CN101434738A - 聚酯/聚乙烯/苯乙烯—丁二烯—苯乙烯嵌段共聚物废塑料合金材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种聚酯/聚乙烯/苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物废塑料合金材料，以聚酯、聚乙烯、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物为基材，加入相容剂等助剂，各组份的质量份数如下：PET：50～80；PE：10～30；SBS：10～15；相容剂：3～15；填料：6～20；抗氧剂：0～15；扩链剂：0～9；分散剂：0～9。将PET瓶片投入反应釜内，边搅拌边加温，然后依次加入扩链剂、PE瓶片、聚乙烯接枝马来酸酐和SBS、抗氧剂及分散剂以及填料，搅拌均匀后，进行挤出造粒。本发明取材方便、成本低、生产工艺简单，可向汽车、建筑、家用电器等工业领域提供性价比高的原材料，它可变废为宝，有效促进全社会循环经济的可持续发展。
Description
技术领域
本发明涉及一种高分子材料的制造技术领域，尤其是指以废聚对苯二甲酸乙二醇(简称聚酯或PET))、聚乙烯瓶、苯乙烯—丁二烯—苯乙烯嵌段共聚物为原料及助剂制备的高分子合金材料及其制备方法。
背景技术
随着我国饮料工业的蓬勃发展，聚酯、聚乙烯用于饮料包装也越来越广泛。当今世界上有近3/5的聚酯、聚乙烯用于饮料包装，由此，带来了大量废弃的饮料包装瓶，造成对环境的污染。随着石油原材料的大幅涨价和人们环保意识的不断提高，对废弃包装瓶、箱等资源的循环利用已成为企业降低原材料成本的重要途径。对废弃饮料瓶即聚酯、聚乙烯瓶的回收方法一般有化学回收和物理方法回收二种。目前大多数都是采用物理回收方法，回收后的聚酯多数用多数用于生产纺织用原材料或生产热胶、涂料和不饱和树脂。例如中国专利于2007年10月17日公开的申请号为“2007101100487.9”，“回用聚酯片纺高强低伸型短纤维的方法”，它是将回收来的废瓶片，经过先进的方法分拣出不同的杂质，再研磨成大小相近的瓶片，再用洗涤工艺进行清洗，然后混合干燥；再经挤出、过滤，最后纺制出达到用户要求的高强低伸型短纤维。也有文献介绍采用废聚酯、聚乙烯瓶片进行再生，重新作为包装材料。由于聚对苯二甲酸乙二醇具有较高的拉伸强度、刚度、硬度，良好的耐磨损性、耐蠕变性，并能在较宽的温度范围内保持这种良好的力学性能。缺点是它结晶速度慢，易氧化降解，变脆。聚乙烯具有密度大，结晶度高，刚度、拉伸强度和耐热性优良，电绝缘性和耐寒性好，吸水性小、稳定性好等优点，但易受氧化影响，硬度不高，制品易老化、开裂。聚酯、聚乙烯都是它们都是上好的化工原材料，但目前的回收利用是难以体现它们内在的利用价值，要把它备制成高分子合金材料，但由于技术上的原因，又难以实现。
发明内容
本发明的目的在于针对上述现有技术的缺陷和不足，为高分子材料领域提供一种以废塑料为原料制备的合金材料及其制备方法。
为实现上述目的本发明所采取的技术方案为：一种聚酯/聚乙烯/苯乙烯—丁二烯—苯乙烯嵌段共聚物废塑料合金材料，含有聚对苯二甲酸二乙醇(简称聚酯或代号PET)、聚乙烯(简称PE)、苯乙烯—丁二烯—苯乙烯嵌段共聚物(简称SBS)、相容剂、填料、抗氧剂、扩链剂、分散剂，所述各组份的质量份数如下：
(1)聚酯(PET)： 50～80；
(2)苯乙烯(PE)： 10～30；
(3)苯乙烯—丁二烯—苯乙烯嵌段共聚物(SBS)： 10～15；
(4)相容剂： 3～15；
(5)填料： 6～20；
(6)抗氧剂： 0～15；
(7)扩链剂： 0～9；
(8)分散剂： 0～9。
所述的填料为滑石粉、碳酸钙或白碳黑中的至少一种，其中滑石粉的粒度为800目～2000目，相对密度为2.7～2.8，水溶液的PH值为8.1。
所述的相容剂为聚乙烯接枝马来酸酐，其含量为1～20％。
所述的抗氧剂以[四(3.5—二叔丁基—4—羟基苯基)酸]季戊四醇酯为主抗氧剂，硫代二丙烯二月桂酯为抗氧助剂，主抗氧剂与抗氧助剂的质量比为：2：1。
所述的扩链剂为双恶唑啉。
所述的分散剂为硬脂酸酰胺。
上述高分子合金的制备方法及工艺步骤如下：将回收的聚酯瓶片和回收的聚乙烯瓶片、苯乙烯—丁二烯—苯乙烯嵌段共聚物、及相容剂、填料分别干燥后，按组分质量份数称量，先将聚酯瓶片投入带搅拌器的反应釜内，搅拌加温到50℃，然后边搅拌边依次加入扩链剂、聚乙烯瓶片、聚乙烯接枝马来酸酐和苯乙烯—丁二烯—苯乙烯嵌段共聚物，最后加入抗氧剂及分散剂以及填料，搅拌均匀后，投进挤出机，进行挤出造粒。
本发明用废弃聚对苯二甲酸乙二醇(聚酯)和聚乙烯及苯乙烯—丁二烯—苯乙烯嵌段共聚物为基材，加入相容剂等助剂制造的高分子合金材料，既具有聚酯较高的拉伸强度、刚度、硬度、良好的耐磨损性、耐蠕变性、并能在较宽的温度范围内保持良好的力学性能，又具备聚乙烯刚度、韧性好、耐低温、有较高的耐冲击强度，易成型加工等特点。在耐酸、耐碱、耐化学腐蚀性能远胜于金属合金材料。本发明取材方便、原料成本低、生产工艺简单，像重要的工程塑料丙烯腈-丁二烯和苯乙烯(ABS树脂)一样，可在汽车、建筑、家用电器和消费品等工业领域获得广泛的应用。特别是它可以变废为宝，有效促进全社会循环经济的可持续发展。
具体实施方式
本发明聚酯/聚乙烯/苯乙烯—丁二烯—苯乙烯嵌段共聚物高分子合金材料，含有聚对苯二甲酸二乙醇(聚酯)、聚乙烯(PE)、苯乙烯—丁二烯—苯乙烯嵌段共聚物(SBS)、相容剂、填料、抗氧剂、扩链剂、分散剂，其各组份的质量份数如下：
(1)聚酯(PET)： 50～80；
(2)苯乙烯(PE)： 10～30；
(3)苯乙烯—丁二烯—苯乙烯嵌段共聚物(SBS)： 10～15；
(4)相容剂： 3～15；
(5)填料： 6～20；
(6)抗氧剂： 0～15；
(7)扩链剂： 0～9；
(8)分散剂： 0～9。
所述的填料为滑石粉、碳酸钙或白碳黑中的至少一种，其中滑石粉的粒度为800目～2000目，相对密度为2.7～2.8，水溶液的PH值为8.1。所述的相容剂为聚乙烯接枝马来酸酐，其含量为1～20％。所述的抗氧剂以[四(3.5—二叔丁基—4—羟基苯基)酸]季戊四醇酯为主抗氧剂，硫代二丙烯二月桂酯为抗氧助剂，主抗氧剂与抗氧助剂的质量比为：2：1。所述的扩链剂为双恶唑啉。所述的分散剂为硬脂酸酰胺。
上述聚酯的固有粘度n＝0.65～1.10dl/g，密度为1.30～1.38；聚乙烯的分子量为1～100万，均聚密度为0.910～0.965。
上述高分子合金的制备方法及工艺步骤如下：先将回收的聚酯瓶片和回收的聚乙烯瓶片洗净凉干、然后将聚酯瓶片和回收的聚乙烯瓶片、苯乙烯—丁二烯—苯乙烯嵌段共聚物、及相容剂、填料分别按组分质量配比称量，再将上述回收的聚酯瓶片、聚乙烯瓶片、苯乙烯—丁二烯—苯乙烯嵌段共聚物和聚乙烯接枝马来酸酐、以及填料分别在100～120℃、75℃、70℃和120℃温度下干燥，干燥后的各物料含水量控制在0.02％g以内。
将聚酯瓶片投入带搅拌器的反应釜中，边搅拌边加温到50℃，然后在搅拌下依次加入扩链剂、聚乙烯瓶片、聚乙烯接枝马来酸酐和苯乙烯—丁二烯—苯乙烯嵌段共聚物，最后加入抗氧剂、填料以及分散剂，搅拌均匀后，投进挤出机，进行挤出造粒。
实施例1：(本实施例物料总量为100kg)
分别将回收的聚对苯二甲酸乙二醇瓶(PET)、聚乙烯(PE)瓶破碎成2～8mm片状、洗净、晾干。称取PET瓶片72kg以110℃真空干燥，称取PE瓶片9.1kg以75℃温度干燥；分别称取SBS共聚物与聚乙烯接枝马来酸酐9.1kg和2.7kg，用70℃温度干燥；称取1200目滑石粉5.4kg，以120℃干燥。干燥后的各物料含水量控制在0.02％g以内。
将干燥后的物料和其它助剂依次投入反应釜：先把聚酯(PET)投入带搅拌机的反应釜，边搅拌边加温至50℃，然后加入扩链剂双恶唑林0.4kg、聚乙烯瓶片混合均匀后，再加入相容剂聚乙烯接枝马来酸酐和苯乙烯—丁二烯—苯乙烯嵌段共聚物搅拌，再分别加入主抗氧剂[四(3.5—二叔丁基—4—羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯0.3kg，和抗氧助剂硫代二丙烯二月桂酯0.1kg、滑石粉、分散剂硬脂酸酰胺0.3kg，搅拌均匀。最后将所得混合物投入挤出温度在150℃～250℃双螺杆挤出机中，主机转速250γpm，喂料转速50γpm条件下，熔融、挤出造粒成高分子合金材料。本高分子合金材料在注塑前，需用120℃干燥2～3小时后方能使用。
本例1高分子合金材料的技术测试结果：
熔体流动速率 245℃ 2.16kg 85.5kg/10min；
IZOD冲击强度 1/4 Notched 56.7kg cm/cm；
弯曲强度 5mm/min 685.2kg/cm2；
弯曲模量 5mm/min 24380kg/cm2；
拉伸强度 50mm/min 497.6kg/cm2；
伸长率 50mm/min 17.7％；
洛氏硬度 1/4Notched 106R
上述各项性能和重要的工程塑料丙烯腈-丁二烯和苯乙烯(ABS树脂)技术性能基本一样。
实施例2：(本实施例物料总量为100kg)
称取聚醋瓶片40.3kg、聚乙烯瓶片22kg、苯乙烯—丁二烯—苯乙烯嵌段共聚物11kg、聚乙烯接枝马来酸酐的接枝物11kg、800目滑石粉14.6kg，按实施例1条件干燥。
物料干燥后，先把聚酯(PET)投入带搅拌机的反应釜，边搅拌边加温至50℃，然后加入扩链剂双恶唑林0.3kg和聚乙烯瓶片混合均匀后，再加入相容剂聚乙烯接枝马来酸酐和苯乙烯—丁二烯—苯乙烯嵌段共聚物搅拌，再分别加入主抗氧剂[四(3.5—二叔丁基—4—羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯0.3kg，和抗氧助剂硫代二丙烯二月桂酯0.1kg、滑石粉、分散剂硬脂酸酰胺0.4kg，搅拌均匀。最后将所得混合物投入挤出温度在170℃～255℃的双螺杆挤出机中，在主机转速300γpm，主喂料转速60γpm，侧喂料转速20γpm下，熔融、挤出造粒成高分子合金材料。产出的1材料在注塑前要用120℃干燥2～3小时后方能使用。本例2高分子合金材料的技术测试结果：
熔体流动速率 250℃ 2.16kg 95.2kg/10min；
IZOD冲击强度 1/4 Notched 65.6kg cm/cm；
弯曲强度 5mm/min 653.5kg/cm2；
弯曲模量 5mm/min 24491kg/cm2；
拉伸强度 50mm/min 485.2kg/cm2；
伸长率 50mm/min 21.1％；
洛氏硬度 1/4Notched 107R
上述各项性能和重要的工程塑料丙烯腈-丁二烯和苯乙烯(ABS树脂)技术性能基本一致。
实施例3：(本实施例物料总量为100kg)
称取聚对苯二甲酸乙二醇瓶片56.7kg、聚乙烯废料片16.2kg、苯乙烯—丁二烯—苯乙烯嵌段共聚物8.1kg和聚乙烯接枝马来酸酐5.7kg、1000目滑石粉12.2kg，用上述实施例1条件干燥。
物料干燥后，先把聚酯(PET)投入带搅拌机的反应釜，边搅拌边加温至50℃，然后加入扩链剂双恶唑林0.4kg、聚乙烯瓶片混合均匀后，再加入相容剂聚乙烯接枝马来酸酐和苯乙烯—丁二烯—苯乙烯嵌段共聚物搅拌，再分别加入主抗氧剂[四(3.5—二叔丁基—4—羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯0.24kg，和抗氧助剂硫代二丙烯二月桂酯0.16kg、滑石粉、分散剂硬脂酸酰胺0.3kg，搅拌均匀。
最后将搅拌均匀的物料在挤出温度150℃～240℃的双螺杆挤出机中，在主机转速350γpm，喂料转速70γpm中进行熔融、挤出造粒成高分子合金材料。备制的材料在注塑前应用120℃干燥2～3小时后方能使用。
本例3高分子合金材料的技术测试结果如下：
熔体流动速率 260℃ 2.16kg 114.6kg/10min；
IZOD冲击强度 1/4Notched 62.87kg cm/cm；
弯曲强度 5mm/min 718.2kg/cm2；
弯曲模量 5mm/min 24070kg/cm2；
拉伸强度 50mm/min 478.5kg/cm2；
伸长率 50mm/min 11.9％；
洛氏硬度 1/4 Notched 108R
上述各项性能和重要的工程塑料丙烯腈-丁二烯和苯乙烯(ABS树脂)技术性能基本相同。
从上述三个实施例所制得的材料测试结果可见，原料按不同组分的取值范围内混合，在基本相同的工艺条件下，经双螺杆挤出机熔融、混炼、剪切、造粒，所获得的高分子材料，其技术性能与重要的工程塑料丙烯腈-丁二烯和苯乙烯(ABS树脂)基本相同，可代用高价值的重要的工程塑料丙烯腈-丁二烯和苯乙烯(ABS树脂)。但本发明的废塑料合金材料具有优异的技术性能和成本非常低廉，经济价值非常高的特点。它的市场十分广阔。
Claims (8)
1、一种聚酯/聚乙烯/苯乙烯—丁二烯—苯乙烯嵌段共聚物废塑料合金材料，含有聚对苯二甲酸二乙醇(简称聚酯或PET)、聚乙烯(PE)、苯乙烯—丁二烯—苯乙烯嵌段共聚物(SBS)、相容剂、填料、抗氧剂、扩链剂、分散剂，其特征在于所述各组份的质量份数如下：
(1)聚酯(PET)： 50～80；
(2)苯乙烯(PE)： 10～30；
(3)苯乙烯—丁二烯—苯乙烯嵌段共聚物(SBS)： 10～15；
(4)相容剂： 3～15；
(5)填料： 6～20；
(6)抗氧剂： 0～15；
(7)扩链剂： 0～9；
(8)分散剂： 0～9。
2、根据权利要求1所述的聚酯/聚乙烯/苯乙烯—丁二烯—苯乙烯嵌段共聚物废塑料合金材料，其特征在于所述的填料为滑石粉、碳酸钙或白碳黑中的至少一种，其中滑石粉的粒度为800目～2000目，相对密度为2.7～2.8，水溶液的PH值为8.1。
3、根据权利要求1所述的聚酯/聚乙烯/苯乙烯—丁二烯—苯乙烯嵌段共聚物废塑料合金材料，其特征在于所述的相容剂为聚乙烯接枝马来酸酐，其含量为1～20％。
4、根据权利要求1所述的聚酯/聚乙烯/苯乙烯—丁二烯—苯乙烯嵌段共聚物废塑料合金材料，其特征在于所述的抗氧剂以[四(3.5—二叔丁基—4—羟基苯基)酸]季戊四醇酯为主抗氧剂，硫代二丙烯二月桂酯为抗氧助剂，主抗氧剂与抗氧助剂的质量比为：2：1。
5、根据权利要求1所述的聚酯/聚乙烯/苯乙烯—丁二烯—苯乙烯嵌段共聚物废塑料合金材料，其特征在于所述的扩链剂为双恶唑啉。
6、根据权利要求1所述的聚酯/聚乙烯/苯乙烯—丁二烯—苯乙烯嵌段共聚物废塑料合金材料，其特征在于所述的分散剂为硬脂酸酰胺。
7、根据权利要求1～6所述的聚酯/聚乙烯/苯乙烯—丁二烯—苯乙烯嵌段共聚物废塑料合金材料的制备方法，其特征在于：将回收的聚酯瓶片和聚乙烯瓶片，苯乙烯—丁二烯—苯乙烯嵌段共聚物、及相容剂、填料分别干燥后，按组分质量份数称量，先将聚酯瓶片投入带搅拌器的反应釜内，边搅拌边加温到50℃，然后在搅拌下依次加入扩链剂、聚乙烯瓶片、聚乙烯接枝马来酸酐和苯乙烯—丁二烯—苯乙烯嵌段共聚物、抗氧剂、分散剂以及填料，搅拌均匀后，投进挤出机，进行挤出造粒。
8、根据权利要求7所述的聚酯/聚乙烯/苯乙烯—丁二烯—苯乙烯嵌段共聚物废塑料合金材料的制备方法，其特征在于所述上述回收的聚酯瓶片、聚乙烯瓶片、苯乙烯—丁二烯—苯乙烯嵌段共聚物和聚乙烯接枝马来酸酐、以及滑石粉分别在100～120℃、75℃、70℃和120℃温度下干燥，干燥后的各物料含水量控制在0.02％g以内。
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