CN109808269A - 一种新型gag材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种GAG材料及其制备方法，该GAG材料由包括以下重量份的原料制备而成：聚对苯二甲酸二醇酯‑1.4环乙烷二甲醇酯35‑99重量份，聚对苯二甲酸乙二醇酯1‑65份，两者总重量份为100份。本发明通过创造性地将用物料简单化，然后结合一台双螺杆即可生产得到一种新型的GAG材料，其断裂伸长率、最大弯曲强度、弯曲弹性模量、冲击强度以及高频熔接都能达到传统的三层GAG材料的性能，甚至性能超过传统的三层GAG材料。
Description
技术领域
本发明属高分子领域，涉及塑胶胶片的制作，特别是涉及一种新型GAG材料及其制备方法。
背景技术
传统的GAG材料是三层复合片材，其是由中间层PET、上下两层PETG原料按合适比例共挤生产的三层复合片材，特别适用于需经高频热封粘合和胶水粘合的包装盒。其具有以下优点：透明性好；优异的耐冲击强度及刚性，环保，可回收使用不污染环境。
众所周知，在塑料，特别是Eastman塑料加工领域中，干燥步骤非常重要，因为聚酯容易从空气中吸收水分，聚酯的合成是可逆的反应，在合适的条件下，含水量高会使聚酯降解。因此，甚至行业内有认为大部分的加工和质量问题，是因为不合适的干燥引起的
传统的GAG材料生产也是必须要预热干燥。通常的工艺是利用主副两个片材挤出机，采取提前预热，三层共挤的热成型方式，将材料做成ABA三层。其中，将PET材料单独通主机(功率270kW·h)做里层(80％左右)，副机(功率70kW·h)每上下两层挤出做PETG外层(20％左右)，三层同时通过分配器在一个模头中热合，后定型冷却成GAG片材。该制备方法具有以下缺点：1、由于两组机器能耗高，需要提前用除湿机(功率135kW·h)除湿干燥6-10小时，除去原材料里面的水份，后经大经约半小时---两个小时调试后才能正常生产；2、副机所使用的材料必须是100％的原料才能生产，有时如果使用一部分回收料将无法生产，主机内也是尽量使用原料，否则，多达4-6个预热干燥桶(一种物料一个桶，功率35kW·h/桶)的6-8小时大约2750-3450KW的干燥能耗，将是一笔惊人的费用；3、加上如此复杂的组合生产方式，对整个生产量必然是一个大要求，否则，根本无法为小批量定单生产，同时生产时间又是一个难题。总之，这种生产方式必须要预热干燥，具有能耗高，物料损耗高(调机过程中消耗物料)，生产定单量有大要求等很多缺点。
近年来，人们越来越重视能耗与生产的方便性，因此一种生产方便，成本较低，更能方便使用各种材料，尽最大可能不受设备限制，不受材料限制，效果更佳的制备工艺，是非常符合持续发展理念及材料革新趋势的。
发明内容
基于此，本发明的目的之一提供一种低能耗生产得到的新型GAG材料。
解决上述技术问题的具体技术方案如下：
一种GAG材料，其由包括以下重量份的原料制备而成：
聚对苯二甲酸二醇酯-1.4环乙烷二甲醇酯35-99重量份
聚对苯二甲酸乙二醇酯1-65份，两者总重量份为100份。
本发明的另一目的是提供上述GAG材料的制备方法，该制备方法简单，不需要预热，节省时间，节省物料的损耗。
解决上述技术问题的具体技术方案如下：
GAG材料的制备方法，包括以下步骤：
A：将原料用混料机于55℃—75℃混合均匀半小时，除去表面的水份；
B:用双螺杆挤出机，温度设定一区270±5℃，二区270±5℃，三区265±5℃，四区265±5℃，五区260±5℃，六区260±5℃，法兰265±5℃，换网器275±5℃，泵前260±5℃，计量泵265±5℃，流道245±5℃，弯头250±5℃，模具245±5℃，喂入主机内，挤出片材，经三辊30-38℃定型冷却，即得。
本发明相比现有技术的优点以及有益效果为：
本发明通过创造性地将用物料简单化，然后结合一台双螺杆即可生产得到一种新型的GAG材料，其断裂伸长率、最大弯曲强度、弯曲弹性模量、冲击强度以及高频熔接都能达到传统的三层GAG材料的性能，甚至性能超过传统的三层GAG材料。而此同时，大大地节省了能耗，提高了生产效率。
本发明所述GAG材料由单机做成，得到的材料为单层复合材料，改变了过去用双机生产的特点，以及改变了传统工艺中采用ABA三层共挤方式(A)层(B)层(A)层三层方式，得到的ABA形式的GAG材料。
本发明所述制备方法有效地改变了对机器的依附性，只要一台双螺杆挤出机即可生产，不要两台机同时生产，同时调试才行，减少调节时间，减少调节过程中物料浪费。
本发明生产的新型GAG材料，节约了生产周期，大约可以实现接到任务立即生产，不需要原来8-10小时的准备。
此外，运用本发明制备方法得到的GAG材料，能有效地提高了材料的利用率，不需要全部使用PET,PETG，可以使用回收的RPET,RPETG，提高物料的回收利用。而在原传统的三层方式中，回收的RPET,RPETG容易影响GAG材料的质量。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将结合具体实施例对本发明进行更全面的描述。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
聚对苯二甲酸乙二醇酯，化学式为[COC6H4COOCH2CH2O]n。(英文：Polyethyleneterephthalate，简称PET)，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。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。
PETG，英文名全称Poly(ethylene terephthalateco-1,4-cylclohexylenedimethylene terephthalate)，是一种透明、非结晶型共聚酯，PETG常用的共聚单体为1,4-环己烷二甲醇(CHDM，Cylclohexylenedimethylene)，全称为聚对苯二甲酸乙二醇酯-1,4-环己烷二甲醇酯。它是由对苯二甲酸(PTA)、乙二醇(EG)和1,4-环己烷二甲醇(CHDM)三种单体用酯交换法缩聚的产物，与PET比较多了1,4-环己烷二甲醇共聚单体，与PCT比多了乙二醇共聚单体。
本发明的一个实施例中，提供了一种GAG材料，其由包括以下重量份的原料制备而成：
聚对苯二甲酸二醇酯-1.4环乙烷二甲醇酯35-99重量份
聚对苯二甲酸乙二醇酯1-65份，两者总重量份为100份。
优选地，聚对苯二甲酸二醇酯-1.4环乙烷二甲醇酯为40-80重量份，更优选为40-70重量份，进一步优选为40-60重量份，再进一步优选为45-55重量份；
相应地，所述聚对苯二甲酸乙二醇酯则优选为20-60，更优选为30-60重量份，进一步更优选为60-40重量份，再进一步优选为55-45重量份，其两者的总重量份为100。
优选地，原料中还包括有2-5重量份的色母，进一步优选为3-4重量份。
本发明所述的聚对苯二甲酸二醇酯-1.4环乙烷二甲醇酯和聚对苯二甲酸乙二醇酯，可以是新鲜的原材料，也可以是回收的，即回收料。所述的新鲜原材料是指合成后尚未使用过的，所述回收料即合成后使用过一次的原料。
传统的ABA三层共挤相生产方式，必须使用PET,PETG新鲜原材料，使用回收的PET(即RPET),回收的PETG(即RPETG)时生产会非常困难，根本无法生产或都保证品质。而按照本发明的制备工艺生产的新型GAG材料，PET，PETG，既可以使用新鲜原材料，也可以使用回收的，在一个较优的实施例中，其中，RPET与PET的用量比例为1:(0.5-4)，或RPETG与PET的用量比例为1:(0.5-4)，进一步优先为：RPET与PET的用量比例为1:(2-4)，或RPETG与PET的用量比例为1:(2-4)此时，既能保证很好的品质，且成本低，适合工业化生产。
本发明的一个实施例中，涉及到GAG材料的制备方法，包括以下步骤：
A：将原料用混料机于55℃—75℃混合均匀，除去表面的水份；
B:用双螺杆挤出机，温度设定一区270±5℃，二区270±5℃，三区265±5℃，四区265±5℃，五区260±5℃，六区260±5℃，法兰265±5℃，换网器275±5℃，泵前260±5℃，计量泵265±5℃，流道245±5℃，弯头250±5℃，模具245±5℃，喂入主机内，挤出片材，经三辊30至38℃(优选34至36℃)定型冷却，即得。
通过合理配制所述的GAG材料的原料用量，采取混合物的形式，用一台双螺杆进行生产，将生产工艺优化到最简洁合适，从而能够实现生产计划单次量从10000公斤以上(否则成本过高)的生产要求降低为只要50公斤即可生产，之前需要提前8-10小时预热(2750-3450KW.h)，预干燥(电费损耗大)，提前1小时调副机(浪费电费与物料)，提前半小时调试主机(浪费电费与物料，主机270KW/小时，每小时浪费500KG物料)，本发明则免了上述这些浪费，从准备到生产出来，10分钟左右，大大节约了费用与时间，节约了成本，而且，通过上述方法得到的GAG材料性能良好，完全符合传统的三层GAG材料的使用范围。
以下将结合具体的实施例对本发明做进一步产明，本发明实施所采用的原料均为出售常规料。
实施例1：
本实施所述新型GAG材料所用原料用量如下表，聚对苯二甲酸乙二醇酯与聚对苯二甲酸二醇酯-1.4环乙烷二甲醇酯用量之比为1:1。
制备方法包括以下步聚：
A)、取40重量份PET,40重量份PETG，10重量份RPET，10重量份RPETG，2重量份色母在混料机中混匀5-10分钟，持续搅拌加热至30分钟，至表面干燥微热。
B)、将双螺杆(功率280kW·h)挤出机温度设置一区270℃，二区270℃，三区265℃，四区265℃，五区260℃，六区260℃，法兰265℃，换网器275℃，泵前260℃，计量泵265℃，流道245℃，弯头250℃，模具245℃，预热至此温度，将A)步骤中已混匀干燥好的材料加入主机中，三辊温度设置30-38℃，挤出成片材。
以上各区的温度，本领域的技术人员，在±5℃合理调制，都可以实现生产。
实施例2:
本实施所述新型GAG材料所用原料用量如下表，聚对苯二甲酸乙二醇酯与聚对苯二甲酸二醇酯-1.4环乙烷二甲醇酯用量之比为45:55，制备方法同实施例1，得到相应的GAG材料。
实施例3：
本实施所述新型GAG材料所用原料用量如下表，聚对苯二甲酸乙二醇酯与聚对苯二甲酸二醇酯-1.4环乙烷二甲醇酯用量之比为60:40，PET与RPET的用量比为1:2；PETG与RPETG的比例为1:3。制备方法同实施例1，得到相应的GAG材料。
实施例4：
本实施所述新型GAG材料所用原料用量如下表,其中，聚对苯二甲酸乙二醇酯与聚对苯二甲酸二醇酯-1.4环乙烷二甲醇酯的用量比为60:40，PET与RPET的用量比为1:1；PETG与RPETG的比例为1:1。
制备方法同实施例1，得到相应的GAG材料。
实施例5：
本实施所述新型GAG材料所用原料用量如下表，其中，聚对苯二甲酸乙二醇酯与聚对苯二甲酸二醇酯-1.4环乙烷二甲醇酯的用量比为50:50，PET与RPET的用量比为1:4；PETG与RPETG的比例为8:42。
对比例1
本对比所述新型GAG材料所用原料用量中，聚对苯二甲酸乙二醇酯(包括回收的0)与聚对苯二甲酸二醇酯-1.4环乙烷二甲醇酯(包括回收的0)用量比为70:30，具体如下表：
对比例2
按照传统的GAG材料，进行制备方法：
a)：将PET:100重量份，加入PET原料干燥机，160℃预热干燥6-8小时，待用。
b)：将PETG：100重量份，加入PETG原料干燥机中，65℃预热干燥8-10小时，待用。
c)：将片材挤出机副机温度(可以±5℃)预热一区260℃，二区265℃，三区260℃，四区255℃，五区255℃，六区255℃，法兰260℃，换网器265℃，泵前255℃，计量泵265℃，流道250℃启动，注入已预热干燥的PETG物料，15-30分钟后压力稳定后，启动片材主机主机温度(可以±5℃)一区285℃，二区285℃，三区280℃，四区280℃，五区280℃，六区280℃，七区280℃，八区285℃，法兰280℃，换网器290℃，泵前275℃，计量泵275℃，流道260℃，弯头255℃，分配器255℃，模具250℃，将已预热干燥的PET物料注入，待出料稳定后，三层共挤ABA(A层PETG10％,B层PET80％,A层PETG10％)的GAG片材挤出，收卷成品。
备注:由于APET,RAPET,PETG,RPETG物料略有区别，对整个配套机器要求很好，一种物料需要一个干燥机或干燥桶。由于副机只能用PETG,不能用RPETG，主机也不能用RAPET(混有RPETG,160℃会引起整个APET结成块状)。本实施例中，在使用传统方法制备时，PET和PETG全部使用新鲜原材料。
按下表生产方法采用实施例1-5以及对比例1-3所制备的GAG材料的实险效果测出对比。
注：1)：测试方法：拉伸强度、拉伸模量、拉伸断裂伸长率按照GB/T1040.3测定，最大弯曲强度和弯曲弹性模量按照GB/T 9341-2008测定。
2)：高频熔接(GAG材料(或片材)与另一片GAG材料两面高频融合在一起，相互粘合，必须使用8KW或12KW高频高周波机同一条件下测试，生产片材GAG的最终目的是用来熔接，只要能熔接起来，效果优异即可为优。
能耗计算：
备注：准备阶段时间为机器0摄氏度开始预热
调机时间为：启动单双螺杆挤出机，投入螺杆内物料开始挤出，到调好GAG材料出合格产品的时间。
从以上实施例1-4的实验数据可以看出，按照传统方法生产的三层GAG片材，本发明所述的新型的GAG材料的实验结果也是合格，达到按照传统方法生产的三层GAG片材的断裂伸长率、最大弯曲强度、弯曲弹性模量、冲击强度水平，甚至更好。其中，特别是考验GAG材料的核心评判标准——高频熔接也是完全达到优的要求。而当PETG的用量低于35％时，各种参数都比实施例1所述的GAG材料差，特别是，影响GAG材料质量的核心指标高频熔接是最差的。
此外，如果回收料的用量偏大，对性能也有一定的影响，在PET与PETG用量合理的情况，总体还是可以使用。
而从能量损耗来看，本发明所述的新型GAG材料的制备方法，相对于传统方法，参见实施例1与对比例2的数据，可见能耗大幅度降低，大大节约了费用与时间，节约了成本，适合于工业生产。
申请人按照本发明的生产GAG材料的材料方法，已经生产了一年，效果理想。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
Claims (10)
1.一种GAG材料，其特征在于，其由包括以下重量份的原料制备而成：
聚对苯二甲酸二醇酯-1.4环乙烷二甲醇酯35-99重量份
聚对苯二甲酸乙二醇酯1-65份，两者总重量份为100份。
2.根据权利要求1所述的GAG材料，其特征在于，所述聚对苯二甲酸二醇酯-1.4环乙烷二甲醇酯为40-80重量份，所述聚对苯二甲酸乙二醇酯为20-60。
3.根据权利要求2所述的GAG材料，其特征在于，所述聚对苯二甲酸二醇酯-1.4环乙烷二甲醇酯为40-60重量份，所述聚对苯二甲酸乙二醇酯为60-40重量份。
4.根据权利要求3所述的GAG材料，其特征在于，所述聚对苯二甲酸二醇酯-1.4环乙烷二甲醇酯为50重量份，所述聚对苯二甲酸乙二醇酯为50重量份。
5.根据权利要求1-4所述的GAG材料，其特征在于，原料中还包括有2-5重量份的色母。
6.根据权利要求1所述的GAG材料，其特征在于，所述聚对苯二甲酸二醇酯-1.4环乙烷二甲醇酯包括有新鲜原材料与回收料，其中，新鲜原材料与回收料的用量比例为1:(0.5-4)。
7.根据权利要求1所述的GAG材料，其特征在于，所述聚对苯二甲酸乙二醇酯包括有新鲜原材料与回收料，其中，新鲜原材料与回收料用量比例为1:(0.5-4)。
8.权利要求1-7所述的GAG材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
A：将原料用混料机于55℃—75℃混合均匀半小时，除去表面的水份；
B:用双螺杆挤出机，温度设定一区270±5℃，二区270±5℃，三区265±5℃，四区265±5℃，五区260±5℃，六区260±5℃，法兰265±5℃，换网器275±5℃，泵前260±5℃，计量泵265±5℃，流道245±5℃，弯头250±5℃，模具245±5℃，喂入主机内，挤出片材，经三辊30-38℃定型冷却，即得。
9.根据权利要求8所述的GAG材料的制备方法，其特征在于，步骤B中用双螺杆挤出机，温度设定一区270℃，二区270℃，三区265℃，四区265℃，五区260℃，六区260℃，法兰265℃，换网器275℃，泵前260℃，计量泵265℃，流道245℃，弯头250℃，模具245℃。
10.根据权利要求8或9所述的GAG材料的制备方法，其特征在于，经三辊为34-36℃定型冷却。
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