CN105754186B - 一种高性能ldpe/pet共混增容新方法 - Google Patents

一种高性能ldpe/pet共混增容新方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种高性能LDPE/PET共混增容新方法，采用毒性低，难挥发的多官能单体邻苯二甲酸二烯丙酯(DAP)为接枝单体，制备LDPE—g‑DAP(或LDPE—g‑(Poly‑DAP))，利用其在高温下与PET的酯交换反应达到对LDPE/PET体系的增容。包括下列两个步骤：1)接枝母料的制备：将一定配比的LDPE、邻苯二甲酸二烯丙酯(DAP)、引发剂等物料加入到混合设备中，在一定温度及转速下反应一定时间，最终得到高接枝率的LDPE—g‑DAP(或LDPE—g‑(Poly‑DAP))。2)LDPE/PET增容共混物的制备：将上述得到的高接枝率LDPE—g‑DAP(或LDPE—g‑(Poly‑DAP)，在混合设备上按适当比例与LDPE、PET混合，最终得到LDPE/PET增容共混物。

Description

一种高性能LDPE/PET共混增容新方法
技术领域
本发明属于高分子材料反应加工领域，涉及一种高性能LDPE/PET共混增容新方法。特指利用熔融接枝技术，采用邻苯二甲酸二烯丙酯(DAP)为接枝单体结合引发剂在共混设备中于一定温度和转速下反应一段时间，制备接枝母料LDPE—g-DAP(或LDPE—g-(Poly-DAP))，然后将上述接枝母料与LDPE、PET共混制得LDPE/PET增容混物。
背景技术
LDPE和PET都是人类日常生活中广泛使用的两种热塑性塑料。LDPE具有良好的韧性、电绝缘性以及透明性等优良性能，但是LDPE的力学强度、耐热性等比较差；PET具有较高的力学强度、良好的阻隔性能，但是PET的抗冲击性能比较差，并且容易吸水导致其在加工过程中会发生热降解。通过LDPE与PET的共混改性可以让两者达到性能上的取长补短，获得综合性能优良的共混材料。但是LDPE/PET共混体系是典型的不相容体系，必须通过添加相容剂来提高两者之间的相容性。
传统的LDPE/PET体系的增容剂主要是马来酸酐(MAH)、甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)等官能单体的聚乙烯接枝物，利用这些官能单体与PET末端羟基或羧基的反应来达到对LDPE/PET体系实现反应性增容的目的。但是马来酸酐、甲基丙烯酸缩水甘油酯等官能单体由于反应活性比较低，导致它们的接枝率往往比较低，并且在接枝过程中伴随有聚乙烯的交联、接枝单体的均聚等副反应的发生。
本方法采用多能团单体邻苯二甲酸二烯丙酯为接枝单体，由于其反应活性比较高，可以迅速地与LDPE大分子链上的自由基反应，得到高接枝率的接枝物。并将得到的接枝产物与LDPE、PET共混，利用邻苯二甲酸二烯丙酯与PET在高温下的酯交换反应达到对LDPE/PET增容的目的。该方法成本低，操作简单，制得的增容共混物具有良好的性能，具有明显的应用优势。
发明内容
本发明涉及一种高性能LDPE/PET共混增容新方法。特指利用熔融接枝技术，采用DAP为接枝单体结合引发剂在共混设备中于一定温度和转速下反应一段时间，制备接枝母料LDPE—g-DAP(或LDPE—g-(Poly-DAP))，然后将上述接枝母料与LDPE、PET共混制备LDPE/PET增容共混物。
本发明所述的一种高性能LDPE/PET共混增容新方法，按照以下两个步骤进行：
1)接枝母料的制备：
将一定配比的LDPE、DAP、引发剂等物料加入到反应设备中在一定温度及转速下反应一定时间，最终得到高接枝率LDPE/PET增容物。所述一定配比具体如下：LDPE：100份，DAP：1～8份，引发剂0.01～0.1份。
步骤(1)所述的DAP为邻苯二甲酸二烯丙酯。
步骤(1)所述引发剂为过氧化二异丙苯(DCP)、2，5-二甲基-2，5-双(叔丁基过氧基)己烷(DTBH)、过氧化二叔丁基(DBP)、过氧化二苯甲酰(BPO)中的一种或几种。
步骤(1)所述LDPE为低密度聚乙烯。
步骤(1)所述反应设备指的是开炼机、密炼机、挤出机。优选密炼机。
步骤(1)所述的反应温度为110℃～200℃，优选130℃～180℃。
步骤(1)所述的反应时间为6～10min，优选7～8min。
步骤(1)所述的转速为20rpm～120rpm，优选30rpm～80rpm。
2)LDPE/PET增容共混物的制备
将LDPE、PET、接枝母料按照适当比例在一定温度和转速的混合设备上共混一段时间，即可制得高性能的LDPE/PET共混物。所述一定配比具体如下：LDPE：60～90份，PET：5～30份，接枝母料：5～20份。
步骤(2)所述的LDPE为低密度聚乙烯。
步骤(2)所述PET为聚对苯二甲酸乙二醇酯，分子量为20000～80000。
步骤(2)所述共混设备为开炼机、密炼机、挤出机。优选挤出机。
步骤(2)所述的共混温度为190℃～280℃，优选200℃～260℃。
步骤(2)所述转速为20rpm～120rpm，优选30～80rpm。
附图说明
图1为LDPE(2101)/PET简单共混物脆断面扫描电子显微镜照片，放大倍率500。
图2为LDPE(2101)/PET增容共混物脆断面扫描电子显微镜照片，放大倍率500。
图3为LDPE(2101)/PET简单共混物脆断面扫描电子显微镜照片，放大倍率3000。
图4为LDPE(2101)/PET增容共混物脆断面扫描电子显微镜照片，放大倍率3000。
具体实施方式
以下实例中所提到的LDPE 2101为齐鲁石化生产，LDPE 2102为齐鲁石化生产，LDPE 605为燕山石化生产，DCP为上海天莲精细化工有限公司生产，纯度为99％以上，DAP为寿光诺盟化工有限公司生产，纯度为95％以上，DTBH为2，5-二甲基-2，5-双(叔丁基过氧基)己烷，茂名市中准实业有限公司出售，纯度为99％以上，DBP为过氧化二叔丁基，成都惟精喜望精细化工有限公司生产，纯度为95％以上，BPO为过氧化二苯甲酰，启东市名成化工有限公司生产，PET为江苏海昌锐锋化工有限公司生产，分子量30000。
实例一
将100kg的LDPE 2101，2kg的DAP，0.05kg的DCP加入到密炼机中，温度为180℃，转速为40rpm，反应时间为8min。
将接枝母料和LDPE 2101、PET按照LDPE/接枝母料/PET＝20/40/40的配比加入到265℃的双螺杆挤出机中进行共混，转速为50rpm，挤出物烘干后进行力学性能测定。
实例二
将100kg的LDPE 2101，2kg的DAP，0.05kg的DTBH加入到密炼机中，温度为180℃，转速为40rpm，反应时间为8min。
将接枝母料和LDPE 2101、PET按照LDPE/接枝母料/PET＝20/40/40的配比加入到265℃的双螺杆挤出机中进行共混，转速为50rpm，挤出物烘干后进行力学性能测定。
实例三
将100kg的LDPE 2101，2kg的DAP，0.05kg的DBP加入到密炼机中，温度为180℃，转速为40rpm，反应时间为8min。
将接枝母料和LDPE 2101、PET按照LDPE/接枝母料/PET＝20/40/40的配比加入到265℃的双螺杆挤出机中进行共混，转速为50rpm，挤出物烘干后进行力学性能测定。
实例四
将100kg的LDPE 2101，2kg的DAP，0.05kg的BPO加入到密炼机中，温度为140℃，转速为40rpm，反应时间为8min。
将接枝母料和LDPE 2101、PET按照LDPE/接枝母料/PET＝20/40/40的配比加入到265℃的双螺杆挤出机中进行共混，转速为50rpm，挤出物烘干后进行力学性能测定。
实例五
将100kg的LDPE 2101，4kg的DAP，0.05kg的DCP加入到密炼机中，温度为180℃，转速为40rpm，反应时间为8min。
将接枝母料和LDPE 2101、PET按照LDPE/接枝母料/PET＝20/40/40的配比加入到265℃的双螺杆挤出机中进行共混，转速为50rpm，挤出物烘干后进行力学性能测定。
实例六
将100kg的LDPE 2101，2kg的DAP，0.02kg的DCP加入到密炼机中，温度为180℃，转速为40rpm，反应时间为8min。
将接枝母料和LDPE 2101、PET按照LDPE/接枝母料/PET＝20/40/40的配比加入到265℃的双螺杆挤出机中进行共混，转速为50rpm，挤出物烘干后进行力学性能测定。
实例七
将100kg的LDPE 2101，2kg的DAP，0.05kg的DCP加入到密炼机中，温度为170℃，转速为40rpm，反应时间为8min。
将接枝母料和LDPE 2101、PET按照LDPE/接枝母料/PET＝20/40/40的配比加入到265℃的双螺杆挤出机中进行共混，转速为50rpm，挤出物烘干后进行力学性能测定。
实例八
将100kg的LDPE 2101，2kg的DAP，0.05kg的DCP加入到密炼机中，温度为180℃，转速为40rpm，反应时间为8min。
将接枝母料和LDPE 2101、PET按照LDPE/接枝母料/PET＝20/40/40的配比加入到255℃的双螺杆挤出机中进行共混，转速为50rpm，挤出物烘干后进行力学性能测定。
实例九
将100kg的LDPE 2101，2kg的DAP，0.05kg的DCP加入到密炼机中，温度为180℃，转速为40rpm，反应时间为8min。
将接枝母料和LDPE 2101、PET按照LDPE/接枝母料/PET＝40/30/30的配比加入到265℃的双螺杆挤出机中进行共混，转速为50rpm，挤出物烘干后进行力学性能测定。
实例十
将100kg的LDPE 2101，2kg的DAP，0.05kg的DCP加入到密炼机中，温度为180℃，转速为40rpm，反应时间为8min。
将接枝母料和LDPE 2101、PET按照LDPE/接枝母料/PET＝80/10/10的配比加入到265℃的双螺杆挤出机中进行共混，转速为50rpm，挤出物烘干后进行力学性能测定。
实例十一
将100kg的LDPE 2102，2kg的DAP，0.05kg的DCP加入到密炼机中，温度为180℃，转速为40rpm，反应时间为8min。
将接枝母料和LDPE 2102、PET按照LDPE/接枝母料/PET＝20/40/40的配比加入到265℃的双螺杆挤出机中进行共混，转速为50rpm，挤出物烘干后进行力学性能测定。
实例十二
将100kg的LDPE 605，2kg的DAP，0.05kg的DCP加入到密炼机中，温度为180℃，转速为40rpm，反应时间为8min。
将接枝母料和LDPE 605、PET按照LDPE/接枝母料/PET＝20/40/40的配比加入到双螺杆265℃的挤出机中进行共混，转速为50rpm，挤出物烘干后进行力学性能测定。
各个实例中接枝物的接枝率测定结果以及力学性能测试数据列于表1
附表1(力学性能测定依据GB/T1040-1992测定)
DAP接枝率(％) 拉伸强度(MPa) 断裂伸长率(％)
实例一 2.64 11±0.4 290±5
实例二 3.37 11±0.8 285±6
实例三 2.51 10±0.6 325±4
实例四 2.05 10±0.3 330±3
实例五 3.31 10±0.2 270±2
实例六 2.19 11±0.4 275±2
实例七 3.01 11±0.1 300±2
实例八 2.57 11±0.2 310±8
实例九 2.14 10±0.8 345±7
实例十 3.25 10±0.4 345±2
实例十一 3.28 9±0.6 280±6
实例十二 3.16 10±0.3 285±5
LDPE(2101)/PET简单共混样 0 7±0.6 610±3
LDPE(7050)/PET简单共混样 0 8±0.4 575±2
LDPE(9020)/PET简单共混样 0 8±0.8 615±5
由以上数据可知，本发明制得了LDPE高接枝率接枝物，LDPE—g-DAP(或LDPE—g-(Poly-DAP))，DAP接枝率较高，均在2％以上。将接枝物加入到LDPE/PET共混物中制得的LDPE/PET增容共混物相较于LDPE/PET简单共混体系，拉伸强度明显提高。从附图图片可以看出，相较于未增容体系而言，在LDPE/PET增容体系中分散相PET粒子明显减小，粒径分布更加均一，说明本方法所制备的增容剂对LDPE/PET体系具有明显的增容效果。
以上对本发明所提供的一种高性能LDPE/PET共混增容新方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法和其核心思想。应当指出，对于本技术领域的技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围。

Claims (6)

1.一种制备高性能低密度聚乙烯(LDPE)/聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)共混物的方法，其特征在于采用了毒性低、难挥发的多官能团单体邻苯二甲酸二烯丙酯(DAP)为接枝单体，制备LDPE-g-DAP或LDPE-g-(Poly-DAP)，利用其在高温下与PET的酯交换反应达到对LDPE/PET体系的增容，包括下列两个步骤：1)接枝母料的制备：将一定配比的LDPE、邻苯二甲酸二烯丙酯(DAP)、引发剂加入到混合设备中，在一定温度和转速下反应一定时间，得到高接枝率的LDPE-g-DAP或LDPE-g-(Poly-DAP)，所述高接枝率为接枝率>2％，其中LDPE、DAP、引发剂三者的质量份数配比如下：LDPE：100份，DAP：1～4份，引发剂：0.01～0.1份；2)高性能LDPE/PET共混物的制备：将上述得到的LDPE-g-DAP或LDPE-g-(Poly-DAP)接枝母料，在混合设备上按适当比例与LDPE、PET混合，得到LDPE/PET增容共混物，其中LDPE、PET、接枝母料三者的质量份数配比如下：LDPE：60～90份，PET：5～30份，接枝母料：5～20份。
2.根据权利要求1所述一种制备高性能低密度聚乙烯(LDPE)/聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)共混物的方法，其特征在于所述的步骤1)接枝母料制备时所采用的接枝单体为无色或淡黄色油状液体DAP，即邻苯二甲酸二烯丙酯，采用的纯度为95％以上。
3.根据权利要求1所述一种制备高性能低密度聚乙烯(LDPE)/聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)共混物的方法，其特征在于所述步骤1)接枝母料制备时所采用的引发剂为过氧化二异丙苯，2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)己烷、过氧化二叔丁基、过氧化二苯甲酰中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述一种制备高性能低密度聚乙烯(LDPE)/聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)共混物的方法，其特征在于所述混合设备指的是开炼机、密炼机或挤出机。
5.根据权利要求1所述一种制备高性能低密度聚乙烯(LDPE)/聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)共混物的方法，其特征在于所述步骤1)中接枝母料制备时所采用的反应温度为130℃～200℃。
6.根据权利要求1所述一种制备高性能低密度聚乙烯(LDPE))/聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)共混物的方法，其特征在于所述步骤2)中LDPE/PET共混物制备时所采用的共混温度为250℃～280℃。
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