CN103275468A - 一种环保阻燃玻纤增强pet材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种环保阻燃玻纤增强PET材料，其是由以下质量份的原料组成：40-70份的回收PET、15-45份的改性玻纤、8-30份的阻燃剂、0.3-2份的结晶成核剂、0.3-2份的润滑剂、0.3-1份的抗氧剂、0.1-1份的扩链剂。本发明以回收PET作为复合材料基体，对环境友好，所制备的复合材料具有优异的性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种环保阻燃玻纤增强PET材料及其制备方法。
背景技术
工程塑料用PET综合性能优异而价格低廉，与其他通用工程塑料相比极具竞争性。PET分子主链上存在刚性基团，故其耐热性很高；同时由于分子链的高度对称性，其电性能也非常优异。但是PET也存在结晶速率小、成型加工困难、模温高、成型周期长、冲击强度差等缺点，这大大限制了它的应用范围。
我国人口众多，消费产生大量的PET塑料水瓶，但是当这些材料被废弃时，面临着如何处理的问题。每年中国生产的PET塑料瓶达数百亿只，因此PET塑料瓶的回收利用不仅可以解决环保问题，而且可以做为一种新的原料资源，缓解中国PET原料不足的矛盾。而当回收后的PET塑料瓶片经重新造粒以后很难达到工程塑料的使用要求，国外开发多种回收体系，但大部分投资成本过高。国内一般把回收PET与其他塑料共混改性，如与ABS、PBT、PC等合金，很少作为单一工程料使用。但是作为工程料，PET一般与阻燃剂、增强剂等其他助剂配合使用。而PET由于成型加工困难，需要提高PET结晶速度，因此添加成核剂和结晶促进剂可以提高结晶速度，降低模温，同时起到增塑和增韧的作用。
中国专利CN200610029694.7和CN20051003025.5均采用回收PET与尼龙制备了PET/PA合金材料，但是该专利对回收PET粘度要求过高，引入尼龙树脂成本相对较高。而且并不具备阻燃性能，限制了其使用范围。国内外一般采用再生纺丝或者降解回收原料的回收系统，但是回收PET做环保型阻燃增强PET材料报道较少，而且大多性能不佳。
发明内容
本发明的目的在于提供一种环保阻燃玻纤增强PET材料及其制备方法。
本发明所采取的技术方案是：
一种环保阻燃玻纤增强PET材料，其是由以下质量份的原料组成：40-70份的回收PET、15-45份的改性玻纤、8-30份的阻燃剂、0.3-2份的结晶成核剂、0.3-2份的润滑剂、0.3-1份的抗氧剂、0.1-1份的扩链剂。
所述的回收PET的粘度为0.45-1.1dl/g。
所述的改性玻纤为用偶联剂处理的玻纤。
所述的阻燃剂为无卤膦氮系阻燃剂或溴系阻燃剂与锑酸钠的复配物，其中，所述的溴系阻燃剂为十溴二苯乙烷、溴化聚苯乙烯、溴化环氧树脂、八溴醚、四溴双酚A、六溴环十二烷中的至少一种；所述的无卤膦氮系阻燃剂为氰尿酸三聚氰胺、三聚氰胺多聚磷酸盐、胶囊红磷母粒中的至少一种。
所述的结晶成核剂由质量比为1:(0.2-1):(0.2-1)的乙烯-（甲基）丙烯酸共聚物的盐、无机盐、结晶促进剂组成。
所述的乙烯-（甲基）丙烯酸共聚物的盐为乙烯-（甲基）丙烯酸共聚物的锌盐、钠盐、锂盐中的至少一种；所述的无机盐为滑石粉、凹凸棒、硅酸钙、硬脂酸钙、纳米蒙脱土中的至少一种；所述的结晶促进剂为聚乙二醇、二缩水甘油醚、缩水甘油甲基丙烯酸中的至少一种。
所述的润滑剂为硬脂酸酰胺、油酰胺、PE蜡、微晶石蜡、季戊四醇硬脂酸酯、乙撑双硬脂酰胺、硅酮粉中的至少一种。
所述的抗氧剂包括受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂。
所述的抗氧剂为BHT、1010、168、1076、1135、TNPP、TPP、DPDP、B900、B215中的至少一种；所述的扩链剂为1,3苯-双噁唑啉、均苯四酸二酐、丙烯酸酯多元共聚物、带环氧基团的增粘扩链剂中的至少一种。
一种环保阻燃玻纤增强PET材料的制备方法，包括以下步骤：1）将回收PET干燥；2）将各原料混合均匀；3）熔融挤出、造粒即可。
本发明的有益效果是：本发明以回收PET作为复合材料基体，对环境友好，所制备的复合材料具有优异的性能。
具体实施方式
一种环保阻燃玻纤增强PET材料，其是由以下质量份的原料组成：40-70份的回收PET、15-45份的改性玻纤、8-30份的阻燃剂、0.3-2份的结晶成核剂、0.3-2份的润滑剂、0.3-1份的抗氧剂、0.1-1份的扩链剂。
所述的回收PET的粘度为0.45-1.1dl/g。所述的改性玻纤为用偶联剂处理的玻纤。所述的阻燃剂为无卤膦氮系阻燃剂或溴系阻燃剂与锑酸钠的复配物，其中，所述的溴系阻燃剂为十溴二苯乙烷、溴化聚苯乙烯、溴化环氧树脂、八溴醚、四溴双酚A、六溴环十二烷中的至少一种；所述的无卤膦氮系阻燃剂为氰尿酸三聚氰胺、三聚氰胺多聚磷酸盐、胶囊红磷母粒中的至少一种。所述的结晶成核剂由质量比为1:(0.2-1):(0.2-1)的乙烯-（甲基）丙烯酸共聚物的盐、无机盐、结晶促进剂组成；所述的乙烯-（甲基）丙烯酸共聚物的盐为乙烯-（甲基）丙烯酸共聚物的锌盐、钠盐、锂盐中的至少一种；所述的无机盐为滑石粉、凹凸棒、硅酸钙、硬脂酸钙、纳米蒙脱土中的至少一种；所述的结晶促进剂为聚乙二醇、二缩水甘油醚、缩水甘油甲基丙烯酸中的至少一种。所述的润滑剂为硬脂酸酰胺、油酰胺、PE蜡、微晶石蜡、季戊四醇硬脂酸酯、乙撑双硬脂酰胺、硅酮粉中的至少一种。所述的抗氧剂包括受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂，优选的，所述的抗氧剂为BHT、1010、168、1076、1135、TNPP、TPP、DPDP、B900、B215中的至少一种；所述的扩链剂为1,3苯-双噁唑啉、均苯四酸二酐、广州熵能LP2500、巴斯夫扩链剂ADR-4370S中的至少一种。
一种环保阻燃玻纤增强PET材料的制备方法，包括以下步骤：1）将回收PET干燥；2）将各原料混合均匀；3）熔融挤出、造粒即可。
下面结合实施例对本发明的配方做进一步的说明：
实施例1：
一种环保阻燃玻纤增强PET材料，其配方组成如下表：
表1：环保阻燃玻纤增强PET材料的配方组成
| 原料 | 质量份 |
| 回收PET（特性粘度为0.5dl/g） | 54.8 |
| 改性玻纤 | 30 |
| 结晶成核剂 | 1.3 |
| 润滑剂EBS | 1 |
| 十溴二苯乙烷和锑酸钠重量比为3：1的混合物 | 12 |
| 广州熵能LP2500 | 0.5 |
| 抗氧剂1010 | 0.4 |
所述的结晶成核剂为：成核剂Surlyn、滑石粉、聚乙二醇质量比为1：0.2：0.2的混合物；所述的改性玻纤是这样制备的：将玻纤、硅烷偶联剂KH550、无水乙醇三者充分混合，30min后于100℃下烘干、研磨、过100目筛即可；其中，玻纤的用量为无水乙醇质量的30%，硅烷偶联剂的用量为玻纤质量的0.2%。
实施例2：
一种环保阻燃玻纤增强PET材料，其配方组成如下表：
表2：环保阻燃玻纤增强PET材料的配方组成
| 原料 | 质量份 |
| 回收PET（特性粘度为0.6dl/g） | 50.3 |
| 改性玻纤 | 30 |
| 结晶成核剂 | 1 |
| 润滑剂季戊四醇硬脂酸酯 | 2 |
| 十溴二苯乙烷和锑酸钠重量比为3：1的混合物 | 16 |
| 广州熵能LP2500 | 0.3 |
| 抗氧剂1010 | 0.4 |
所述的结晶成核剂为：成核剂Surlyn、硅酸钙、聚乙二醇质量比为1：1：1的混合物；所述的改性玻纤是这样制备的：将玻纤、硅烷偶联剂KH550、无水乙醇三者充分混合，30min后于100℃下烘干、研磨、过100目筛即可；其中，玻纤的用量为无水乙醇质量的30%，硅烷偶联剂的用量为玻纤质量的0.25%。
实施例3：
一种环保阻燃玻纤增强PET材料，其配方组成如下表：
表3：环保阻燃玻纤增强PET材料的配方组成
| 原料 | 质量份 |
| 回收PET（特性粘度为0.5dl/g） | 41.2 |
| 改性玻纤 | 45 |
| 结晶成核剂 | 0.9 |
| 润滑剂季戊四醇硬脂酸酯 | 2 |
| 十溴二苯乙烷和锑酸钠重量比为3：1的混合物 | 10 |
| 广州熵能LP2500 | 0.5 |
| 抗氧剂1010 | 0.4 |
所述的结晶成核剂为：成核剂Surlyn、硅酸钙、二缩水甘油醚质量比为1：0.5：0.5的混合物；所述的改性玻纤是这样制备的：将玻纤、硅烷偶联剂KH560、无水乙醇三者充分混合，30min后于100℃下烘干、研磨、过100目筛即可；其中，玻纤的用量为无水乙醇质量的30%，硅烷偶联剂的用量为玻纤质量的0.25%。
实施例4：
一种环保阻燃玻纤增强PET材料，其配方组成如下表：
表4：环保阻燃玻纤增强PET材料的配方组成
| 原料 | 质量份 |
| 回收PET（特性粘度为0.45dl/g） | 54.8 |
| 改性玻纤 | 30 |
| 结晶成核剂 | 1 |
| 润滑剂季戊四醇硬脂酸酯 | 1.3 |
| 氰尿酸三聚氰胺与磷酸三苯酯重量比为3：1的混合物 | 12 |
| 巴斯夫扩链剂ADR-4370S | 0.5 |
| 抗氧剂1076 | 0.4 |
所述的结晶成核剂为：成核剂Surlyn、硅酸钙、二缩水甘油醚质量比为1：0.6：0.5的混合物；所述的改性玻纤是这样制备的：将玻纤、硅烷偶联剂KH560、无水乙醇三者充分混合，30min后于100℃下烘干、研磨、过100目筛即可；其中，玻纤的用量为无水乙醇质量的28%，硅烷偶联剂的用量为玻纤质量的0.2%。
实施例5：
一种环保阻燃玻纤增强PET材料，其配方组成如下表：
表5：环保阻燃玻纤增强PET材料的配方组成
| 原料 | 质量份 |
| 回收PET（特性粘度为0.5dl/g） | 68.7 |
| 改性玻纤 | 15 |
| 结晶成核剂 | 0.3 |
| 润滑剂季戊四醇硬脂酸酯 | 0.3 |
| 氰尿酸三聚氰胺与磷酸三苯酯重量比为3：1的混合物 | 15 |
| 巴斯夫扩链剂ADR-4370S | 0.4 |
| 抗氧剂1076 | 0.3 |
所述的结晶成核剂为：成核剂Surlyn、硅酸钙、二缩水甘油醚质量比为1：0.6：0.5的混合物；所述的改性玻纤是这样制备的：将玻纤、硅烷偶联剂KH560、无水乙醇三者充分混合，30min后于100℃下烘干、研磨、过100目筛即可；其中，玻纤的用量为无水乙醇质量的28%，硅烷偶联剂的用量为玻纤质量的0.2%。
实施例6：
一种环保阻燃玻纤增强PET材料，其配方组成如下表：
表6：环保阻燃玻纤增强PET材料的配方组成
| 原料 | 质量份 |
| 回收PET（特性粘度为1.1dl/g） | 40.6 |
| 改性玻纤 | 45 |
| 结晶成核剂 | 2 |
| 润滑剂季戊四醇硬脂酸酯 | 2 |
| 氰尿酸三聚氰胺与磷酸三苯酯重量比为3：1的混合物 | 10 |
| 巴斯夫扩链剂ADR-4370S | 0.1 |
| 抗氧剂1076 | 0.3 |
所述的结晶成核剂为：成核剂Surlyn、纳米蒙脱土、二缩水甘油醚质量比为1：0.6：0.5的混合物；所述的改性玻纤是这样制备的：将玻纤、硅烷偶联剂KH560、无水乙醇三者充分混合，30min后于100℃下烘干、研磨、过100目筛即可；其中，玻纤的用量为无水乙醇质量的28%，硅烷偶联剂的用量为玻纤质量的0.2%。
对比例1：
一种PET复合材料，其配方组成如下表:
表7：环保阻燃玻纤增强PET材料的配方组成
| 原料 | 质量份 |
| PET （特性粘度为0.6dl/g） | 55.7 |
| 玻纤 | 30 |
| 成核剂Surlyn | 2 |
| 润滑剂EBS | 2 |
| 氰尿酸三聚氰胺 | 10 |
| 抗氧剂1076 | 0.3 |
对实施例1-6以及对比例1的复合材料进行性能检测，其结果如下：
表8：各PET复合材料的性能
| 项目 | 测试方法 | 单位 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 | 实施例6 | 对比例1 |
| 拉伸强度 | ASTM D638 | MPa | 125 | 118 | 136 | 116 | 89 | 140 | 85 |
| 弯曲强度 | ASTM D638 | MPa | 179 | 167 | 208 | 168 | 138 | 214 | 123 |
| 弯曲模量 | ASTM D790 | MPa | 9674 | 8956 | 11000 | 90085 | 76500 | 11500 | 72000 |
| 缺口冲击 | ASTM D790 | Kj/m2 | 10.5 | 8.9 | 11.2 | 9.5 | 8.1 | 11.5 | 6.8 |
| 热变形温度(1.8MPa) | ASTM D648 | ℃ | 235 | 230 | 238 | 228 | 210 | 239 | 198 |
| 阻燃性能 | UL94 1.6mm | - | V-0 | V-0 | V-0 | V-0 | V-0 | V-0 | V-0 |
Claims (10)
1.一种环保阻燃玻纤增强PET材料，其特征在于：其是由以下质量份的原料组成：40-70份的回收PET、15-45份的改性玻纤、8-30份的阻燃剂、0.3-2份的结晶成核剂、0.3-2份的润滑剂、0.3-1份的抗氧剂、0.1-1份的扩链剂。
2.根据权利要求1所述的一种环保阻燃玻纤增强PET材料，其特征在于：所述的回收PET的粘度为0.45-1.1dl/g。
3.根据权利要求1所述的一种环保阻燃玻纤增强PET材料，其特征在于：所述的改性玻纤为用偶联剂处理的玻纤。
4.根据权利要求1所述的一种环保阻燃玻纤增强PET材料，其特征在于：所述的阻燃剂为无卤膦氮系阻燃剂或溴系阻燃剂与锑酸钠的复配物，其中，所述的溴系阻燃剂为十溴二苯乙烷、溴化聚苯乙烯、溴化环氧树脂、八溴醚、四溴双酚A、六溴环十二烷中的至少一种；所述的无卤膦氮系阻燃剂为氰尿酸三聚氰胺、三聚氰胺多聚磷酸盐、胶囊红磷母粒中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的一种环保阻燃玻纤增强PET材料，其特征在于：所述的结晶成核剂由质量比为1:(0.2-1):(0.2-1)的乙烯-（甲基）丙烯酸共聚物的盐、无机盐、结晶促进剂组成。
6.根据权利要求1所述的一种环保阻燃玻纤增强PET材料，其特征在于：所述的乙烯-（甲基）丙烯酸共聚物的盐为乙烯-（甲基）丙烯酸共聚物的锌盐、钠盐、锂盐中的至少一种；所述的无机盐为滑石粉、凹凸棒、硅酸钙、硬脂酸钙、纳米蒙脱土中的至少一种；所述的结晶促进剂为聚乙二醇、二缩水甘油醚、缩水甘油甲基丙烯酸中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的一种环保阻燃玻纤增强PET材料，其特征在于：所述的润滑剂为硬脂酸酰胺、油酰胺、PE蜡、微晶石蜡、季戊四醇硬脂酸酯、乙撑双硬脂酰胺、硅酮粉中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的一种环保阻燃玻纤增强PET材料，其特征在于：所述的抗氧剂包括受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂。
9.根据权利要求1所述的一种环保阻燃玻纤增强PET材料，其特征在于：所述的抗氧剂为BHT、1010、168、1076、1135、TNPP、TPP、DPDP、B900、B215中的至少一种；所述的扩链剂为1,3苯-双噁唑啉、均苯四酸二酐、丙烯酸酯多元共聚物、带环氧基团的增粘扩链剂中的至少一种。
10.权利要求1所述的一种环保阻燃玻纤增强PET材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：1）将回收PET干燥；2）将各原料混合均匀；3）熔融挤出、造粒即可。
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