CN111154237A - 一种聚对苯二甲酸乙二醇酯/高密度聚乙烯共混物及其制备方法 - Google Patents

一种聚对苯二甲酸乙二醇酯/高密度聚乙烯共混物及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种聚对苯二甲酸乙二醇酯/高密度聚乙烯共混物及其制备方法。本发明提供了一种聚对苯二甲酸乙二醇酯/高密度聚乙烯共混物，以质量份数计，包括以下组分：聚对苯二甲酸乙二醇酯60～85份；高密度聚乙烯15～40份；增容剂5～20份；所述增容剂为SBS‑g‑GMA。本发明采用接枝有甲基丙烯酸缩水甘油酯的苯乙烯‑丁二烯‑苯乙烯嵌段共聚物为增容剂，有利于降低PET与HDPE两相间的界面张力，提高PET和HDPE的相容性。实验结果表明，本发明提供的聚对苯二甲酸乙二醇酯/高密度聚乙烯共混物的拉伸强度为36.9MPa，断裂伸长率可达36.3％，缺口冲击强度可达44.8J/m。

Description

一种聚对苯二甲酸乙二醇酯/高密度聚乙烯共混物及其制备 方法
技术领域
本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种聚对苯二甲酸乙二醇酯/高密度聚乙烯共混物及其制备方法。
背景技术
聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)是一种性能优异的工程塑料，具有强度大、熔点高、耐磨、耐热、耐腐蚀及电绝缘性优异的特点，广泛用于纤维、薄膜和塑料瓶制造等领域；但PET吸水性大，结晶速度慢，冲击性能较差，这些缺点限制了PET的应用与使用范围。高密度聚乙烯(HDPE)具有良好的加工性能，韧性、耐水性、耐寒性与化学稳定性好，广泛用于各种薄膜与塑料制品；但HDPE也存在力学强度较低，耐热性较差的缺点。
通过将PET与HDPE共混便可弥补二者的缺陷，达到性能互补的作用。但是由于PET与HDPE的结构与性能完全不同，所以二者相容性很差，直接将二者混合得到的材料反而性能急剧下降，因此，采取相应的措施提高二者的相容性便尤为重要，其中，加入增容剂就是最普遍的提高PET和HDPE相容性的方法之一。
目前，PET/HDPE的增容剂主要以弹性体接枝马来酸酐和丙烯酸类化合物为常见类型，但增容效果并不明显，其达到最佳增容效果时，共混物的冲击强度仅为26.4J/m。如何提供PET/HDPE的增容效果进而得到增容效果良好的PET/HDPE共混物，对提高PET/HDPE共混物的冲击强度、断裂伸长率和韧性具有重要的工业应用价值和经济价值。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种聚对苯二甲酸乙二醇酯/高密度聚乙烯共混物，本发明提供的聚对苯二甲酸乙二醇酯/高密度聚乙烯共混物中聚对苯二甲酸乙二醇酯和高密度聚乙烯相容性高，具有优良的冲击强度、断裂伸长率和韧性；本发明还提供了一种聚对苯二甲酸乙二醇酯/高密度聚乙烯共混物的制备方法。
为了实现上述发明的目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种聚对苯二甲酸乙二醇酯/高密度聚乙烯共混物，以质量份数计，包括以下组分：
聚对苯二甲酸乙二醇酯 60～85份；
高密度聚乙烯 15～40份；
增容剂 5～20份；
所述增容剂为SBS-g-GMA。
优选的，所述SBS-g-GMA由包括以下步骤的方法制备得到：
将苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、甲基丙烯酸缩水甘油酯和引发剂混合，进行熔融接枝反应，得到所述SBS-g-GMA。
优选的，所述苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、甲基丙烯酸缩水甘油酯和引发剂的质量比为100：(2～10)：(0.2～0.4)。
优选的，所述熔融接枝反应的设备为挤出机；所述挤出机的温度为130～185℃，转速为50～60rpm。
本发明还提供了上述技术方案所述聚对苯二甲酸乙二醇酯/高密度聚乙烯共混物的制备方法，包括以下步骤：
将聚对苯二甲酸乙二醇酯、高密度聚乙烯和增容剂混合，依次进行熔融共混和注塑，得到聚对苯二甲酸乙二醇酯/高密度聚乙烯共混物。
优选的，所述熔融共混的设备为挤出机；所述挤出机的温度为230～255℃，转速为60～80rpm。
优选的，所述注塑的温度为235～255℃。
本发明提供了一种聚对苯二甲酸乙二醇酯/高密度聚乙烯共混物，以质量份数计，包括以下组分：聚对苯二甲酸乙二醇酯60～85份；高密度聚乙烯15～40份；增容剂5～20份；所述增容剂为SBS-g-GMA。本发明采用含甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)作为接枝单体的增容剂，GMA单体既含有丙烯酸酯双键又含有环氧基团，反应活性高，可以与PET的端羟基与端羧基进行反应；同时，增容剂中，作为接枝反应基体的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)，为非极性化合物，与HDPE具有相似相容性；本发明采用接枝有甲基丙烯酸缩水甘油酯的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物为增容剂，有利于有效降低PET与HDPE两相间的界面张力，提升粘合力，有利于提高PET和HDPE的相容性。
实验结果表明，本发明提供的聚对苯二甲酸乙二醇酯/高密度聚乙烯共混物的拉伸强度为25.4～36.9MPa，断裂伸长率为6.5～36.3％，缺口冲击强度为25.5～44.8J/m，具有优良的韧性、断裂伸长率和冲击强度。
具体实施方式
本发明提供了一种聚对苯二甲酸乙二醇酯/高密度聚乙烯共混物，以质量份数计，包括以下组分：
聚对苯二甲酸乙二醇酯 60～85份；
高密度聚乙烯 15～40份；
增容剂 5～20份；
所述增容剂为SBS-g-GMA。
在本发明中，若无特殊说明，所述各组分采用本领域技术人员熟知的市售商品。
以质量份计，本发明提供的聚对苯二甲酸乙二醇酯/高密度聚乙烯共混物包括聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)60～85份，优选为65～82份，更优选为70～80份。
以所述PET的质量份为基准，本发明提供的聚对苯二甲酸乙二醇酯/高密度聚乙烯共混物包括高密度聚乙烯(HDPE)15～40份，优选为18～35份，更优选为20～30份。
以所述PET的质量份为基准，本发明提供的聚对苯二甲酸乙二醇酯/高密度聚乙烯共混物包括增容剂5～20份，优选为8～18份，更优选为10～15份。在本发明中，所述增容剂为SBS-g-GMA。
在本发明中，所述SBS-g-GMA优选由包括以下步骤的方法制备得到：
将苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、甲基丙烯酸缩水甘油酯和引发剂混合，进行熔融接枝反应，得到所述SBS-g-GMA。
在本发明中，所述苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)、甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)和引发剂的质量比优选为100：(2～10)：(0.2～0.4)，更优选为100：(4～8)：(0.25～0.35)。在本发明中，所述引发剂优选为过氧化二异丙苯(DCP)。
在本发明中，所述熔融接枝反应的设备优选为挤出机，更优选为双螺杆挤出机；所述挤出机的温度优选为130～185℃，更优选挤出机一区至八区的温度分别为130℃、160℃、165℃、170℃、175℃、185℃、180℃和175℃，机头温度为165℃；转速优选为50～60rpm，更优选为52～58rpm。
本发明还提供了上述技术方案所述聚对苯二甲酸乙二醇酯/高密度聚乙烯共混物的制备方法，包括以下步骤：
将聚对苯二甲酸乙二醇酯、高密度聚乙烯和增容剂混合，依次进行熔融共混和注塑，得到聚对苯二甲酸乙二醇酯/高密度聚乙烯共混物。
在本发明中，所述各组分的用量与上述聚对苯二甲酸乙二醇酯/高密度聚乙烯共混物技术方案中各组分的用量一致，在此不再赘述。
本发明对所述混合没有特殊限定，采用本领域技术人员熟知的混合即可。
在本发明中，所述熔融共混的设备优选为挤出机，更优选为双螺杆挤出机。在本发明中，所述挤出机的温度优选为230～255℃，更优选挤出机一区至八区的温度分别为230℃、240℃、245℃、250℃、250℃、255℃、255℃和250℃，机头温度245℃；转速优选为60～80rpm，更优选为65～75rpm。
在本发明中，所述注塑的温度优选为235～255℃，更优选注塑机一区到四区的温度设置为240℃、255℃、255℃和245℃。
为了进一步说明本发明，下面结合实施例对本发明提供的聚对苯二甲酸乙二醇酯/高密度聚乙烯共混物及其制备方法进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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。
实施例所用试剂均为市售：
PET为美国杜邦公司生产的聚对苯二甲酸乙二醇酯PET 56151，特性粘度为0.81dl/L，Tm＝248℃；
HDPE为韩国LG公司生产的高密度聚乙烯HDPE 7210，MFR＝5.5g/10min；(190℃，2.16kg)；
SBS购自中国石油化工集团公司SBS F675；
GMA购自阿拉丁生化科技股份有限公司，纯度为97％；
DCP购自国药集团化学试剂有限公司，化学纯。
实施例1～5
将SBS、GMA和引发剂DCP混合，进行熔融接枝反应，得到增容剂SBS-g-GMA，其中，熔融接枝反应采用双螺杆挤出机，双螺杆挤出机一区至八区的温度分别为130℃、160℃、165℃、170℃、175℃、185℃、180℃和175℃，机头温度为165℃，转速50rpm；
将PET、HDPE和所得增容剂SBS-g-GMA按照质量比80：20：10混合，依次进行熔融共混和注塑，得到聚对苯二甲酸乙二醇酯/高密度聚乙烯共混物(PET/HDPE)，其中，熔融共混采用双螺杆挤出机，双螺杆挤出机一区至八区的温度分别为230℃、240℃、245℃、250℃、250℃、255℃、255℃和250℃，机头温度245℃；注塑采用注塑机，注塑机一区到四区的温度设置为240℃、255℃、255℃和245℃；
实施例1～5增容剂制备所用试剂质量见表1。
表1实施例1～5所用试剂质量(g)
SBS GMA DCP
实施例1 1000 20 4
实施例2 1000 40 4
实施例3 1000 60 4
实施例4 1000 80 4
实施例5 1000 100 4
实施例6～9
将SBS、GMA和引发剂DCP按照100：8：0.4混合，进行熔融接枝反应，得到增容剂SBS-g-GMA，其中，熔融接枝反应采用双螺杆挤出机，双螺杆挤出机一区至八区的温度分别为130℃、160℃、165℃、170℃、175℃、185℃、180℃和175℃，机头温度为165℃，转速50rpm；
将PET、HDPE和所得增容剂SBS-g-GMA混合，依次进行熔融共混和注塑，得到聚对苯二甲酸乙二醇酯/高密度聚乙烯共混物(PET/HDPE)，其中，熔融共混采用双螺杆挤出机，双螺杆挤出机一区至八区的温度分别为230℃、240℃、245℃、250℃、250℃、255℃、255℃和250℃，机头温度245℃；注塑采用注塑机，注塑机一区到四区的温度设置为240℃、255℃、255℃和245℃；
实施例6～9中PET、HDPE和所得增容剂SBS-g-GMA的质量份数见表2。
对比例1
设置PET、HDPE和所得增容剂SBS-g-GMA的质量份数比为80：20：0，其余试剂用量及制备方法与实施例6相同。
表2实施例6～9和对比例1所用试剂质量份数
PET HDPE SBS-g-GMA
实施例6 80 20 5
实施例7 80 20 10
实施例8 80 20 15
实施例9 80 20 20
对比例1 80 20 0
按照GB1843-80标准，对实施例6～9和对比例1所得PET/HDPE共混物进行缺口冲击强度测试，按照GB/T1040-1992，对实施例6～9和对比例1所得PET/HDPE共混物进行拉伸性能测试，测试结果见表3。
表3实施例6～9和对比例1所得PET/HDPE共混物测试结果
拉伸强度(MPa) 断裂伸长率(％) 缺口冲击强度(J/m)
实施例6 36.9 6.5 25.5
实施例7 32.7 24.1 33.1
实施例8 27.4 36.3 44.8
实施例9 25.4 26.4 30.5
对比例1 / 5.8 19.3
由表3可见，本发明提供的PET/HDPE共混物具有良好的拉伸性能和冲击强度，侧面证实了本发明提供的PET/HDPE共混物中PET和HDPE具有良好的相容性。本发明提供的PET/HDPE共混物具有优良的冲击强度、断裂伸长率和韧性，具有良好的应用前景。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种聚对苯二甲酸乙二醇酯/高密度聚乙烯共混物，其特征在于，以质量份数计，包括以下组分：
聚对苯二甲酸乙二醇酯60～85份；
高密度聚乙烯15～40份；
增容剂5～20份；
所述增容剂为SBS-g-GMA。
2.根据权利要求1所述的聚对苯二甲酸乙二醇酯/高密度聚乙烯共混物，其特征在于，所述SBS-g-GMA由包括以下步骤的方法制备得到：
将苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、甲基丙烯酸缩水甘油酯和引发剂混合，进行熔融接枝反应，得到所述SBS-g-GMA。
3.根据权利要求2所述的聚对苯二甲酸乙二醇酯/高密度聚乙烯共混物，其特征在于，所述苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、甲基丙烯酸缩水甘油酯和引发剂的质量比为100：(2～10)：(0.2～0.4)。
4.根据权利要求2所述的聚对苯二甲酸乙二醇酯/高密度聚乙烯共混物，其特征在于，所述熔融接枝反应的设备为挤出机；所述挤出机的温度为130～185℃，转速为50～60rpm。
5.权利要求1～4任一项所述聚对苯二甲酸乙二醇酯/高密度聚乙烯共混物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将聚对苯二甲酸乙二醇酯、高密度聚乙烯和增容剂混合，依次进行熔融共混和注塑，得到聚对苯二甲酸乙二醇酯/高密度聚乙烯共混物。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述熔融共混的设备为挤出机；所述挤出机的温度为230～255℃，转速为60～80rpm。
7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述注塑的温度为235～255℃。
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