汽車部件用聚乳酸組合物制造技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種具有改進(jìn)的耐熱性和改善的耐沖擊性的聚乳酸組合物。具體地，在公開的聚乳酸組合物中，通過混合30～80重量％的聚酮和10～40重量％的改性橡膠而改善沖擊強(qiáng)度和耐熱性。公開的聚乳酸組合物不僅表現(xiàn)出極佳的耐熱性、耐化學(xué)性、耐燃料滲透性、耐磨性等，而且具有改善的耐沖擊性和改進(jìn)的耐熱性。因此采用聚乳酸作為車輛的內(nèi)部/外部零部件的生物塑料是可行的。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及具有改進(jìn)的耐熱性和改善的耐沖擊性的聚乳酸組合物。更具體地，本專利技術(shù)涉及聚乳酸組合物，其沖擊強(qiáng)度和耐熱性通過聚酮和改性橡膠的混合物而改善。
技術(shù)介紹
聚乳酸是通過乳酸單體的合成而制得的聚合物，其中乳酸通過從玉米等提取的淀粉等的發(fā)酵而得到，且是一種可再生資源。當(dāng)將聚乳酸應(yīng)用到車輛的內(nèi)部或外部部件時(shí)，聚乳酸的耐熱性、耐沖擊性和耐水解性必須要加以改進(jìn)。聚酮是由一氧化碳、乙烯和丙烯單體的聚合得到的三元共聚物，相比于一般的工程塑料材料例如聚酰胺、聚酯、和聚碳酸酯，制造聚酮需要更廉價(jià)的原材料和聚合工藝。同時(shí)，已知聚酮具有極佳的耐熱性、耐化學(xué)性、耐燃料滲透性、耐磨性等。需要石油資源作為原料的傳統(tǒng)聚合物材料在使用后進(jìn)行焚化時(shí)會(huì)增加空氣中的二氧化碳濃度。然而，即使聚乳酸通過焚化或生物降解釋放二氧化碳，釋放的二氧化碳是來源于空氣。因此，聚乳酸是真正不增加空氣中二氧化碳濃度的可循環(huán)材料，因?yàn)槠溽尫诺亩趸紒碓从诳諝狻Ｈ欢廴樗嵩谀蜎_擊強(qiáng)度上很弱。因此，為了將聚乳酸用作例如車的內(nèi)部/外部材料的結(jié)構(gòu)性材料，已經(jīng)進(jìn)行了通過例如天然纖維的硬化劑來克服其缺點(diǎn)的研究(T.1nho 和Y. Kageyama, SAE 2004-01-0730)。在一些汽車公司，已經(jīng)將聚乳酸/天然纖維的復(fù)合物應(yīng)用到零部件例如備用輪胎罩上。但是，該復(fù)合物具有被潮氣吸收所水解的缺陷，引起其物理特性的降低。同時(shí)，為了改善聚乳酸的耐熱性，已經(jīng)進(jìn)行了很多將聚乳酸與聚碳酸酯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚丙烯等混合的研究。然而，還沒有獲得顯著的效果。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)提供一種適用于汽車部件的聚乳酸組合物，其中該聚乳酸組合物的耐熱性和耐沖擊性都被有效改進(jìn)。一方面，本專利技術(shù)提供聚乳酸組合物，其包括10 50重量％的聚乳酸、30 80重量％的聚酮、和10 40重量％的改性橡膠。本專利技術(shù)的聚乳酸組合物不僅展現(xiàn)出極佳的耐化學(xué)性、耐燃料滲透性、耐磨性等，而且具有改善的耐沖擊性和改進(jìn)的耐熱性。因此，采用聚乳酸作為車輛的內(nèi)部/外部零部件的生物塑料是可行的。此外，預(yù)期聚乳酸的應(yīng)用可以延展到環(huán)境友好型材料的領(lǐng)域。附圖說明本專利技術(shù)的以上和其他特征將參考在附圖中說明的某些示例性實(shí)施方式來詳細(xì)描述，該實(shí)施方式在下文中僅以示例的方式給出，因此不限制本專利技術(shù)，其中圖1是示出根據(jù)本專利技術(shù)的一個(gè)示例性實(shí)施方式的聚乳酸與改性橡膠之間的化學(xué)鍵合反應(yīng)的示意圖。應(yīng)該理解的是，所附附圖不必要成比例，而是呈現(xiàn)出闡明本專利技術(shù)基本原理的各種優(yōu)選特征的略微簡化的表示。本文中公開的本專利技術(shù)的具體設(shè)計(jì)特征包括，例如具體尺寸、取向、位置和形狀，將部分地由具體的既定應(yīng)用和使用環(huán)境來決定。具體實(shí)施方式下面將詳細(xì)地參照本專利技術(shù)的各個(gè)實(shí)施方式，其實(shí)例圖示在附圖中，并在下文加以說明。盡管本專利技術(shù)將結(jié)合示例性實(shí)施方式進(jìn)行描述，但應(yīng)當(dāng)理解，本說明書無意于將本專利技術(shù)局限于這些示例性實(shí)施方式。相反，本專利技術(shù)不僅要涵蓋這些示例性實(shí)施方式，還要涵蓋各種替換方式、變化方式、等同方式和其它實(shí)施方式，其均可以包括在由所附權(quán)利要求限定的本專利技術(shù)的精神和范圍之內(nèi)。應(yīng)該理解的是本文用到的術(shù)語“車輛”或者“車輛的”或其他相似的術(shù)語一般包括所有發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)的機(jī)動(dòng)車輛，例如載客汽車，包括運(yùn)動(dòng)型多功能車(SUV)、公共汽車、卡車、各種商用車；包括各種船和艇在內(nèi)的水運(yùn)工具；飛行器等，而且包括混合動(dòng)力車、電動(dòng)車、插電式混合電動(dòng)車、氫動(dòng)力車和其他替代燃料車(例如，從非石油類資源得來的燃料)。 本文中提到的混合動(dòng)力車是具有兩種或更多種動(dòng)力來源的車，例如同時(shí)為汽油動(dòng)力和電動(dòng)力的車。在下文中，本專利技術(shù)將進(jìn)行更詳細(xì)的說明。本專利技術(shù)已經(jīng)做出努力來改進(jìn)聚乳酸的有所欠缺的物理特性(例如耐熱性、耐沖擊性、耐水解性)。本專利技術(shù)的組合物通過調(diào)制聚乳酸與聚酮和改性橡膠來制備，更詳細(xì)地，通過混合和調(diào)制10 50重量％的聚乳酸與30 80重量％的聚酮和10 40重量％的改性橡膠。本文中，聚酮和改性橡膠的混合可以同時(shí)改善耐熱性和耐沖擊性。在本專利技術(shù)中，優(yōu)選將聚乳酸包括在10 50重量％的范圍內(nèi)。當(dāng)聚乳酸的含量少于 10重量％時(shí)，由于聚乳酸在組合物中的含量少，組合物不可用作生物塑料。另一方面，當(dāng)聚乳酸的含量大于50重量％時(shí)，材料在注模中的凝固速率太低，從而降低生產(chǎn)線的生產(chǎn)率。 同時(shí)，在本專利技術(shù)中，優(yōu)選聚酮包括在30 80重量％的范圍內(nèi)。當(dāng)聚酮的含量少于 30重量％時(shí)，對(duì)耐熱性無顯著效果，因此沒有改進(jìn)耐熱性。另一方面，當(dāng)聚酮的含量大于80 重量％時(shí)，由于聚乳酸在組合物中的含量低，組合物不可用作生物塑料。同時(shí)，在本專利技術(shù)中，優(yōu)選改性橡膠包括在10 40重量％的范圍內(nèi)。當(dāng)改性橡膠的含量少于10重量％時(shí)，僅獲得對(duì)耐沖擊性的不顯著效果。另一方面，當(dāng)改性橡膠的含量高于40重量％時(shí)，改性橡膠之間的鍵合增加，而非改型橡膠與聚乳酸之間的鍵合。在這種情況下，無法達(dá)到和改性橡膠的投入量成比例的沖擊性-改性效果，同時(shí)還降低了產(chǎn)品的撓曲模量。如圖1所示，聚乳酸化學(xué)鍵合到改性橡膠上。本文中化學(xué)鍵合可以部分地發(fā)生在改性橡膠之間，但是該鍵合對(duì)聚乳酸組合物的沖擊性改性沒有影響。在本專利技術(shù)中，改性橡膠優(yōu)選為馬來酸酐改性的橡膠或縮水甘油基改性的橡膠。馬來酸酐改性的橡膠的例子可以包括 MA-g-EPR、MA-g-EOR、MA-g-EPDM、MA-g-SEBS、MA-g-SEPS、乙烯-丙烯酸正丁酯-馬來酸酐等，縮水甘油基改性的橡膠的例子可以包括乙烯-丙烯酸正丁酯-甲基丙烯酸縮水甘油酯、乙烯/甲基丙烯酸縮水甘油酯/乙酸乙烯酯等。根據(jù)本專利技術(shù)的聚乳酸組合物在耐熱性、耐沖擊性及其總的機(jī)械性能上都是極佳的，因此適用于汽車部件例如中央儀表盤、控制臺(tái)罩、門把手或后擋板裝飾。實(shí)施例下列的實(shí)施例舉例說明本專利技術(shù)且并不意在限制本專利技術(shù)。實(shí)施例1 3和比較例I 4根據(jù)表I記錄的組合物，混合原材料并用同向雙螺桿擠壓機(jī)于230°C熔融共混，并碼垛堆積(palletized)。之后，碼垛堆積的材料于235°C注模以提供測試樣品。根據(jù)下述的測試方法，將如上所述制成的測試樣品用來測試特性，得到的結(jié)果記錄在表I中。(I)撓曲模量、撓曲強(qiáng)度根據(jù)ASTM D 790于室溫進(jìn)行測定，測試片的尺寸是 127X12. 7X6. 4mm，測試速度是 10mm/min。(2)抗拉強(qiáng)度根據(jù)ASTM D 638進(jìn)行測定，測試片是Type 1，測試速度是50mm/ min。(3) IZOD沖擊強(qiáng)度根據(jù)ASTM D 256于室溫和低溫(_30°C )進(jìn)行測定，通過使用尺寸為63. 5X12. 7X6. 4mm的有凹口的測試片。(4) HDT :在4. 6kg/cm2的條件下根據(jù)ASTM-D648進(jìn)行測試。 表I混合重量比撓曲模量 (MPa)撓曲強(qiáng)度 (MPa)HDT (0C)IZOD 沖擊強(qiáng)度室溫(J/m)聚酮聚乳酸改性橡膠比較例I100OO19796820670比較例2O100O35291185528比較例36535O24308018025比較例46133624007817520實(shí)施例158311123107117038實(shí)施例252291921906516047實(shí)施例348262619906215260如以上實(shí)施例和比較例所見，包含聚乳酸/聚酮/改性橡膠的混合物的本本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種聚乳酸組合物，包括10～50重量％的聚乳酸、30～80重量％的聚酮、和10～40重量％的改性橡膠。

【技術(shù)特征摘要】
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【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：李椿洙，李珉熙，樸鳳鉉，金鐘活，尹圣均，姜秉局，李根圭，李宗，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：現(xiàn)代自動(dòng)車株式會(huì)社，株式會(huì)社曉星，株式會(huì)社德詩科，
類型：發(fā)明
國別省市：