CN103304968B - 一种耐酸腐蚀的pet/pvc合金材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种高分子合金材料，具体是涉及一种PET/PVC合金材料，属于高分子材料技术领域。包括有按重量份计的如下组分：PET70～80份、PVC20～30份、聚乙烯10～15份、丙烯腈-苯乙烯共聚物3～5份、聚甲醛3～5份、羟基硅油5～10份、环氧树脂5～10份、蜜胺甲醛树脂3～5份、聚四氟乙烯4～8份、氢氧化铝3～9份、钛白粉3～5份、成核剂7～10份、结晶促进剂2～8份、相容剂3～5份、抗氧化剂3～5份、抗紫外剂2～3份、润滑剂3～5份、抗冲击改性剂2～3份、热稳定剂1～2份。本发明提供的PET/PVC材料的拉伸强度可以达到50MPa以上，弯曲强度可以达到80MPa以上，在经过碱性溶液和酸性溶液的腐蚀性破坏之后，仍比常规的PET材料具有更优异的力学性能。

Description

一种耐酸腐蚀的PET/PVC合金材料及其制备方法
技术领域
本发明提供了一种高分子合金材料，具体是涉及一种PET/PVC合金材料，属于高分子材料技术领域。
背景技术
聚对苯二甲酸乙二醇酯是热塑性聚酯中最主要的品种，英文名为Polythylene terephthalate 简称PET或PETP（以下或称为PET），俗称涤纶树脂。聚对苯二甲酸乙二醇酯是由对苯二甲酸二甲酯与乙二醇酯交换或以对苯二甲酸与乙二醇酯化先合成对苯二甲酸双羟乙酯，然后再进行缩聚反应制得。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材料具有良好的力学性能，冲击强度是其他薄膜的3~5倍，耐折性好。耐油、耐脂肪、耐稀酸、稀碱，耐大多数溶剂。有优良的耐高、低温性能，可在120℃温度范围内长期使用，短期使用可耐150℃高温，可耐-70℃低温，且高、低温时对其机械性能影响很小。PET材料在气体和水蒸气渗透率低，既有优良的阻气、水、油及异味性能。其透明度高，可阻挡紫外线，光泽性好。 ⑥无毒、无味，卫生安全性好，可直接用于食品包装。PET价格便宜，约4000~5000/吨，广泛用做纤维、薄膜、工程塑料、聚酯瓶等。PET工程塑料目前几个应用领域的耗用比例为：电器电子26%，汽车22%，机械19%，用具10%，消费品10%，其他为13%。薄膜片材方面：PET可以用于各类食品、药品、无毒无菌的包装材料；纺织品、精密仪器、电器元件的高档包装材料；录音带、录象带、电影胶片、计算机软盘、金属镀膜及感光胶片等的基材；电气绝缘材料、电容器膜、柔性印刷电路板及薄膜开关等电子领域和机械领域。 包装瓶方面：PET的应用已由最初的碳酸气饮料发展到现在的啤酒瓶、食用油瓶、调味品瓶、药品瓶、化妆品瓶等。电子电器方面：PET可以用于制造连接器、线圈绕线管、集成电路外壳、电容器外壳、变压器外壳、电视机配件、调谐器、开关、计时器外壳、自动熔断器、电动机托架和继电器等。 汽车配件方面：PET可以用于配电盘罩、发火线圈、各种阀门、排气零件、分电器盖、计量仪器罩壳、小型电动机罩壳等，也可利用PET优良的涂装性、表面光泽及刚性，制造汽车的外装零件。机械设备方面的应用包括有：制造齿轮、凸轮、泵壳体、皮带轮、电动机框架和钟表零件，也可用作微波烘箱烤盘、各种顶棚、户外广告牌和模型等。
但PET耐电晕性较差，但不耐热水浸泡，不耐碱、酸。一般通过增强、填充、共混等方法改进其加工性和物性，以玻璃纤维增强效果明显，提高树脂刚性、耐热性、耐药品性、加阻燃剂和防燃滴落剂可改进 PET阻燃性和自熄性。
与此同时，PVC材料(Polyvinyl chloride)是氯乙烯单体聚合而成，具有阻燃（阻燃值为40以上）、耐化学药品性高（耐浓盐酸、浓度为90％的硫酸、浓度为60％的硝酸和浓度20％的氢氧化钠）、机械强度及电绝缘性良好的优点。聚乙烯的用途主要包括有：1.聚氯乙烯异型材：型材、异型材是我国PVC消费量最大的领域，约占PVC总消费量的25％左右，主要用于制作门窗和节能材料，目前其应用量在全国范围内仍有较大幅度增长。在发达国家，塑料门窗的市场占有率也是高居首位，如德国为50%，法国为56%，美国为45%。2. 聚氯乙烯管材：在众多的聚氯乙烯制品中，聚氯乙烯管道是其第二大消费领域，约占其消费量的20％左右。在我国，聚氯乙烯管较PE管和PP管开发早，品种多，性能优良，使用范围广，在市场上占有重要位置。3. 聚氯乙烯膜：PVC膜领域对PVC的消费位居第三，约占10％左右。PVC与添加剂混合、塑化后，利用三辊或四辊压延机制成规定厚度的透明或着色薄膜，用这种方法加工薄膜，成为压延薄膜。也可以通过剪裁，热合加工包装袋、雨衣、桌布、窗帘、充气玩具等。宽幅的透明薄膜可以供温室、塑料大棚及地膜之用。经双向拉伸的薄膜，所受热收缩的特性，可用于收缩包装。4. 4.PVC硬材和板材：PVC中加入稳定剂、润滑剂和填料，经混炼后，用挤出机可挤出各种口径的硬管、异型管、波纹管，用作下水管、饮水管、电线套管或楼梯扶手。将压延好的薄片重叠热压，可制成各种厚度的硬质板材。板材可以切割成所需的形状，然后利用PVC焊条用热空气焊接成各种耐化学腐蚀的贮槽、风道及容器等。
发明内容
本发明的目的是通过将PET与PVC制成合金材料来改善PET不耐碱和酸的性能，采用的技术方案是：
一种耐酸腐蚀的PET/PVC合金材料，包括有按重量份计的如下组分：PET70～80份、PVC20～30份、聚乙烯10～15份、丙烯腈-苯乙烯共聚物3～5份、聚甲醛3～5份、羟基硅油5～10份、环氧树脂5～10份、蜜胺甲醛树脂3～5份、聚四氟乙烯4～8份、氢氧化铝3～9份、钛白粉3～5份、成核剂7～10份、结晶促进剂2～8份、相容剂3～5份、抗氧化剂3～5份、抗紫外剂2～3份、润滑剂3～5份、抗冲击改性剂2～3份、热稳定剂1～2份。
上述的聚乙烯可以是高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯中的一种。
上述的成核剂可以采用滑石粉、硬酯酸镁、苯甲酸钠等。
结晶促进剂的作用是通过降低PET链段的扩散活化能，促使PET链段向晶核表面扩散运动并进行规整排列，从而起到加速PET的结晶速率的作用。可以采用PEG1000、PEG1500、PEG2000、PEG5000、PEG20000等。
上述的相容剂可以采用乙烯-甲基丙烯酸共聚物或乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物。
上述的抗氧化剂可以采用3，5-二叔丁基-4-羟基苯基丙酸十八醇酯、β-(3，5-二叔丁基-4- 羟基苯基)丙酸十八醇酯或2，2亚甲基双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)。
上述的抗紫外剂是2-(2H-苯并三氮唑-2-基)-4，6-二(1-甲基-1-苯基乙基)苯酚、2-(5-氯-2H- 苯并三氮唑-2-基)-6叔丁基-4-甲基-苯酚、2-(2H-苯并三氮唑2-基)-4-(1，1，3，3-四甲基丁基)苯酚、2-(2H-苯并三氮唑2-基)-4，6-二叔戊基苯酚中的一种或者几种的混合物。
上述的润滑剂可以采用PE蜡、石蜡、硬脂酸中的一种。
上述的抗冲击改性剂可以采用氯化聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物中的一种。
上述的热稳定剂可以采用三盐基性硫酸铅、二盐基性硬脂酸铅、硬脂酸铅中的一种或几种混合物。
本发明的另一个目的是提供一种上述的耐酸腐蚀的PET/PVC合金材料的制备方法，包括如下步骤：
S1：将PET、PVC、聚乙烯在70～80℃的温度下干燥4～6小时；
S2：将步骤S1中干燥后的PET、PVC、聚乙烯，以及丙烯腈-苯乙烯共聚物、聚甲醛、羟基硅油、环氧树脂、蜜胺甲醛树脂、聚四氟乙烯、氢氧化铝、钛白粉、成核剂、结晶促进剂、相容剂、抗氧化剂、抗紫外剂、润滑剂、抗冲击改性剂、热稳定剂混合均匀；
S3：将步骤S2所得的混合物加入到双螺杆挤出机的料斗中，经熔融共混挤出、水冷、风干、切粒，得到合金材料；其中，双螺杆挤出机的温度是：一区：200～210℃；二区：210～220℃；三区：220～230℃；四区：230～240℃；五区：240～250℃；螺杆转速是180～200 rpm。
有益效果
本发明提供的PET/PVC材料的拉伸强度可以达到50 MPa以上，弯曲强度可以达到80 MPa以上，在经过碱性溶液和酸性溶液的腐蚀性破坏之后，仍比常规的PET材料具有更优异的力学性能。
具体实施方式
实施例1
称取以下重量的原料：PET75份、PVC25份、聚乙烯12份、丙烯腈-苯乙烯共聚物4份、聚甲醛4份、羟基硅油7份、环氧树脂7份、蜜胺甲醛树脂4份、聚四氟乙烯5份、氢氧化铝6份、钛白粉4份、成核剂8份、结晶促进剂6份、相容剂4份、抗氧化剂4份、抗紫外剂3份、润滑剂4份、抗冲击改性剂2份、热稳定剂2份。
聚乙烯是高密度聚乙烯，成核剂是滑石粉，结晶促进剂是PEG1000，相容剂采用乙烯-甲基丙烯酸共聚物，抗氧化剂是3，5-二叔丁基-4-羟基苯基丙酸十八醇酯，抗紫外剂是2-(2H-苯并三氮唑-2-基)-4，6-二(1-甲基-1-苯基乙基)苯酚，润滑剂是PE蜡，抗冲击改性剂是氯化聚乙烯，热稳定剂是三盐基性硫酸铅。
制备方法是：
S1：将PET、PVC、聚乙烯在70℃的温度下干燥4小时；
S2：将步骤S1中干燥后的PET、PVC、聚乙烯，以及丙烯腈-苯乙烯共聚物、聚甲醛、羟基硅油、环氧树脂、蜜胺甲醛树脂、聚四氟乙烯、氢氧化铝、钛白粉、成核剂、结晶促进剂、相容剂、抗氧化剂、抗紫外剂、润滑剂、抗冲击改性剂、热稳定剂混合均匀；
S3：将步骤S2所得的混合物加入到双螺杆挤出机的料斗中，经熔融共混挤出、水冷、风干、切粒，得到合金材料；其中，双螺杆挤出机的温度是：一区：200℃；二区：210℃；三区：220℃；四区：230℃；五区：240℃；螺杆转速是180 rpm。
实施例2
称取以下重量的原料：PET80份、PVC30份、聚乙烯15份、丙烯腈-苯乙烯共聚物5份、聚甲醛5份、羟基硅油10份、环氧树脂10份、蜜胺甲醛树脂5份、聚四氟乙烯8份、氢氧化铝9份、钛白粉5份、成核剂10份、结晶促进剂8份、相容剂5份、抗氧化剂5份、抗紫外剂3份、润滑剂5份、抗冲击改性剂3份、热稳定剂2份。
聚乙烯是线性低密度聚乙烯，成核剂是硬酯酸镁，结晶促进剂是PEG1500，相容剂采用乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物，抗氧化剂采用β-(3，5-二叔丁基-4- 羟基苯基)丙酸十八醇酯或2，2亚甲基双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)，抗紫外剂是2-(5-氯-2H- 苯并三氮唑-2-基)-6叔丁基-4-甲基-苯酚，润滑剂采用石蜡，抗冲击改性剂采用乙烯-醋酸乙烯共聚物，热稳定剂采用二盐基性硬脂酸铅。
制备方法是：
S1：将PET、PVC、聚乙烯在80℃的温度下干燥6小时；
S2：将步骤S1中干燥后的PET、PVC、聚乙烯，以及丙烯腈-苯乙烯共聚物、聚甲醛、羟基硅油、环氧树脂、蜜胺甲醛树脂、聚四氟乙烯、氢氧化铝、钛白粉、成核剂、结晶促进剂、相容剂、抗氧化剂、抗紫外剂、润滑剂、抗冲击改性剂、热稳定剂混合均匀；
S3：将步骤S2所得的混合物加入到双螺杆挤出机的料斗中，经熔融共混挤出、水冷、风干、切粒，得到合金材料；其中，双螺杆挤出机的温度是：一区：210℃；二区：220℃；三区：230℃；四区：240℃；五区：250℃；螺杆转速是200 rpm。
实施例3
称取以下重量的原料：PET70份、PVC20份、聚乙烯10份、丙烯腈-苯乙烯共聚物3份、聚甲醛3份、羟基硅油5份、环氧树脂5份、蜜胺甲醛树脂3份、聚四氟乙烯4份、氢氧化铝3份、钛白粉3份、成核剂7份、结晶促进剂2份、相容剂3份、抗氧化剂3份、抗紫外剂2份、润滑剂3份、抗冲击改性剂2份、热稳定剂1份。
聚乙烯是线性低密度聚乙烯，成核剂是苯甲酸钠，结晶促进剂是PEG2000，相容剂采用乙烯-甲基丙烯酸共聚物，抗氧化剂是2，2亚甲基双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)，抗紫外剂是2-(2H-苯并三氮唑2-基)-4-(1，1，3，3-四甲基丁基)苯酚，润滑剂是硬脂酸，抗冲击改性剂采用乙烯-醋酸乙烯共聚物，热稳定剂采用硬脂酸铅。
制备方法是：
S1：将PET、PVC、聚乙烯在70～80℃的温度下干燥5小时；
S2：将步骤S1中干燥后的PET、PVC、聚乙烯，以及丙烯腈-苯乙烯共聚物、聚甲醛、羟基硅油、环氧树脂、蜜胺甲醛树脂、聚四氟乙烯、氢氧化铝、钛白粉、成核剂、结晶促进剂、相容剂、抗氧化剂、抗紫外剂、润滑剂、抗冲击改性剂、热稳定剂混合均匀；
S3：将步骤S2所得的混合物加入到双螺杆挤出机的料斗中，经熔融共混挤出、水冷、风干、切粒，得到合金材料；其中，双螺杆挤出机的温度是：一区：205℃；二区：215℃；三区：225℃；四区：235℃；五区：245℃；螺杆转速是190 rpm。
性能试验
对以上实施例1～3的PET/PVC合金材料进行性能测试，并用市面常见的PET材料作为对照。
表1 实施例1～实施例3以及对照例的性能测试数据
测试参数 试验方法 实施例1 实施例2 实施例3 对照例
拉伸强度MPa ASTM  D-638 52.3 53.4 51.6 51.9
弯曲强度MPa ASTM  D-790 81.3 81.3 81.7 79.9
冲击强度KJ/m2(缺口) ASTM  D-256 6.8 6.7 6.7 5.9
热变形温度(1.82MPa)℃ ASTM  D-648 101.3 95.6 97.8 85.2
将以上实施例和对照例的PET/PVC材料在40℃下的2 mol/L的NaOH溶液中浸泡24小时，重新进行上述试验。结果如表2所示。
表2 实施例1～实施例3以及对照例的耐碱腐蚀性能测试数据
将以上实施例和对照例的PET/PVC材料在40℃下的2 mol/L的NaOH溶液中浸泡24小时，重新进行上述试验。结果如表3所示。
表3 实施例1～实施例3以及对照例的耐酸腐蚀性能测试数据
测试参数 试验方法 实施例1 实施例2 实施例3 对照例
拉伸强度MPa ASTM  D-638 43.5 46.3 42.1 35.4
弯曲强度MPa ASTM  D-790 75.4 71.5 74.6 53.9
冲击强度KJ/m2(缺口) ASTM  D-256 5.7 6.0 5.7 4.7
热变形温度(1.82MPa)℃ ASTM  D-648 90.2 90.2 91.7 71.5
从表中可以看出，本发明提供的PET/PVC材料的拉伸强度可以达到50 MPa以上，弯曲强度可以达到80 MPa以上，在经过碱性溶液和酸性溶液的腐蚀性破坏之后，仍比常规的PET材料具有更优异的力学性能。

Claims (1)

1.一种耐酸腐蚀的PET/PVC合金材料，其特征在于，是由如下按照重量份计的组分所制成：PET70份、PVC20份、聚乙烯10份、丙烯腈-苯乙烯共聚物3份、聚甲醛3份、羟基硅油5份、环氧树脂5份、蜜胺甲醛树脂3份、聚四氟乙烯4份、氢氧化铝3份、钛白粉3份、成核剂7份、结晶促进剂2份、相容剂3份、抗氧化剂3份、抗紫外剂2份、润滑剂3份、抗冲击改性剂2份、热稳定剂1份；聚乙烯是线性低密度聚乙烯，成核剂是苯甲酸钠，结晶促进剂是PEG2000，相容剂采用乙烯-甲基丙烯酸共聚物，抗氧化剂是2，2’-亚甲基双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)，抗紫外剂是2-(2H-苯并三氮唑-2-基)-4-(1，1，3，3-四甲基丁基)苯酚，润滑剂是硬脂酸，抗冲击改性剂采用乙烯-醋酸乙烯共聚物，热稳定剂采用硬脂酸铅；制备方法是：S1：将PET、PVC、聚乙烯在70～80℃的温度下干燥5小时；S2：将步骤S1中干燥后的PET、PVC、聚乙烯，以及丙烯腈-苯乙烯共聚物、聚甲醛、羟基硅油、环氧树脂、蜜胺甲醛树脂、聚四氟乙烯、氢氧化铝、钛白粉、成核剂、结晶促进剂、相容剂、抗氧化剂、抗紫外剂、润滑剂、抗冲击改性剂、热稳定剂混合均匀；S3：将步骤S2所得的混合物加入到双螺杆挤出机的料斗中，经熔融共混挤出、水冷、风干、切粒，得到合金材料；其中，双螺杆挤出机的温度是：一区：205℃；二区：215℃；三区：225℃；四区：235℃；五区：245℃；螺杆转速是190 rpm。
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