CN104974463A

CN104974463A - 一种高光泽耐热abs/pet瓶片复合材料及其制备方法

Info

Publication number: CN104974463A
Application number: CN201510464093.8A
Authority: CN
Inventors: 刘伯林; 谭如友
Original assignee: CHONGQING YOUQIANG POLYMERS Co Ltd
Current assignee: CHONGQING YOUQIANG POLYMERS Co Ltd
Priority date: 2015-07-31
Filing date: 2015-07-31
Publication date: 2015-10-14

Abstract

本发明涉及一种高光泽耐热ABS/PET瓶片复合材料。其组成为下述重量份数的各物质：ABS树脂100份，ABS高胶粉10～20份，PET瓶片20～40份，相容剂2～20份，耐热改性剂5～25份，抗氧剂0.1～1份和润滑剂0.1～1份。它不仅扩大了回收PET瓶片再次高附加值应用的范围，节约了有限资源，降低了ABS复合材料的成本，低碳环保，而且提高了ABS复合材料的表面光泽性和耐热性，拓宽了其应用领域。

Description

一种高光泽耐热ABS/PET瓶片复合材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及高分子化合物的组合物，尤其涉及一种高光泽耐热ABS/PET瓶片复合材料及其制备方法。

背景技术

聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)，因其化学、物理性质等综合性能优良、价格低廉，不仅广泛应用在纤维生产中，在饮料瓶生产中其使用量也相当大。然而PET在食用液体软包装领域的广泛应用，带来了大量废旧PET饮料瓶的回收问题。随着PET用量的逐渐增加，PET瓶回收的量也逐渐增加。据统计，PET瓶片的平均回收利用率为20.4％，其回收利用率高的国家如瑞士、德国和日本等分别为100％、49％和46％，而我国仅为1.7％。目前，回收的PET瓶片大部分是“降级利用”，即用来生产低档纤维、薄膜和非食用包装瓶等，例如将回收的PET瓶片主要用于一些低档次的聚酯(PET)的短纤维的纺丝；而“升级利用”用作高性能工程塑料的仅占8.4％左右。所以，针对回收的PET瓶片，需要进一步扩展其应用的领域和产品，以提高其产品附加值。

随着家电行业的快速发展和人们消费要求的不断提升，在某些应用领域，要求注塑制品不仅具有优异的抗冲击韧性，而且还要求具有极高的表面光泽，例如：应用于平板液晶电视的边框、底座，笔记本电脑外壳以及音响壳体等制品，常规的单一ABS树脂体系则难以满足以上要求，于是人们进行了高光泽ABS的开发，如专利CN102532788A，CN101531801A等，采用ABS与PET或PMMA等共混来改善ABS的表面光泽，但是在改善其光泽的同时为了还保持ABS的韧性，通常则需要加入一定量的增韧剂，但这将不可避免地降低韧性高光泽ABS合金树脂的耐热性，而耐热性往往是ABS合金树脂体系应用中的一个很重要的指标。通常为改善ABS合金树脂体系较差的耐热性而添加的耐热剂，往往会导致复合材料的韧性下降；为提高其光泽度而添加的其他组分，却往往会导致其复合材料的韧性下降，耐热性也得不到提高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高光泽耐热ABS/PET瓶片复合材料及其制备方法，该高光泽耐热ABS/PET瓶片复合材料机械强度高、尺寸稳定性好、光泽度高，同时保持了ABS树脂的高韧性，还提高了ABS树脂的耐热性，大大拓宽了ABS的应用范围，其制备方法简单，易于加工制备。

为了实现本发明的目的，采用的技术方案为：

一种高光泽耐热ABS/PET瓶片复合材料，其特征在于，其组成为下述重量份数的各物质：

ABS树脂100份，ABS高胶粉10～20份，

PET瓶片20～40份，相容剂2～20份，

耐热改性剂5～25份，抗氧剂0.1～1份和润滑剂0.1～1份。

作为进一步优选，上述各物质按照下述重量份数配置：

ABS树脂100份，ABS高胶粉10～15份，

PET瓶片20～30份，相容剂5～10份，

耐热改性剂10～15份，抗氧剂0.1～0.5份和润滑剂0.1～0.5份。

其中，上述相容剂，具体选择为苯乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物，其熔融指数于试验温度200℃、负荷5kg的条件下为6～9g/10min，且其中的甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)的重量百分含量为1.8％～2.2％。由于PET属于极性较强的原料，而ABS属于弱极性的原料，两者单纯混合则不易相容，反而容易出现分层现象；该相容剂中组分苯乙烯-丙烯腈与ABS相容性好，而组分甲基丙烯酸缩水甘油酯可以与PET端基反应，完全相容；该相容剂同时对PET瓶片和ABS树脂具有很好的相容性，解决了二者混合时易分层而不相容的技术难题，能制备出高光泽韧性好的新型复合材料。

上述耐热改性剂，具体选择为苯乙烯-N-苯基马来酰亚胺-丙烯腈共聚物，其中N-苯基马来酰亚胺的重量百分含量为20％～40％，优选为30％～40％。该耐热改性剂改善ABS树脂的耐热性突出，同时与ABS树脂相容性好，不容易析出影响其表面光泽，进而提高了复合材料的耐热性。

上述抗氧剂，具体选择为由主抗氧剂和辅助抗氧剂，按照重量比为2∶1～3∶1的配比组成的混合物，其中，所述主抗氧剂为抗氧剂1010或抗氧剂1098，优选为抗氧剂1010；所述辅助抗氧剂为抗氧剂168。或者上述抗氧剂，直接选择为抗氧剂1010或抗氧剂1098。所选抗氧剂能防止该复合材料在加工过程中原料的氧化降解，以避免引起产品颜色变差、性能下降，有效保证了产品外观颜色的稳定，以适应不同的使用要求。

上述润滑剂，具体选择为乙撑双硬脂酰胺、硬脂酸钙、硬脂酸锌、聚氧化乙烯蜡或润滑剂TAF中的至少一种。添加润滑剂可使复合材料容易加工，能避免加工过程中容易出现断条的现象。

作为进一步优化，上述ABS树脂为苯乙烯-丁二烯-丙烯腈共聚物，其中，丙烯腈的重量百分含量为18％～24％。该ABS树脂可选择为最普通常用的牌号，作为改性原料其光泽度、韧性、耐热性等材料性能，具有较好的综合性能。

上述ABS高胶粉为苯乙烯-丁二烯-丙烯腈共聚物，其中，橡胶的重量百分含量为50％～70％，优选为50％～60％。该组分主要是保持复合材料具有比较高的韧性。

上述PET瓶片的原料，选择为在常规PET聚合过程中加入重量百分含量为2％～4％的间苯二甲酸进行共聚合所得的共聚产物，且上述PET瓶片原料的透光率至少为80％，特性粘数为0.70～0.80dl/g，优选为0.72～0.75dl/g。上述PET瓶片为外观颜色呈白色透明的PET切片，其切片规格选择为3～10mm×3～10mm，优选5～8mm×5～8mm。该PET瓶片原料的分子结构与普通的PET分子结构略有差别：该PET瓶片原料的分子结构中含有少量的间苯二甲酸结构，以此来破坏PET分子链的链结构规整性，使其结晶变慢，并增加PET瓶片的透明性，这一特点对提高复合材料的光泽度大有益处，而且其特性粘数为0.70～0.80dl/g比普通的PET瓶片的特性粘数(0.64～0.66dl/g)高。该PET瓶片可采用回收的PET瓶片。

上述高光泽耐热ABS/PET瓶片复合材料的制备方法，是采用上述用量的各物质，并按照以下步骤进行的：

1)将所述PET瓶片在真空烘箱中，分为两个阶段进行干燥：其第一阶段是在70～74℃的条件下干燥1.5～2.5h，优选2～2.5h；其第二阶段是在130～135℃的条件下干燥4～6h，优选5～6h。该步骤中第一阶段是在70～74℃的条件下干燥，主要是为了除去PET瓶片表面的水，同时进行预结晶，以避免后阶段干燥粘连；第二阶段是在130～135℃的条件下干燥4～6h，主要是为了除去结晶水，彻底干燥。如不干燥彻底，含水则容易引起PET分子量下降，进而降低了产品的力学性能，影响了其表面光泽。

2)按照所述比例将所述ABS树脂、所述ABS高胶粉、干燥后所得的PET瓶片与所述相容剂、所述耐热改性剂、所述抗氧剂和所述润滑剂混合至少5～8分钟使其混合均匀；

3)于双螺杆挤出机的主喂料口处，加入经所述步骤2)中混合均匀的各物质，熔融挤出，挤出物料经冷却、风干、切粒、干燥后，即得高光泽耐热ABS/PET瓶片复合材料；其中，双螺杆挤出机的温度设定范围为230～255℃，螺杆转速为300～400rpm，真空度为-0.5～1.0Kgf/cm²。

作为再进一步明确，上述双螺杆挤出机的各区温度分别为：

一区温度：230～235℃，二区温度：235～240℃，

三区温度：240～245℃，四区温度：245～250℃，

五区温度：250～255℃，六区温度：255～253℃，

七区温度：253～250℃。该温度设置分布合理，若温度再高，则易引起ABS分解；若温度低，则PET不熔融，难于加工塑化均匀。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

1、本发明提供了一种高光泽耐热ABS/PET瓶片复合材料，它不仅扩大了回收PET瓶片再次高附加值应用的范围，节约了有限资源，降低了ABS复合材料的成本，低碳环保，而且提高了ABS复合材料的表面光泽性和耐热性，拓宽了其应用领域，可广泛应用于办公设备零部件、电子电器外壳零部件、仪器仪表以及运动器材外观零部件等制备；

2、该高光泽耐热ABS/PET瓶片复合材料，具有优良的韧性、耐热性、耐化学性能及电性能，机械强度高，力学性能好，其拉伸强度可达到46～50Mpa，弯曲强度可达到65～70Mpa，Izod缺口冲击强度可达到18.0～23.0KJ/m²，热变形温度为90～95℃，其光泽度高达90～95，尺寸稳定性良好，表面没有分层和起皮的不相容现象，可广泛应用于对于光泽度和耐热性要求比较高的场合，如可用于免底涂电镀的一些汽车灯零部件的制备，具有广阔的应用前景；

3、本发明中该高光泽耐热ABS/PET瓶片复合材料的制备方法，复配和加工过程简单，易于加工制备。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明进行具体描述，但以下实施例只用于对本发明进行进一步的说明，不能理解为对其保护范围的限制，该领域的技术熟练人员可以根据上述内容对本发明作出一些非本质的改进和调整。

实施例1

一种高光泽耐热ABS/PET瓶片复合材料的制备方法，它是采用下述各原料组成，并按照以下步骤进行制备的：

1)原料组成

ABS树脂100kg，该ABS树脂中丙烯腈的重量百分含量为18％；

ABS高胶粉15kg，该ABS高胶粉中橡胶的重量百分含量为60％；

PET瓶片20kg，该PET瓶片的原料选择为在常规PET聚合过程中加入重量百分含量为2％的间苯二甲酸进行共聚合所得的共聚产物，且其透光率为80％、特性粘数为0.70dl/g；该PET瓶片为外观颜色呈白色透明的回收PET切片，其切片规格选择为5mm×5mm；

相容剂5kg，该相容剂选择为苯乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物，其熔融指数于试验温度200℃、负荷5kg的条件下为8g/10min，且其中的甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)的重量百分含量为2.0％；

耐热改性剂15kg，该耐热改性剂选择为苯乙烯-N-苯基马来酰亚胺-丙烯腈共聚物，其中N-苯基马来酰亚胺的重量百分含量为30％；

抗氧剂0.25kg，该抗氧剂选择为由主抗氧剂和辅助抗氧剂，按照重量比为2∶1的配比组成的混合物，其中，主抗氧剂为抗氧剂1010，辅助抗氧剂为抗氧剂168；

润滑剂0.3kg，该润滑剂选择为润滑剂TAF；

2)将上述PET瓶片在真空烘箱中进行干燥，该干燥过程具体分为两个阶段进行：第一阶段是在70℃的条件下干燥2h；第二阶段是在130℃的条件下干燥5h；

3)将上述的ABS树脂、ABS高胶粉、干燥后所得的PET瓶片与相容剂、耐热改性剂、抗氧剂和润滑剂混合5分钟，使其混合均匀；

4)于双螺杆挤出机的主喂料口处，加入经上述步骤2)中混合均匀的各物质，熔融挤出，该双螺杆挤出机的温度设定范围为230～255℃，螺杆转速为300rpm，真空度为-0.5Kgf/cm²，且具体来说该双螺杆挤出机的各区温度分别为：一区温度：230℃，二区温度：235℃，三区温度：240℃，四区温度：245℃，五区温度：250℃，六区温度：253℃，七区温度：250℃，之后再将挤出物料冷却、风干、切粒、干燥，即得该高光泽耐热ABS/PET瓶片复合材料。

实施例2

1)原料组成

ABS树脂100kg，该ABS树脂中丙烯腈的重量百分含量为20％；

ABS高胶粉20kg，该ABS高胶粉中橡胶的重量百分含量为50％；

PET瓶片30kg，该PET瓶片的原料选择为在常规PET聚合过程中加入重量百分含量为4％的间苯二甲酸进行共聚合所得的共聚产物，且其透光率为85％、特性粘数为0.75dl/g；该PET瓶片为外观颜色呈白色透明的回收PET切片，其切片规格选择为8mm×8mm；

相容剂10kg，该相容剂选择为苯乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物，其熔融指数于试验温度200℃、负荷5kg的条件下为9g/10min，且其中的甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)的重量百分含量为2.2％；

耐热改性剂10kg，该耐热改性剂选择为苯乙烯-N-苯基马来酰亚胺-丙烯腈共聚物，其中N-苯基马来酰亚胺的重量百分含量为40％；

抗氧剂0.5kg，该抗氧剂选择为由主抗氧剂和辅助抗氧剂，按照重量比为3∶1的配比组成的混合物，其中，主抗氧剂为抗氧剂1098，辅助抗氧剂为抗氧剂168；

润滑剂0.5kg，该润滑剂选择为乙撑双硬脂酰胺；

2)将上述PET瓶片在真空烘箱中进行干燥，该干燥过程具体分为两个阶段进行：第一阶段是在74℃的条件下干燥2.5h；第二阶段是在135℃的条件下干燥6h；

3)将上述的ABS树脂、ABS高胶粉、干燥后所得的PET瓶片与相容剂、耐热改性剂、抗氧剂和润滑剂混合8分钟，使其混合均匀；

4)于双螺杆挤出机的主喂料口处，加入经上述步骤2)中混合均匀的各物质，熔融挤出，该双螺杆挤出机的温度设定范围为230～253℃，螺杆转速为400rpm，真空度为1.0Kgf/cm²，且具体来说该双螺杆挤出机的各区温度分别为：一区温度：230℃，二区温度：240℃，三区温度：245℃，四区温度：250℃，五区温度：253℃，六区温度：253℃，七区温度：250℃，之后再将挤出物料冷却、风干、切粒、干燥，即得该高光泽耐热ABS/PET瓶片复合材料。

实施例3

一种高光泽耐热ABS/PET瓶片复合材料的制备方法，它是采用下述原料组成进行制备的，其工艺操作及其余参数，设置均与实施例1相同：

ABS树脂100kg，该ABS树脂中丙烯腈的重量百分含量为24％；

ABS高胶粉10kg，该ABS高胶粉中橡胶的重量百分含量为70％；

PET瓶片40kg，该PET瓶片的原料选择为在常规PET聚合过程中加入重量百分含量为3％的间苯二甲酸进行共聚合所得的共聚产物，且其透光率为82％、特性粘数为0.60dl/g；该PET瓶片为外观颜色呈白色透明的回收PET切片，其切片规格选择为10mm×10mm；

相容剂20kg，该相容剂选择为苯乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物，其熔融指数于试验温度200℃、负荷5kg的条件下为6g/10min，且其中的甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)的重量百分含量为1.8％；

耐热改性剂5kg，该耐热改性剂选择为苯乙烯-N-苯基马来酰亚胺-丙烯腈共聚物，其中N-苯基马来酰亚胺的重量百分含量为20％；

抗氧剂0.1kg，该抗氧剂选择为抗氧剂1010；

润滑剂0.1kg，该润滑剂选择为硬脂酸钙。

实施例4

一种高光泽耐热ABS/PET瓶片复合材料的制备方法，它是采用下述原料组成进行制备的，其工艺操作及其余参数，设置均与实施例2相同：

ABS树脂100kg，该ABS树脂中丙烯腈的重量百分含量为22％；

ABS高胶粉18kg，该ABS高胶粉中橡胶的重量百分含量为65％；

PET瓶片35kg，该PET瓶片的原料选择为在常规PET聚合过程中加入重量百分含量为3.5％的间苯二甲酸进行共聚合所得的共聚产物，且其透光率为80％、特性粘数为0.80dl/g；该PET瓶片为外观颜色呈白色透明的回收PET切片，其切片规格选择为3mm×3mm；

相容剂15kg，该相容剂选择为苯乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物，其熔融指数于试验温度200℃、负荷5kg的条件下为7g/10min，且其中的甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)的重量百分含量为2.0％；

耐热改性剂25kg，该耐热改性剂选择为苯乙烯-N-苯基马来酰亚胺-丙烯腈共聚物，其中N-苯基马来酰亚胺的重量百分含量为35％；

抗氧剂0.6kg，该抗氧剂选择为抗氧剂1098；

润滑剂0.6kg，该润滑剂选择为聚氧化乙烯蜡。

实施例5

ABS树脂100kg，该ABS树脂中丙烯腈的重量百分含量为21％；

ABS高胶粉16kg，该ABS高胶粉中橡胶的重量百分含量为55％；

PET瓶片25kg，该PET瓶片的原料选择为在常规PET聚合过程中加入重量百分含量为2.5％的间苯二甲酸进行共聚合所得的共聚产物，且其透光率为86％、特性粘数为0.75dl/g；该PET瓶片为外观颜色呈白色透明的回收PET切片，其切片规格选择为6mm×6mm；

相容剂8kg，该相容剂选择为苯乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物，其熔融指数于试验温度200℃、负荷5kg的条件下为9g/10min，且其中甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)的重量百分含量为2.1％；

耐热改性剂20kg，该耐热改性剂选择为苯乙烯-N-苯基马来酰亚胺-丙烯腈共聚物，其中N-苯基马来酰亚胺的重量百分含量为25％；

抗氧剂1kg，该抗氧剂选择为由主抗氧剂和辅助抗氧剂，按照重量比为2.5∶1的配比组成的混合物，其中，主抗氧剂为抗氧剂1098，辅助抗氧剂为抗氧剂168；

润滑剂1kg，该润滑剂选择为硬脂酸锌。

此外，将实施例1-5中所制得的高光泽耐热ABS/PET瓶片复合材料与常规市售的ABS757产品进行性能指标测试，其测试数据如下表1所示：

表1

Claims

1.一种高光泽耐热ABS/PET瓶片复合材料，其特征在于，其组成为下述重量份数的各物质：

ABS树脂 100份，ABS高胶粉 10～20份，

PET瓶片20～40份，相容剂2～20份，

耐热改性剂5～25份，抗氧剂 0.1～1份和润滑剂 0.1～1份。

2.如权利要求1所述高光泽耐热ABS/PET瓶片复合材料，其特征在于，所述各物质按照下述重量份数配置：

ABS树脂 100份， ABS高胶粉 10～15份，

PET瓶片20～30份，相容剂5～10份，

耐热改性剂10～15份，抗氧剂 0.1～0.5份和润滑剂 0.1～0.5份。

3.如权利要求1或2所述高光泽耐热ABS/PET瓶片复合材料，其特征在于：所述相容剂选择为苯乙烯—丙烯腈—甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物，其熔融指数于试验温度200℃、负荷5kg的条件下为6～9g/10min，且其中的甲基丙烯酸缩水甘油酯的重量百分含量为1.8%～2.2%。

4.如权利要求1-3任一所述高光泽耐热ABS/PET瓶片复合材料，其特征在于：所述耐热改性剂选择为苯乙烯—N-苯基马来酰亚胺—丙烯腈共聚物，其中N-苯基马来酰亚胺的重量百分含量为20%～40%。

5.如权利要求1-4任一所述高光泽耐热ABS/PET瓶片复合材料，其特征在于：所述抗氧剂选择为由主抗氧剂和辅助抗氧剂，按照重量比为2:1～3:1的配比组成的混合物，其中，所述主抗氧剂为抗氧剂1010或抗氧剂1098，所述辅助抗氧剂为抗氧剂168；或者所述抗氧剂，直接选择为抗氧剂1010或抗氧剂1098；所述润滑剂选择为乙撑双硬脂酰胺、硬脂酸钙、硬脂酸锌、聚氧化乙烯蜡或润滑剂TAF中的至少一种。

6.如权利要求1-5任一所述高光泽耐热ABS/PET瓶片复合材料，其特征在于：所述ABS树脂为苯乙烯—丁二烯—丙烯腈共聚物，其中，丙烯腈的重量百分含量为18%～24%；所述ABS高胶粉为苯乙烯—丁二烯—丙烯腈共聚物，其中，橡胶的重量百分含量为50%～70%。

7.如权利要求1-6任一所述高光泽耐热ABS/PET瓶片复合材料，其特征在于：所述PET瓶片的原料，选择为在常规PET聚合过程中加入重量百分含量为2%～4%的间苯二甲酸进行共聚合所得的共聚产物，且所述PET瓶片原料的透光率至少为80%，特性粘数为0.70～0.80dl/g；所述PET瓶片为外观颜色呈白色透明的PET切片，其切片规格选择为3～10mm×3～10mm。

8.如权利要求7所述高光泽耐热ABS/PET瓶片复合材料，其特征在于：所述耐热改性剂选择为苯乙烯—N-苯基马来酰亚胺—丙烯腈共聚物，其中N-苯基马来酰亚胺的重量百分含量为30%～40%；所述ABS高胶粉为苯乙烯—丁二烯—丙烯腈共聚物，其中，橡胶的重量百分含量为为50%～60%；所述PET瓶片原料的特性粘数为0.72～0.75dl/g；所述PET瓶片的切片规格选择为5～8mm×5～8mm。

9.如权利要求1-8任一所述高光泽耐热ABS/PET瓶片复合材料的制备方法，其特征在于，它是采用所述用量的各物质，并按照以下步骤进行的，

1）将所述PET瓶片在真空烘箱中，分为两个阶段进行干燥：其第一阶段是在70～74℃的条件下干燥1.5～2.5h；其第二阶段是在130～135℃的条件下干燥4～6h；

2）按照所述比例将所述ABS树脂、所述ABS高胶粉、干燥后所得的PET瓶片与所述相容剂、所述耐热改性剂、所述抗氧剂和所述润滑剂混合至少5～8分钟使其混合均匀；

3）于双螺杆挤出机的主喂料口处，加入经所述步骤2）中混合均匀的各物质，熔融挤出，挤出物料经冷却、风干、切粒、干燥后，即得高光泽耐热ABS/PET瓶片复合材料；其中，双螺杆挤出机的温度设定范围为230～255℃，螺杆转速为300～400rpm，真空度为-0.5～1.0 Kgf/cm²。

10.如权利要求9所述高光泽耐热ABS/PET瓶片复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤1）中的干燥过程，其第一阶段是在70～74℃的条件下干燥2～2.5h；其第二阶段是在130～135℃的条件下干燥5～6h；所述双螺杆挤出机的各区温度分别为：

一区温度：230～235℃，二区温度：235～240℃，

三区温度：240～245℃，四区温度：245～250℃，

五区温度：250～255℃，六区温度：255～253℃，

七区温度：253～250℃。