CN107418164A - 一种pet/pe合金片材及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种PET/PE合金片材及其制备方法，本发明PET/PE合金片材主要由特定用量比例的PET、PE和相容剂制备得到，PET和PE能够均匀相容，外观美观，具有优异的力学性能，可用于进一步加工。本发明PET/PE合金片材的制备方法工艺简单，不需要对PET材料进行烘干处理，成本低，适于大规模生产。

Description

一种PET/PE合金片材及其制备方法

技术领域

本发明涉及材料加工技术领域，具体而言，涉及一种PET/PE合金片材及其制备方法。

背景技术

塑料包装片材主要用于生产一次性塑料杯、盘、碗、碟、盒等热成型制品，广泛应用于食品、疏菜、水果、饮料、乳品、工业零件等领域的包装。随着国内需求的日益增长，包装塑料热成型片材用途也越来越广泛，用量也在逐年增加，前景看好。生产塑料包装片材的方法常见的有压延法，主要用于生产PVC、PP、ABS等等片材；另一种是挤出法，用于生产BOPS、EPS、PET、HIPS等片材。2013-2018年期间，这两种产品在食品包装市场中的销量预计将以5.2％的复合年增长率上涨。

众所周知，大量使用矿泉水、可乐等PET瓶，包装用的PET吸塑片，生活用的PE口袋等，不仅会带来了严重的环境问题，更会给人类带来能源紧张的问题。尤其是大量PET和PE复合在一起的PET/PE复合料，二者之间有胶黏剂的粘结层，这种材料几乎不能分离开，而PET和PE又没有相容性，严重的危害了塑料的回收和再利用。通常情况下，纯PET瓶片或PET薄膜回收价格在5000元/吨左右，而PE/PET复合料的市场价格不会超过2000元/吨，有时为800元/吨左右。同时，PET回收因其熔融粘度低、易水解降解、结晶速度慢等严重制约了其回收再利用，PET回收技术已成为当前国际社会日益关注的课题。

国外在上个世纪已经开始研究PET的回收再利用技术。目前国内企业主要把PET瓶切片清洗后直接用于纺织行业，加工纤维；也有把PET加工成吸塑片材，应用于电子包装或者是打包带等，这些很大程度的解决了纯PET再利用的问题，而PET/PE复合料已经成为行业的难题，很多科研机构、大专院校，以及企事业单位也正在积极的寻找合理利用PET瓶片的高值化利用。相关技术中，难以通过回收PET和PE原料，加工得到PET/PE均相合金材料，尤其是难以得到PET/PE均相合金片材，所得PET/PE片材产品的力学性能难以达到常规高分子片材的水平。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种PET/PE合金片材，所述的PET/PE合金片材成本低，PET和PE能够均匀相容，外观美观，具有优异的力学性能，可用于进一步加工。

本发明的第二目的在于提供一种所述的PET/PE合金片材的制备方法，该方法工艺简单，不需要对PET材料进行烘干处理，成本低，适于大规模生产；此外，该方法可以使用回收PET和回收PE作为原料，同时能够有效解决PET和PE难以均匀混合相容的问题。

为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

一种PET/PE合金片材，主要由以下质量份数的成分制备得到：

PET 70-90份、PE 10-30份和相容剂1-5份。

本发明PET/PE合金片材主要由特定用量比例的PET、PE和相容剂制备得到，PET和PE能够均匀相容，外观美观，具有优异的力学性能，可用于进一步加工。

优选地，主要由以下质量份数的成分制备得到：

PET 75-85份、PE 15-25份和相容剂2-4份。

进一步优选地，主要由以下质量份数的成分制备得到：

PET 80份、PE 20份和相容剂3份。

可选地，所述PET/PE合金片材的厚度为5.0mm以下，优选为0.42-2.3mm，进一步优选为0.42-1.1mm。

可选地，所述PET包括PET新料和回收PET料中的一种或多种。

可选地，所述PE包括PE新料和回收PE料中的一种或多种。

可选地，所述PE包括LLDPE和HDPE中的一种或多种。

可选地，所述相容剂包括接枝相容剂中的一种或多种，优选包括MAH接枝相容剂和GMA接枝相容剂中的一种或多种，进一步优选包括GMA接枝相容剂中的一种或多种。

可选地，所述MAH接枝相容剂包括MAH接枝POE、MAH接枝PE和MAH接枝EVA中的一种或多种，优选为MAH接枝EVA。

可选地，所述GMA接枝相容剂包括GMA接枝POE、GMA接枝PE和GMA接枝EVA中的一种或多种，优选为GMA接枝PE。

上述的一种PET/PE合金片材的制备方法，按比例将PET、PE和相容剂共混，熔融挤出，辊压成型，得到一种PET/PE合金片材。

本发明PET/PE合金片材的制备方法工艺简单，不需要对PET材料进行烘干处理，成本低，适于大规模生产。

可选地，所述共混的搅拌速度为190-210r/min，优选为200r/min。

可选地，所述共混的时间为4-6min，优选为5min。

可选地，所述熔融挤出的料筒温度分别为180℃-190℃、210℃-230℃、240℃-260℃、260℃-270℃、260℃-270℃。

可选地，所述熔融挤出的模头温度为260℃-270℃。

可选地，所述辊压成型的牵引速度为10-30mm/min，优选为20mm/min。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明PET/PE合金片材主要由特定用量比例的PET、PE和相容剂制备得到，PET和PE能够均匀相容，外观美观，具有优异的力学性能，可用于进一步加工。本发明PET/PE合金片材的制备方法工艺简单，不需要对PET材料进行烘干处理，成本低，适于大规模生产。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例5所得2.3mm厚PET/PE合金片材的SEM照片。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，但是本领域技术人员将会理解，下列所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

本发明具体实施方式提供了一种PET/PE合金片材，主要由以下质量份数的成分制备得到：

PET 70-90份、PE 10-30份和相容剂1-5份。

本发明PET/PE合金片材主要由特定用量比例的PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)、PE(聚乙烯)和相容剂制备得到，PET和PE能够均匀相容，外观美观，具有优异的力学性能，可用于进一步加工。

优选地，主要由以下质量份数的成分制备得到：

PET 75-85份、PE 15-25份和相容剂2-4份。

进一步优选地，主要由以下质量份数的成分制备得到：

PET 80份、PE 20份和相容剂3份。

采用优选的PET、PE和相容剂的用量比例，有助于进一步促进PET和PE相容，提高所得PET/PE合金片材的力学性能。

本发明一种优选的具体实施方式中，所述PET/PE合金片材的厚度为5.0mm以下，优选为0.42-2.3mm，进一步优选为0.42-1.1mm。

可根据实际需要制备得到不同厚度的PET/PE合金片材，不同厚度的PET/PE合金片材具有不同的力学性能表现。

本发明一种优选的具体实施方式中，所述PET包括PET新料和回收PET料中的一种或多种。

本发明一种优选的具体实施方式中，所述PE包括PE新料和回收PE料中的一种或多种。

本发明可采用新PET和/或回收PET料，新PE和/或回收PE作为原料，采用回收原料时，可能受到其所含杂质的影响导致部分性能相比使用新料降低，但其仍具有优异的力学性能表现，能够满足进一步加工应用的需求。

所述回收PET料可采用回收PET瓶片，所述回收PET瓶片是将回收PET瓶经粉碎，清洗，烘干而得。选用回收的PET瓶作为原料，既能降低生产成本，又能将废弃的材料进行回收利用，解决PET瓶回收问题，减小塑料对环境的破坏，减轻环境的压力。

本发明具体实施方式中将回收的PET瓶采用张家港联冠环保科技有限公司的PET清洗生产线，粉碎，清洗，烘干，得到PET瓶片。

所述回收PE料可采用回收吹塑桶，经粉碎，清洗，烘干而得。

本发明具体实施方式中将PE中空吹塑容器，比如PE桶、牛奶瓶等，先粉碎，再清洗烘干；或者PE膜粉碎清洗后加工得到回收PE颗粒。

本发明一种优选的具体实施方式中，所述PE包括LLDPE(线性低密度聚乙烯)和HDPE(高密度聚乙烯)中的一种或多种。

本发明可采用包括LLDPE和HDPE在内的各类PE材料作为原料，制备得到具有不同力学性能表现的PET/PE合金片材。

本发明具体实施方式中LLDPE和HDPE采用市售购买方式获得。

本发明一种优选的具体实施方式中，所述相容剂包括接枝相容剂中的一种或多种，优选包括MAH(顺丁烯二酸酐)接枝相容剂和GMA(甲基丙烯酸缩水甘油酯)接枝相容剂中的一种或多种，进一步优选包括GMA接枝相容剂中的一种或多种。

本发明一种优选的具体实施方式中，所述MAH接枝相容剂包括MAH接枝POE(聚烯烃弹性体)、MAH接枝PE和MAH接枝EVA(乙烯-醋酸乙烯共聚物)中的一种或多种，优选为MAH接枝EVA。

本发明一种优选的具体实施方式中，所述GMA接枝相容剂包括GMA接枝POE、GMA接枝PE和GMA接枝EVA中的一种或多种，优选为GMA接枝PE。

本发明相容剂可采用自制方式制备得到，或采用市售购买方式获得。采用特定成分的相容剂，有助于进一步促进PET和PE的相容，进一步提高所得PET/PE合金片材的力学性能。

上述的一种PET/PE合金片材的制备方法，按比例将PET、PE和相容剂共混，熔融挤出，辊压成型，得到一种PET/PE合金片材。

本发明PET/PE合金片材的制备方法工艺简单，不需要对PET材料进行烘干处理，成本低，适于大规模生产。

本发明一种优选的具体实施方式中，所述共混的搅拌速度为190-210r/min，优选为200r/min。

本发明一种优选的具体实施方式中，所述共混的时间为4-6min，优选为5min。

采用特定共混速度和时间，有助于促进PET、PE和相容剂充分均匀混合，促进后续熔融挤出过程中PET和PE的相容，进一步提高所得PET/PE合金片材的力学性能。

本发明对共混温度没有特殊要求，在常温下进行即可，不需额外加热。

可选地，所述共混采用高速混合机进行，本发明具体实施方式中采用SHR系列高速混合机，生产商为张家港市帝华机械有限公司。

本发明一种优选的具体实施方式中，所述熔融挤出的料筒温度分别为180℃-190℃、210℃-230℃、240℃-260℃、260℃-270℃、260℃-270℃。

本发明一种优选的具体实施方式中，所述熔融挤出的模头温度为260℃-270℃。

采用特定熔融挤出温度，有助于促进PET和PE的相容，进一步提高所得PET/PE合金片材的力学性能。

可选地，所述熔融挤出采用双螺杆挤出机进行，本发明具体实施方式中采用CJWH-75同向双螺杆PET挤出机组，生产商为常州金纬化工成套设备公司。

可选地，所述辊压成型采用三辊压光机进行，可通过调整三辊压光机的间隙来调整所得PET/PE合金片材的厚度，比如2.5mm的片材，可调整三辊间隙为2.53mm。

可选地，所述辊压成型的冷却水箱温度为室温即可。

本发明一种优选的具体实施方式中，所述辊压成型的牵引速度为10-30mm/min，优选为20mm/min。

采用特定辊压成型牵引速度，有助于充分保证PET和PE的均匀相容，保证PET/PE合金片材的力学性能。

实施例1

一种PET/PE合金片材的制备方法，包括如下步骤：

(1)以质量份数计取70份市售PET(生产商为海南逸盛石化有限公司)，10份市售LLDPE(牌号为JL210，生产商为韩国SK集团)和1份市售MAH接枝EVA相容剂(生产商为南京塑泰高分子科技有限公司)；

(2)将PET、PE和相容剂通过高速混合机，在室温下，在190r/min的转速下，搅拌混合6min；

(3)将步骤(2)所得混合料通过双螺杆挤出机熔融挤出，其中料筒温度分别为180℃、210℃、240℃、260℃、260℃，模头温度为260℃；

(4)通过三辊压光机在10mm/min的牵引速度下，辊压成型得到PET/PE合金片材。

实施例2

一种PET/PE合金片材的制备方法，包括如下步骤：

(1)以质量份数计取90份市售PET(生产商为海南逸盛石化有限公司)，30份市售HDPE(牌号为5000S，生产商为中国石油天然气股份有限公司)和5份市售GMA接枝POE相容剂(生产商为苏州亚赛塑化有限公司)；

(2)将PET、PE和相容剂通过高速混合机，在室温下，在210r/min的转速下，搅拌混合4；

(3)将步骤(2)所得混合料通过双螺杆挤出机熔融挤出，其中料筒温度分别为190℃、230℃、260℃、270℃、270℃，模头温度为270℃；

(4)通过三辊压光机在30mm/min的牵引速度下，辊压成型得到PET/PE合金片材。

实施例3

一种PET/PE合金片材的制备方法，包括如下步骤：

(1)以质量份数计取75份回收PET瓶片(主要是饮料瓶破碎清洗料)，15份市售回收PE(主要是吹塑桶粉碎料)和2份市售GMA接枝PE相容剂(生产商为杭州海一高分子材料有限公司)；

(2)将PET、PE和相容剂通过高速混合机，在室温下，在195r/min的转速下，搅拌混合5min；

(3)将步骤(2)所得混合料通过双螺杆挤出机熔融挤出，其中料筒温度分别为185℃、215℃、245℃、265℃、265℃，模头温度为260℃；

(4)通过三辊压光机在15mm/min的牵引速度下，辊压成型得到PET/PE合金片材。

实施例4

一种PET/PE合金片材的制备方法，包括如下步骤：

(1)以质量份数计取85份回收PET瓶片(主要是饮料瓶破碎清洗料)，25份市售回收PE(主要是吹塑桶粉碎料)和4份市售GMA接枝POE相容剂(生产商为苏州亚赛塑化有限公司)；

(2)将PET、PE和相容剂通过高速混合机，在室温下，在205r/min的转速下，搅拌混合5min；

(3)将步骤(2)所得混合料通过双螺杆挤出机熔融挤出，其中料筒温度分别为185℃、225℃、255℃、265℃、265℃，模头温度为270℃；

(4)通过三辊压光机在25mm/min的牵引速度下，辊压成型得到PET/PE合金片材。

实施例5

一种PET/PE合金片材的制备方法，包括如下步骤：

(1)以质量份数计取80份回收PET瓶片(主要是饮料瓶破碎清洗料)，20份市售回收PE(主要是吹塑桶粉碎料)和3份市售GMA接枝PE相容剂(生产商为杭州海一高分子材料有限公司)；

(2)将PET、PE和相容剂通过高速混合机，在室温下，在200r/min的转速下，搅拌混合5min；

(3)将步骤(2)所得混合料通过双螺杆挤出机熔融挤出，其中料筒温度分别为185℃、220℃、250℃、265℃、265℃，模头温度为265℃；

(4)通过三辊压光机在20mm/min的牵引速度下，辊压成型得到PET/PE合金片材。

本发明PET/PE合金片材，因为主要成分是PET，故外观光滑，并有光泽。本发明PET/PE合金材料一般呈现半透乳白色。如PET或PE在回收过程中表面有污浊物，PET/PE合金可能呈现灰色。本发明PET/PE合金片材也可以加工成各种颜色的产品。

本发明PET/PE合金片材的密度较大，可以直接沉入水底。通常PET密度在1.30-1.38g/cm³，HDPE密度在0.94-0.96g/cm³，LDPE密度在0.91-0.92g/cm³。本发明PET/PE合金的密度在1.21g/cm³左右，随着PET含量的增加，其值会逐渐增大。

本发明PET/PE合金片材主要成分是PET，具有良好的耐候性。

对采用本发明各实施例方法制备得到的不同厚度的PET/PE合金片材进行性能测试，其中拉伸强度和断裂伸长率：按照GB/T 8804.3-2003测试；冲击强度：按照GB/T1043.1-2008测试；SEM测试:将试样液氮冷冻脆断后进行喷金处理(200mA,60s)，用SEM观察试样断面形貌(加速电压5kV,电流10A)。实验仪器包括微机控制电子万能试验机：型号为CMT4204，生产商为深圳世纪天源仪器有限公司；摆锤冲击试验机：6546/000型,生产商为意大利西斯特cest科学仪器公司；冷场发射扫描电子显微镜(SEM):型号为JSM-6700F型,生产商为日本JEOL公司。

所得结果如下：

表1 本发明PET/PE合金片材力学性能表

其中对比例1为市售PC片材(生产商为上海绅尔塑胶有限公司)，对比例2为市售再生ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物)片材(生产商为东莞市智勉塑胶材料有限公司)，对比例3为市售再生PP(聚丙烯)片材(生产商为义乌市聚众塑胶制品有限公司)。

从表1中可以看出，本发明PET/PE合金片材具有较高的拉伸强度和断裂伸长率，高于再生ABS和PP片材，也高于现有PET/PE合金片材，但低于PC。全新PE制备的合金片材的力学性能优于再生PE的合金，这充分说明了PE二次加工过程中性能下降或含有杂质或者纯度不高。本发明PET/PE合金片材已经能够达到常规高分子片材的水平，已经能够满足实际应用需求。

另外，从表1可以看出，本发明PET/PE合金片材的断裂伸长率随着片材厚度的增加而减小，尤其是0.4mm的片材的断裂伸长率能达到480％，这充分说明本发明对PET和PE的相容性有了较大的改善。

图1为本发明实施例5所得2.3mm厚PET/PE合金片材的SEM照片。通过图1可以看出，本发明采用回收PET和回收PE料，PET和PE完全交织在一起，形成连续相，共混效果非常好。

通常情况下，PET熔融挤出前需要对其进行预干燥处理，去除水分，降低PET水解。本发明在熔融挤出前无干燥操作加工PET/PE合金片材，材料的性能也达到了实验的预期。

本发明PET/PE合金片材的制备方法，节省了中间环节，不仅能够得到性能较高的产品，而且还省去了中间加工环节，节省大量能源，这是PET高值化的关键。

本发明能够有效解决回收PET高值化应用，尤其是PET/PE合金片材，具有较高的性价比。针对本发明PET/PE合金片材的特点，其在如下领域具有广泛的应用前景。

我国是箱包大国，聚集在江浙一带和河北白沟地区，大量需要塑料片材。过去的箱包片材大部分是ABS，甚至是PP，通常市场上销售的再生ABS箱包板材价格都在13000元/吨。从上述性能测试结果可以看出，本发明PET/PE合金片材具备较高的强度和韧性，应该高于再生ABS和PP，价格也远低于ABS板材(约8000元/吨左右)。现在市场上高端箱包是PC板材，其性能较高，同时它的价格也很高，一个普通箱包价格在2000元左右，这很大程度上因为其材料。

目前我国塑料花盆、花盆底托的需求量非常大，其材料通常为PP或PVC等，价格均超过6000元/吨。本发明可以利用价格非常低的PET回收料(市场价不超过2000元/吨)，加工出吸塑片再吸塑成底托，不但价格非常低，而且耐候性能优异。

土工格室是由强化的HDPE片材料，经高强力焊接而形成的一种三维网状格室结构土工格室。一般经超声波针式焊接而成。因工程需要，有的在膜片上进行打孔。其主要应用于处理半填半挖路基、风沙地区路基、台背路基填土加筋、多年冻土地区路基、黄土湿陷路基处理、盐渍土、膨胀土等。现有技术采用的HDPE的耐候性性能一般，拉伸强度也不高。而本发明PET/PE合金片材具备较好的耐候性和较高的强度。

本发明PET/PE合金片材具有如下优点：

(1)本发明PET/PE合金片材具有较高的力学性能，其拉伸强度在40Mpa左右，断裂伸长率随着产品的厚度而降低，2.3mm的片材缺口冲击强度为12KJ/m²。

(2)本发明PET/PE合金片材材具有漂亮的外观，表面光滑。

(3)本发明PET/PE合金片材加工，无需干燥处理，易于挤出等成型加工。

(4)本发明PET/PE合金片材很高的性价比，可以应用于吸塑领域和土工格室等。

尽管已用具体实施例来说明和描述了本发明，然而应意识到，以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；本领域的普通技术人员应当理解：在不背离本发明的精神和范围的情况下，可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围；因此，这意味着在所附权利要求中包括属于本发明范围内的所有这些替换和修改。

Claims (10)

1.一种PET/PE合金片材，其特征在于，主要由以下质量份数的成分制备得到：

PET 70-90份、PE 10-30份和相容剂1-5份。

2.根据权利要求1所述的一种PET/PE合金片材，其特征在于，主要由以下质量份数的成分制备得到：

PET 75-85份、PE 15-25份和相容剂2-4份；

优选地，主要由以下质量份数的成分制备得到：

PET 80份、PE 20份和相容剂3份。

3.根据权利要求1或2所述的一种PET/PE合金片材，其特征在于，所述PET/PE合金片材的厚度为5.0mm以下，优选为0.42-2.3mm，进一步优选为0.42-1.1mm。

4.根据权利要求1或2所述的一种PET/PE合金片材，其特征在于，所述PET包括PET新料和回收PET料中的一种或多种；

可选地，所述PE包括PE新料和回收PE料中的一种或多种；

可选地，所述PE包括LLDPE和HDPE中的一种或多种。

5.根据权利要求1或2所述的一种PET/PE合金片材，其特征在于，所述相容剂包括接枝相容剂中的一种或多种，优选包括MAH接枝相容剂和GMA接枝相容剂中的一种或多种，进一步优选包括GMA接枝相容剂中的一种或多种。

6.根据权利要求5所述的一种PET/PE合金片材，其特征在于，所述MAH接枝相容剂包括MAH接枝POE、MAH接枝PE和MAH接枝EVA中的一种或多种，优选为MAH接枝EVA。

7.根据权利要求5所述的一种PET/PE合金片材，其特征在于，所述GMA接枝相容剂包括GMA接枝POE、GMA接枝PE和GMA接枝EVA中的一种或多种，优选为GMA接枝PE。

8.如权利要求1-7任一所述的一种PET/PE合金片材的制备方法，其特征在于，按比例将PET、PE和相容剂共混，熔融挤出，辊压成型，得到一种PET/PE合金片材。

9.根据权利要求8所述的一种PET/PE合金片材的制备方法，其特征在于，所述共混的搅拌速度为190-210r/min，优选为200r/min；

可选地，所述共混的时间为4-6min，优选为5min。

10.根据权利要求8所述的一种PET/PE合金片材的制备方法，其特征在于，所述熔融挤出的料筒温度分别为180℃-190℃、210℃-230℃、240℃-260℃、260℃-270℃、260℃-270℃；

可选地，所述熔融挤出的模头温度为260℃-270℃；

可选地，所述辊压成型的牵引速度为10-30mm/min，优选为20mm/min。