃，螺杆转速为400rpm。
实施例3
为了体现抗冲击改性剂表面活性基团对于流痕改善的意义，特对比实施本例。
将左旋聚乳酸树脂40kg，苯乙烯-丙烯酸丁酯-丙烯酸共聚物25kg，聚甲基丙烯酸甲酯树脂35kg，0.2kg抗氧剂IG-245、0.2kg抗氧剂168，0.7kg润滑剂EBS，在60℃烘箱中干燥5~8h；
将偶联剂（KH550或KH560）用无水乙醇按照1：20的比例稀释，然后与铝粉或珠光颜料按照重量比1：5进行混合，再将其置于高速混合机中搅拌处理3~10min，完成对铝粉颜料的表面预处理；
将上述已经过表面处理的金属颜料0.5kg、珠光颜料0.3kg，与上述所有烘干后的原料一起加入到高速混合机中搅拌25分钟后出料，然后在长径比为36、直径为35mm的双螺杆挤出机中挤出造粒，挤出机的机筒温度为170~220℃，螺杆转速为400rpm。
实施例4
为了体现金属和珠光颜料表面处理对于流痕的影响，特对比实施本例。
将左旋聚乳酸树脂40kg，核壳抗冲改性剂25kg，聚甲基丙烯酸甲酯树脂35kg，0.2kg抗氧剂IG-245、0.2kg抗氧剂168，0.7kg润滑剂EBS，在60℃烘箱中干燥5~8h；
将偶联剂（KH550或KH560）用无水乙醇按照1：20的比例稀释，然后与铝粉或珠光颜料按照重量比1：5进行混合，再将其置于高速混合机中搅拌处理3~10min，完成对铝粉颜料的表面预处理；
将已经过表面处理的金属颜料0.5kg、珠光颜料0.3kg，与上述所有烘干后的原料一起加入到高速混合机中搅拌25分钟后出料，然后在长径比为36、直径为35mm的双螺杆挤出机中挤出造粒，挤出机的机筒温度为170~220℃，螺杆转速为400rpm。
将上述实施例产品注塑成型为3.2mm厚色板，观察表面的流痕情况，测试结果见下表。
对于本发明所属技术领域的技术人员来说，在获知前述描述提供的教导之后，可以想到本发明的许多修改和其他实施方式。因此，应当理解本发明不应该限于披露的特定的具体实施方式，这些修改及其他具体实施方式包括的所附的权利要求范围内。尽管在文中使用了特定的术语，但他们仅以一般和描述性的意义被使用而不用于限制的目的，本发明的范围有权利要求书限定。
Claims (9)
1.一种可生物降解免喷涂美学树脂，其特征在于包括的组分及各组分的重量份数如下：
所述的抗冲改性剂为核壳结构，其中核层为丙烯酸酯类橡胶、有机硅橡胶或者两者的混合物；壳层为甲基丙烯酸丁酯与苯乙烯共聚物，且表面接枝有甲基丙烯酸缩水甘油酯聚合物，该冲击改性剂的粒径为100～400nm；
所述抗冲改性剂的重量份数为大于0小于等于30份。
2.根据权利要求1所述的一种可生物降解免喷涂美学树脂，其特征在于，所述的聚乳酸树脂为L-异构体或D-异构体，其重均分子量为70,000～500,000。
3.根据权利要求1所述的一种可生物降解免喷涂美学树脂，其特征在于，所述的聚甲基丙烯酸甲酯的重均分子量为50,000～250,000。
4.根据权利要求1所述的一种可生物降解免喷涂美学树脂，其特征在于，所述的金属颜料为铝粉、银粉、金粉、锌粉、铜粉中一种或几种，形态包含片状、银元状、棒状和球状，粒径为lμm～300μm，所述金属颜料表面包覆有基材，所述基材是PE蜡、矿物油、EVA蜡、丙烯酸酯或苯乙烯-马来酸酐接枝共聚物中的一种。
5.根据权利要求1所述的一种可生物降解免喷涂美学树脂，其特征在于，所述的珠光颜料为天然鱼鳞珠光颜料、氯氧化铋结晶珠光颜料、云母涂覆珠光颜料、二氧化硅涂覆珠光颜料、硼酸铝盐涂覆珠光颜料、人造云母涂覆珠光颜料、氧化铋涂覆珠光颜料中的一种或几种混合物，粒径为lμm～150μm；所述珠光颜料的表面包覆有一层或多层的金属氧化物，所述金属氧化物为氧化铝、二氧化锡、二氧化钛、氧化铁、氧化锑、氧化锌中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的一种可生物降解免喷涂美学树脂，其特征在于，所述的金属颜料粒径为10μm～100μm；所述的珠光颜料为云母涂覆珠光颜料、二氧化硅涂覆 珠光颜料以及人造云母涂覆珠光颜料中的一种或几种，粒径为2μm～50μm。
7.根据权利要求1所述的一种可生物降解免喷涂美学树脂，其特征在于，所述的抗氧剂为市售抗氧剂168、抗氧剂1010、抗氧剂1076或抗氧剂245。
8.根据权利要求1所述的一种可生物降解免喷涂美学树脂，其特征在于，所述的润滑剂包括季戊四醇硬脂酸酯、聚乙烯蜡、乙撑双硬脂酰胺、硬脂酸盐、二甲基硅烷中的一种或几种。
9.一种可生物降解免喷涂美学树脂组合物的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
(1)按照以下组分及各组分的重量份数准备原料：
(2)以上原料在60℃烘箱中干燥5～8h；
(3)将偶联剂KH550或KH560用无水乙醇按照1:20的比例稀释，然后与铝粉或珠光颜料按照重量比1:5进行混合，再将其置于高速混合机中搅拌处理3～lOmin，完成对铝粉或珠光颜料的预处理；
(4)将上述所有原料置于高混机中搅拌处理15～30min；
(5)将预混料通过双螺杆挤出机，控制温度为170～220℃,螺杆转速为200～600rpm进行熔融挤出，然后经冷却造粒，即得到一种可生物降解免喷涂美学树脂组合物；
所述的抗冲改性剂为核壳结构，其中核层为丙烯酸酯类橡胶、有机硅橡胶或者两者的混合物；壳层为甲基丙烯酸丁酯与苯乙烯共聚物，且表面接枝有甲基丙烯酸缩水甘油酯聚合物，该冲击改性剂的粒径为100～400nm；
所述抗冲改性剂的重量份数为大于0小于等于30份。
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