CN107383795A - 环保型高强度聚酯材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

环保型高强度聚酯材料及其制备方法，涉及智能机械配件加工制造领域，包括以下组分：聚酯切片、五水偏硅酸钠、拉开粉、甲苯、酚醛树脂、聚苯乙烯树脂、甲基纤维素、聚碳酸酯、三聚磷酸钠、玻纤增强PBT、钛合金粉、石墨烯、滑石粉、增强剂、粘结剂。本发明通过钛合金粉、石墨烯、滑石粉、增强剂和粘结剂等的配合使用能够对智能机械材料用注塑粒料进行改良，可以提高材料的抗腐蚀性、增加材料的刚性，使用钛合金粉、石墨烯和滑石粉在粘结剂的作用下还能够起到增加材料刚性的作用，并且利用对原料的改进还能提高材料整体的环保性能，能够使用该材料进行儿童玩具的加工生产，其中有害气体的含量极低，塑化剂成分基本为零，能够提高生产质量。

Description

环保型高强度聚酯材料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及环保聚酯材料制造领域，具体涉及环保型高强度聚酯材料及其制备方法。
背景技术：
聚酯，由多元醇和多元酸缩聚而得的聚合物总称，主要指聚对苯二甲酸乙二酯(PET)，习惯上也包括聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)和聚芳酯等线型热塑性树脂，是一类性能优异、用途广泛的工程塑料，随着中国经济的迅速发展，国内对聚酯切片的表观消费量迅速增长。中国的聚酯产能迅速发展。2004年世界石油价格的波动引发国际原料市场行情的变化，而中国聚酯原料产业的发展严重滞后于下游产业，国内聚酯原料市场进口的依存度很高，受此影响2004年聚酯系列行情完全被聚酯原料的走势主导，在成本推动下呈现持续攀涨态势。在全年上涨的同时，石化行业下游价格传导趋弱的特征使聚酯行业的效益大幅下滑，涤纶纤维更是临近亏损边缘，聚酯产业进入行业洗牌的低迷期。在此市场状况下，生产企业犹其需要产业的宏观、微观分析，需要对国际国内的生产、销售、市场竞争、市场格局、国际贸易等方面进行研究调查，以制定相应的战略和发展计划。
为了丰富和提升聚酯材料的品质本专利提供一种环保型高强度的聚酯材料及其制备方法，可以有效提升聚酯材料的综合品质和竞争力，同时也增加了聚酯材料的使用范围。
发明内容：
本发明所要解决的技术问题在于提供一种能够提高产品的刚性、提升环保标准的环保型高强度聚酯材料及其制备方法，该材料具有优良的抗腐蚀性和抗冲击能力，能够应用到各种高环保要求的场合进行使用，安全性能优良，能够进行儿童玩具等高环保要求产品的生产。
本发明所要解决的技术问题采用以下的技术方案来实现：
环保型高强度聚酯材料及其制备方法，包括以下组分：聚酯切片、五水偏硅酸钠、拉开粉、甲苯、酚醛树脂、聚苯乙烯树脂、甲基纤维素、聚碳酸酯、三聚磷酸钠、玻纤增强PBT、钛合金粉、石墨烯、滑石粉、增强剂、粘结剂。
进一步技术，上述各组分按质量份数计算各组分的含量为：聚酯切片12-15份，五水偏硅酸钠2-5份，拉开粉3-7份，甲苯5-15份，酚醛树脂8-15份，聚苯乙烯树脂1-1.5份，甲基纤维素3-3.5份，聚碳酸酯2-8份，三聚磷酸钠5-15份，玻纤增强PBT 5-12份，钛合金粉3-5份，石墨烯5-7份，滑石粉2-4份，增强剂3-6份，粘结剂1-3份。
其中在上述组分中的增强剂由下列组分制备而成：季戊四醇、碳粉、羟乙基纤维素、谷氨酸钠、超细PMMA粉、硬脂酸钙。
其中季戊四醇以甲醛和乙醛为原料，在碱性缩合剂存在下反应而得：当采用氢氧化钠为缩合剂时，称为钠法，原料的摩尔配比为乙醛：甲醛：碱＝1.5：6：1.1-1.3，将氢氧化钠溶液加入37％的甲醛溶液中，在搅拌下加入乙醛，于25-32℃反应6-7h。经中和过滤即得季戊四醇；原料消耗定额：甲醛(37％)2880kg/t、乙醛350kg/t。
所述粘结剂由为氰基丙烯酸酯多硫化物粘结剂、塑料和橡胶粘合用有机钛偶联剂、氰基丙烯酸酯-聚乙二醇粘结剂中的一种或几种；
进一步技术，按质量份数计增强剂各组分的含量为：季戊四醇10-25份，碳粉5-10份，羟乙基纤维素3-5份，谷氨酸钠1-5份，超细PMMA粉6-10份，硬脂酸钙3-8份。
上述环保型高强度聚酯材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将反应釜升温至炉膛温度为35-45℃时，加入聚酯切片、五水偏硅酸钠、拉开粉、甲苯、酚醛树脂、聚苯乙烯树脂混合后搅拌；
(2)然后将甲基纤维素、聚碳酸酯、三聚磷酸钠三者混合，并对混合物进行杀菌和离散，离散后将混合物倒入到反应釜中进行混合搅拌；
(3)继续对反应釜加温至55-60℃，然后将玻纤增强PBT倒入混合，密封后停止加温静置1-2小时；
(4)将钛合金粉、石墨烯、滑石粉混合均匀，然后加入粘结剂，并均匀混合送入搅拌设备中搅拌，搅拌时搅拌速度设定为500r/min；
(5)将步骤4中的原料密封包裹，送入微波设备中中频微波5-10S后取出待用；
(6)将步骤3和步骤5制备的物料进行混合，搅拌均匀，然后送入到2-5℃的低温环境中进行冷藏处理，在低温环境中放置3-5小时候后取出；
(7)待恢复常温后将增强剂混入其中搅拌均匀，再次静置1-2小时；
(8)静置后将制备的产品进行密封，并送入到蒸汽锅中进行熏蒸5-10分钟，熏蒸温度设定为55-65℃，熏蒸后取出；
(9)将取出的物料恢复常温，然后用粒料机将原料制备成粒径大小为0.3-0.5㎝的粒料至此环保型高强度聚酯材料制备完成。
对上述环保型高强度聚酯材料进行加工，加工完成后材料在抗拉强度、断裂伸长率和抗冲击强度分别进行检测，检测时采用分组对比的原则进行实验，每组采用十个单品分别对抗拉强度、断裂伸长率和冲击强度进行检测并取每组的范围值进行记录，记录数据如下表所示：表1
组别 抗拉强度(Rm) 断裂伸长率 抗冲击强度(J/㎡)
一组 1600-2000 3-5％ 120-130
二组 1500-1900 4-6％ 115-125
其中抗拉强度一般是指塑料或金属等由均匀塑性变形向局部集中塑性变形过渡的临界值，也是塑料或金属在静拉伸条件下的最大承载能力。对于塑性材料，它表征材料最大均匀塑性变形的抗力，拉伸试样在承受最大拉应力之前，变形是均匀一致的，但超出之后，金属开始出现缩颈现象，即产生集中变形；对于没有(或很小)均匀塑性变形的脆性材料，它反映了材料的断裂抗力，通过上述数据可以看出在抗拉强度、断裂拉伸率和抗冲击强度方面，均有很好的表现。
另外对材料进行环保检测，结果如下表所示：表2:
本发明的有益效果是：通过钛合金粉、石墨烯、滑石粉、增强剂和粘结剂等的配合使用能够对智能机械材料用注塑粒料进行改良，可以提高材料的抗腐蚀性、增加材料的刚性，使用钛合金粉、石墨烯和滑石粉在粘结剂的作用下还能够起到增加材料刚性的作用，并且利用对原料的改进还能提高材料整体的环保性能，能够使用该材料进行儿童玩具的加工生产，其中有害气体的含量极低，塑化剂成分基本为零，能够提高生产质量。
具体实施方式：
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体示例，进一步阐述本发明。
实施例1：
环保型高强度聚酯材料，包括以下组分：聚酯切片、五水偏硅酸钠、拉开粉、甲苯、酚醛树脂、聚苯乙烯树脂、甲基纤维素、聚碳酸酯、三聚磷酸钠、玻纤增强PBT、钛合金粉、石墨烯、滑石粉、增强剂、粘结剂。
其中各组分按质量份数计算各组分的含量为：聚酯切片12份，五水偏硅酸钠2份，拉开粉3份，甲苯5份，酚醛树脂8份，聚苯乙烯树脂1份，甲基纤维素3份，聚碳酸酯2份，三聚磷酸钠5份，玻纤增强PBT 5份，钛合金粉3份，石墨烯5份，滑石粉2份，增强剂3份，粘结剂1份。
其中在上述组分中的增强剂由下列组分制备而成：季戊四醇、碳粉、羟乙基纤维素、谷氨酸钠、超细PMMA粉、硬脂酸钙。
其中季戊四醇以甲醛和乙醛为原料，在碱性缩合剂存在下反应而得：当采用氢氧化钠为缩合剂时，称为钠法，原料的摩尔配比为乙醛：甲醛：碱＝1.5：6：1.1-1.3，将氢氧化钠溶液加入37％的甲醛溶液中，在搅拌下加入乙醛，于25℃反应6h。经中和过滤即得季戊四醇；原料消耗定额：甲醛(37％)2880kg/t、乙醛350kg/t。
其中粘结剂由为氰基丙烯酸酯多硫化物粘结剂、塑料和橡胶粘合用有机钛偶联剂、氰基丙烯酸酯-聚乙二醇粘结剂中的一种或几种；
按质量份数计增强剂各组分的含量为：季戊四醇10份，碳粉5份，羟乙基纤维素3份，谷氨酸钠1份，超细PMMA粉6份，硬脂酸钙3份。
上述环保型高强度聚酯材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将反应釜升温至炉膛温度为35℃时，加入聚酯切片、五水偏硅酸钠、拉开粉、甲苯、酚醛树脂、聚苯乙烯树脂混合后搅拌；
(2)然后将甲基纤维素、聚碳酸酯、三聚磷酸钠三者混合，并对混合物进行杀菌和离散，离散后将混合物倒入到反应釜中进行混合搅拌；
(3)继续对反应釜加温至55℃，然后将玻纤增强PBT倒入混合，密封后停止加温静置1小时；
(4)将钛合金粉、石墨烯、滑石粉混合均匀，然后加入粘结剂，并均匀混合送入搅拌设备中搅拌，搅拌时搅拌速度设定为500r/min；
(5)将步骤4中的原料密封包裹，送入微波设备中中频微波5S后取出待用；
(6)将步骤3和步骤5制备的物料进行混合，搅拌均匀，然后送入到2℃的低温环境中进行冷藏处理，在低温环境中放置3小时候后取出；
(7)待恢复常温后将增强剂混入其中搅拌均匀，再次静置1小时；
(8)静置后将制备的产品进行密封，并送入到蒸汽锅中进行熏蒸5分钟，熏蒸温度设定为65℃，熏蒸后取出；
(9)将取出的物料恢复常温，然后用粒料机将原料制备成粒径大小为0.3-0.5㎝的粒料至此环保型高强度聚酯材料制备完成。
实施例2：
环保型高强度聚酯材料，包括以下组分：聚酯切片、五水偏硅酸钠、拉开粉、甲苯、酚醛树脂、聚苯乙烯树脂、甲基纤维素、聚碳酸酯、三聚磷酸钠、玻纤增强PBT、钛合金粉、石墨烯、滑石粉、增强剂、粘结剂。
其中各组分按质量份数计算各组分的含量为：聚酯切片15份，五水偏硅酸钠5份，拉开粉7份，甲苯15份，酚醛树脂15份，聚苯乙烯树脂1.5份，甲基纤维素3.5份，聚碳酸酯8份，三聚磷酸钠15份，玻纤增强PBT 12份，钛合金粉5份，石墨烯7份，滑石粉4份，增强剂6份，粘结剂3份。
其中增强剂由下列组分制备而成：季戊四醇、碳粉、羟乙基纤维素、谷氨酸钠、超细PMMA粉、硬脂酸钙。
其中季戊四醇以甲醛和乙醛为原料，在碱性缩合剂存在下反应而得：当采用氢氧化钠为缩合剂时，称为钠法，原料的摩尔配比为乙醛：甲醛：碱＝1.5：6：1.1，将氢氧化钠溶液加入37％的甲醛溶液中，在搅拌下加入乙醛，于32℃反应6h。经中和过滤即得季戊四醇；原料消耗定额：甲醛(37％)2880kg/t、乙醛350kg/t。
粘结剂由为氰基丙烯酸酯多硫化物粘结剂、塑料和橡胶粘合用有机钛偶联剂、氰基丙烯酸酯-聚乙二醇粘结剂中的一种或几种；
按质量份数计增强剂各组分的含量为：季戊四醇25份，碳粉10份，羟乙基纤维素5份，谷氨酸钠5份，超细PMMA粉10份，硬脂酸钙5份。
环保型高强度聚酯材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将反应釜升温至炉膛温度为45℃时，加入聚酯切片、五水偏硅酸钠、拉开粉、甲苯、酚醛树脂、聚苯乙烯树脂混合后搅拌；
(2)然后将甲基纤维素、聚碳酸酯、三聚磷酸钠三者混合，并对混合物进行杀菌和离散，离散后将混合物倒入到反应釜中进行混合搅拌；
(3)继续对反应釜加温至60℃，然后将玻纤增强PBT倒入混合，密封后停止加温静置1小时；
(4)将钛合金粉、石墨烯、滑石粉混合均匀，然后加入粘结剂，并均匀混合送入搅拌设备中搅拌，搅拌时搅拌速度设定为500r/min；
(5)将步骤4中的原料密封包裹，送入微波设备中中频微波10S后取出待用；
(6)将步骤3和步骤5制备的物料进行混合，搅拌均匀，然后送入到5℃的低温环境中进行冷藏处理，在低温环境中放置3小时候后取出；
(7)待恢复常温后将增强剂混入其中搅拌均匀，再次静置2小时；
(8)静置后将制备的产品进行密封，并送入到蒸汽锅中进行熏蒸10分钟，熏蒸温度设定为55℃，熏蒸后取出；
(9)将取出的物料恢复常温，然后用粒料机将原料制备成粒径大小为0.3-0.5㎝的粒料至此环保型高强度聚酯材料制备完成。
将上述实施例1和实施例2进行制备，并加工成材料，然后对材料的抗拉强度、断裂伸长率和抗冲击强度分别进行检测，检测结果如下表：表2
然后对材料进行环保检测，结果如下表所示：表3:
然后再对市面上正常采购的普通原料和普通常规方法注塑而成的聚酯材料进行检测，检测结果如下：见表4
通过对表1、表2、表3、表4的对比分析可知：本专利技术提供的聚酯材料的配方经过加工制备而成的聚酯材料在生产出产品后能够有效提高产品的抗拉强度、断裂伸长率和抗冲击强度，因此对材料的刚性有显著的提升，而且材料中不含任何有害成分，环保标准高，能够直接进行儿童玩具的生产和加工对材料品质的提升有很大帮助
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (6)

1.环保型高强度聚酯材料，其特征在于：包括以下组分：聚酯切片、五水偏硅酸钠、拉开粉、甲苯、酚醛树脂、聚苯乙烯树脂、甲基纤维素、聚碳酸酯、三聚磷酸钠、玻纤增强PBT、钛合金粉、石墨烯、滑石粉、增强剂、粘结剂。
2.根据权利要求1所述的环保型高强度聚酯材料，其特征在于：按质量份数计算由以下组分制备而成：聚酯切片12-15份，五水偏硅酸钠2-5份，拉开粉3-7份，甲苯5-15份，酚醛树脂8-15份，聚苯乙烯树脂1-1.5份，甲基纤维素3-3.5份，聚碳酸酯2-8份，三聚磷酸钠5-15份，玻纤增强PBT 5-12份，钛合金粉3-5份，石墨烯5-7份，滑石粉2-4份，增强剂3-6份，粘结剂1-3份。
3.根据权利要求1所述的环保型高强度聚酯材料，其特征在于：增强剂由下列组分制备而成：季戊四醇、碳粉、羟乙基纤维素、谷氨酸钠、超细PMMA粉、硬脂酸钙。
4.根据权利要求1所述的环保型高强度聚酯材料，其特征在于：所述粘结剂由为氰基丙烯酸酯多硫化物粘结剂、塑料和橡胶粘合用有机钛偶联剂、氰基丙烯酸酯-聚乙二醇粘结剂中的一种或几种。
5.根据权利要求3所述的环保型高强度聚酯材料，其特征在于：增强剂各组分的含量为：季戊四醇10-25份，碳粉5-10份，羟乙基纤维素3-5份，谷氨酸钠1-5份，超细PMMA粉6-10份，硬脂酸钙3-8份。
6.环保型高强度聚酯材料及其制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)将反应釜升温至炉膛温度为35-45℃时，加入聚酯切片、五水偏硅酸钠、拉开粉、甲苯、酚醛树脂、聚苯乙烯树脂混合后搅拌；
(2)然后将甲基纤维素、聚碳酸酯、三聚磷酸钠三者混合，并对混合物进行杀菌和离散，离散后将混合物倒入到反应釜中进行混合搅拌；
(3)继续对反应釜加温至55-60℃，然后将玻纤增强PBT倒入混合，密封后停止加温静置1-2小时；
(4)将钛合金粉、石墨烯、滑石粉混合均匀，然后加入粘结剂，并均匀混合送入搅拌设备中搅拌，搅拌时搅拌速度设定为500r/min；
(5)将步骤4中的原料密封包裹，送入微波设备中中频微波5-10S后取出待用；
(6)将步骤3和步骤5制备的物料进行混合，搅拌均匀，然后送入到2-5℃的低温环境中进行冷藏处理，在低温环境中放置3-5小时候后取出；
(7)待恢复常温后将增强剂混入其中搅拌均匀，再次静置1-2小时；
(8)静置后将制备的产品进行密封，并送入到蒸汽锅中进行熏蒸5-10分钟，熏蒸温度设定为55-65℃，熏蒸后取出；
(9)将取出的物料恢复常温，然后用粒料机将原料制备成粒径大小为0.3-0.5㎝的粒料至此环保型高强度聚酯材料制备完成。
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