CN103013066A - 高面冲击的pet/abs无卤阻燃合金及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高面冲击的PET/ABS无卤阻燃合金及其制备方法，包括以下组分以及重量份的原料制成：再生PET：20～50，ABS粉：5～30，ABS：10～70，PBT：0～20，相容剂：0.5～5，抗氧剂0.1～1，润滑剂0.1～1，成核剂0.1～3；按照以上组分及重量份备料，再将上述物料和一部分ABS和一部分PET置于中速混合器中，混合5～30min，得到混合物料，将混合物料投置于双螺杆挤出机中，其余的ABS和PET为侧位加入，控制螺杆转速为300～600rpm，经过熔融挤出，造粒即得到产品。与现有技术相比，本发明所提供的该种PET/ABS合金材料，采用了特定的ABS含量，以及特定的加工方法和工艺，改善了PET/ABS合金的冲击性能。

Description

高面冲击的PET/ABS无卤阻燃合金及其制备方法
技术领域
本发明涉及高分子材料领域，尤其是涉及一种高冲击的再生PET/ABS合金的及其制备方法。
背景技术
近20年来，随着经济的高速发展，人们包装理念也发生了巨大的变化，其中塑料包装材料发展的最快。在塑料包装材料中，聚酯饮料瓶的发展迅猛，由于其外观和性能的优势，几乎所有的饮料，食用油的包装都是PET瓶。据报道称，2015年全球PET包装用量将超过1450万吨。且亚太地区的年均复合增长率将有望达到7.4％，而欧美等地区的年均复合增长率很小，只有1％-2％左右。PET回料目前主要来源于瓶片料的回收，本身的性能较差，主要是用在合金、聚酯短纤维的填料、聚酯增强木塑复合材料等。国家“十二五”规划的《意见》中，明确指出要大力提升聚酯料的回收再利用，欧盟、日本、美国等市场也大力提倡再生材料的使用。2011年PET的回收率，美国约28％左右，欧洲50％，国内相对较低约有15％-20％，且大都处于初级回收阶段，技术价值较低。2011年全球的PET用量超过6000万吨。美国相关协会称2005～2010年5年间，再生塑料的使用已经达到49％。雷诺公司表示到2015年要求所有汽车中回收塑料使用量达到20％，通用汽车要求使用的塑料中再生比例达5～10％，丰田60％的汽车内饰部件用再生材料。一般，工程级的PET韧性差，经过使用后的再生PET，粘度更低，韧性更差，如果uo不能够提高韧性，可用性不强。加入ABS增韧从成本和实际应用上意义很大，但是ABS和PET相容性较差，为了达到比较好的机械性能，特别是冲击韧性非常困难，使再生PET的应用领域受到了一些限制。目前市场上也有一些再生PET/ABS的应用案例。比如CN 101735579A就陈述了一种通过相容剂提高PET/ABS合金性质的制备方法。CN102134369A也提到了一种通过共聚酯三元合金制备PET/ABS合金的方法。虽然目前市场上有一些例子，但是，其物性水平或者成本价格都比较难以适应要求，因此高冲击且成本低廉的PET/ABS合金材料一直有很大的呼声和需求。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种可提高材料的韧性，提高再生PET/ABS合金的冲击强度的高面冲击的PET/ABS无卤阻燃合金及其制备方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种高面冲击的PET/ABS无卤阻燃合金，其特征在于，包括以下组分以及重量份的原料制成：
再生PET：20～50；
ABS粉：5～30；
ABS：10～70；
PBT：0～20；
相容剂：0.5～5；
抗氧剂：0.1～1；
润滑剂：0.1～1；
成核剂：0.1～3。
所述的再生PET为市售再生PET，其粘度为0.55～0.85。
所述的ABS粉的分子量为80000～150000，其包括质量百分比含量为40～70％的丁二烯、10～30％的丙烯腈，20～40％的苯乙烯。
所述的ABS分子量为80000～150000，其包括质量百分比含量为5～30％的丁二烯、10～30％的丙烯腈，40～70％的苯乙烯。
所述的相容剂为为AS-g-MAH(丙烯腈-苯乙烯共聚物接枝马来酸酐)、AS-g-GMA(丙烯腈-苯乙烯共聚物接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯)或PMMA-g-MAH(聚甲基丙烯酸甲酯接枝马来酸酐)。
所述的润滑剂包括硅酮粉、季戊四醇酯、乙撑双硬酯酰胺中的一种或几种。
所述的抗氧剂包括市售抗氧剂245、抗氧剂1076、抗氧剂168中的一种或几种；所述的成核剂包括市售的纳米蒙脱土，纳米滑石粉。
一种高面冲击的PET/ABS无卤阻燃合金的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
a、按照重量份称取再生PET：20～50；ABS粉：5～30；ABS：10～70；PBT：0～20；相容剂：0.5～5；抗氧剂：0.1～1；润滑剂：0.1～1；成核剂：0.1～3；
b、将ABS的20～50wt％与PET的20～50wt％与其他物料置于中速混合器中，混合5～30min，得到混合物料；
c、将混合物料投置于双螺杆挤出机中，控制螺杆转速为300～600rpm，并将剩余ABS和PET从侧位加入经过熔融挤出，造粒即得到产品。
所述的双螺杆挤出机包括10个温控区，温控1-2区的温度为100～260℃，温控3-4区的温度为140～260℃，温控5-6区的温度为180～260℃，温控7～8区的温度为180～260℃，温控9-10区的温度为180～260℃。
所述的双螺杆挤出机上设有两个抽真空处，一处位于输送料段的末端、熔融段的开始端，另一处位于计量段。
本发明的原理在于：再生PET由于经过使用，其性质远不如新的PET，粘度下降较多而且呈现脆性特点。在和ABS共混，成为合金时，其增韧机理和吸收能量的方式主要是以银纹为主。但是PET的加工温度较高，ABS粉在高温时会有降解发生，从而影响其增韧效率。根据其增韧机理以及应用情况，通过改善增韧粒径、分布以及喂料方式，同时兼顾缺口断裂的因素，设计并研发出一种高冲击的再生PET/ABS合金材料。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果为：本发明的再生PET/ABS无卤阻燃合金，采用特定的ABS，通过特定的粒径分布，和特定的加工方式，提高了材料的韧性，提高了再生PET/ABS合金的冲击强度，同时具有合适的成本。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
以下实施例及对比例中选用所述PET为市售再生PET，其粘度为0.55～0.85；ABS粉分子量为80000～150000，其包括质量百分比含量为40～70％的橡胶(即丁二烯)、10～30％的丙烯腈，20～40％的苯乙烯，具体是用韩国锦湖石油化学株式会社的ABS P/D150、ABS P/D190；ABS分子量为80000～150000，其包括质量百分比含量为5～30％的橡胶、10～30％的丙烯腈、40～70％的苯乙烯，具体是用高桥石化的ABS 8391、ABS 3513、ABS 8434；相容剂为Polyscope的XIRAN SZ23110、XIRAN SZ28110，Modiper C L130D；抗氧剂为CIBA公司生产的抗氧剂245、抗氧剂1010、抗氧剂168；成核剂为市售纳米蒙脱土和纳米滑石粉。
对比例1
(1)按重量份称取各组分：再生PET为20Kg，ABS8391为70Kg，P/D150为10Kg，相容剂XIRAN SZ231101Kg，抗氧剂245为0.1Kg，抗氧剂168为0.1Kg，润滑剂PETS(季戊四醇硬脂酸酯)为0.3Kg，硅酮粉0.2g，成核剂纳米蒙脱土为0.5Kg。
(2)将备好的物料置于中速混合器中，混合5～30min，得到混合物料；
(3)将混合物料投置于双螺杆挤出机中，控制螺杆转速为300～600rpm，经过熔融挤出，造粒即得到产品。双螺杆挤出机包括10个温控区，温控1-2区的温度为100～260℃，温控3-4区的温度为140～260℃，温控5-6区的温度为180～260℃，温控7～8区的温度为180～260℃，温控9-10区的温度为180～260℃双螺杆挤出机上还有两个抽真空处，一处位于输送料段的末端、熔融段的开始端，另一处抽真空设备处于计量段。
对比例2
(1)按重量分称取各组分：再生PET为50Kg，ABS8434为20Kg，P/D150为30Kg，相容剂XIRAN SZ231105Kg，抗氧剂245为0.1Kg，抗氧剂168为0.1Kg，润滑剂PETS为0.3Kg，硅酮粉0.2g，成核剂纳米蒙脱土为3Kg。
(2)将备好的物料置于中速混合器中，混合5～30min，得到混合物料；
(3)将混合物料投置于双螺杆挤出机中，控制螺杆转速为300～600rpm，经过熔融挤出，造粒即得到产品。双螺杆挤出机包括10个温控区，温控1-2区的温度为100～260℃，温控3-4区的温度为140～260℃，温控5-6区的温度为180～260℃，温控7～8区的温度为180～260℃，温控9-10区的温度为180～260℃双螺杆挤出机上还有两个抽真空处，一处位于输送料段的末端、熔融段的开始端，另一处抽真空设备处于计量段。
对比例3
(1)按重量分称取各组分：再生PET为30Kg，PBT为10Kg，ABS3513为30Kg，P/D190为30Kg，相容剂XIRAN SZ231103Kg，抗氧剂245为0.1Kg，抗氧剂168为0.1Kg，润滑剂PETS为0.3Kg，硅酮粉0.2g，成核剂纳米滑石粉为2Kg。
(2)将备好的物料置于中速混合器中，混合5～30min，得到混合物料；
(3)将混合物料投置于双螺杆挤出机中，控制螺杆转速为300～600rpm，经过熔融挤出，造粒即得到产品。双螺杆挤出机包括10个温控区，温控1-2区的温度为100～260℃，温控3-4区的温度为140～260℃，温控5-6区的温度为180～260℃，温控7～8区的温度为180～260℃，温控9-10区的温度为180～260℃双螺杆挤出机上还有两个抽真空处，一处位于输送料段的末端、熔融段的开始端，另一处抽真空设备处于计量段。
对比例4
(1)按重量分称取各组分：再生PET为40Kg，PBT为15Kg，ABS8391为5Kg，P/D150为30Kg，相容剂XIRAN SZ231101Kg，抗氧剂245为0.1Kg，抗氧剂168为0.1Kg，润滑剂PETS为0.3Kg，硅酮粉0.2g，成核剂纳米蒙脱土为2Kg。
(2)将备好的物料置于中速混合器中，混合5～30min，得到混合物料；
(3)将混合物料投置于双螺杆挤出机中，控制螺杆转速为300～600rpm，经过熔融挤出，造粒即得到产品。双螺杆挤出机包括10个温控区，温控1-2区的温度为100～260℃，温控3-4区的温度为140～260℃，温控5-6区的温度为180～260℃，温控7～8区的温度为180～260℃，温控9-10区的温度为180～260℃双螺杆挤出机上还有两个抽真空处，一处位于输送料段的末端、熔融段的开始端，另一处抽真空设备处于计量段。
实施例1
一种冲击性能优异的PET/ABS合金及其制备方法，该方法包括以下步骤：
(1)按重量分称取各组分：再生PET为20Kg，PBT为10Kg，ABS8391为50Kg，P/D150为20Kg，相容剂XIRAN SZ231102Kg，抗氧剂245为0.1Kg，抗氧剂168为0.1Kg，润滑剂PETS为0.3Kg，硅酮粉0.2g，成核剂纳米蒙脱土为2Kg。
(2)将ABS的20wt％与PET的20wt％与其他物料置于中速混合器中，混合5～30min，得到混合物料；
(3)将混合物料投置于双螺杆挤出机中，控制螺杆转速为300～600rpm，其余的ABS和PET为侧位加入经过熔融挤出，造粒即得到产品。双螺杆挤出机包括10个温控区，温控1-2区的温度为100～260℃，温控3-4区的温度为140～260℃，温控5-6区的温度为180～260℃，温控7～8区的温度为180～260℃，温控9-10区的温度为180～260℃双螺杆挤出机上还有两个抽真空处，一处位于输送料段的末端、熔融段的开始端，另一处抽真空设备处于计量段。
实施例2
(1)按重量分称取各组分：再生PET为30Kg，PBT为15Kg，ABS3513为30Kg，P/D190为30Kg，相容剂XIRAN SZ231105Kg，抗氧剂245为0.1Kg，抗氧剂168为0.1Kg，润滑剂PETS为0.3Kg，硅酮粉0.2g，成核剂纳米蒙脱土为3Kg。
(2)将ABS的50wt％与PET的50wt％与其他物料置于中速混合器中，混合5～30min，得到混合物料；
(3)将混合物料投置于双螺杆挤出机中，控制螺杆转速为300～600rpm，其余的ABS和PET为侧位加入经过熔融挤出，造粒即得到产品。双螺杆挤出机包括10个温控区，温控1-2区的温度为100～260℃，温控3-4区的温度为140～260℃，温控5-6区的温度为180～260℃，温控7～8区的温度为180～260℃，温控9-10区的温度为180～260℃双螺杆挤出机上还有两个抽真空处，一处位于输送料段的末端、熔融段的开始端，另一处抽真空设备处于计量段。
实施例3
(1)按重量分称取各组分：再生PET为50Kg，ABS8434为30Kg，P/D150为20Kg，相容剂XIRAN SZ231103Kg，抗氧剂245为0.1Kg，抗氧剂168为0.1Kg，润滑剂PETS为0.3Kg，硅酮粉0.2g，成核剂纳米滑石粉为3Kg。
(2)将ABS的30wt％与PET的30wt％与其他物料置于中速混合器中，混合5～30min，得到混合物料；
(3)将混合物料投置于双螺杆挤出机中，控制螺杆转速为300～600rpm，其余的ABS和PET为侧位加入经过熔融挤出，造粒即得到产品。双螺杆挤出机包括10个温控区，温控1-2区的温度为100～260℃，温控3-4区的温度为140～260℃，温控5-6区的温度为180～260℃，温控7～8区的温度为180～260℃，温控9-10区的温度为180～260℃双螺杆挤出机上还有两个抽真空处，一处位于输送料段的末端、熔融段的开始端，另一处抽真空设备处于计量段。。
实施例4
(1)按重量分称取各组分：再生PET为25Kg，PBT为5Kg，ABS8391为45Kg，P/D150为25Kg，相容剂XIRAN SZ231102Kg，抗氧剂245为0.1Kg，抗氧剂168为0.1Kg，润滑剂PETS为0.3Kg，硅酮粉0.2g，成核剂纳米蒙脱土为2Kg。
(2)将ABS的40wt％与PET的40wt％与其他物料置于中速混合器中，混合5～30min，得到混合物料；
(3)将混合物料投置于双螺杆挤出机中，控制螺杆转速为300～600rpm，其余的ABS和PET为侧位加入经过熔融挤出，造粒即得到产品。双螺杆挤出机包括10个温控区，温控1-2区的温度为100～260℃，温控3-4区的温度为140～260℃，温控5-6区的温度为180～260℃，温控7～8区的温度为180～260℃，温控9-10区的温度为180～260℃双螺杆挤出机上还有两个抽真空处，一处位于输送料段的末端、熔融段的开始端，另一处抽真空设备处于计量段。
实施例5
(1)按重量分称取各组分：再生PET为35Kg，PBT为5Kg，ABS3513为30Kg，P/D150为30Kg，相容剂XIRAN SZ231103Kg，抗氧剂245为0.1Kg，抗氧剂168为0.1Kg，润滑剂PETS为0.3Kg，硅酮粉0.2g，成核剂纳米蒙脱土为3Kg。
(2)将ABS的25wt％与PET的25wt％与其他物料置于中速混合器中，混合5～30min，得到混合物料；
(3)将混合物料投置于双螺杆挤出机中，控制螺杆转速为300～600rpm，其余的ABS和PET为侧位加入经过熔融挤出，造粒即得到产品。双螺杆挤出机包括10个温控区，温控1-2区的温度为100～260℃，温控3-4区的温度为140～260℃，温控5-6区的温度为180～260℃，温控7～8区的温度为180～260℃，温控9-10区的温度为180～260℃双螺杆挤出机上还有两个抽真空处，一处位于输送料段的末端、熔融段的开始端，另一处抽真空设备处于计量段。
各对比例及实施例的配方以及测试结果如表1所示。拉伸强度按照ASTMD638标准进行测试，拉伸速度为50mm/min；弯曲强度和弯曲模量按照ASTM D790标准进行测试，弯曲速度为3mm/min；缺口冲击强度按照ASTM D256标准进行测试，缺口类型为A类，样条厚度为1/8”；热变形温度按照ASTM D648标准进行测试，载荷为1.82MPa。
表1
Figure BDA00002590672500071
Figure BDA00002590672500081
由表1可知：从对比例1、2可以发现，通过改变ABS的种类和粒径分布对冲击性能没有明显改善。通过对比例3、4可以发现，通过加入第三组分改变PET结晶行为后，材料韧性有所提高。通过实施例1～5可以发现，在所有条件基本相同的情况下，通过增加PBT作为第三组分，具有明显的增韧效果。这是因为PBT作为第三组分的加入，改变了PET的结晶行为，使得晶体尺寸更加小，从而达到了改善韧性的效果。通过改变加料方式，可以明显发现，在同样的配方体系下，韧性得到了明显的提高。这是因为，由于通过减少ABS粉在挤出过程中的热停留时间，减少了其降解，从而大幅度提高了材料韧性。
实施例6
一种高面冲击的PET/ABS无卤阻燃合金的制备方法，该方法包括以下步骤：
a、按照重量份称取再生PET：30；ABS粉：5；ABS：10；PBT：20；相容剂：0.5；抗氧剂：0.1；润滑剂：0.1；成核剂：0.1；
b、将ABS的50wt％与PET的50wt％与其他物料置于中速混合器中，混合30min，得到混合物料；
c、将混合物料投置于双螺杆挤出机中，控制螺杆转速为300rpm，并将剩余ABS和PET从侧位加入经过熔融挤出，造粒即得到产品。
所述的双螺杆挤出机包括10个温控区，温控1-2区的温度为100～260℃，温控3-4区的温度为140～260℃，温控5-6区的温度为180～260℃，温控7～8区的温度为180～260℃，温控9-10区的温度为180～260℃。
所述的双螺杆挤出机上设有两个抽真空处，一处位于输送料段的末端、熔融段的开始端，另一处位于计量段。
实施例7
一种高面冲击的PET/ABS无卤阻燃合金的制备方法，该方法包括以下步骤：
a、按照重量份称取再生PET：40；ABS粉：20；ABS：70；PBT：10；相容剂：4；抗氧剂：1；润滑剂：1；成核剂：3；
b、将ABS的20wt％与PET的20wt％与其他物料置于中速混合器中，混合5min，得到混合物料；
c、将混合物料投置于双螺杆挤出机中，控制螺杆转速为600rpm，并将剩余ABS和PET从侧位加入经过熔融挤出，造粒即得到产品。
所述的双螺杆挤出机包括10个温控区，温控1-2区的温度为100～260℃，温控3-4区的温度为140～260℃，温控5-6区的温度为180～260℃，温控7～8区的温度为180～260℃，温控9-10区的温度为180～260℃。
所述的双螺杆挤出机上设有两个抽真空处，一处位于输送料段的末端、熔融段的开始端，另一处位于计量段。

Claims (10)

1.一种高面冲击的PET/ABS无卤阻燃合金，其特征在于，包括以下组分以及重量份的原料制成：
再生PET：20～50；
ABS粉：5～30；
ABS：10～70；
PBT：0～20；
相容剂：0.5～5；
抗氧剂：0.1～1；
润滑剂：0.1～1；
成核剂：0.1～3。
2.根据权利要求1所述的一种高面冲击的PET/ABS无卤阻燃合金，其特征在于，所述的再生PET为市售再生PET，其粘度为0.55～0.85。
3.根据权利要求1或2所述的一种高面冲击的PET/ABS无卤阻燃合金，其特征在于，所述的ABS粉的分子量为80000～150000，其包括质量百分比含量为40～70％的丁二烯、10～30％的丙烯腈，20～40％的苯乙烯。
4.根据权利要求1所述的一种高面冲击的PET/ABS无卤阻燃合金，其特征在于，所述的ABS分子量为80000～150000，其包括质量百分比含量为5～30％的丁二烯、10～30％的丙烯腈，40～70％的苯乙烯。
5.根据权利要求1所述的一种高面冲击的PET/ABS无卤阻燃合金，其特征在于，所述的相容剂为丙烯腈-苯乙烯共聚物接枝马来酸酐、丙烯腈-苯乙烯共聚物接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯或聚甲基丙烯酸甲酯接枝马来酸酐。
6.根据权利要求1所述的一种高面冲击的PET/ABS无卤阻燃合金，其特征在于，所述的润滑剂包括硅酮粉、季戊四醇酯、乙撑双硬酯酰胺中的一种或几种。
7.根据权利要求1所述的一种高面冲击的PET/ABS无卤阻燃合金，其特征在于，所述的抗氧剂包括市售抗氧剂245、抗氧剂1076、抗氧剂168中的一种或几种；所述的成核剂包括市售的纳米蒙脱土，纳米滑石粉。
8.一种如权利要求1-7中任一所述的高面冲击的PET/ABS无卤阻燃合金的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
a、按照重量份称取再生PET：20～50；ABS粉：5～30；ABS：10～70；PBT：0～20；相容剂：0.5～5；抗氧剂：0.1～1；润滑剂：0.1～1；成核剂：0.1～3；
b、将ABS的20～50wt％与PET的20～50wt％与其他物料置于中速混合器中，混合5～30min，得到混合物料；
c、将混合物料投置于双螺杆挤出机中，控制螺杆转速为300～600rpm，并将剩余ABS和PET从侧位加入经过熔融挤出，造粒即得到产品。
9.根据权利要求8所述的一种高面冲击的PET/ABS无卤阻燃合金的制备方法，其特征在于，所述的双螺杆挤出机包括10个温控区，温控1-2区的温度为100～260℃，温控3-4区的温度为140～260℃，温控5-6区的温度为180～260℃，温控7～8区的温度为180～260℃，温控9-10区的温度为180～260℃。
10.根据权利要求8所述的一种高面冲击的PET/ABS无卤阻燃合金的制备方法，其特征在于，所述的双螺杆挤出机上设有两个抽真空处，一处位于输送料段的末端、熔融段的开始端，另一处位于计量段。
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