[发明专利]一种制备汽车仪表板聚乳酸专用料的方法

说明书

技术领域

本发明属于材料科学中的高分子复合材料领域，涉及一种利用核壳聚合物改性聚乳酸并制备汽车仪表板专用料的方法。根据本发明方法所制备的聚乳酸汽车仪表板专用料，解决了传统汽车仪表板不易降解的、增韧组分在材料体系内分散性差的问题。本发明所涉及方法操作简便、制备材料的性能可控性强，适用于实验室制备及企业产业化生产，环保、低碳。 

背景技术

21世纪，是低碳经济的时代，可持续发展成为主题，环保理念深入人心，国家政策导向也开始将重点放在环保方面。汽车及塑料行业成为峰尖浪头，2009年开始，我国成为了汽车及塑料的生产与消费第一大国。在国际环保形势压力下，我国以开始大力发展易降解塑料-生物塑料，聚乳酸行业得到了长足的发展。无论在聚乳酸合成工业，还是加工改性行业，聚乳酸(PLA)技术日趋成熟。然而，聚乳酸由于其结果的特殊性，在韧性、抗老化性等方面存在不足，而传统改性方法无论是纳米粒子填充还是弹性体填充都难以保证性能稳定，同时大幅度降低了PLA材料原有的耐热性、高透明性、高刚性及易降解性。核壳技术的引入成为了解决以上难题的办法。将一种与聚乳酸亲和力较高的壳层单体，包覆弹性体或无机纳米粒子，使填充组分保证分散性的同时，大大提高了其与聚乳酸体系的亲和力，最终使材料整体性能达到最优。 

发明内容：

本发明所涉及方法是通过向聚乳酸体系内引入核壳聚合物粒子，进而达到保持体系原有力学性能、热学性能、流体性能及透明性的同时，大幅度提高聚乳酸体系韧性；同时，向体系内添加抗老化剂等助剂，提高聚乳酸材料抗老化性。最终制备出易降解、抗冲击及抗老化的汽车仪表板聚乳酸专用料。本方法引入的核壳聚合物粒子，其壳层单体是基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯中的一种，这种壳层单体与聚乳酸有很好的亲和力；核层单体是丙烯酸丁酯、丙烯酸乙酯、苯乙烯、乙烯中的一种，其抗冲击及断裂伸长率方面具有优异的性能。 

在核壳聚合物制备阶段，通过对过程中的温度、体系张力、反应时间(包括成核时间及壳层包覆时间)、壳层及核层单体添加量这几种条件的控制，最终制备出粒径分布均匀(粒径分布区间：80～130nm)、分散性高、壳层包覆完全的纳米级核壳聚合物粒子。 

在核壳聚合物载体制备过程中，将一定比例(30～70份)的核壳聚合物粒子与聚乳酸原料，添加表面活性剂(0.5～3份)、偶联剂(0.5～5份)，充分搅拌混合，干燥12h，然后经双螺杆挤出机挤出切粒，经水冷、风冷、切粒、干燥后，得到核壳聚合物载体。 

最后，将事先干燥12h以上的聚乳酸树脂，与核壳聚合物载体以一定添加比例(5～30％)，经高混机共混，双螺杆机挤出、切粒、风干，最终获得汽车仪表板聚乳酸专用料。通过此专用料加工而成的汽车仪表板内饰件，强度及韧性均衡，易降解，可应用于新能源汽车领域。 

附图说明：

附图1是生产工艺流程图。 

具体实施方式：

一、核壳聚合物制备 

取一定浓度(5～20％)的缓冲溶液，通入保护气(N₂)加入0.5～3份的乳化剂、30～70核层单体，30℃下搅拌15～30min，缓慢升温至65～80℃，然后滴入0.1～3份的引发剂过硫酸钾，30～60min内滴加完全(可通过蠕动泵精确控制滴加速度)，保持搅拌速度在100～300r/min，反应3小时，而后冷却至40℃熟化3小时，之后升高至65～80℃，同时滴加壳层单体(30～70份)、乳化剂(0.5～3份)及引发剂(0.1～3份)，30～60min内滴加完全，完全滴加完毕后继续反应4小时，缓慢冷却至室温，经过滤、破乳、风干后得到核壳聚合物粒子。 

二、核壳聚合物载体制备 

将充分干燥除水后的核壳聚合物(30～70份)及聚乳酸树脂(30～70份)，添加一定量的偶联剂(0.5～5份)及表面活性剂(0.5～3份)，高混机共混，经双螺杆挤出机挤出、冷却、切粒、干燥，得到核壳聚合物载体。工艺参数如下： 

机筒温度：    40～50℃ 

螺杆温度：    160～190℃ 

机头温度：    150～180℃ 

螺杆转数：    80～120r/min 

喂料转数：    3～6r/min 

真空排气压力：0.05～0.1MPa 

冷却水温：    40～50℃ 

切粒机速度：   150～240r/min 

三、聚乳酸树脂与核壳聚合物载体共混挤出