CN108929526B - 一种低气味、高耐磨的pet组合物及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种低气味、高耐磨的PET组合物及其制备方法，其由下述组分按重量份制备而成：聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丙二醇酯、乙烯接枝马来酸酐、聚四氟乙烯改性玻璃纤维、气味吸附母粒、二硅化钼、润滑剂和抗氧剂。本发明采用经聚四氟乙烯浸渍处理的玻璃纤极大的改善了其在基体中的分散性，并使制得的组合物在耐磨性能方面有了显著的提高，并保持了优异的力学性能。另外，气味吸附母粒降低组合物中的小分子含量，使总挥发性有机物TVOC显著降低；并且在保证组合物低气味特性的同时，其各项物理力学性能、材料的成型加工性能不受影响。
Description
技术领域
本发明涉及高分子技术领域，具体涉及一种低气味、高耐磨的PET组合物及其制备方法。
背景技术
聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)是由对苯二甲酸二甲酯与乙二醇酯交换或以对苯二甲酸与乙二醇酯化先合成对苯二甲酸双羟乙酯，然后再进行缩聚反应制得。其属结晶型饱和聚酯，为乳白色或浅黄色、高度结晶的聚合物，表面平滑有光泽，是生活中常见的一种树脂。
聚对苯二甲酸乙二醇酯在较宽的温度范围内具有优良的物理机械性能，长期使用温度可达120℃，电绝缘性优良，甚至在高温高频下，其电性能仍较好，但耐电晕性较差，抗蠕变性、耐疲劳性和尺寸稳定性都很好。
聚对苯二甲酸乙二醇酯虽然具有许多优异的性能，但在一些对气味、耐磨性能要求较高的领域，聚对苯二甲酸乙二醇酯的应用会受到很大的限制。因此需要进一步降低其气味、摩擦系数和磨损率，这就需要通过聚对苯二甲酸乙二醇酯的改性来实现。
发明内容
本发明的目的是提供一种低气味、高耐磨的PET组合物及其制备方法。
为了实现本发明的目的，本发明的技术方案如下：
一种低气味、高耐磨的PET组合物，由下述组分按重量份制备而成：
进一步方案，所述聚对苯二甲酸乙二醇酯的熔指为25-28g/10min；聚对苯二甲酸丙二醇酯熔指为28-30g/10min。
所述聚四氟乙烯改性玻璃纤维是经聚四氟乙烯分散液浸渍改性的玻璃纤维。
所述聚四氟乙烯分散液是平均粒径为0.1-0.2μm的聚四氟乙烯树脂悬浮在水中形成的胶体溶液，其粘度为0.05Pa·s、浓度为60wt％；所述的聚四氟乙烯数的均分子量为300万、断裂伸长率3％-10％。
所述气味吸附母粒由以下重量份的组分制成：高密度聚乙烯100份、疏水性硅藻土5份、疏水性活性炭5份、针状沸石分子筛5份、蓖麻油酸锌5份、纳米二氧化硅5份、硬脂酸钙1份、三聚氰胺5份。
所述高密度聚乙烯的结晶度为85％、数均分子量为25万。
所述的润滑剂为硅酮粉、白油、硅油、石蜡、硬脂酸、硬脂酸锌的至少一种。
所述的抗氧剂为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(抗氧剂1098)和亚磷酸三(2，4-二叔丁基苯基)酯(抗氧剂168)的混合物。
本发明的另一个发明目的是提供上述一种低气味、高耐磨的PET组合物的制备方法，其包括下列步骤：
(1)将玻璃纤维清洗烘干后浸渍在聚四氟乙烯分散液中，取出烘干后再在250℃温度下进行烘培，最后烧结得聚四氟乙烯改性玻璃纤维；
(2)将高密度聚乙烯100份、疏水性硅藻土5份、疏水性活性炭10份、针状沸石分子筛5份、蓖麻油酸锌10份、纳米二氧化硅5份、硬脂酸钙1份和三聚氰胺5份，进行行混合均匀，然后在双螺杆挤出机中挤出造粒得气味吸附母粒；
(3)将聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丙二醇酯、乙烯接枝马来酸酐、气味吸附母粒、二硅化钼、润滑剂和抗氧剂倒入高速搅拌机中进行搅拌，混合均匀后加入双螺杆挤出机中；再将四氟乙烯改性玻璃纤维从挤出机的玻纤口加入，经熔融挤出后造粒，制得低气味、高耐磨的PET组合物。
所述步骤(2)、(3)中双螺杆挤出机的一区温度为180-190℃、二区温度为180-190℃、三区温度为190-200℃、四区温度为210-220℃、五区温度为230-300℃、六区温度为245-300℃；双螺杆主机转速为500rpm。
本发明的有益效果：
1、本发明采用均分子量为300万、断裂伸长率3％-10％、平均粒径为0.1-0.2μm的聚四氟乙烯对玻璃纤维进行浸渍处理，解决在纤维浸渍过程中出现的纤维浸渍效率差，浸渍不完全，纤维出现断纤等技术问题；并极大的改善了玻纤在聚对苯二甲酸乙二醇酯基体中的分散性，并使制得的组合物在耐磨性能方面有了显著的提高，并保持了优异的力学性能。
2、选择聚对苯二甲酸乙二醇酯熔指为25-28g/10min、聚对苯二甲酸丙二醇酯熔指为28-30g/10min，聚对苯二甲酸丙二醇酯的加入后能够调节聚对苯二甲酸乙二醇酯熔体的流动性，保证在加工过程中，聚对苯二甲酸乙二醇酯塑化均匀，熔融混合顺畅。
3、本发明二硅化钼的用量为0.1-0.5份，避免了大量使用二硅化钼造成的组合物性能严重下降；二硅化钼对组合物耐磨性能起到了非常重要的协效作用。
4、本发明气味吸附母粒使用结晶度85％、数均分子量为25万的高密度聚乙烯作为基体，作为气体吸附母粒时，提高了其与玻璃纤维、聚对苯二甲酸乙二醇酯的相容性，保证了母粒在组合物体系中的分散性。
5、本发明的气味吸附母粒降低组合物中的小分子含量，使总挥发性有机物TVOC显著降低；并且在保证组合物低气味特性的同时，其各项物理力学性能、材料的成型加工性能不受影响。
6、本发明选择双螺杆挤出机的一区温度为180-190℃、二区温度为180-190℃、三区温度为190-200℃、四区温度为210-220℃、五区温度为230-300℃、六区温度为245-300℃；双螺杆主机转速为500rpm，这种加工温度、主机转速能够解决在加工过程中出现的加料处堵塞、喂料不饱和、塑化不均匀、冒料等技术问题。
具体实施方式
以下通过具体实施方式的描述对本发明作进一步说明，下面各实施例中玻璃纤维和气味吸附母粒均通过下面方法制备而成：
玻璃纤维的浸渍处理：将玻璃纤维清洗烘干后浸渍在聚四氟乙烯分散液中，取出烘干后再在250℃温度下进行烘培，最后烧结得聚四氟乙烯改性玻璃纤维；聚四氟乙烯分散液是平均粒径为0.1-0.2μm的聚四氟乙烯树脂悬浮在液态水中形成的胶体溶液，所述胶体溶液的粘度为0.05Pa·s、浓度为60wt％。。
气味吸附母粒的制备：高密度聚乙烯100份、疏水性硅藻土5份、疏水性活性炭10份、针状沸石分子筛5份、蓖麻油酸锌10份、纳米二氧化硅5份、硬脂酸钙1份、三聚氰胺5份，行混合均匀，然后在双螺杆挤出机中挤出造粒得气味吸附母粒。
聚四氟乙烯数均分子量为300万，断裂伸长率3％-10％。
高密度聚乙烯结晶度85％，数均分子量为25万。
聚对苯二甲酸乙二醇酯的熔指为25-28g/10min；聚对苯二甲酸丙二醇酯的熔指为28-30g/10min。
实施例1
将聚对苯二甲酸乙二醇酯70份、聚对苯二甲酸丙二醇酯1份，乙烯接枝马来酸酐1份，气味吸附母粒3份、0.5份二硅化钼、1份硅酮粉、0.5份抗氧剂1098、0.5份抗氧剂168倒入高速搅拌机中，高速搅拌，混合至均匀后加入双螺杆挤出机中，将聚四氟乙烯改性玻璃纤维30份从玻纤口加入、经熔融挤出后造粒，制得低气味、低散发、高耐磨聚对苯二甲酸乙二醇酯组合物。
所述双螺杆挤出机的一区温度为180℃、二区温度为180℃、三区温度为190℃、四区温度为210℃、五区温度为230℃、六区温度为245℃；双螺杆主机转速为500rpm
实施例2
将聚对苯二甲酸乙二醇酯54份、聚对苯二甲酸丙二醇酯2份，乙烯接枝马来酸酐2份，气味吸附母粒1份、0.2份二硅化钼、0.2份硅酮粉、0.1份抗氧剂1098、0.1份抗氧剂168倒入高速搅拌机中，高速搅拌，混合至均匀后加入双螺杆挤出机中，将聚四氟乙烯改性玻璃纤维30份从玻纤口加入、经熔融挤出后造粒，制得低气味、低散发、高耐磨聚对苯二甲酸乙二醇酯组合物。
所述双螺杆挤出机的一区温度为190℃、二区温度为190℃、三区温度为200℃、四区温度为220℃、五区温度为300℃、六区温度为300℃；双螺杆主机转速为500rpm
实施例3
将聚对苯二甲酸乙二醇酯90份、聚对苯二甲酸丙二醇酯5份，乙烯接枝马来酸酐5份，气味吸附母粒5份、0.1份二硅化钼、0.5份硅酮粉、0.2份抗氧剂1098、0.3份抗氧剂168倒入高速搅拌机中，高速搅拌，混合至均匀后加入双螺杆挤出机中，将聚四氟乙烯改性玻璃纤维20份从玻纤口加入、经熔融挤出后造粒，制得低气味、低散发、高耐磨聚对苯二甲酸乙二醇酯组合物。
所述双螺杆挤出机的一区温度为180℃、二区温度为180℃、三区温度为190℃、四区温度为210℃、五区温度为230℃、六区温度为245℃；双螺杆主机转速为500rpm。
对比例1
添加普通的吸附剂活性炭，普通的耐磨剂二硫化钼
将聚对苯二甲酸乙二醇酯70份、活性炭3份、5份二硫化钼、1份硅酮粉、0.5份抗氧剂1098、0.5份抗氧剂168倒入高速搅拌机中，高速搅拌，混合至均匀后加入双螺杆挤出机中，将玻璃纤维30份从玻纤口加入、经熔融挤出后造粒。
所述双螺杆挤出机的一区温度为180℃、二区温度为180℃、三区温度为190℃、四区温度为210℃、五区温度为230℃、六区温度为245℃；双螺杆主机转速为500rpm。
对上述实施例1-3和对比例1制备的聚对苯二甲酸乙二醇酯组合物，分别检测其力学性能、气味等级、TVOC和耐磨性能。其中力学性能采用ASTM标准进行检测，气味等级、TVOC采用GMW标准进行检测，耐磨性能根据标准GB/T5478-2008来测定，其物性数据见下表1。
表1性能数据
| 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 对比例1 | |
| 拉伸强度MPa | 130 | 141 | 122 | 78 |
| 缺口冲击强度KJ/m<sup>2</sup> | 29 | 31 | 25 | 6 |
| 耐磨性(750g，1000r) | 0.12 | 0.12 | 0.12 | 0.52 |
| TVOC ugC/g | 36 | 37 | 35 | 163 |
| 气味等级 | 8级 | 8级 | 8级 | 5级 |
从表1数据可以看出，本发明实施例1-3中由于添加了气味吸附母粒，相比于对比例1中活性炭，明显改善材料的气味和散发特性，使制备的组合物的TVOC低于40ugC/g。另外，本发明制备的产品的磨耗指数极低，呈现出了优良的耐磨性能。这是因为本发明利用浸渍处理的玻璃纤维明显改善了玻纤在聚对苯二甲酸乙二醇酯基体的分散性，使组合物具有耐磨剂添加量少，耐磨突出，力学性能显著改善的优点。
上述各具体实施例是对本发明作进一步说明，但这并非是对本发明的限制，本领域技术人员根据本发明的基本思想，可以做出各种修改或改进，但是只要不脱离本发明的基本思想，均在本发明的范围之内。
Claims (7)
1.一种低气味、高耐磨的PET组合物，其特征在于：由下述组分按重量份制备而成：
聚对苯二甲酸乙二醇酯 54-90份
聚对苯二甲酸丙二醇酯 1-5份
乙烯接枝马来酸酐 1-5份
聚四氟乙烯改性玻璃纤维 5-45份
气味吸附母粒 1-5份
二硅化钼 0.1-0.5份
润滑剂 0.2-1.0份
抗氧剂 0.1-1份；
所述气味吸附母粒由以下重量份的组分制成：高密度聚乙烯100份、疏水性硅藻土5份、疏水性活性炭10份、针状沸石分子筛5份、蓖麻油酸锌10份、纳米二氧化硅5份、硬脂酸钙1份、三聚氰胺5份；所述高密度聚乙烯的结晶度为85%、数均分子量为25万；
所述聚四氟乙烯改性玻璃纤维是经聚四氟乙烯分散液浸渍改性的玻璃纤维；所述聚四氟乙烯分散液是平均粒径为0.1-0.2μm、数均分子量为300万、断裂伸长率3%-10%的聚四氟乙烯树脂悬浮在水中形成的胶体溶液。
2.根据权利要求1所述的一种低气味、高耐磨的PET组合物，其特征在于：所述聚对苯二甲酸乙二醇酯的熔指为25-28g/10min；聚对苯二甲酸丙二醇酯的熔指为28-30g/10min。
3.根据权利要求1所述的一种低气味、高耐磨的PET组合物，其特征在于：所述聚四氟乙烯分散液的粘度为0.05Pa·s、浓度为60wt%。
4.根据权利要求1所述的一种低气味、高耐磨的PET组合物，其特征在于：所述的润滑剂为硅酮粉、白油、硅油、石蜡、硬脂酸、硬脂酸锌的至少一种。
5.根据权利要求1所述的一种低气味、高耐磨的PET组合物，其特征在于：所述的抗氧剂为N,N'-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺和亚磷酸三(2，4-二叔丁基苯基)酯的混合物。
6.如权利要求1所述的一种低气味、高耐磨的PET组合物的制备方法，其特征在于：包括下列步骤：
（1）将玻璃纤维清洗烘干后浸渍在聚四氟乙烯分散液中，取出烘干后再在250℃温度下进行烘培，最后烧结得聚四氟乙烯改性玻璃纤维；
（2）将高密度聚乙烯100份、疏水性硅藻土5份、疏水性活性炭10份、针状沸石分子筛5份、蓖麻油酸锌10份、纳米二氧化硅5份、硬脂酸钙1份和三聚氰胺5份，混合均匀，然后在双螺杆挤出机中挤出造粒得气味吸附母粒；
（3）将聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丙二醇酯、乙烯接枝马来酸酐、气味吸附母粒、二硅化钼、润滑剂和抗氧剂倒入高速搅拌机中进行搅拌，混合均匀后加入双螺杆挤出机中；再将聚四氟乙烯改性玻璃纤维从挤出机的玻纤口加入，经熔融挤出后造粒，制得低气味、高耐磨的PET组合物。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）、（3）中双螺杆挤出机的一区温度为180-190℃、二区温度为180-190℃、三区温度为190-200℃、四区温度为210-220℃、五区温度为230-300℃、六区温度为245-300℃；双螺杆主机转速为500rpm。
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