CN103788593A - 一种纳米氮化钛/pet复合材料及其制备方法及其用途 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种纳米氮化钛粉体填充改性PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)复合材料及其制备方法，该法以硅烷表面处理的纳米氮化钛同PET熔融共混复合，可明显改善PET制品在成型加工过程中的预热性能，提高生产效率，同时复合材料的机械性及表观性能亦有一定提高。

Description

一种纳米氮化钛/PET复合材料及其制备方法及其用途
技术领域
本发明涉及PET包装容器领域，确切地说是一种纳米氮化钛/PET复合材料及其制备方法及其用途。
背景技术
近年来，由于PET良好的拉伸吹塑性能及优良的阻气性能，其逐步取代PE、PP材料广泛应用于饮料、化妆品的包装器皿。PET瓶的成型方法主要分为一步法(注拉吹)及两步法(拉伸吹塑)，但无论是一步法还是两步法，它们均通过注射瓶胚、预热瓶胚、拉伸、吹塑成型的工艺进行制造，通过注射的瓶胚都要进行预热到材料的Tg以上才能进行拉伸吹塑成型，预热瓶胚通常以烤炉及红外炉为热源，以红外炉为热源时，红外炉发射波长为500-1500纳米的近红外光，但是PET材料在近红外光区的吸收较弱，通过添加纳米氮化钛的方式对材料进行改性可以改善材料在近红外区的吸收，提高成型效率，降低能耗，同时PET复合材料的机械性能也有明显提高。将纳米粉体同高分子材料进行复合是材料科学领域研究的热点，专利CN97122065.4报道将PET与蒙脱土粉体共混，可以加快PET的结晶速率、得到力学性能好、加工性能优良的PET复合材料。
发明内容
本发明旨在改善PET材料在注吹拉成型过程的预热性能，将在近红外区具有强吸收的纳米氮化钛粉体与PET材料通过熔融共混的方式进行复合制备PET复合材料，复合材料的机械性能及表观性能较PET亦有一定提高。
上述目的通过以下方案实现：
一种纳米氮化钛/PET复合材料，其特征在于：其原料按质量份数计构成如下：
PET100份，改性纳米氮化钛0.0001-0.02份；
所述改性纳米氮化钛是由硅烷偶联剂对纳米氮化钛进行表面改性处理过后得到的纳米氮化钛填料；所述纳米氮化钛平均粒径为1～100nm的球状或类球状颗粒。
所述的一种纳米氮化钛/PET复合材料，其特征在于：所述的PET为热塑性聚酯或共聚酯，特性黏度在0.6～0.85dl/g之间。
所述的一种纳米氮化钛/PET复合材料，其特征在于：硅烷偶联剂为硅烷类偶联剂KH570，湿法改性，用量为纳米氮化钛填料的0.5%～2%，以质量份数计。
所述的一种纳米氮化钛/PET复合材料的制备方法，其特征在于：包括共混和挤出。
所述的一种纳米氮化钛/PET复合材料的制备方法，其特征在于：所述共混是按比例将改性纳米氮化钛和PET在高速混合机中高速混合5～15分钟，充分混合均匀；将混合好的物料投入到双螺杆挤出机中挤出造粒，螺杆转速200～300rpm，温度设置为250～280℃。
所述的纳米氮化钛/PET复合材料可用作一步法注射拉伸吹塑PET瓶材料的用途。
本发明的有益效果为：该法以硅烷表面处理的纳米氮化钛同PET熔融共混复合，可明显改善PET制品在成型加工过程中的预热性能，提高生产效率，同时复合材料的机械性及表观性能亦有一定提高。
本发明的各项性能优异，所得产品PET拉伸、冲击强度、特性黏度、透光率指标优良。
具体实施方式
为了更好的理解本发明，下面结合实施例进一步说明本发明，实施案例中如无特殊说明均为质量份数。
实施例1
案例所述为特性粘度0.75dl/g的PET粒子，使用前在热风烘箱中120℃条件下烘干4hr，案例所述纳米氮化钛粉体以KH570表面改性，平均粒径20nm湿法改性，用量为纳米氮化钛填料的1%，以质量份数计。
首先，按比例将改性纳米氮化钛和PET在高速混合机中高速混合15分钟，充分混合均匀；将混合好的物料投入到双螺杆挤出机中挤出造粒，螺杆转速300rpm，温度设置为250℃。
在双螺杆挤出机中制备纳米氮化钛含量为500ppm的纳米氮化钛/PET母粒，再以母粒按照一定比例挤出纳米氮化钛含量为2～50ppm的纳米氮化钛/PET复合材料。
注射力学样条和色板，熔体温度270℃，注射压力30～70MPa，模具温度5℃，冷却时间12s，成型周期30s。所得数据列于表1，可见随纳米氮化钛含量增加预热时间逐渐降低。
表1纳米氮化钛含量对PET拉伸、冲击强度、特性黏度、透光率及预热时间的影响(平均粒径20nm)
Figure BDA0000442557120000031
实施例2
案例所述为特性粘度0.85dl/g的PET粒子，使用前在热风烘箱中120℃条件下烘干4hr，案例所述纳米氮化钛粉体以KH570表面改性，平均粒径20nm。试样制备如上所述实施例1，所得数据列于表2。
表2纳米氮化钛含量对PET拉伸、冲击强度、特性黏度、透光率及预热时间的影响(平均粒径20nm)
Figure BDA0000442557120000032
实施例3
案例所述为特性粘度0.85dl/g的PET粒子，使用前在热风烘箱中120℃条件下烘干4hr，案例所述纳米氮化钛粉体以KH570表面改性，平均粒径50nm。试样制备如上所述实施例1，所得数据列于表3。
表3纳米氮化钛含量对PET拉伸、冲击强度、特性黏度、透光率及预热时间的影响(平均粒径50nm)
Figure BDA0000442557120000033
以上案例所述拉伸性能按照GB/T1040-1992测试；悬臂梁缺口冲击强度按照GB/T1843-1996测试，摆锤能量为2.75J；透光率按照GB2410-80测试；特性黏度按照GB/T17931-1999进行测试。

Claims (6)

1.一种纳米氮化钛/PET复合材料，其特征在于：其原料按质量份数计构成如下：
PET 100份，改性纳米氮化钛0.0001 ~0.02份；
所述改性纳米氮化钛是由硅烷偶联剂对纳米氮化钛进行表面改性处理过后得到的纳米氮化钛填料；所述纳米氮化钛平均粒径为1~100nm的球状或类球状颗粒。
2.根据权利要求1所述的一种纳米氮化钛/PET复合材料，其特征在于：所述的PET为热塑性聚酯或共聚酯，特性黏度在0.6~0.85dl/g之间。
3.根据权利要求1所述的一种纳米氮化钛/PET复合材料，其特征在于：硅烷偶联剂为硅烷类偶联剂KH570，湿法改性，用量为纳米氮化钛填料的0.5%~2%，以质量份数计。
4.一种如权利要求1或2或3所述的一种纳米氮化钛/PET复合材料的制备方法，其特征在于：包括共混和挤出。
5.根据权利要求4所述的一种纳米氮化钛/PET复合材料的制备方法，其特征在于：所述共混是按比例将改性纳米氮化钛和PET在高速混合机中高速混合5~15分钟，充分混合均匀；将混合好的物料投入到双螺杆挤出机中挤出造粒，螺杆转速200~300rpm，温度设置为250~280℃。
6.一种如权利要求1或2或3所述的纳米氮化钛/PET复合材料可用作一步法注射拉伸吹塑PET瓶材料的用途。
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