CN110615974A - Pet复合材料、高温低收缩pet育苗盘及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种PET复合材料、高温低收缩PET育苗盘及其制备方法。PET复合材料，其原料以质量百分比计，包括：PET 73.5％‑93.7％、滑石粉母粒2％‑10％、PC 3％‑10％、相容剂1％‑5％、抗氧剂0.2％‑1.0％和扩链剂0.1％‑0.5％。高温低收缩PET育苗盘，使用所述的PET复合材料制得。高温低收缩PET育苗盘的制备方法，包括：将原料混合后进行加热挤出得到片材，然后进行吸塑得到所述高温低收缩PET育苗盘。本申请提供的PET复合材料耐温性能好，成本低；使用其制得的高温低收缩PET育苗盘，价格低、挺实度高，耐温温度高。

Description

PET复合材料、高温低收缩PET育苗盘及其制备方法
技术领域
本发明涉及材料领域，尤其涉及一种PET复合材料、高温低收缩PET育苗盘及其制备方法。
背景技术
作为包装材料，PET片材被广泛应用于各行各业，尤其是电子包装。PET可以直接用于包装，比如包装吸塑托盘，吸塑杯子等。但大部分PET包装物是以复合材料形式存在，比如电子产品的包装膜或者PET离型膜等，是PET片材上涂覆一层胶黏剂，再和PP或PE薄膜沾黏在一起。使用时PP或PE是包覆膜，会撕开后使用。另外，这些包装材料几乎一卷材形式存在，中间部分使用，两边和隔离部分是附带物，也就成为工业下脚料或垃圾料。通常情况下这些垃圾料可以回收的，但这些掺杂PET垃圾料非常特殊，很难回收和再利用，目前的回收方式，回收价值很低。
PET变形温度较低，尤其是含胶导致耐温性能更低，在60度以上的阳光照射下穴盘就会变形；PS性能非常好，但价格太高，是其他材料的价格2倍以上，严重制约了其生产和销售；PVC加工过程中污染较大，添加剂还会影响幼苗发育和生产；PP材质较软，高温变形较明显。
有鉴于此，特提出本申请。
发明内容
本发明的目的在于提供一种PET复合材料、高温低收缩PET育苗盘及其制备方法，以解决上述问题。
为实现以上目的，本发明特采用以下技术方案：
一种PET复合材料，其原料以质量百分比计，包括：
PET 73.5％-93.7％、滑石粉母粒2％-10％、PC 3％-10％、相容剂1％-5％、抗氧剂0.2％-1.0％和扩链剂0.1％-0.5％。
PET作为主料，具有弯曲弹性模量高、强度大的特点，但是其变形温度较低，通过添加滑石粉母粒、聚碳酸酯、抗氧剂和扩链剂可以有效的提高材料的变形温度；相容剂的使用能够很好的将PET和PC融合在一起；滑石粉母粒的使用能够降低PET复合材料的收缩率，增加PET复合材料的结晶性能，达到耐高温的目的。
可选地，PET复合材料的原料中，PET的质量百分比可以是73.5％、74％、75％、76％、77％、78％、79％、80％、81％、82％、83％、84％、85％、86％、87％、88％、89％、90％、91％、92％、93％、93.7％以及73.5％-93.7％之间的任一值；滑石粉母粒的质量百分比可以是2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％以及2％-10％之间的任一值；PC(聚碳酸酯)的质量百分比可以是3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％以及3％-10％之间的任一值；相容剂的质量百分比可以是1％、2％、3％、4％、5％以及1％-5％之间的任一值；抗氧剂的质量百分比可以是0.2％、0.3％、0.4％、0.5％、0.6％、0.7％、0.8％、0.9％、1.0％以及0.2％-1.0％之间的任一值；扩链剂的质量百分比可以是0.1％、0.2％、0.3％、0.4％、0.5％以及0.1％-0.5％之间的任一值。
优选地，按所述滑石粉母粒的总质量为100％计，所述滑石粉母粒包括：
载体46％-48％、滑石粉48％-52％和偶联剂2％-4％；
优选地，所述载体包括聚乙烯和/或聚丙烯；
优选地，所述载体为聚乙烯；
优选地，所述滑石粉的粒径目数大于等于3000目；
优选地，所述滑石粉母粒的用量为10wt％。
通过使用载体和偶联剂对滑石粉进行处理，可以保证滑石粉和PET很好的粘接，使得PET复合材料的力学性能得到大幅提高。滑石粉的粒径优选纳米级。
需要说明的是，滑石粉母粒的制备方法可以采用常规的制备方法，例如：将滑石粉加入高速搅拌机，然后加入硅烷偶联剂和载体对滑石粉表面进行处理；载体为PE最佳，PP也次之，然后熔融造粒。
可选地，滑石粉母粒中，载体的质量百分比可以是46％、47％、48％以及46％-48％之间的任一值；滑石粉的质量百分比可以是48％、49％、50％、51％、52％以及48％-52％之间的任一值；偶联剂的质量百分比可以是2％、3％、4％以及2-4％之间的任一值。
优选地，所述相容剂包括甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物；
优选地，所述甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物包括乙烯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物和/或乙烯-辛烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物；
优选地，所述相容剂的用量为2.0wt％；
优选地，所述抗氧剂包括亚磷酸酯；
优选地，所述抗氧剂的用量为0.3wt％。
亚磷酸酯可以是，例如三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯或亚磷酸三苯酯等。
优选地，所述扩链剂的用量为0.3wt％。
扩链剂可以是，例如巴斯夫Joncryl ADR 4468或者张家港雅瑞化工固态扩链剂等。
可选地，所述PET包括纯PET和/或废旧PET；
优选地，所述PC包括纯PC或混合有PE和/或PP的PC废料；
优选地，所述PC的用量为5wt％。
甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物含有两种基团，可以很好的把PET、PC和废料中的胶连接在一起，提高相容性保证材料成品不会分层，保证材料具有很好的性能。
一种高温低收缩PET育苗盘，使用所述的PET材料制得。
一种所述的高温低收缩PET育苗盘的制备方法，包括：
将原料混合后进行加热挤出得到片材，然后进行吸塑得到所述高温低收缩PET育苗盘。
优选地，所述挤出使用双螺杆片材机进行；
优选地，所述双螺杆片材机的机筒温度为260-275℃；
优选地，所述挤出使用的模具的温度为245-250℃；
优选地，所述双螺杆片材机在抽真空状态下工作，压力小于等于500pa。
可选地，所述双螺杆片材机的机筒温度可以为260℃、265℃、270℃、275℃以及260-275℃之间的任一值；所述挤出使用的模具的温度可以为245℃、246℃、247℃、248℃、249℃、250℃以及245-250℃之间的任一值。
温度的控制是为了保证原料充分的塑化，抽真空设置是为了防止PET和PC水解。
优选地，得到所述片材之后、进行所述吸塑之前，还包括收卷步骤和加热步骤；
优选地，所述加热温度为100-150℃，所述加热时间为3-10s；
优选地，所述吸塑后冷却时间为5-10s。
可选地，所述加热温度可以为100℃、110℃、120℃、130℃、140℃、150℃以及100-150℃之间的任一值；所述加热时间可以为3s、4s、5s、6s、7s、8s、9s、10s以及3-10s之间的任一值；所述吸塑后冷却时间可以为5s、6s、7s、8s、9s、10s以及5-10s之间的任一值。
吸塑之后冷却时间的控制，是为了更好的进行定型，保证产品质量。
优选地，所述原料的各组分使用彼此独立的喂料系统进行混料；
优选地，所述PET为废旧PET胶膜，所述PC为混合有PE和/或PP的PC废料，所述废旧PET胶膜和所述PC废料使用前进行分拣去除不熔化物质。
使用废料可以减少环境危害，同时能够大幅度的降低生产成本，变废为宝。
与现有技术相比，本发明的有益效果至少包括：
1.通过在PET中加入滑石粉母粒、聚碳酸酯(PC)、相容剂、抗氧剂和扩链剂，有效提高PET复合材料的耐温温度和挺实度；
2.由本申请提供的PET复合材料制得的育苗盘，成本低、耐温温度高、收缩率低；
3.本申请提供的高温低收缩PET育苗盘的制备方法，操作简单、工艺稳定，产品性能优异。
具体实施方式
如本文所用之术语：
“由……制备”与“包含”同义。本文中所用的术语“包含”、“包括”、“具有”、“含有”或其任何其它变形，意在覆盖非排它性的包括。例如，包含所列要素的组合物、步骤、方法、制品或装置不必仅限于那些要素，而是可以包括未明确列出的其它要素或此种组合物、步骤、方法、制品或装置所固有的要素。
连接词“由……组成”排除任何未指出的要素、步骤或组分。如果用于权利要求中，此短语将使权利要求为封闭式，使其不包含除那些描述的材料以外的材料，但与其相关的常规杂质除外。当短语“由……组成”出现在权利要求主体的子句中而不是紧接在主题之后时，其仅限定在该子句中描述的要素；其它要素并不被排除在作为整体的所述权利要求之外。
当量、浓度、或者其它值或参数以范围、优选范围、或一系列上限优选值和下限优选值限定的范围表示时，这应当被理解为具体公开了由任何范围上限或优选值与任何范围下限或优选值的任一配对所形成的所有范围，而不论该范围是否单独公开了。例如，当公开了范围“1～5”时，所描述的范围应被解释为包括范围“1～4”、“1～3”、“1～2”、“1～2和4～5”、“1～3和5”等。当数值范围在本文中被描述时，除非另外说明，否则该范围意图包括其端值和在该范围内的所有整数和分数。
在这些实施例中，除非另有指明，所述的份和百分比均按质量计。
“质量份”指表示多个组分的质量比例关系的基本计量单位，1份可表示任意的单位质量，如可以表示为1g，也可表示2.689g等。假如我们说A组分的质量份为a份，B组分的质量份为b份，则表示A组分的质量和B组分的质量之比a：b。或者，表示A组分的质量为aK，B组分的质量为bK(K为任意数，表示倍数因子)。不可误解的是，与质量份数不同的是，所有组分的质量份之和并不受限于100份之限制。
“和/或”用于表示所说明的情况的一者或两者均可能发生，例如，A和/或B包括(A和B)和(A或B)。
下面将结合具体实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。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。例如，相容剂使用杜邦公司的GMA接枝的三元共聚物PTW。
实施例1
以质量百分比计，按以下配方备料：
纯PET 73.5％、滑石粉母粒10％、PC10％、乙烯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物5％、磷酸酯1.0％和扩链剂Joncryl ADR4400F 0.5％。
滑石粉母粒，以质量百分比计，包括：聚乙烯46％、滑石粉52％和偶联剂2％；滑石粉的粒径为3000目。
加工工艺：
把原料混合加入带有抽真空装置(压力500pa)的双螺杆片材机组进行挤出，具体指标如下：
机筒温度：260℃—275℃
连接器温度：260℃
换网器温度：258℃
计量泵温度：258℃
模具温度：245℃—250℃
模唇温度：260℃
主机转速：130rmp，电流53A。
挤出之后，采用三辊压延进行定型，三辊温度：40℃—40℃—50℃；然后进行收卷、加热，控制加热温度为100℃，加热时间为10s；然后通过吸塑工艺成穴盘，吸塑后冷却时间为10s，经过裁切和冲孔，进行包装即可。
实施例2
以质量百分比计，按以下配方备料：
废旧PET胶膜93.7％、滑石粉母粒2％、混有PP的PC废料3％、乙烯-辛烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物1％、磷酸酯0.2％和扩链剂Joncryl ADR4400F 0.1％。
滑石粉母粒，以质量百分比计，包括：聚乙烯48％、滑石粉48％和偶联剂4％；滑石粉的粒径为3500目。
加工工艺：
废旧的PET胶膜成分很复杂，需要分拣，去除不熔化物质，保证挤出的顺利进行，不能堵塞过滤网。这种胶膜的成本几乎可以忽略不计，甚至生产公司给费用处理。关键是解决废胶膜回收再利用，减少对环境危害。纯PET或者颗粒，可以满足使用，但价格很高，远高于PS，不利于回收再利用，因此本申请优选使用废旧的PET胶膜作为PET原料。
因为颗粒和粉碎料堆积密度不一样，在一起混合，即使混合均匀，一旦静止，颗粒会迅速下沉，导致混合不一致。
先把PET粉碎料混合在一起，把颗粒状物质混合在一起，通过带失重称的喂料机单独喂料，这样很好的保证加入料的比例，且均匀一致。
使用带有抽真空装置(压力400pa)的双螺杆片材机组进行挤出，具体指标如下：
机筒温度：260℃—275℃
连接器温度：260℃
换网器温度：258℃
计量泵温度：258℃
模具温度：245℃—250℃
模唇温度：260℃
主机转速：130rmp，电流53A。
挤出之后，采用三辊压延进行定型，三辊温度：40℃—40℃—50℃；然后进行收卷、加热，控制加热温度为150℃，加热时间为3s；然后通过吸塑工艺成穴盘，吸塑后冷却时间为5s，经过裁切和冲孔，进行包装即可。
实施例3
以质量百分比计，按以下配方备料：
废旧PET胶膜82.4％、滑石粉母粒10％、混有PE的PC废料5％、乙烯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物1％、乙烯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物1％、磷酸酯0.3％和扩链剂Joncryl ADR4400F0.3％。
滑石粉母粒，以质量百分比计，包括：聚乙烯47％、滑石粉50％和偶联剂3％；滑石粉的粒径为4000目。
需要说明的是，抗氧剂不能使用抗氧剂1010和1076，会严重影响增粘效果。
加工工艺：
先把废旧PET胶膜分拣、除杂、粉碎混合在一起，然后将各个成分通过带失重称的喂料机单独喂料，这样很好的保证加入料的比例，且均匀一致。
使用带有抽真空装置(压力小于等于500pa)的双螺杆片材机组进行挤出，具体指标如下：
机筒温度：260℃—275℃
连接器温度：260℃
换网器温度：258℃
计量泵温度：258℃
模具温度：245℃—250℃
模唇温度：260℃
主机转速：130rmp，电流53A。
挤出之后，采用三辊压延进行定型，三辊温度：40℃—40℃—50℃；然后进行收卷、加热，控制加热温度为120℃，加热时间为5s；然后通过吸塑工艺成穴盘，吸塑后冷却时间为8s，经过裁切和冲孔，进行包装即可。
实施例3使用的配方为最佳配方。与实施例3相比，实施例1虽然也可实施，能够解决现有技术存在的问题，但从实际生产使用考虑，其使用纯PC价格较高，导致产品成本较高；滑石粉含量较大，弯曲弹性模量较高，但片材很脆，吸塑加工容易开裂。
实施例4
在实施例3的基础上，将配方调整为废旧PET胶膜87.5％、混有PE的PC废料5％、滑石粉母粒5％、扩链剂Joncryl ADR4400F 0.3％、相容剂2％、抗氧剂0.2％。
实施例5
在实施例3的基础上，将配方调整为废旧PET胶膜82.5％、混有PE的PC废料10％、滑石粉母粒5％、扩链剂Joncryl ADR4400F 0.3％、相容剂2％、抗氧剂0.2％。
对比例1
与实施例3相比区别在于，不添加滑石粉母粒。采用如下配方：废旧PET胶膜89.5％、混有PE的PC废料3％、扩链剂Joncryl ADR4400F 0.3％、相容剂2％、抗氧剂0.2％。
对比例2
与实施例3相比区别在于，不添加滑石粉母粒和PC。采用如下配方：废旧PET胶膜97.5％、扩链剂Joncryl ADR4400F 0.3％、相容剂2％、抗氧剂0.2％。
测试实施例和比较例制得的育苗盘的变形温度，结果如下表1所示：
表1变形温度测试结果
由上表可知，本申请提供的PET复合材料制成的育苗盘，变形温度高。
本申请提供的PET复合材料耐温性能好，成本低；使用其制得的高温低收缩PET育苗盘，价格低、挺实度高，耐温温度高。
根据统计，广东地区每月PET复合胶膜材料高达10万吨，市场价格在300-500元/吨。大部分厂家都是回收作为塑料填料，价格1800元，回收价值非常低。江浙沪地区每个月高达5万吨PET胶膜废弃物，这对环境造成严重危害。本申请采用废旧PET胶膜和PC废料，可以有效解决废料污染环境问题，废物回收利用，大幅降低生产成本，提高经济效益。
最后应说明的是：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；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然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。
此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在上面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

Claims (10)

1.一种PET复合材料，其特征在于，其原料以质量百分比计，包括：
PET 73.5％-93.7％、滑石粉母粒2％-10％、PC 3％-10％、相容剂1％-5％、抗氧剂0.2％-1.0％和扩链剂0.1％-0.5％。
2.根据权利要求1所述的PET复合材料，其特征在于，按所述滑石粉母粒的总质量为100％计，所述滑石粉母粒包括：
载体46％-48％、滑石粉48％-52％和偶联剂2％-4％；
优选地，所述载体包括聚乙烯和/或聚丙烯；
优选地，所述载体为聚乙烯；
优选地，所述滑石粉的粒径目数大于等于3000目；
优选地，所述滑石粉母粒的用量为10wt％。
3.根据权利要求1所述的PET复合材料，其特征在于，所述相容剂包括甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物；
优选地，所述甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物包括乙烯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物和/或乙烯-辛烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物；
优选地，所述相容剂的用量为2.0wt％；
优选地，所述抗氧剂包括亚磷酸酯；
优选地，所述抗氧剂的用量为0.3wt％。
4.根据权利要求1所述的PET复合材料，其特征在于，所述扩链剂的用量为0.3wt％。
5.根据权利要求1-4任一项所述的PET复合材料，其特征在于，所述PET包括纯PET和/或废旧PET；
优选地，所述PC包括纯PC或混合有PE和/或PP的PC废料；
优选地，所述PC的用量为5wt％。
6.一种高温低收缩PET育苗盘，其特征在于，使用权利要求1-5任一项所述的PET复合材料制得。
7.一种权利要求6所述的高温低收缩PET育苗盘的制备方法，其特征在于，包括：
将原料混合后进行加热挤出得到片材，然后进行吸塑得到所述高温低收缩PET育苗盘。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述挤出使用双螺杆片材机进行；
优选地，所述双螺杆片材机的机筒温度为260-275℃；
优选地，所述挤出使用的模具的温度为245-250℃；
优选地，所述双螺杆片材机在抽真空状态下工作，压力小于等于500pa。
9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，得到所述片材之后、进行所述吸塑之前，还包括收卷步骤和加热步骤；
优选地，所述加热的温度为100-150℃，所述加热的时间为3-10s；
优选地，所述吸塑后冷却时间为5-10s。
10.根据权利要求7-9任一项所述的制备方法，其特征在于，所述原料的各组分使用彼此独立的喂料系统进行混料；
优选地，所述PET为废旧PET胶膜，所述PC为混合有PE和/或PP的PC废料，所述废旧PET胶膜和所述PC废料使用前进行分拣去除不熔化物质。
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