CN101519523A - 一种高韧性聚对苯二甲酸乙二醇酯合金材料及其制备方法 - Google Patents

一种高韧性聚对苯二甲酸乙二醇酯合金材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种高韧性聚对苯二甲酸乙二醇酯合金材料及其制备方法。该合金材料组成及重量份配比为聚对苯二甲酸乙二醇酯为80－90份；聚烯烃弹性体为10－20份；乙烯基多官能团单体为1－7份；复合助剂为2－10份。其制备方法如下：将PET和聚烯烃弹性体烘干后，与乙烯基多官能团单体、复合助剂按比例混合均匀，然后从双螺杆挤出机中熔融共混造粒，挤出温度为220－265℃，机头温度为250℃，粒料干燥至水分含量小于1.5‰之后，在N2保护下用Co－60源或电子加速器辐照，从而制得一种高韧性聚对苯二甲酸乙二醇酯合金材料。该材料极大改善了冲击和断裂韧性能，本发明配方及工艺简单，大大降低了成本，产品也可以反复加工成型。其中，拉伸强度为37.9MPa，裂伸长率为235％，拉伸弹性模量为1196MPa，Izod缺口冲击强度为55.5kJ/m2。

Description

一种高韧性聚对苯二甲酸乙二醇酯合金材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种高韧性聚对苯二甲酸乙二醇酯合金材料及其制备方法。
背景技术
聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)，是乳白色或浅黄色、高度结晶的聚合物，表面平滑有光泽。PET具有高强度、高刚性、好的耐热性、耐化学药品性，优良的尺寸稳定性，价格便宜，并且可以再生利用，因此成为工程材料领域的开发热点。但是，PET冲击性能差，结晶速率慢，成型加工困难，模塑温度高，生产周期长，使得PET作为工程塑料的应用受到了很大限制。
为了提高PET的韧性，国内外专家都做了很多研究工作。传统的方法是使用橡胶来增韧PET，并使用特殊的相间增容剂来提高橡胶与PET之间的界面相容性，以获得高韧性PET。如2002年聚合物杂志(Polymer 2002，43：5679-5691)发表的论文中，研究者用乙丙橡胶对PET进行增韧，采用乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物做相间增溶剂，并取得了良好的效果。2005年聚合物检测杂志(Polymer Testing2005，24：863-872)的论文中，作者用马来酸酐接枝的SEBS对PET进行增韧，也获得了韧性得到较大改善的树脂材料。
这些传统的增韧方法的核心技术就是合适的相间增溶剂的制备与使用。虽然这些方法有效地改善了PET的冲击性能，但是这些高分子增容剂和带有特殊官能团的增韧剂是需要提前制备的，这势必会提高PET合金的生产成本。
发明内容
本发明的目的是在不添加相间增容剂的条件下，利用辐射技术制备一种高韧性的PET合金材料，从而拓宽PET在工程材料领域的应用范围。
本发明提供的一种高韧性聚对苯二甲酸乙二醇酯合金材料的原料组成及重量份配比如下：
聚对苯二甲酸乙二醇酯为80-90份；聚烯烃弹性体为10-20份；乙烯基多官能团单体为1-7份；复合助剂为2-10份；
所述的聚烯烃弹性体为乙烯辛烯共聚物(POE)、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物(SBS)、氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物(SEBS)、三元乙丙橡胶(EPDM)、天然橡胶(NR)、丁苯橡胶(SBR)、丁腈橡胶(NBR)和丁基橡胶(IR)中的一种或混合物；
所述的乙烯基多官能团单体为三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)、季戊四醇三丙烯酸酯(PETA)或三烯丙基异氰脲酸酯(TAIC)；或者，高沸点的聚乙二醇二丙烯酸酯-200(PEGDA-200)和邻苯二甲酸二乙二醇二丙烯酸酯(PDD的一种；
所述的复合助剂为成核剂和热稳定剂的混合物，成核剂：热稳定剂的重量份比1：1-9份；
所述的无机成核剂为氮化硼、滑石粉或纳米碳酸钙；所述的热稳定剂为3，5-二叔丁基-4-羟基苄基磷酸二乙酯、β-(4-羟基-3，5-二叔丁基苯基)丙酸正十八酯或亚磷酸三苯酯；
一种高韧性聚对苯二甲酸乙二醇酯合金材料的制备方法，其特征在于步骤和条件如下：
按重量份配比，将PET和聚烯烃弹性体烘干后，与乙烯基多官能团单体、复合助剂混合均匀，然后用双螺杆挤出机中熔融共混造粒，挤出温度为220-265℃，机头温度为250℃，得到的粒料干燥至水分含量小于1.5‰之后，在N2保护下用Co-60源或电子加速器辐照，所述的辐射剂量为10-150kGy，最佳为10-30kGy，制得一种高韧性PET合金材料。
有益效果：本发明提供了一种高韧性聚对苯二甲酸乙二醇酯合金材料及其制备方法。由于采用辐射的方法，改善PET和弹性体之间的相容性，从而提高PET的冲击强度。共混体系中的乙烯基多官能团单体经辐照后，会产生大量自由基，这些自由基与辐照产生的聚合物自由基相结合，可以在共混物界面处形成接枝或交联物质，而这些物质可以起到相间增容剂的作用，从而改善体系的相容性。
本发明产品提高了PET的韧性和冲击强度，成型工艺简单，而且材料可以反复加工成型。其技术数据及检测方法如下
项目(单位)              本发明的材料         测试方法
拉伸强度(MPa)           37.9                 GB/T 1040.2
拉伸弹性模量(MPa)       1196                 GB/T 1040.2
断裂伸长率(％)          235                  GB/T 1040.2
Izod缺口冲击强度(MPa)   55.5                 GB/T 1843
具体实施方式
实施例1
称量850g PET和150g POE，将PET和POE烘干后与15g TMPTA、10g氮化硼和10g 3，5-二叔丁基-4-羟基苄基磷酸二乙酯混合均匀，然后用双螺杆挤出机中熔融共混造粒，挤出温度为255℃，机头温度为250℃，挤出的物料经活水冷却后切粒，得到母料；母料干燥至含水量小于1.5‰后，在N2保护下用Co-60源辐照，剂量为10kGy、30kGy、50kGy、100kGy、150kGy。其力学性能如表1所示。
表1：辐照后，PET合金材料力学性能变化
Figure A200910066744D00071
实施例2
称量800g PET和200g SBS，将PET和SBS烘干后与10g PETA、10g滑石粉和20g 3，5-二叔丁基-4-羟基苄基磷酸二乙酯混合均匀，然后用双螺杆挤出机中熔融共混造粒，挤出温度为240℃，机头温度为250℃，挤出的物料经活水冷却后切粒，得到母料；母料干燥至含水量小于1.5‰后，在N2保护下用Co-60源辐照，剂量为10kGy、30kGy、50kGy、100kGy、150kGy。其力学性能如表2所示。
表2：辐照后，PET合金材料力学性能变化
Figure A200910066744D00072
实施例3
称量900g PET和100g SEBS，将PET和SEBS烘干后与60g TAIC、10g纳米碳酸钙和40g 3，5-二叔丁基-4-羟基苄基磷酸二乙酯混合均匀，然后用双螺杆挤出机中熔融共混造粒，挤出温度为265℃，机头温度为250℃，挤出的物料经活水冷却后切粒，得到母料；母料干燥至含水量小于1.5‰后，在N2保护下用Co-60源辐照，剂量为10kGy、30kGy、50kGy、100kGy、150kGy。其力学性能如表3所示。
表3：辐照后，PET合金材料力学性能变化
Figure A200910066744D00081
实施例4
称量850g PET和150g EPDM，将PET和EPDM烘干后与70g
PEGDA-200、10g氮化硼和90g β-(4-羟基-3，5-二叔丁基苯基)丙酸正十八酯混合均匀，然后用双螺杆挤出机中熔融共混造粒，挤出温度为255℃，机头温度为250℃，挤出的物料经活水冷却后切粒，得到母料；母料干燥至含水量小于1.5‰后，在N2保护下用Co-60源辐照，剂量为10kGy、30kGy、50kGy、100kGy、150kGy。
实施例5
称量800g PET和200g NBR，将PET和NBR烘干后与20gTMPTA、10g滑石粉和10g β-(4-羟基-3，5-二叔丁基苯基)丙酸正十八酯混合均匀，然后用双螺杆挤出机中熔融共混造粒，挤出温度为220℃，机头温度为250℃，挤出的物料经活水冷却后切粒，得到母料；母料干燥至含水量小于1.5‰后，在N2保护下用Co-60源辐照，剂量为10kGy、30kGy、50kGy、100kGy、150kGy。
实施例6
称量850g PET和150g NR，将PET和NR烘干后与10g PDDA、10g纳米碳酸钙和15g β-(4-羟基-3，5-二叔丁基苯基)丙酸正十八酯混合均匀，然后用双螺杆挤出机中熔融共混造粒，挤出温度为235℃，机头温度为250℃，挤出的物料经活水冷却后切粒，得到母料；母料干燥至含水量小于1.5‰后，在N2保护下用电子加速器进行辐照，剂量为10kGy、30kGy、50kGy、100kGy、150kGy。其力学性能如表4所示。
表4：辐照后，PET合金材料力学性能变化
Figure A200910066744D00091
实施例7
称量900g PET和100g SBR，将PET和SBR烘干后与55g PDDA、10g氮化硼和20g亚磷酸三苯酯混合均匀，然后用双螺杆挤出机中熔融共混造粒，挤出温度为245℃，机头温度为250℃，挤出的物料经活水冷却后切粒，得到母料；母料干燥至含水量小于1.5‰后，在N2保护下用电子加速器进行辐照，剂量为10kGy、30kGy、50kGy、100kGy、150kGy。其力学性能如表5所示。
表5：辐照后，PET合金材料力学性能变化
Figure A200910066744D00101
实施例8
称量850g PET和150g IR，将PET和IR烘干后与15g TMPTA、10g滑石粉和20g亚磷酸三苯酯混合均匀，然后用双螺杆挤出机中熔融共混造粒，挤出温度为245℃，机头温度为250℃，挤出的物料经活水冷却后切粒，得到母料；母料干燥至含水量小于1.5‰后，在N2保护下用电子加速器进行辐照，剂量为10kGy、30kGy、50kGy、100kGy、150kGy。其力学性能如表6所示。
表6：辐照后，PET合金材料力学性能变化
Figure A200910066744D00102
实施例9
称量850g PET和150g POE,将PET和POE烘干后与50g TAIC、10g纳米碳酸钙和15g亚磷酸三苯酯混合均匀，然后用双螺杆挤出机中熔融共混造粒，挤出温度为240℃，机头温度为250℃，挤出的物料经活水冷却后切粒，得到母料；母料干燥至含水量小于1.5‰后，在N2保护下用电子加速器进行辐照，剂量为10kGy、30kGy、50kGy、100kGy、150kGy。其力学性能如表7所示。
表7：辐照后，PET合金材料力学性能变化
Figure A200910066744D00111
实施例10
称量800g PET、100g SEBS和100g POE，将PET、SEBS和POE烘干后与55g PETA、10g氮化硼和15g亚磷酸三苯酯混合均匀，然后用双螺杆挤出机中熔融共混造粒，挤出温度为240℃，机头温度为250℃，挤出的物料经活水冷却后切粒，得到母料；母料干燥至含水量小于1.5‰后，在N2保护下用电子加速器进行辐照，剂量为10kGy、30kGy、50kGy、100kGy、150kGy。其力学性能如表8所示。
表8：辐照后，PET合金材料力学性能变化
Figure A200910066744D00112

Claims (3)

1.一种高韧性聚对苯二甲酸乙二醇酯合金材料，其特征在于，原料组成及重量份配比如下：
聚对苯二甲酸乙二醇酯为80-90份；聚烯烃弹性体为10-20份；乙烯基多官能团单体为1-7份；复合助剂为2-10份；
所述的聚烯烃弹性体为乙烯辛烯共聚物、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物、氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物、三元乙丙橡胶、天然橡胶、丁苯橡胶、丁腈橡胶)和丁基橡胶中的一种或混合物；
所述的乙烯基多官能团单体为三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯或三烯丙基异氰脲酸酯；或者，高沸点的聚乙二醇二丙烯酸酯-200和邻苯二甲酸二乙二醇二丙烯酸酯的一种；
所述的复合助剂为成核剂和热稳定剂的混合物，成核剂：热稳定剂的重量份比1：1-9份；
所述的无机成核剂为氮化硼、滑石粉或纳米碳酸钙；所述的热稳定剂为3，5-二叔丁基-4-羟基苄基磷酸二乙酯、β-(4-羟基-3，5-二叔丁基苯基)丙酸正十八酯或亚磷酸三苯酯。
2、如权利要求1所述的一种高韧性聚对苯二甲酸乙二醇酯合金材料的制备方法，其特征在于步骤和条件如下：
一种高韧性聚对苯二甲酸乙二醇酯合金材料的制备方法，其特征在于步骤和条件如下：
按重量份配比，将聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚烯烃弹性体烘干后，与乙烯基多官能团单体、复合助剂混合均匀，然后用双螺杆挤出机中熔融共混造粒，挤出温度为220-265℃，机头温度为250℃，得到的粒料干燥至水分含量小于1.5‰之后，在N2保护下用Co-60源或电子加速器辐照，所述的辐射剂量为10-150kGy，制得一种高韧性聚对苯二甲酸乙二醇酯合金材料。
3、如权利要求1所述的一种高韧性聚对苯二甲酸乙二醇酯合金材料的制备方法，其特征在于，用Co-60源或电子加速器辐照的剂量为10-30kGy。
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